一种天麻药渣制备甲烷和烧烤炭的方法

摘要

本发明公开了一种天麻药渣制备甲烷和烧烤炭的方法，属于生物质能源技术领域，所述的天麻药渣制备甲烷和烧烤炭是经过天麻药渣烘干、粉碎、发酵、沼渣烘干和粉碎、气化、炭化、压制成型等步骤制成的。本发明的方法最大限度地利用了天麻药渣，实现了天麻药渣生物发酵制甲烷、及其发酵残渣热解制备生物炭的全资源化目的，这不仅可以大大降低生产成本，同时可以减少环境污染，节约资源，促进资源循环利用，具有良好的经济效益和环境效益，为类似木质纤维素类废物的资源化利用提供了科学依据，具有广阔的市场前景。

主权项

一种天麻药渣制备甲烷和烧烤炭的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将天麻药渣采用热空气烘干成含水率为12%‑16%，制得干天麻药渣，所述热空气为煤烟气与空气热交换得到，所述煤烟气温度为920‑960℃，所述空气温度为4‑36℃，所述热空气温度为250‑480℃；S2：将步骤S1制得的干天麻药渣粉碎，过100‑200目筛子，制得干天麻药渣粉碎物；S3：向步骤S2制得的干天麻药渣粉碎物中加入浓度为8%‑20%的氢氧化钾溶液，在转速为80‑150r/min下，搅拌5‑8min，使天麻药渣完全浸泡在氢氧化钾溶液中，并在温度为42‑48℃下浸泡16‑20h，制得预处理后天麻药渣；S4：将步骤S3制得的预处理后天麻药渣与污泥按重量比为3‑5:2‑3混合均匀，所述污泥的VS浓度为6%‑9%(w/w)，产甲烷潜力为215‑290mL/(d·L)，然后将天麻药渣与污泥混合均匀物倒入发酵罐，加入甲烷催化剂，所述甲烷催化剂由二氧化硅和金属镍按重量比为2‑3:1‑2组成，调节pH值为10.6‑11.2，控制温度为37‑39℃，在转速为100‑120r/min下进行甲烷发酵32‑35天，用集气袋收集产生的甲烷，发酵罐中剩余的为沼渣；S5：将步骤S4制得的沼渣采用步骤S1所述的热空气烘干成含水率为8%‑13%，制得干沼渣；S6：将步骤S5制得的干沼渣粉碎，过300‑500目筛子，制得干沼渣粉碎物；S7：将步骤S6制得的干天麻药渣粉碎物与热解催化剂在搅拌转速为90‑120r/min下混合12‑15min，制得混合物Ⅰ，所述的热解催化剂以重量份为单位，包括以下原料：碱性白土8‑30份、氧化钴1‑4份、氧化镍2‑3份、氧化钛2‑3份、氧化铝1‑2份、氧化锌1‑2份、水玻璃10‑35份；所述热解催化剂的制备方法，包括以下步骤：S71：将碱性白土、氧化钴、氧化镍、氧化钛、氧化铝、氧化锌、水玻璃在搅拌转速为100‑160r/min下混合8‑12min，制得球状颗粒Ⅰ；步骤S71中所述碱性白土的制备方法，包括以下步骤：S711：将膨润土和浓度为10%的活性白土废水按重量比为2:9混合，在转速为300r/min条件下搅拌均匀，制得浆状物料Ⅰ；S712：将步骤S711制得的浆状物料Ⅰ加入到浓度为16%的无机混合酸中，所述无机混合酸为浓度19wt%的磷酸、浓度38wt%的盐酸、浓度27wt%的硫酸按体积比3:3:2组成的混合酸，浆状物料Ⅰ与无机混合酸的重量比为2:10，在转速为400r/min条件下加入硫氢化钠搅拌，硫氢化钠与浆状物料Ⅰ的重量比为2:120，加热至85℃，保持在85℃条件下反应2.5h，制得浆状物料Ⅱ；S713：将步骤S712制得的浆状物料Ⅱ在压力为0.92MPa条件下进行压滤，制得含水率为40%的滤饼Ⅰ；S714：向步骤S713制得的滤饼Ⅰ加水搅拌溶解，加水量为滤饼Ⅰ重量的7倍，搅拌溶解滤饼Ⅰ完成后加入聚丙烯酸钠和聚合硫酸铝搅拌0.9h使溶液沉淀，将沉淀物在压力为0.92Mpa条件下进行压滤，制得含水率为38%的滤饼Ⅱ；S715：将步骤S714制得的滤饼Ⅱ加水搅拌溶解，加水量为滤饼Ⅱ重量的6倍，搅拌溶解滤饼Ⅱ完成后，加入浓度为9%的氢氧化钙溶液，制得浆物料Ⅲ；S716：将步骤S715制得的浆物料Ⅲ在压力为0.92MPa条件下进行压滤，制得含水率为39%的滤饼Ⅲ；S717：将步骤S716制得的滤饼Ⅲ放在离心机中，在离心转速为5000r/min条件下除水至滤饼Ⅲ含水率为4%后粉碎，所得粉碎物过500目筛，制得碱性白土；S72：将步骤S71制得的球状颗粒Ⅰ在950‑1100℃范围的温度下焙烧，冷却至室温后筛分而得到的粒径为0.01‑0.06mm，孔隙容积为0.05‑0.08mL/g，振实密度为0.82‑0.96g/mL，磨耗率为2.05%‑2.38%的球状颗粒Ⅱ；S8：将步骤S7制得的混合物Ⅰ放到微波反应釜中，以10‑60℃/min的速度升温至730‑800℃，热解5‑8min，制得生物质燃气和混合物Ⅱ；S9：在微波反应釜中，温度为430‑460℃下采用步骤S4制得的生物质燃气干馏炭化混合物Ⅱ0.3‑0.6h，冷却至室温，制得混合物Ⅲ；S10：向步骤S9制得的混合物Ⅲ中加入淀粉粘合剂、石灰水，在搅拌转速为120‑180r/min下混合10‑15min，经压制成块状型后采用步骤S1所述热空气烘干至含水率≤6%，制得烧烤炭；所述淀粉粘合剂的制备方法，包括以下步骤：S101：配制浓度为25‑28Be’木薯淀粉浆Ⅰ；S102：向步骤S101的木薯淀粉浆Ⅰ中加入浓度为1%‑5%乙酸异戊酯、二甲基乙酰胺，然后在温度为36‑39℃，搅拌转速为100‑120r/min下进行交联接枝反应0.4‑0.6h，制得浆料Ⅱ；S103：向步骤S102的浆料Ⅱ中加入氢氧化钾和环氧氯己烷，然后在温度为40‑46℃，搅拌转速为110‑150r/min下进行交联反应0.3‑0.5h，制得浆料Ⅲ；S104：将步骤S103的浆料Ⅲ进行预糊化并在温度为165‑168℃下烘干，制得含水率≤6%的物料Ⅳ；S105：将步骤S104的物料Ⅳ粉碎、过100‑160目筛子，制得淀粉粘合剂。