生物质基活性炭制备工艺开发

论文摘要

以农林废物为原料制备活性炭是生物质能清洁转化利用技术研究的热点之一,具有广阔的发展空间。本文以熔盐作为生物质热裂解的热载体、溶剂和催化剂,快速热裂解生物质,再将裂解所生成的裂解残碳进行活化,开展了生物质基活性炭的工艺开发研究。本文实验选用水稻秸秆为原料,在自行设计加工的反应器中进行活化制备活性炭,对所得活性炭的得率及吸附性进行实验研究；考察了活化温度、活化时间和盐/炭等因素对生物质基活性炭制备过程的影响。活性炭的吸附性随着活化过程温度的升高（400℃～600℃）不断升高；活化时间对活性炭吸附性的影响则是1小时>1.5小时>0.5小时；盐/炭=2时活性炭的吸附性最低,而盐/炭=3和4的结果则互有高低,差异不明显。根据实验数据及正交实验获得最佳工艺条件为：活化温度600℃,活化时间1h,盐/炭=3。在上述实验确定工艺条件的基础上,设计年产200t活性炭的中试工艺,设计内容包括物料衡算、工艺流程图、设备设计与初步选型及初步的经济核算五个方面。根据设计结果,本文所设计工艺每年总产值为120～130万元,全年税收总计9.6～10.4万元,全年净利润总计24～26万元,投资回收年限1-2年,具有一定的经济效益。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 引言
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 本文的主要研究内容
• 第二章 文献综述
• 2.1 生物质能简介
• 2.2 生物质能的利用方式
• 2.2.1 燃烧技术
• 2.2.2 生物转化技术
• 2.2.3 热化学转化技术
• 2.3 活性炭性质与用途
• 2.3.1 活性炭的性质
• 2.3.2 活性炭的分类
• 2.3.3 活性炭的用途
• 2.4 活性炭制备技术研究进展
• 2.4.1 概述
• 2.4.2 气体活化法
• 2.4.3 化学活化法
• 2.4.4 化学活化和气体活化联合使用
• 2.4.5 微波加热活化
• 2.4.6 其他方法
• 2.5 本章小结
• 第三章 生物质基活性炭制备及吸附性能研究
• 3.1 实验装置与实验方法
• 3.1.1 实验装置及仪器
• 3.1.2 实验步骤
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 活化炭得率
• 3.2.2 碘吸附
• 3.2.3 亚甲基蓝吸附
• 3.2.4 与市售活性炭比较
• 3.3 本章小结
• 第四章 生物质基活性炭制备工艺
• 4.1 工艺流程设计
• 4.2 物料衡算
• 4.2.1 基本数据
• 4.2.2 物料衡算
• 4.3 活化工艺流程图设计
• 4.4 设备设计及选型
• 4.4.1 设备选型
• 4.4.2 进料器设计
• 4.4.3 反应釜设计
• 4.5 初步经济核算
• 4.5.1 原料及部分设备成本
• 4.5.2 能耗及其他费用
• 4.5.3 设备维修费用
• 4.5.4 设备折旧费用
• 4.5.5 人工费用
• 4.5.6 利润核算
• 第五章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表论文与专利
• 致谢