專(zhuān)利名稱(chēng)：一種作物秸稈炭化物載醇固體燃料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固體醇燃料及其制備方法，特別是一種作物秸稈炭化物載醇固體燃料 及其制備方法。
背景技術(shù)：
固體酒精是一種新型的固體燃料，具有安全、經(jīng)濟(jì)、方便、美觀等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于 餐飲業(yè)、旅游業(yè)和野外作業(yè)等場(chǎng)合。近幾年來(lái)，報(bào)道了多種制備固體酒精的方法，最主要 區(qū)別在于所選膠凝劑的不同。目前，所使用的膠凝劑主要有高級(jí)脂肪酸、醋酸鈣、纖維素衍 生物以及其他天然或合成高分子化合物等，其中以硬脂酸的應(yīng)用最為廣泛。通常制備固體酒精時(shí)存在膠凝劑添加量的控制問(wèn)題。如果膠凝劑用量偏少，制得 的固體酒精硬度不足，存儲(chǔ)、運(yùn)輸困難，燃燒過(guò)程易融化流淌；若膠凝劑用量較大，雖可增加 硬度、延長(zhǎng)燃燒時(shí)間，但燃燒過(guò)程易產(chǎn)生較濃重的煙、味，殘?jiān)吭龃螅以黾恿松a(chǎn)成本。 如何在膠凝劑添加量較少時(shí)使固體酒精仍具有較好的使用性能，是個(gè)值得探討的問(wèn)題。作物秸稈的高效開(kāi)發(fā)應(yīng)用也一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年糧食 作物的秸稈產(chǎn)量超過(guò)6億t，僅玉米秸稈就占40%左右。此外，麻類(lèi)作物因具有種植適應(yīng)性 廣、纖維產(chǎn)量高、生態(tài)效應(yīng)顯著的特性，已被列為21世紀(jì)的優(yōu)勢(shì)作物在國(guó)內(nèi)外大面積推廣 種植，2008年世界上僅黃麻、紅麻種植面積就達(dá)156. 6萬(wàn)hm2，因此麻稈的資源也十分豐富。目前作物秸稈主要應(yīng)用作肥料、飼料、能源和制漿造紙工業(yè)的原料，還有大量的 秸稈仍被棄置于自然環(huán)境，或被露天焚燒，造成了秸稈資源的嚴(yán)重浪費(fèi)(余雕，耿增超.農(nóng) 業(yè)秸稈生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用的研究進(jìn)展.西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，25(1) :157 161)。將作物秸 稈炭化并作為吸收醇燃料的載體的研究未見(jiàn)報(bào)道。為了充分利用作物秸稈的豐富資源，對(duì)其進(jìn)行高值化綜合利用，同時(shí)為了克服固 體酒精的諸多缺陷，研制出一種生產(chǎn)成本更低廉、燃燒性能更優(yōu)異的新型固體燃料，具有顯 著的實(shí)際意義和應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種成本低廉且燃燒性能優(yōu)異的作物秸稈炭化物載醇固體燃 料及其制備方法。本發(fā)明的一種作物秸稈炭化物載醇固體燃料，包括以下組份
(1)載體材料作物秸稈的炭化物；
(2)醇燃料工業(yè)酒精；
(3)膠凝劑。其中所述醇燃料與膠凝劑按重量份數(shù)比例如下 醇燃料工業(yè)酒精100重量份 膠凝劑 1 5重量份。所述的作物秸稈為稈徑大于Icm的麻類(lèi)作物或糧食作物的秸稈。所述作物秸稈的 炭化物為棒狀、塊狀中的一種或兩種。所述膠凝劑為高級(jí)脂肪酸鹽、改性天然高分子化合物或醋酸鈣。
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所述高級(jí)脂肪酸鹽優(yōu)選為硬脂酸鈉；所述改性天然高分子化合物優(yōu)選為纖維素的 改性物，更優(yōu)選為纖維素硝酸酯。上述作物秸稈炭化物載醇固體燃料的具體制備步驟如下
第一步，將作物秸稈干燥、切段后，裝入炭化裝置中，加熱至250 °C 500 ！后，保溫 炭化1 h 4 h，冷卻后取出，得到作為吸載醇燃料的載體材料作物秸稈的炭化物；
第二步，將100重量份的工業(yè)酒精，與1 5重量份的膠凝劑混合均勻，得到含有膠凝 劑的酒精溶液；
第三步，將作物秸稈的炭化物放入含有膠凝劑的酒精溶液中，使作物秸稈的炭化物吸 收飽和量的酒精溶液；
第四步，取出吸載了飽和量酒精溶液的作物秸稈的炭化物；含有膠凝劑的酒精溶液在 作物秸稈炭化物的孔隙中逐漸形成均勻凝膠，最終得到作物秸稈炭化物載醇固體燃料；將 產(chǎn)品密封包裝。其中步驟二的條件溫度為10 °C 90 °C。步驟三所述的使作物秸稈的炭化物吸收飽和量的酒精溶液的方法，包括回流法、 減壓浸注法或加壓浸注法。本發(fā)明利用麻類(lèi)、玉米、高粱等作物的莖桿具有比重輕、管孔大的特點(diǎn)，經(jīng)第一步 適度炭化后，制得具有高吸貯容量的炭材料。該炭化物材料外觀上保持秸稈切段后的棒狀 和/或塊狀形態(tài)，微觀上維持原料固有的大管孔構(gòu)造(如圖1所示)，可以吸載自身重量2 15倍重的酒精(依秸稈原料的品種不同、生長(zhǎng)部位不同和種植管理水平不同而存在差異)， 是醇固體燃料的生態(tài)環(huán)保型的優(yōu)良載體。本發(fā)明的作物秸稈炭化物載醇固體燃料，利用作物秸稈炭化物剛性、相對(duì)封閉的 孔壁，再結(jié)合添加的少量膠凝劑，就能使吸貯在載體炭的孔隙內(nèi)呈凝膠態(tài)的醇燃料揮發(fā)性 低，耐儲(chǔ)存性好，且產(chǎn)品的硬度大，燃燒過(guò)程火焰穩(wěn)定、不會(huì)發(fā)生崩塌流淌，燃燒時(shí)間長(zhǎng)。本發(fā)明的作物秸稈炭化物載醇固體燃料，因?yàn)樘勘旧砣紵裏o(wú)煙無(wú)味，膠凝劑添加 量較少，因此燃料燃燒過(guò)程無(wú)煙、無(wú)異味。本發(fā)明的作物秸稈炭化物載醇固體燃料，在醇燃料燃盡后，炭的余火依然能維持 一定的保溫效果，析出并附著在炭上的膠凝劑也能繼續(xù)燃盡放熱。與普通的固體酒精比，殘 渣率更低，熱值得到更充分的釋放，并具有附加的保溫效果。本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明的作物秸稈炭化物載醇固體燃料，充分利用了所制的作物秸稈炭化物具有的特 殊管孔構(gòu)造和對(duì)醇燃料的高吸儲(chǔ)性能，賦予了該固體醇燃料兼具炭和醇的復(fù)合燃燒特性， 具有膠凝劑用量少，燃燒過(guò)程火焰穩(wěn)定、不崩塌流淌、無(wú)黑煙、無(wú)異味，燃燒時(shí)間長(zhǎng)、殘?jiān)伲?具有保溫效果等顯著優(yōu)點(diǎn)。


圖1為紅麻稈炭化物橫截面管孔構(gòu)造的掃描電鏡圖(1000倍)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一一種紅麻稈炭化物載醇固體燃料的制備方法，包括以下步驟
第一步，將紅麻稈干燥、切段后，裝入炭化裝置中，在400 °C下保溫炭化2 h，冷卻后取 出，得到作為固體醇燃料的載體炭棒和炭塊。第二步，將500g的工業(yè)酒精分為兩份，其中一份取400 g工業(yè)酒精與10. 0 g 15.0 g的硬脂酸(即添加量為2 3%)，在60°C 75 °C °C水浴中回流溶解形成溶液1。 取氫氧化鈉1.6 g 2.4 g溶于100 g工業(yè)酒精中，配成氫氧化鈉的醇溶液。在回流、攪拌 的條件下將溶液1與氫氧化鈉的醇溶液均勻混合，制成含有膠凝劑硬脂酸鈉的酒精溶液2。第三步，將載體炭放入酒精溶液2中，于78°C 90 °C下繼續(xù)回流10 min 30 min,載體炭孔隙內(nèi)的空氣被趕出，酒精溶液2逐漸被吸入載體炭中。停止加熱，待物料冷卻 到60°C左右時(shí)，取出飽和吸載了酒精溶液2的載體炭，放置冷卻，使酒精溶液2在炭的孔隙 中形成均勻凝膠，得到紅麻稈炭化物載醇固體燃料。密封包裝。通過(guò)上述方法所制得的一種紅麻稈炭化物載醇固體燃料與不加載體炭在同等條 件下制得的固體酒精對(duì)照樣的性能如表1所示。表1紅麻稈炭化物載醇燃料和對(duì)照樣的性能對(duì)比
權(quán)利要求
一種作物秸稈炭化物載醇固體燃料，其特征在于所述的作物秸稈炭化物載醇固體燃料包括以下組份(1)載體材料作物秸稈的炭化物；(2)醇燃料:工業(yè)酒精；(3)膠凝劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的作物秸稈炭化物載醇固體燃料，其特征在于所述醇燃料與 膠凝劑按重量份數(shù)比例如下醇燃料工業(yè)酒精100重量份膠凝劑1 5重量份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的作物秸稈炭化物載醇固體燃料，其特征在于所述的作物秸 稈為稈徑大于Icm的麻類(lèi)作物或糧食作物的秸稈。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的作物秸稈炭化物載醇固體燃料，其特征在于所述作物 秸稈的炭化物為棒狀、塊狀中的一種或兩種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的作物秸稈炭化物載醇固體燃料，其特征在于所述膠凝 劑為高級(jí)脂肪酸鹽、改性天然高分子化合物或醋酸鈣。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的作物秸稈炭化物載醇固體燃料，其特征在于所述高級(jí)脂肪 酸鹽優(yōu)選為硬脂酸鈉；所述改性天然高分子化合物優(yōu)選為纖維素的改性物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的作物秸稈炭化物載醇固體燃料，其特征在于所述纖維素的 改性物優(yōu)選為纖維素硝酸酯。
8.—種如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的作物秸稈炭化物載醇固體燃料的制備方法，其 特征在于具體制備步驟如下第一步，將作物秸稈干燥、切段后，裝入炭化裝置中，加熱至250 °C 500 ！后，保溫 炭化1 h 4 h，冷卻后取出，得到作為吸載醇燃料的載體材料作物秸稈的炭化物；第二步，將100重量份的工業(yè)酒精，與1 5重量份的膠凝劑混合均勻，得到含有膠凝 劑的酒精溶液；第三步，將作物秸稈的炭化物放入含有膠凝劑的酒精溶液中，使作物秸稈的炭化物吸 收飽和量的酒精溶液；第四步，取出吸載了飽和量酒精溶液的作物秸稈的炭化物；含有膠凝劑的酒精溶液在 作物秸稈炭化物的孔隙中逐漸形成均勻凝膠，最終得到作物秸稈炭化物載醇固體燃料；將 產(chǎn)品密封包裝。
9.根據(jù)權(quán)利要求8作物秸稈炭化物載醇固體燃料的制備方法，其特征在于步驟二的 條件溫度為10 °C 90 °C。
10.根據(jù)權(quán)利要求8作物秸稈炭化物載醇固體燃料的制備方法，其特征在于步驟三所 述的使作物秸稈的炭化物吸收飽和量的酒精溶液的方法，包括回流法、減壓浸注法或加壓浸注法。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種作物秸稈炭化物載醇固體燃料及其制備方法。該固體燃料包括作物秸稈的炭化物、工業(yè)酒精、膠凝劑。首先將作物秸稈干燥、切段后，于250℃～500℃下炭化1h～4h，得到作物秸稈的炭化物；然后將100重量份的工業(yè)酒精，與1～5重量份的膠凝劑混合得到含膠凝劑的酒精溶液；再用作物秸稈的炭化物吸載含有膠凝劑的酒精溶液，得到作物秸稈炭化物載醇固體燃料。本發(fā)明充分利用了所制的作物秸稈炭化物具有的特殊管孔構(gòu)造和對(duì)醇燃料的高吸儲(chǔ)性能，賦予了該固體醇燃料兼具炭和醇的復(fù)合燃燒特性，具有膠凝劑用量少，燃燒過(guò)程火焰穩(wěn)定、不崩塌流淌、無(wú)黑煙、無(wú)異味，燃燒時(shí)間長(zhǎng)、殘?jiān)?，具有保溫效果等顯著優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C10L7/04GK101967416SQ20101051831
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者江茂生, 祁建民, 許文耀, 陳禮輝, 黃彪 申請(qǐng)人:福建農(nóng)林大學(xué)