一种热解处理菠萝皮的方法
| 专利类型 | 发明授权 | 法律事件 | 公开; 实质审查; 授权; |
| 专利有效性 | 有效专利 | 当前状态 | 授权 |
| 申请号 | CN202211316010.7 | 申请日 | 2022-10-26 |
| 公开(公告)号 | CN115746895B | 公开(公告)日 | 2024-07-09 |
| 申请人 | 广东省科学院资源利用与稀土开发研究所; | 申请人类型 | 科研院所 |
| 发明人 | 吕先谨; 刘勇; 李华山; 吕建芳; 马致远; 周吉奎; 冯嘉颖; 焦奥博; | 第一发明人 | 吕先谨 |
| 权利人 | 广东省科学院资源利用与稀土开发研究所 | 权利人类型 | 科研院所 |
| 当前权利人 | 广东省科学院资源利用与稀土开发研究所 | 当前权利人类型 | 科研院所 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：广东省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：广东省广州市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：广东省广州市天河区长兴路363号大院 | 邮编 | 当前专利权人邮编：510651 |
| 主IPC国际分类 | C10G1/00 | 所有IPC国际分类 | C10G1/00 ; C10G1/10 ; C05D1/00 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 11 | 专利文献类型 | B |
| 专利代理机构 | 北京劲创知识产权代理事务所 | 专利代理人 | 王闯; |
| 摘要 | 本 发明 属于废弃物处理利用技术领域，具体公开了一种 热解 处理菠萝皮的方法。本发明提供的热解处理菠萝皮的方法，将菠萝皮干燥、 破碎 ，之后筛分，得到破碎菠萝皮；破碎菠萝皮在惰性气氛下进行热解，得到热解气和热解残渣；热解气经冷却得到热解油。本发明提供的热解处理菠萝皮的方法，可以处理得到热解油产品，实现了菠萝皮的资源化利用。 | ||
| 权利要求 | 1.一种热解处理菠萝皮的方法，其特征在于，包括步骤： |
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| 说明书全文 | 一种热解处理菠萝皮的方法技术领域[0001] 本发明涉及废弃物处理利用技术领域，特别涉及一种热解处理菠萝皮的方法。 背景技术[0002] 菠萝的全球种植量约112万公顷，年产量达2817万吨，是全球最大的贸易水果之一。菠萝在日常食用或食品加工过程(如制作菠萝罐头)中，会产生大量的废物，包括果皮、果茎、果叶等。目前，这些废物主要通过填埋或焚烧的方式进行处理，分别面临着土地资源浪费和大气污染问题。 [0003] 菠萝皮在菠萝加工产生的废物中约占29％‑40％，本发明通过研究，开发了一种对菠萝皮资源化处理的方法。 发明内容[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种热解处理菠萝皮的方法，包括步骤： [0006] S1：将菠萝皮干燥、破碎，之后筛分，得到粒径<74μm的破碎菠萝皮； [0007] S2：所述破碎菠萝皮在惰性气氛下进行热解，热解温度为 700‑800℃，热解得到热解气和热解残渣； [0008] S3：所述热解气用导管导出，经冷却得到热解油。 [0009] 作为一种优选的实施方案，步骤S1中，干燥在100‑110℃下进行，进一步优选在105℃下进行。 [0010] 作为一种优选的实施方案，步骤S1中，干燥时间为20‑30小时，进一步优选干燥24小时。 [0011] 作为一种优选的实施方案，步骤S2中，热解时的升温速率控制为10‑30℃/min，升温至700‑800℃停止升温，之后保温热解。 [0012] 作为一种优选的实施方案，步骤S3中，所述导管的管内温度为 280‑310℃，进一步优选为300℃。 [0013] 作为一种优选的实施方案，步骤S2中，热解时所述破碎菠萝皮中还添加有废旧聚烯烃塑料。 [0014] 进一步优选地，所述废旧聚烯烃塑料包括聚乙烯塑料、聚丙稀塑料。例如低密度聚乙烯塑料、高密度聚乙烯塑料、聚丙稀塑料等。 [0015] 作为一种优选的实施方案，所述废旧聚烯烃塑料先经破碎处理，至粒径<74μm，之后与所述破碎菠萝皮混合。 [0016] 作为一种优选的实施方案，所述废旧聚烯烃塑料在破碎处理前经过干燥处理，干燥在100‑110℃下进行，优选在105℃下进行；和/或，干燥时间为20‑30小时，优选干燥24小时。 [0017] 作为一种优选的实施方案，所述破碎菠萝皮和所述废旧聚烯烃塑料的混合质量配比为2:1‑1:2。例如，所述破碎菠萝皮和所述废旧聚烯烃塑料的混合质量配比可以为2:1、1:1、1:2。 [0018] 本发明提供了一种菠萝皮的资源化处理方法，通过对菠萝皮进行热解处理，可以得到热解油产品，实现了菠萝皮的资源化利用，热解得到的热解残渣富含钾盐，可用作钾肥施用于土壤。 [0019] 在研究中还惊奇地发现，在热解菠萝皮时，通过在菠萝皮中添加一定量的废旧聚烯烃塑料，共热解所得热解油较单独热解菠萝皮时得到的热解油，热值明显提高，含氧量降低，达到了提高热解油品质的效果，同时也提高了热解油的产量。将菠萝皮与废旧聚烯烃塑料两种物质混合热解较单独热解更易进行，不仅节省能源，而且降低热解油中酸、醛和酮等影响热解油品质的成分的含量，可明显改善热解油品质。 [0020] 本发明通过将菠萝皮与常见包装塑料废物废旧聚烯烃塑料共热解处理，不仅有效解决了菠萝皮和聚烯烃废塑料分别处理时处理难、污染大的问题，而且可以共热解得到高品质的热解油资源，实现了二者协同增效处置的目的。 具体实施方式[0021] 下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。 [0022] 在以下实施例中，未特别说明时，各实施例中的浓度或含量均为质量百分数。 [0023] 实施例1 [0024] 本实施例提供了一种热解处理菠萝皮的方法，包括步骤： [0025] S1：将菠萝皮在烘箱中于105℃干燥24小时，之后用剪切破碎机进行破碎，破碎物过200目筛，得到粒径<74μm的破碎菠萝皮； [0026] S2：破碎菠萝皮在氮气气氛下进行热解，升温速率控制为 10℃/min，升温至温度为800℃停止升温，保温热解得到热解气和热解残渣； [0027] S3：热解气用管内温度为300℃的导管导出，利用空气冷凝将热解气冷却至室温，收集得到热解油。 [0028] 得到的热解残渣量约25％。基于热重分析仪的实验数据，然后通过FWO(Flynn‑Wall‑Ozawa)方法计算活化能，计算得到菠萝皮热解时活化能为174.22kJ/mol。 [0029] 对菠萝皮热解后收集所得的热解油进行分析，分析结果见表1。 [0030] 表1菠萝皮热解油成分 [0031]成分分类 成分占比(质量百分比) 脂肪烃类 3.21％ 芳香烃类 0.79％ 酸类 16.55％ 醇类 8.28％ 醛类 8.24％ 酯类 26.02％ 醚类 4.80％ 呋喃类 2.15％ 酮类 21.66％ 酚类 3.98％ 其他 4.32％ [0032] 从表1中可知，菠萝皮热解油中主要含11类物质，主要成分为酯类(26.02％)，酮类(21.66％)和酸类(16.55％)。 [0033] 对比例1 [0034] 本对比例提供了一种废旧聚烯烃塑料的热解处理方法，包括步骤： [0035] S1：将废旧低密度聚乙烯(LDPE)塑料在烘箱中于105℃干燥 24小时，之后用剪切破碎机进行破碎，破碎物过200目筛，得到粒径<74μm的塑料； [0036] S2：步骤S1处理得到的塑料在氮气气氛下进行热解，升温速率控制为10℃/min，升温至温度为800℃停止升温，保温热解得到热解气和热解残渣； [0037] S3：热解气用管内温度为300℃的导管导出，利用空气冷凝将热解气冷却至室温，收集得到热解油。 [0038] 得到的热解残渣量<1％。基于热重分析仪的实验数据，然后通过 FWO(Flynn‑Wall‑Ozawa)方法计算活化能，计算得到低密度聚乙烯 (LDPE)塑料热解时活化能为250.05kJ/mol。 [0039] 对废旧LDPE塑料热解后收集所得的热解油进行分析，分析结果见表2。 [0040] 表2 LDPE热解油成分 [0041]成分分类 成分占比(质量百分比) 脂肪烃类 98.3％ 芳香烃类 1.7％ [0042] 由表2可知，废旧LDPE塑料热解油中主要为脂肪烃(98.3％) 与芳香烃(1.7％)。 [0043] 实施例2 [0044] 本实施例提供了一种共热解处理菠萝皮的方法，包括步骤： [0045] S1：先分别将菠萝皮、废旧低密度聚乙烯(LDPE)塑料置于烘箱中于105℃干燥24小时，之后分别用剪切破碎机进行破碎，破碎物过200目筛，分别得到粒径<74μm的破碎菠萝皮和粒径<74μm的破碎塑料； [0046] S2：破碎菠萝皮和破碎塑料以质量比2:1混合，之后在氮气气氛下进行热解，升温速率控制为10℃/min，升温至温度为800℃停止升温，保温热解得到热解气和热解残渣； [0047] S3：热解气用管内温度为300℃的导管导出，利用空气冷凝将热解气冷却至室温，收集得到热解油。 [0048] 得到的热解残渣量约17％。基于热重分析仪的实验数据，然后通过FWO(Flynn‑Wall‑Ozawa)方法计算活化能，计算得到本实施例条件下即菠萝皮和废旧低密度聚乙烯(LDPE)塑料以2:1混合时，混合热解的活化能为155.74kJ/mol，低于两者分别单独热解所需的活化能，表明二者混合后的共热解处理相对于单独热解更容易进行。 [0049] 对本实施例热解后收集所得的热解油进行分析，并与二者单独热解的结果以及以2:1混合共热解的估算结果(加权平均计算)进行对比，分析结果见表3。 [0050] 表3菠萝皮、LDPE与2:1混合物热解油成分分析 [0051] [0052] 由表3可知，以质量配比2:1混合共热解时，热解油中酸、酮和醛等影响油品质的成分的实验值均略低于估算值，同时，能提升热解油的燃烧能力的酯和醇的实验值高于估算值。因此，本实施例以2:1 混合共热解对热解过程和热解油品质均有改善。 [0053] 实施例3 [0054] 本实施例提供了一种共热解处理菠萝皮的方法，与实施例2的区别仅在于破碎菠萝皮和破碎塑料以质量比1:2混合，其他步骤相同。 [0055] 得到的热解残渣量约8％。基于热重分析仪的实验数据，然后通过FWO(Flynn‑Wall‑Ozawa)方法计算活化能，计算得到本实施例条件下即菠萝皮和废旧低密度聚乙烯(LDPE)塑料以1:2混合时，混合热解的活化能为152.53kJ/mol，与实施例2中的活化能接近，也低于菠萝皮、废旧低密度聚乙烯(LDPE)塑料两者分别单独热解所需的活化能，表明二者混合后的共热解处理相对于单独热解更容易进行。 [0056] 对本实施例热解后收集所得的热解油进行分析，并与二者单独热解的结果以及以1:2混合共热解的估算结果(加权平均计算)进行对比，分析结果见表4。 [0057] 表4菠萝皮、LDPE和1:2混合物热解油成分分析 [0058] [0059] 由表4可知，以质量配比1:2混合共热解时，热解油中酸、酮和醛等影响油品质的成分的实验值均略低于估算值，同时，能提升热解油的燃烧能力的酯和醇的实验值高于估算值。因此，本实施例以1:2 混合共热解对热解过程和热解油品质均有改善。 [0060] 实施例4 [0061] 本实施例提供了一种共热解处理菠萝皮的方法，与实施例2的区别仅在于破碎菠萝皮和破碎塑料以质量比1:1混合，其他步骤相同。 [0062] 得到的热解残渣量约12％。基于热重分析仪的实验数据，然后通过FWO(Flynn‑Wall‑Ozawa)方法计算活化能，计算得到本实施例条件下即菠萝皮和废旧低密度聚乙烯(LDPE)塑料以1:1混合时，混合热解的活化能为133.82kJ/mol，低于菠萝皮、废旧低密度聚乙烯 (LDPE)塑料两者分别单独热解所需的活化能，表明二者混合后的共热解处理相对于单独热解更容易进行。 [0063] 对本实施例热解后收集所得的热解油进行分析，并与二者单独热解的结果以及以1:1混合共热解的估算结果(加权平均计算)进行对比，分析结果见表5。 [0064] 表5菠萝皮、LDPE和1:1混合物热解油成分分析 [0065] [0066] 由表5可知，按1:1比例混合共热解时，热解油中醛类、呋喃类和酚类物质已低于检测限，酸、酮等影响油品质的成分的实验值均显著低于估算值，同时，能提升热解油的燃烧能力的酯和醇的实验值也明显高于估算值。因此，以1:1混合共热解对热解过程和热解油品质均有明显改善，且效果最佳。 |
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