[發(fā)明專利]利用生物質(zhì)原料制取液體燃料的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710050712.4
• 申請(qǐng)日: 2007-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN101168679A
• 公開（公告）日: 2008-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪勤;徐國(guó)興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號(hào): C10G1/00
• 分類號(hào): C10G1/00;C12P7/06
• 代理公司: 成都科海專利事務(wù)有限責(zé)任公司
• 代理人: 劉雙蘭;嚴(yán)禮華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用生物質(zhì)原料制取液體燃料的方法，特別涉及一種利用生物質(zhì)原料秸稈進(jìn)行綜合轉(zhuǎn)化后制取乙醇、柴油、汽油、煤油和石蠟等液體燃料的新方法，屬于可再生能源領(lǐng)域。

背景技術(shù)

乙醇被廣泛應(yīng)用于飲料、化工和燃料等方面。目前，利用生物質(zhì)原料如甘蔗汁和玉米淀粉生產(chǎn)燃料乙醇的技術(shù)已經(jīng)較成熟了，但是其生物質(zhì)原料花費(fèi)占生產(chǎn)成本的40％以上，所以，人們對(duì)以木素纖維素為主要原料生產(chǎn)燃料乙醇的研究產(chǎn)生了極大的興趣。這種天然、廉價(jià)和豐富的聚合體是農(nóng)業(yè)廢物—麥桿、玉米秸桿、大豆殘余物、甘蔗渣等；工業(yè)廢物—紙漿和造紙工業(yè)、森林殘余物、城市固體廢物等。雖然，由淀粉類生物質(zhì)原料制取燃料乙醇是相對(duì)比較成熟的工藝，但是由于淀粉類生物質(zhì)資源的有限性，目前世界各國(guó)都在尋找從木質(zhì)生物質(zhì)中提取燃料乙醇的工藝。在國(guó)外，以纖維素為原料生產(chǎn)乙醇的技術(shù)正逐步走向成熟的階段。但與其他國(guó)家相比，我國(guó)燃料乙醇的生產(chǎn)起步較晚，是在近幾年來才受到政府高度重視，近年來，利用秸稈生產(chǎn)燃料乙醇的工藝技術(shù)也取得了突破性進(jìn)展。

由于石油等礦石能源的日益短缺，以及價(jià)格的日益飛漲，因而當(dāng)今世界正處于由礦石能源向可再生能源轉(zhuǎn)換的過渡時(shí)期，可再生能源替代礦石能源已經(jīng)成為世界發(fā)展的必然趨勢(shì)，因此，可再生能源的優(yōu)勢(shì)也日益顯現(xiàn)。目前，許多國(guó)家都積極發(fā)展可再生能源產(chǎn)業(yè)，以降低對(duì)石油等礦石能源的依賴。在諸多的可再生能源中，生物質(zhì)能源以可再生，清潔化，易于固定化，且分布廣，成本低等優(yōu)點(diǎn)占據(jù)著重要的地位。而且生物質(zhì)能源是人類利用最早的能源之一，至今在我國(guó)廣大農(nóng)村仍然大量使用。但是傳統(tǒng)的直接燃燒的方式不僅是資源的浪費(fèi)，而且還對(duì)環(huán)境造成一定的污染。因此，開發(fā)生物質(zhì)能源的新技術(shù)，將其轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)燃料，不僅能節(jié)省能源消耗，改善生態(tài)環(huán)境，而且還可以促進(jìn)農(nóng)業(yè)的工業(yè)化進(jìn)程。由于我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，單就農(nóng)作物秸稈而言，年產(chǎn)量高達(dá)7億多噸，但目前，如此巨大的秸稈資源非但沒有得到有效利用，反而由于就地焚燒已成為我國(guó)一大社會(huì)公害。所以對(duì)生物質(zhì)能源的開發(fā)和利用無疑對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重大意義。

利用秸稈生產(chǎn)燃料乙醇的工藝技術(shù)中，秸稈的預(yù)處理也是關(guān)鍵的一步，現(xiàn)有工藝技術(shù)中秸稈預(yù)處理采用的方法較多，常用的有硫酸法預(yù)處理和生物法預(yù)處理，硫酸法預(yù)處理是：將粉碎后的秸稈，按一定的固液比加入1.5％的硫酸，攪拌均勻，于100℃處理一定時(shí)間，再抽濾，收集濾液，殘?jiān)盟粗林行裕@種預(yù)處理雖然效果較好，但環(huán)境污染嚴(yán)重。其次，生物法預(yù)處理是：在秸稈中加入降解木質(zhì)素的真菌如木腐菌，通常是白腐菌、褐腐菌和軟腐菌等等，此法環(huán)境污染雖然較輕，但所用的處理時(shí)間長(zhǎng)，而且白腐菌除分解木質(zhì)素外，還產(chǎn)生分解纖維素和半纖維素的纖維素酶和半纖維素酶，處理的同時(shí)也造成纖維素、半纖維素的損失。

其次，秸稈生產(chǎn)燃料乙醇的工藝中，乙醇發(fā)酵后其殘余物的處理也是一個(gè)很重要的問題。目前常用的技術(shù)有費(fèi)托(Franz?Fischer和Hans?Tropsch)合成技術(shù)，1920德國(guó)科學(xué)家費(fèi)托發(fā)明了該合成工藝技術(shù)，經(jīng)過多年的發(fā)展，該工藝技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域。

費(fèi)托(Fischer-Tropsch)合成工藝的反應(yīng)方程如下：

(2n+1)H₂+nCO→C_nH_(2n+2)+nH₂O

其中一氧化碳和氫氣可以通過煤炭，天然氣和生物質(zhì)的部分燃燒來制成，反應(yīng)方程如下：

C_nH_(2n+2)+nO₂→(n+1)H₂+nCO

如果是天然氣，反應(yīng)如下：

CH₄+O₂→2H₂+CO

如果是煤炭或生物質(zhì)，則通過裂解，反應(yīng)如下：

C+H₂O→H₂+CO

反應(yīng)過程所需要的熱量通過煤炭或生物質(zhì)的部分氧化放出的熱量，反應(yīng)如下：

C+O₂→CO

一氧化碳和氫氣的混合物則通過費(fèi)托(Fischer-Tropsch)合成技術(shù)來制成合成燃料，該工藝流程方框圖如下：