[發明專利]以藻類和/或水生植物為原料制備燃料的方法

無效

• 申請號: 201010132494.0
• 申請日: 2010-03-26
• 公開（公告）號: CN101787300A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發明（設計）人: 李德茂;葉乃好;陳利梅;張曉雯
• 申請（專利權）人: 聊城大學;中國水產科學研究院黃海水產研究所
• 主分類號: C10G1/00
• 分類號: C10G1/00;C10L3/00
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 李寶成

技術領域

本發明屬于生物資源的綜合利用領域，涉及一種以藻類和/或水生植物為原料制備燃料的方法，特別適于以大型藻類和/或水生植物為原料制備液體燃料和氣體燃料。

背景技術

生物質能源是人類能夠長久依賴的理想能源的認識已經成為共識。人類目前利用的生物質能源主要來源于陸地，但是，隨著環境成本的升高，包括毀林、消耗水、在生產全過程中產生溫室氣體以及能效的限制，且隨著部分國家將陸地從糧食生產轉為生物燃料生產，已經導致糧食漲價，增加了貧困人群獲得糧食和營養的成本。

海洋覆蓋了地球表面積70％以上，是世界上重要的碳源匯集地。海藻是海洋生物資源的一大家族，有250屬，1500余種。中國是世界上最大的海藻養殖國。海藻作為能源的來源具有很大的優勢和重要的戰略意義。

目前以大型藻類和水生植物制備液體和氣體燃料的研究主要以熱裂解為主，他們都是采用了篩選、烘干、粉碎后，按照一定比例混合送入熱解反應器，控制熱解溫度和反應時間，使反應物快速熱解，經氣、固分離后，冷凝后的氣體即為目標產物生物油。這些方法需要將生物質材料進行干燥，這一過程就是一個耗能的過程。

發明內容

本發明的目的是提供通過一種簡便的方法以藻類和/或水生植物為原料制備液體或氣體燃料的方法。

為實現以上目的，本發明所采用的技術方案為：

以藻類和/或水生植物為原料制備燃料的方法，是將藻類和/或水生植物置于密閉反應釜中，以5-100℃/min的升溫速率加熱反應釜至200-500℃，在0-30MPa條件下反應，收集所得燃料。

前述的方法，優選的技術方案是：以45-70℃/min的升溫速率加熱反應釜至300-400℃，在15-25MPa條件下反應，收集所生氣體得氣體燃料。

前述的方法，優選的技術方案是：反應時間為30-120min，然后再收集所生氣體得氣體燃料。

前述的方法，優選的技術方案是：收集所生氣體得氣體燃料后，還收集剩余的液體產物并進行蒸餾，保留45-450℃(優選60-400℃)間的餾分作為液體燃料。

前述的方法，優選的技術方案是：當選用淡水藻、淡水水生植物或者是他們的混合物時，還加入占原料重0.1-8％的金屬鹽作為催化劑，該金屬鹽主要為碳酸鈉、碳酸鉀、氯化鎂、氯化鈣、氯化鋇、碳酸鎂、碳酸鈣、碳酸鋇、或者是他們的混合。更為優選的選擇是：所述金屬鹽催化劑的用量為占原料重的2-5％。

前述的方法，優選的技術方案是：當選用干燥的藻類和/或水生植物為原料時，加入水或醇作為傳熱介質，使藻類和/或水生植物原料含量占反應釜中物料總重量的0.5-20％。當采用醇作為傳熱介質時，所選用的醇主要為短碳鏈醇，例如甲醇和乙醇。當藻類和/或水生植物原料為濕料或者是剛從水中收集上來而未進行干燥的物料時，不需要額外加入傳熱介質。

前述的方法，優選的技術方案是：將藻類和/或水生植物置于密閉反應釜中之前還需將藻類和/或水生植物粉碎。粉碎設備可選用組織搗碎機、植物粉碎機之類的常規設備。

本發明以藻類和/或水生植物為原料制備燃料的方法，所述的藻類可選擇大型藻類，是指所有能夠提供生物能量的海洋藻類和淡水藻或者是他們的混合。所述海洋藻類包括：褐藻門、綠藻門和紅藻門的所有海藻。所述淡水藻類包括所有的生于淡水中的藻類。

本發明以藻類和/或水生植物為原料制備燃料的方法，所述的水生植物包括所有的能夠長期在水中正常生活的植物，包括挺水植物、浮葉植物、沉水植物和自由漂浮植物。例如：荷花、菖蒲、水蔥、香蒲、蘆葦、睡蓮、王蓮、菱、荇菜、田字蘋、黑藻、金魚藻、苦草、菹草、狐尾藻、鳳眼蓮、大漂、水鱉、滿江紅、槐葉萍等水生植物。

本發明以藻類和/或水生植物為原料制備燃料的方法，反應完成后，收集所產生的氣體，該氣體為可燃氣，主要組成為甲烷、氫氣、一氧化碳，含量約為30-80％。收集剩余的液體產物并進行蒸餾，45-450℃間的餾分即為主要成分為烷烴、環烷烴和芳香烴的液體燃料，產量達到10-30％。

除此之外，本發明的技術優勢還體現在：

1、本發明工藝簡單，可聯產制備液體和氣體燃料。

2、本發明所采用的藻類和水生植物可以不需要額外的干燥，節省了額外的能源，簡化了工藝，特別適合于含水量比較高的生物質物料。

3、藻類和水生植物具有生物量大、生長周期短、生長速度快等優點，利用本方法生產氣體和液體燃料無論從環境保護的角度還是從能源供應的角度來講，都具有非常重要的意義。

具體實施方式