[發(fā)明專利]一種強(qiáng)脈沖激光制備生物柴油的工藝流程

無效

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• 申請日: 2011-07-30
• 公開（公告）號: CN102295948A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李玉柱;高吭;李心平;姬江濤;杜新武;賀智濤;王榮先;姜烈偉
• 申請（專利權(quán)）人: 河南科技大學(xué)
• 主分類號: C10G1/00
• 分類號: C10G1/00
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務(wù)所 41112
• 代理人: 陸君

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及生物油制備領(lǐng)域，尤其是涉及一種利用強(qiáng)脈沖激光來制備生物柴油的工藝流程。

【背景技術(shù)】

公知的，生物質(zhì)熱裂解技術(shù)是將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣、液、固三種產(chǎn)物的技術(shù)，生物質(zhì)熱裂解制備生物油是指在無空氣等氧化氣氛或雖有氧化氣氛存在但氣化尚不致大量發(fā)生的情況下，以高加熱速率將生物質(zhì)加熱到中溫，熱裂解析出的揮發(fā)分在反應(yīng)器內(nèi)停留極短的時間即被快速冷卻而獲得液體產(chǎn)物的過程；

由于所有由動、植物油脂制取的，性質(zhì)與柴油相近的替代燃料統(tǒng)稱為生物柴油，而且生物柴油是一種清潔的可再生能源，它可由大豆、油菜籽或葵花籽等油料作物，油棕、黃連木或油桐等油料林木，工程微藻等油料水生植物，以及動物油脂或廢餐飲油等作為生物質(zhì)原料制備而成，同時，還由于生物柴油中含有的硫、苯等有害元素低，不含對環(huán)境造成污染的芳香族烷烴，其有害物質(zhì)排放可減少30%，有催化劑時可減少排放量60%以上，且燃燒殘?zhí)績H為0.02%，即廢氣中微小顆粒物含量低，對人體的損害明顯低于礦物柴油，通過檢測表明，與礦物柴油相比，使用生物柴油可降低90%的空氣毒性，致癌物排放量降低94%，因此極利于環(huán)保；此外，作為可再生能源，生物柴油的原料供應(yīng)有保證，可供應(yīng)量不會枯竭，且其不但性能穩(wěn)定，價格便宜，而且還不受石油輸出國組織的控制，不受礦物儲藏制約，因此生物柴油作為石油柴油的代用品已經(jīng)得到了越來越多人的認(rèn)可；

目前，制備生物柴油的工藝大致分為三類：物理法、化學(xué)法和工程微藻法；其中：物理法主要是有直接混合法和微乳液法，化學(xué)法主要有熱裂解法、酸催化酯化法、堿催化酯交換法、生物酶催化酯交換法和超臨界酯交換法，而工程微藻法是一種綜合物理、化學(xué)和生物工程等技術(shù)于一體的制取生物柴油的方法；但上述生產(chǎn)生物柴油的方法皆因其流程繁瑣工藝復(fù)雜而不同程度的導(dǎo)致了生物柴油制備的低效率和高成本，因此現(xiàn)今制備生物柴油的工藝流程還需要做進(jìn)一步完善，以提高效率及降低成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

為了克服背景技術(shù)中的不足，本發(fā)明公開一種強(qiáng)脈沖激光制備生物柴油的工藝流程，所述的工藝流程在簡化生物柴油制備步驟的同時，還有效的提高了制備的效率及降低了制備成本。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：?

一種強(qiáng)脈沖激光制備生物柴油的工藝流程，實施該工藝流程的裝置由透明的石英反應(yīng)器和強(qiáng)脈沖激光發(fā)生器構(gòu)成；所述的工藝流程為：

1）、先將生物質(zhì)粉碎、干燥及篩分后制成位于4～18目之間的固態(tài)顆粒，然后將固態(tài)顆粒狀的生物質(zhì)由石英反應(yīng)器頂端的進(jìn)料口放入石英反應(yīng)器內(nèi)，并至少將石英反應(yīng)器的2/3填滿；

2）、通過強(qiáng)脈沖激光發(fā)生器對石英反應(yīng)器發(fā)射適度的強(qiáng)脈沖激光照射，使石英反應(yīng)器內(nèi)的溫度保持在480～550攝氏度之間，且保持15～20分鐘，從而使石英反應(yīng)器內(nèi)的生物質(zhì)熱裂解分離出生物柴油油粒和生物質(zhì)氣；此時，激光發(fā)生器的發(fā)射功率為0.2kW～5kW，脈沖寬度為0.1ms～10ms，脈沖頻率為1～1000Hz，單脈沖能量為40～250J；?

3）、在強(qiáng)脈沖激光照射石英反應(yīng)器的過程中，生物質(zhì)熱裂解生成的生物柴油油粒通過石英反應(yīng)器底端的出油口排出并被容器收集，即獲得了有效成分占生物質(zhì)總質(zhì)量比的30～75%的生物柴油；同時，生物質(zhì)熱裂解生成的生物質(zhì)氣則由石英反應(yīng)器器壁上端的出氣口排出并被收集起來；

4）、當(dāng)石英反應(yīng)器內(nèi)的生物質(zhì)反應(yīng)完畢，且獲得的生物柴油排完后，關(guān)閉激光發(fā)生器，并向石英反應(yīng)器內(nèi)通入惰性氣體進(jìn)行冷卻3～5分鐘；

5）、當(dāng)石英反應(yīng)器冷卻后，通過石英反應(yīng)器器壁下端的出渣口將生物質(zhì)分解后殘留在石英反應(yīng)器內(nèi)的廢渣排出，排出廢渣后即完成所述的流程。

所述的強(qiáng)脈沖激光制備生物柴油的工藝流程，所述用于實施該流程的石英反應(yīng)器能夠充填20～30?kg的生物質(zhì)。?

所述的強(qiáng)脈沖激光制備生物柴油的工藝流程，所述用于實施該流程的石英反應(yīng)器器壁的一側(cè)設(shè)置有出氣口和出渣口，石英反應(yīng)器器壁的另一側(cè)對應(yīng)激光發(fā)生器的發(fā)射端。?

所述的強(qiáng)脈沖激光制備生物柴油的工藝流程，所述的惰性氣體為氮氣或其它不與碳發(fā)生反應(yīng)的廉價的無害氣體。?

所述的強(qiáng)脈沖激光制備生物柴油的工藝流程，所述實施該流程的石英反應(yīng)器的出氣口和出油口均設(shè)有濾芯。?

所述的強(qiáng)脈沖激光制備生物柴油的工藝流程，所述實施該流程的石英反應(yīng)器設(shè)為錐形底，錐形底的上部面對應(yīng)出渣口的下部面，錐形底的底端設(shè)有出油口；所述的石英反應(yīng)器對應(yīng)出渣口下部面的內(nèi)腔水平面設(shè)有過濾裝置。?