[發明專利]高壓液化生物質制備生物碳的方法

無效

• 申請號: 201110229572.3
• 申請日: 2011-08-11
• 公開（公告）號: CN102321490A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 劉華敏;孫潤倉;任俊莉
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C10G1/00
• 分類號: C10G1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及生物工程與能源領域，具體涉及高壓液化生物質制備生物碳的方法。

背景技術

我國能源蘊藏量十分豐富，但是由于人口眾多以用能源利用效率較低，導致我國的人均能源消費量遠遠低于發達國家和世界平均水平。我國石油的進口量逐年提高，能源消費不穩定因素日益顯現，另外，石能源的利用帶來了環境污染的加劇，因此，科學家把注意力集中到新能源的開發和可再生能源上。在各種可再生能源中，生物質資源具有可再生性、分布廣泛、環境友好等優點，生物質能源轉換技術可以高效地利用生物質資源，生產各種清潔燃料，替代煤炭，石油和天然氣燃料，生產電力，生產化學產品，進而受到世界各國的高度重視。

目前將生物質轉化生物油的方法主要有快速熱解液化和高壓液化。其中，快速熱解液化制備生物油是目前世界上生物質能研究開發的前沿技術，但該技術對設備要求高，反應條件苛刻，溫度為500～800℃、加熱速率103～104℃/s、極短的停留時間、快速冷卻，產物分布廣，雖然液體產量可達70～80%，液體產物中含有大約占15～30%的水。因此，實際熱解液化收率50～60%。高壓熱解液化是以液體溶劑為介質，生物質在相對較低的溫度（200～500℃）、較高的壓力（＞5MPa）下反應生成大量生物油及少量氣體和固體殘渣的過程。與熱解液化相比，高壓液化過程條件相對溫和，所得油品氧含量較低（＜18%）熱值較高（＞30MJ/Kg），后續處理過程相對簡單。近年來因該過程在液化產品品質方面的優越性而備受關注。然而，高壓液化制備生物油過程之所以不能快速的投入生產，其中最大的困難在于生產單位能量所需的能耗比較大，其生產成本比較高。

申請公開號為CN?101805629A的專利申請文件公開了生物質制燃料油的方法；美國專利?6,180,845?B1公開了生物質在亞臨界或超臨界水中的轉化；申請公開號?為CN?101560416A的專利申請公開了以超臨界甲醇為介質的生物質液化制備燃油的方法。目前，還沒有利用高壓液化制備固體燃料的報道，即利用高壓液化生物質制備生物油過程中副產物殘渣。

發明內容

為解決上述相關技術存在的缺陷和不足，本發明提供高壓液化生物質制備生物碳的方法。?

本發明的目的通過下述技術方案得以實現：

將生物質和溶劑混合后進行液化反應，控制反應溫度為180℃～450℃，壓力為1MPa～20MPa，在惰性氣氛的保護下反應0分鐘～80分鐘，反應結束后得到液化產物，將液化產物先溶于水進行抽提分離水溶性有機產物，將抽提得到的不溶于水的產物再進行抽提并洗滌分離出有機溶性產物，最后剩余的固體產物即為生物碳；所述溶劑為水、含氧有機溶劑或水與含氧有機溶劑的混合物。

上述生物質為植物種子、秸稈、樹木、牧草、稻殼、蔗渣、鋸末、木屑、海藻、垃圾或畜禽糞便的一種以上。

更為優選的，所述生物質和溶劑的質量比為1:1～1:10。

所述含氧有機溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙醚、環氧丙烷、甲基叔丁醚、二乙醚、異丙醚、丙酮、丁酮、甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、乙酸甲酯、乙酸乙酯或乙酸丙酯的一種以上。

更為優選的，所述反應溫度為260℃～300℃。

更為優選的，所述反應壓力為1MPa～12MPa。

為進一步實現本發明目的，上述液化反應還可以在催化劑存在條件下進行，催化劑與生物質的質量比為1:50～1:100。?

所述催化劑為酸性催化劑、堿性催化劑、鹽催化劑或分子篩催化劑。

作為優選的，本發明所用的生物質的含水量為5%～15%，細度為20～80目。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

（1）本發明充分利用了生物質高壓液化過程中產生的副產物殘渣，降低了環境污染，提高了資源利用率；生物質高壓液化過程中產生的副產物殘渣具有的熱值可達到20～33MJ/Kg，與煤的熱值相當，具有工業應用潛力；

（2）本發明所制備的生物碳產率可達39%以上；

（3）與現有制備生物油的一些技術相比，本發明工藝簡單，成本低。

具體實施方式

下面通過實例對本發明作進一步闡述，其目的在于更好理解本發明內容而非限制本發明的保護范圍。

除非另有定義，本文所用術語具有本領域技術人員通常理解的含義。

下述實例中，如無特殊說明，均為常規方法。

下述實例中，所述百分含量如無特殊說明，均為質量百分含量。