[發(fā)明專利]一種由生物質(zhì)熱解制備生物油和/或熱解氣的方法

有效

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• 申請日: 2011-12-29
• 公開（公告）號: CN102676198A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉波;湛月平;趙衛(wèi)軍;段占庭;朱蒙;李金來;甘中學(xué)
• 申請（專利權(quán)）人: 新奧科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: C10G1/00
• 分類號: C10G1/00;C10G1/02;C10B53/02
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進(jìn)委員會專利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 程泳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域，涉及一種由生物質(zhì)制備生物油和/或熱解氣的方法，特別是一種由生物質(zhì)熱解制備生物油和/或熱解氣的方法。

背景技術(shù)

能源危機(jī)和生態(tài)環(huán)境惡化是目前人類面臨的共同難題。世界各國都在尋找清潔的可替代能源來緩解能源與環(huán)境的壓力。生物質(zhì)能作為可再生清潔的新型能源，是一種理想的化石替代燃料，近年來備受世界各國關(guān)注。

生物質(zhì)能是僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界能源消費總量第四位的能源，在整個能源系統(tǒng)中占有重要地位。但是生物質(zhì)資源的利用遠(yuǎn)未達(dá)到大規(guī)模商業(yè)化水平，全球生物質(zhì)作為能源利用量尚不足其總能的4％，具有很大的利用潛力。

我國是一個生物物種繁多的大國，擁有相當(dāng)可觀的生物資源總量。據(jù)報道，我國每年有7億多噸作物秸稈，2億多萬噸林地廢棄物、25億多噸畜禽糞便及大量有機(jī)廢棄物，以及1億多公頃不宜墾為農(nóng)田但可種植高抗逆性能源植物的邊際性土地。這些農(nóng)林廢棄物和邊際性土地，對生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)而言，是一筆相當(dāng)寶貴的資源。就資源總量，農(nóng)村廢棄物可年產(chǎn)出8億噸標(biāo)準(zhǔn)煤能量(相當(dāng)于目前全國年商品能源消費量的70％)；邊際性土地種植能源植物可年產(chǎn)出或替代6億噸燃油(相當(dāng)于目前全國石油年消費量的1倍)。

在我國非木材植物纖維原料僅稻草、麥草、蔗渣、蘆葦、竹子等年產(chǎn)量就超過1.0×10⁹t。對這些原料的利用，除用作制漿造紙原料外，通常直接燃燒，這樣存在以下幾個缺點：可利用的熱量低；使用不方便，使用場合受限制；對環(huán)境造成污染。如何更有效地利用這些豐富的可再生資源已成為我國新世紀(jì)的能源利用的當(dāng)務(wù)之急，而生物質(zhì)的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)是大規(guī)模利用這些非木材纖維的有效方法。熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)分為：氣化、快速熱解和直接液化等。氣化是利用空氣中的氧氣或含氧物質(zhì)作氣化劑，將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為含CO，H₂，CH₄等可燃?xì)怏w的過程。目前氣化技術(shù)在生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)中較為實用，但產(chǎn)生的氣體熱值較低、貯運不便、對反應(yīng)器要求較高。生物質(zhì)快速熱解是將生物質(zhì)干燥粉碎后進(jìn)入反應(yīng)器，溫度500℃以內(nèi)快速熱解，滯留時間5秒以內(nèi)，可得生物質(zhì)油，木炭和不凝氣等。該技術(shù)反應(yīng)條件苛刻(溫度和壓力較高)、工藝復(fù)雜反、應(yīng)器不易工業(yè)化、反應(yīng)中產(chǎn)生焦油經(jīng)常堵塞，尚未大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。與快速熱解液化技術(shù)相比，生物質(zhì)直接液化反應(yīng)條件相對溫和，對設(shè)備要求相對較低，所以作為生物質(zhì)高效利用的途徑之一，直接液化得到日益重視。

中國專利CN101407727A公開了一種由生物質(zhì)催化液化制備生物質(zhì)液化油的方法，該方法是以C₁-C₃的一元醇為熱解溶劑，固體酸為催化劑，在溫度為250℃，壓力為2-7MPa條件下進(jìn)行，反應(yīng)時間是0.5-10小時，反應(yīng)后用二氯甲烷對濾液和濾渣進(jìn)行反復(fù)提抽后蒸餾得到生物油。該技術(shù)所用的熱解溶劑為C₁-C₃的一元醇，主要用到的是乙醇，且每毫升醇中生物質(zhì)的用量為0.1-0.5g，反應(yīng)需要消耗大量的醇，生產(chǎn)成本高；而且該技術(shù)反應(yīng)壓力較高，反應(yīng)需要在高壓釜內(nèi)進(jìn)行，對設(shè)備要求高，增加了生產(chǎn)成本和安全要求；該技術(shù)提油時需進(jìn)行反復(fù)萃取和蒸餾，工藝繁瑣，能耗高；而且在提油階段用到二氯甲烷，有毒性，著火點低，對安全有特殊要求。

中國專利CN101560416A公開了一種以超臨界甲醇為介質(zhì)的生物質(zhì)液化制備燃油的方法，該技術(shù)是將甲醇、生物質(zhì)和催化劑(氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸鉀等)加入到高壓釜中，在溫度為250～350℃，壓力在8～18MPa條件下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后冷卻、過濾得到燃料油。該技術(shù)以甲醇為液化介質(zhì)，反應(yīng)在8～18MPa下進(jìn)行，反應(yīng)條件苛刻，對安全要求非常高；而且應(yīng)用氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鉀等作為催化劑，腐蝕性很強，對設(shè)備要求高。

由此可見，生物質(zhì)直接液化技術(shù)雖然有一定的優(yōu)勢，但目前仍有一定的缺陷，例如其常用的催化劑有氫氧化鈉、碳酸鈉和鎳鉬的固體硫化物等，常用溶劑有苯酚、四氫呋喃等，反應(yīng)通常是在較高壓力和較高溫度下進(jìn)行，反應(yīng)時間較長，成本和能耗較高，因此，尚需要進(jìn)一步對該技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，才能推進(jìn)工業(yè)化的進(jìn)程。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)成本較高，反應(yīng)條件苛刻(溫度壓力較高)，工藝復(fù)雜等不足，本發(fā)明旨在提供一種工藝簡單、設(shè)備成熟、反應(yīng)條件溫和、成本較低、容易產(chǎn)業(yè)化的生物質(zhì)流體燃料生產(chǎn)技術(shù)。

本發(fā)明的第一方面涉及一種由生物質(zhì)熱解制備生物油和/或熱解氣的方法，其包括以下步驟：

(1)將生物質(zhì)用含催化劑的溶液充分浸濕，浸濕后取出進(jìn)行干燥處理，得到干基生物質(zhì)；