[發明專利]一種在亞/超臨界水中制備高熱值生物油的方法

無效

• 申請號: 201210101987.7
• 申請日: 2012-04-10
• 公開（公告）號: CN102618313A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 王慧;劉曉娟;陳芃;劉艷興;孫儉
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C10G1/00
• 分類號: C10G1/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

技術領域

本發明涉及一種以秸稈類生物質為原料，在亞/超臨水中液化制備具有高熱值生物油的方法，屬于生物質能領域。

背景技術

隨著石化能源的短缺和人類社會對能源需求的急劇增加，生物質能被普遍認為是取代化石燃料的重要可再生能源。我國生物質資源豐富，如何開發生物質液化技術，使其轉化成高能量的生物油已成為研究的熱點，這樣將不僅能緩解能源危機，而且綠色環保，可實現二氧化碳的“零排放”。

目前采用生物質液化技術制備生物油主要為快速熱解反應，因其高加熱速率、較短的氣相停留時間、成熟的設計方法，高生物油產率等為大多實驗室采用，但是此方法存在加熱溫度高（>500℃）、設備耗能大，制備的生物油水分多（15~30%），含氧量大（30~60%）、熱值較低（<25MJ/Kg）等問題，因此目前尚不能直接被利用。

亞/超臨界條件下液化生物質是指以液體為溶劑，在相對較低的溫度（200~400℃），較高壓力（10~30MPa）條件下將生物質液化從而得到生物油。超臨界水具備很多優點，例如獨特的溶解性能和傳質性能，使有機物，氣體，超臨界水形成均一反應環境，使萃取和熱解為一體；高的電離常數使得可以實現酸堿自催化，無論作為反應介質，還是反應劑，廉價易得，性質穩定，潔凈無污染。目前相關文獻專利報道，在水中添加Na₂CO₃液化制備的生物油氧含量34%，熱值為26.2MJ/Kg，雖然此方法比快速熱解得到生物油較高，但依然存在含氧量大，熱值低等問題，主要是因為脂肪酸含量大（34.7%）及生物質中氧元素不能很好地去除。

發明內容

本發明目的在于克服上述不足之處，提供了一種以麥稈為原料，在亞/超臨界水中液化制備生物油的方法，該方法所得到的生物油含氧量低，熱值高，具有良好的潛在應用前景。

一種在亞/超臨界水中液化麥稈制備高熱值生物油的方法，其特征在于該方法的具體步驟為?：

a.將麥稈洗凈除雜，烘干粉碎至<100目；

b.將麥稈粉末與溶劑水按照質量比為1:40至5:40充分混合，浸泡數十小時成漿狀以備用；

c.漿狀原料在保護性氣氛下于間歇式高溫高壓反應釜中進行液化；升溫速率控制在3~5℃/min，液化溫度控制在300~375℃，反應時間控制在1~20min，壓力范圍為13~27MPa，反應結束后，液化產物自然冷卻至室溫；

d.向液化產物中添加CH₂Cl₂溶劑，加入量以麥稈粉末為計量標準，即每1g麥稈粉末加入40~80ml的CH₂Cl₂，充分攪拌萃取生物油;抽濾去除殘渣，然后分離水相和CH₂Cl₂相，將CH₂Cl₂相置30℃下旋蒸去除溶劑，得到的液體即為生物油。

本發明的有益效果：本發明采用纖維素類生物質麥稈為原料，其來源豐富，廉價易得，使資源得到最大化利用；利用本發明制備的生物油C元素含量69~77%；O元素含量11~22%；H元素含量9~11%，熱值為33~38?MJ/Kg，與麥稈原料相比，熱值提升了2.5倍，并接近標準油的熱值（41.8?MJ/Kg）；與以藻類物質為原料制備的生物油相比，其含氧量明顯較低，熱值較高，同時幾乎不含水分，酸類物質含量少，儲存穩定，品質好；反應產生的氣體為CO₂，無毒無污染。

附圖說明

圖1為本發明實施例所得高熱值生物油的氣相色譜-質譜分析（GC-MS）的總離子流圖。

圖2為本發明實施例所得高熱值生物油的紅外光譜分析(FTIR)譜圖。

具體實施方式

以下所有實施例均按照上述技術方案的操作步驟進行操作。

實施例1

1.??????取麥稈粉末1g，在40ml蒸餾水中浸泡數十小時成漿狀；

2.??????將物料倒入微型間歇式反應釜，密封通入氮氣排除釜內空氣，以3~5℃/min的升溫速率至320℃，反應時間為5min，停止加熱，反應完畢，此時壓力顯示為14.9MPa；

3.??????反應釜自然冷卻至室溫后，將釜內所有產物倒入燒杯內，再添加80ml?CH₂Cl₂，充分攪拌，使生物油溶解于CH₂Cl₂溶劑；