[發(fā)明專利]水熱法處理浮萍生物質(zhì)制備生物油的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210234517.8
• 申請日: 2012-07-09
• 公開（公告）號: CN102746867A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發(fā)明（設計）人: 段培高;常周凡;許玉平;白秀軍;王楓
• 申請（專利權(quán)）人: 河南理工大學
• 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(fā)明屬于新能源技術領域，涉及一種水熱法處理浮萍制取生物油的新方法。

背景技術

隨著化石燃料的逐漸枯竭以及使用化石燃料所引起環(huán)境污染的加劇，尋求可再生、無污染可替代新能源已迫在眉睫。在所有可再生新能源當中，生物質(zhì)以其高產(chǎn)量、低污染、二氧化碳零排放等諸多優(yōu)點而成為爭相研究的熱點。其中，浮萍作為一種重要的可再生生物質(zhì)因其光合作用效率高、環(huán)境適應能力強、生長周期短，易于大規(guī)模養(yǎng)殖且成本低廉，不占用耕地等諸多優(yōu)點，而日益倍受關注。因此，浮萍的利用與轉(zhuǎn)化技術不僅成為了國際新能源領域的新方向，同時也逐漸成為了國內(nèi)外眾多學者研究的課題之一，研究焦點主要集中在浮萍生物油燃料的制備領域。但傳統(tǒng)方法大規(guī)模轉(zhuǎn)化浮萍制備生物油燃料面臨兩大挑戰(zhàn)：一是浮萍含油量低；二是須對收獲的高水分浮萍進行干燥并萃取其中的油份。所以，存在前期投入大、能源消耗多、原料利用率低等問題，且許多關鍵技術有待突破。因此，研究開發(fā)浮萍生物油燃料制備新途徑成為了當務之急。

水根據(jù)所處溫度和壓力范圍不同分為亞臨界水(溫度處于150-374℃、壓力處于0.4-22.1MPa)和超臨界水(溫度高于374℃，壓力高于22.1MPa)。二者兼具價廉、無毒、良好的傳質(zhì)、傳熱等特點，是一種環(huán)境友好介質(zhì)。和室溫水相比，在超(亞)臨界水中進行化學反應具有以下特點：1)可與大多數(shù)有機物和氣體互溶，變傳統(tǒng)的多相反應為均相反應，增加反應速率；2)可降低某些高溫反應的反應溫度，同時改善產(chǎn)物的選擇性和收率；3)較小的溫度和壓力變化即可實現(xiàn)同時兼具液體密度和氣體傳質(zhì)性能的最佳結(jié)合；4)產(chǎn)物分離簡單，只需降溫降壓便可實現(xiàn)產(chǎn)物與水的分離，節(jié)省分離費用。因此，采用超(亞)臨界水處理浮萍制備生物油燃料具有良好的應用前景。

浮萍的水熱法處理以高水分浮萍為原料，以亞/超臨界水為反應介質(zhì)，通過熱解液化制取浮萍生物油。通過浮萍水熱處理，不僅可將浮萍中的油脂加以轉(zhuǎn)化，而且其中的碳水化合物和蛋白質(zhì)等也可一并轉(zhuǎn)化。因此，浮萍無論其含油量高低均可采用水熱法加以轉(zhuǎn)化，有效地克服了傳統(tǒng)方法中的兩大壁壘。

水熱法處理浮萍制備生物油的研究中，溫度、反應時間、物料添加量以及是否催化劑對于油的產(chǎn)量以及品質(zhì)均有影響。研究發(fā)現(xiàn)，與快速熱解相比，水熱法處理轉(zhuǎn)化浮萍得到的生物油產(chǎn)率、碳氫含量以及熱值均較高[文獻：Xiu?S.N.，Shahbazi?A.，Croonenberghs?J.，Wang?L.J.：Oil?Production?from?Duckweed?by?Thermochemica?lLiquefaction，Energy?Sources，Part?A：Recovery，Utilization，and?Environmental?Effects，2010，32：1293-1300]。國內(nèi)對于浮萍生物質(zhì)在新能源方面的利用目前僅限于發(fā)酵制備醇類產(chǎn)物，中國專利[公開號CN102277389A]公開了利用浮萍進行生物發(fā)酵生產(chǎn)乙醇的方法。中國專利[公開號CN102220386A]公開了一種利用浮萍進行微生物發(fā)酵生產(chǎn)丁醇的方法。而目前以浮萍為原料通過水熱法處理生產(chǎn)生物油的報道很少，相關研究匱乏。本發(fā)明利用浮萍生物質(zhì)，用水熱法處理得到生物油產(chǎn)品，可望進一步促進浮萍生物質(zhì)在生物油產(chǎn)業(yè)上的應用和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的是建立一種制備生物油的新方法，為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用以下技術方案。

本發(fā)明一方面涉及一種水熱法處理浮萍生物質(zhì)制備生物油的方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)、將干燥的浮萍在粉碎機中進行粉碎，得到浮萍細小顆粒；

(2)、稱取處理好的浮萍置于高壓反應釜中，加水，添加或者不添加催化劑，密封，將高壓反應釜放入到熔融鹽中，控制溫度在270-380℃，持續(xù)時間為10-120min，反應結(jié)束后冷卻，打開反應釜，收集反應釜內(nèi)所得混合物，所述的催化劑選自碳酸鉀和/或碳酸鈉；

(3)、用有機溶劑對混合物進行萃取和抽提，分離并過濾得到有機相，旋蒸除去有機溶劑得到生物油，反應中還伴有其他副產(chǎn)物如固體殘渣和氣體生成，所有產(chǎn)物的產(chǎn)率計算公式分別如下：油產(chǎn)率(％)＝(m_油÷m_原料)×100％，渣滓產(chǎn)率(％)＝(m_渣滓÷m_原料)×100％，氣體產(chǎn)率(％)＝(m_氣體÷m_原料)×100％。

(4)所得生物油用氣相色譜-質(zhì)譜，元素分析等技術進行分析表征。