[發(fā)明專利]一種生物油水相組分水熱碳化制備的固體燃料及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310530696.4
• 申請日: 2013-10-31
• 公開（公告）號: CN103540379A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設計）人: 付嚴;葉俊;常杰;劉純建
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C10L5/00
• 分類號: C10L5/00;C10B53/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權代理有限公司 44245
• 代理人: 宮愛鵬

技術領域

本發(fā)明涉及一種生物油水相組分水熱碳化制備固體燃料的方法及固體燃料。

背景技術

目前，煤、石油、天然氣等化石燃料過量開采與利用，以及由此造成的化石燃料枯竭、全球氣候變暖、環(huán)境污染、生態(tài)破壞等一系列問題已經(jīng)嚴重制約了現(xiàn)代經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。現(xiàn)在，能源和環(huán)境問題已經(jīng)是人類社會面臨的重大挑戰(zhàn)，實現(xiàn)人與自然和諧共處，尋求可再生環(huán)境友好清潔能源，已經(jīng)受到各國學者的廣泛關注。生物質是唯一一種可儲存的可再生資源，其利用過程中自身碳循環(huán)可實現(xiàn)CO₂零排放，是一種可再生的碳源，并且生物質儲量豐富，在能源消費結構中因占有越來越重要的地位而成為目前研究的熱點。

生物油是生物質在較高溫度下通過熱裂解、冷凝獲得易儲運及使用方便的初始液體燃料。生物油的組成與結構非常復雜，其中已經(jīng)確認的有機物達400種之多，幾乎包括所有種類的含氧有機物，與常規(guī)化石燃油不相溶，其燃料特性尤其是熱穩(wěn)定性較差，具有一定的腐蝕性，在常溫條件下會發(fā)生聚合，為生物油有效運輸及后續(xù)加氫、水蒸氣重整和催化裂化處理帶來不便。目前，生物油富集的成分主要包括酚類、糖類（主要是左旋葡聚糖）、糖類衍生物（主要包括有機酸、醛、酮、呋喃）以及少量的醇、醚、酯等。已有的文獻（Xun?Hu,Chun-Zhu?Li.Polymerization?on?Heating?up?of?Bio-Oil:A?Model?Compound?Study[J].AIChE?Journal.2013,59,888-900.）研究表明，生物油中糖類及其衍生物如醛、呋喃等化合物在常溫及加熱條件下會發(fā)生聚合，嚴重影響生物油品質，同時在加氫、水蒸氣重整和催化裂化催化劑表面結焦，降低反應活性。

因此，將生物油中易聚合組分與相對穩(wěn)定組分分離實現(xiàn)生物油各組分有效利用已經(jīng)成為必要。專利CN102703212A公開了一種生物油組分分離精制的新方法，生物油經(jīng)水洗得到富含糖類及其衍生物的水相組分及油相組分。同時文獻報道，水相組分中糖類及其衍生物催化轉化制備高附加值化學品如：5-羥甲基糠醛，乙酰丙酸及其酯（Xun?Hu,Chun-Zhu?Li.Production?of?value-added?chemicals?from?bio-oilviaacid?catalysis?coupled?with?liquid–liquid?extraction[J].RSC?Advances.2012,2,9366-9370）。但是由于糖類及其衍生物具有高度的聚合性，反應過程中需要添加甲醇來阻止糖類及其衍生物的在催化劑表面聚合。同時，由于生物油本身成分復雜轉化后的高附加值產(chǎn)物難于從產(chǎn)物水相組分中分離。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種生物油水相組分中糖類及其衍生物的轉化方法，該方法不僅使生物油中不穩(wěn)定的糖類及其衍生物聚合碳化制備固體燃料，提高余相產(chǎn)物的穩(wěn)定性，同時，該方法獲得的固體燃料易分離，過程簡單，容易實現(xiàn)工業(yè)化推廣。

本發(fā)明的目的通過以下技術方案實現(xiàn)：

一種生物油水相組分水熱碳化制備固體燃料的方法，包括如下步驟：

（1）制備生物油水相組分

（2）將生物油水相組分置于高壓反應釜中，蓋緊釜蓋用氮氣、氫氣或惰性氣體置換釜內的空氣；

（3）升溫至所需的反應溫度，攪拌，恒溫水熱碳化，所述水熱碳化的溫度為100～300℃，恒溫2h以上；

（4）將反應后的產(chǎn)物通過過濾分離，干燥后獲得固體燃料。

所述生物油水相組分是將生物質經(jīng)500-700℃熱解，截取120℃以下餾分，冷凝獲得的。該水相組分是含20-30wt%有機組分的水溶性物質。

所述的生物油水相組分的體積為反應釜體積的1/3～3/4，所述反應釜內氣體置換的次數(shù)為4～6次，以排盡釜內的空氣。

所述的反應釜水熱碳化溫度為130～230℃。

所述恒溫時間為4～24h。

所述攪拌的速度為100-1000轉/分鐘。

所述過濾分離為布氏漏斗分離或離心分離。

所述的生物質為松木、楊木或稻殼。