[發明專利]一種生物質熱解焦油的預處理方法

有效

• 申請號: 201510418099.1
• 申請日: 2015-07-16
• 公開（公告）號: CN105038848B
• 公開（公告）日: 2016-10-12
• 發明（設計）人: 劉國濤;張尚毅;劉梅;唐利蘭;謝夢佩
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: C10G53/02
• 分類號: C10G53/02
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李明;張先蕓

技術領域

本發明屬于生物質熱解焦油技術領域，具體涉及一種生物質熱解焦油的預處理方法。

背景技術

目前，我國能源與環境都面臨著巨大的壓力和挑戰，我國石油的來源仍舊依靠進口。生物質是僅次于煤、石油、天然氣的第四大能源，各國研究人員已經越來越關注生物質的熱解開發利用。其中，熱解是生物質在缺氧的條件下熱分解為固體炭（生物炭），液體焦油（熱解油）以及氣體（熱解氣）的過程。熱解溶液中除去水分，就是焦油；若對其進行進一步加工，可以分離出許多可用于化工原料的物質，如焦油中含有糖、酸、醇、酚等多種有機化合物，這些化合物可進一步用于制取香料、化肥、農藥、多酚、樹脂、染料等，也可用于生產防腐劑、粘合劑等；而且焦油作為一種液體燃料，可用于渦輪機發電，作為柴油機代用燃料等，這些都與焦油的性質緊密相關。

雖然焦油的成分極其復雜，但卻含有許多高附加值的化學物質。氣質聯用法（GC-MS）是目前使用最廣泛并且最有效的焦油成分分析鑒定方法，但GC-MS的不足之處在于它只能夠分析沸點在300℃以下的化合物，不適宜用來測定含水量較大的液體焦油，否則將會干擾儀器的正常工作甚至損壞儀器；而生物質熱解得到的焦油中含有一定量的水分（15%~45%）和固體雜質（0.75%~1.29%），因此如果想采用GC-MS法對生物質熱降解焦油進行成分分析，需對焦油進行一系列的預處理。

開發一種價格低廉、簡單易行的焦油預處理方法，是焦油進一步得到分析開發利用的關鍵問題。國內已有開發出一些關于熱解油預處理的專利技術，但大多數是以煤焦油為主。唐國慶等開發出一種實用新型用于焦油預處理的升溫裝置，利用蒸汽換熱之后冷凝形成的冷凝水對焦油加熱升溫，利用了冷凝水中的廢熱，節約了蒸汽，降低焦油處理單耗（中國專利申請號：201320659493）。袁怡祥等開發一種焦油預處理提高萃取穩定性的方法，包括對中溫、低溫焦油采取預處理措施除掉一部分不利于進行穩定萃取的成分，再對其進行萃取，制得輕質組分和重質組分（中國專利申請號：200910082800）。楊占彪等開發出一種煤焦油的預處理方法，主要是通過破乳劑和脫金屬劑催化下超聲脫水，脫除煤焦油中的金屬和固體雜質等，得到凈化的煤焦油（中國專利申請號：201210307558）。王樹寬等開發一種用混合溶劑對煤焦油進行預處理的方法，其充分利用混合溶劑中的兩種溶劑具有協同效應，顯著增強萃取效果，提高了煤焦油的利用率（中國專利申請號：201310103971）。李慶華等開發了一種煤焦油的預處理方法，將煤焦油與萃取劑按質量比進行混合，并加熱至一定溫度，所得混合液進行預分離，底部物料再進行連續離心分離，分離出可溶物和含雜質的萃取不溶物（中國專利申請號：201010201135）。雖然對于煤焦油的預處理方法已有一些相關研究報道；但是，對于生物質熱解所得焦油的預處理方法目前尚未見報道。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明所要解決的技術問題是：怎樣提供一種生物質熱解焦油的預處理方法，用以脫除生物質熱解焦油中的水分和雜質，使預處理后的焦油滿足成分分析的要求，且具有利用率高、脫除效果好、操作簡單易行的特點。

為了解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：一種生物質熱解焦油的預處理方法，包括如下步驟：

1）用有機系微孔濾膜對生物質熱解焦油進行過濾，除去焦油中的殘渣；

2）向步驟1）除去殘渣后的焦油中加入5?分子篩，并在搖床上振蕩1~2h；其中，加入的分子篩與焦油的質量比為1:3~4；

3）向步驟2）處理后的焦油中加入無水硫酸鈉，對所述焦油進行脫水；

4）對步驟3）干燥脫水后的焦油進行過濾，并采用旋轉蒸發儀除去所述焦油中的有機溶劑。

所述生物質熱解焦油即生物質在缺氧的條件下熱分解后采用有機溶劑收集得到的焦油；先采用有機系微孔濾膜過濾除去焦油中的殘渣，然后結合生物質熱解焦油及其中雜質的粒徑分析，綜合考慮選擇5?分子篩（一般為鈣分子篩，其分子式為）吸附小于該分子篩孔徑的水和雜質，吸附過程中采用振蕩的方式，加速了吸附速度，使焦油與分子篩的接觸效果更好，保證了生物質熱解焦油中雜質和水分的高效去除，采用無水硫酸鈉對吸附后的焦油進行脫水，除去焦油中的水分，使處理后的生物質熱解焦油中水分含量低，滿足如GC-MS的分析要求，最后采用旋轉蒸發儀除去生物質熱解焦油收集過程中使用的有機溶劑。