[發(fā)明專利]生物質(zhì)水熱液化生產(chǎn)燃料油的方法

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• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN108165290A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘永林
• 申請（專利權(quán)）人: 西寧晶海科教化玻儀器有限公司
• 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

本發(fā)明公開了一種生物質(zhì)液化制燃料油的方法。其特征在于將生物質(zhì)原料與溶劑水(或加上催化劑水溶液)充分混合成漿液。催化劑與原料質(zhì)量比為1∶10至1∶50，原料與水質(zhì)量比范圍為1∶2至1∶8，在還原性氣氛下于漿態(tài)床反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，液化反應(yīng)溫度控制在300?450℃，反應(yīng)壓力5?30MPa，反應(yīng)時間為5?40min。反應(yīng)結(jié)束后對產(chǎn)品進(jìn)行分離可得到燃料油、固態(tài)殘渣、水和氣體等。本發(fā)明生物質(zhì)轉(zhuǎn)化完全、油品產(chǎn)率高，所得油品熱值與標(biāo)準(zhǔn)油相當(dāng)，可緩解對化石能源的依賴，利于環(huán)境保護(hù)，生產(chǎn)成本低，具有良好的社會及經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)液化制燃料油的方法，尤其涉及一種在還原氣氛下的生物質(zhì)水熱液化生產(chǎn)燃料油的方法，屬于能源轉(zhuǎn)化領(lǐng)域。

背景技術(shù)

生物質(zhì)是可再生的資源，同時也是可實現(xiàn)二氧化碳“零排放”的綠色能源。近年來，世界上特別是發(fā)達(dá)國家對生物質(zhì)利用技術(shù)的研究日益活躍。我國是農(nóng)業(yè)大國，有著豐富的生物質(zhì)資源，但目前以傳統(tǒng)的焚燒為主，熱效率低，大部分沒有得到合理的利用。開發(fā)生物質(zhì)液化技術(shù)不僅可以彌補我國化石能源的不足，而且有利于環(huán)境保護(hù)。當(dāng)今生物質(zhì)液化技術(shù)的研究以快速熱解液化為主，該技術(shù)工藝簡單、操作方便，但該過程所需溫度較高(＞500℃)，導(dǎo)致能耗較大，且一般所得油品含氧量較高(＞20％)、熱值較低(＜25MJ/kg)，不能直接代替石油使用。

生物質(zhì)高壓液化是以液體溶劑為介質(zhì)，生物質(zhì)在相對較低的溫度(200-500℃)、較高的壓力(＞5MPa)下反應(yīng)生成大量液體產(chǎn)品及少量氣體和固體殘渣的過程。與熱解液化相比，高壓液化過程條件相對溫和，所得油品氧含量較低(＜18％)、熱值較高(＞30MJ/kg)，后續(xù)處理過程相對簡單。近年來因該過程在液化產(chǎn)品品質(zhì)方面的優(yōu)越性而備受關(guān)注。溶劑的選擇對于高壓液化過程至關(guān)重要，目前人們已經(jīng)研究的溶劑包括水、烴類(如環(huán)己烷)、低級醇類(如甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇)、多元醇類(如乙二醇、丙三醇)、酚類(如苯酚)、有機酸(如乙酸、乳酸)、有機堿(如乙醇胺)、醚類(如甲基乙二醇醚)、酮類(如丙酮、環(huán)己酮)等。與有機溶劑相比，水作為一種綠色溶劑具有良好的發(fā)展前景，且生物質(zhì)大多含水量高，以水為溶劑可免去干燥過程，降低能耗。研究表明，水可以通過變換重整反應(yīng)除去生物質(zhì)中部分氧，從而提高油品熱值，具有工業(yè)應(yīng)用的潛力。

國內(nèi)外目前已有一些關(guān)于生物質(zhì)水熱液化過程的專利技術(shù)，如殼牌公司的HTU技術(shù)(美國專利：4,670,613)、日本的木質(zhì)纖維素液化技術(shù)(美國專利：4,935,567)以及我國學(xué)者申請的生物質(zhì)催化液化技術(shù)(中國專利：200510109176.1)等。上述已有專利中通過優(yōu)化工藝條件、加入堿性催化劑等措施得到了比快速熱解品質(zhì)較好的液化油產(chǎn)品，但依然存在生物質(zhì)轉(zhuǎn)化不完全(＜95％)，液化油產(chǎn)率不高(＜35％)、含氧量較高(12-18％)、熱值較低(30-35MJ/kg)等問題，與標(biāo)準(zhǔn)油熱值(41.8MJ/kg)相比仍有一定差距，尚需進(jìn)一步提質(zhì)加工才能作為石油代替品加以利用。總之，水熱液化技術(shù)在生物質(zhì)轉(zhuǎn)化方面存在獨特優(yōu)勢，但目前的技術(shù)水平尚有一定缺陷，需要進(jìn)一步對該技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，方能推進(jìn)工業(yè)應(yīng)用的進(jìn)程。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述方法的缺陷，并結(jié)合其優(yōu)點，提供一種生物質(zhì)轉(zhuǎn)化完全、油品產(chǎn)率高、熱值高的技術(shù)。

本發(fā)明的構(gòu)思是這樣的：生物質(zhì)液化過程中油品質(zhì)量的好壞以及產(chǎn)量的高低與生物質(zhì)本身的特征、溶劑的性質(zhì)、工藝條件和催化劑的選擇均有關(guān)系。

生物質(zhì)中有機質(zhì)主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成，其中前兩者為糖類聚合物，容易分解；后者為芳香結(jié)構(gòu)，較難分轉(zhuǎn)化。相對來說，農(nóng)作物秸稈比林業(yè)木材含有較少的木質(zhì)素，同樣條件下易于轉(zhuǎn)化，得到的油品含有較多脂肪族化合物。同時農(nóng)作物秸稈灰分中含有較多的堿金屬，特別是莊稼成長必須的鉀元素。大量研究結(jié)果表明，堿金屬對生物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程有很好的催化作用。因此本發(fā)明中生物質(zhì)原料傾向于選擇但并不局限于秸稈類生物質(zhì)。