[發(fā)明專利]一種木質(zhì)素重質(zhì)油提質(zhì)制備生物含氧燃料的方法

有效

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• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN110093179B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發(fā)明（設計）人: 龍金星;李浩維;李雪輝;李宣;馬宏衛(wèi)
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學
• 主分類號: C10G45/46
• 分類號: C10G45/46;C10G45/48;C10G45/04;C10G45/06;C10L1/02;B01J23/78;B01J23/83;B01J23/89
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 向玉芳

本發(fā)明公開了一種木質(zhì)素重質(zhì)油提質(zhì)制備生物含氧燃料的方法。該方法針對當前木質(zhì)素重質(zhì)油含氧量高、pH值低等本證特征，以及生物油改性過程中易結(jié)焦導致催化劑失活的技術(shù)難題，將木質(zhì)素重質(zhì)油與反應介質(zhì)和堿性載體負載的非貴金屬催化劑混合，在1～4MPa氫氣壓力的條件下，120～160℃反應1～5h，分離出催化劑，除去反應介質(zhì)，實現(xiàn)木質(zhì)素重質(zhì)油的高效催化提質(zhì)，獲得高品位的生物含氧燃料；提升pH值以及熱值、并降低氧含量以及氧碳原子比等關(guān)鍵性能。本方法具有催化劑廉價易得且可實現(xiàn)循環(huán)使用、反應條件溫和、木質(zhì)素重質(zhì)油性能提升明顯等顯著優(yōu)點；且該方法工藝操作簡單、可實現(xiàn)間歇與連續(xù)式生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及木質(zhì)素生物油的改性提質(zhì)，特別是涉及一種利用廉價負載型催化劑通過加氫改性的方法由低值木質(zhì)素重質(zhì)油提質(zhì)制備高品位生物含氧燃料的方法，屬于新能源與可再生能源技術(shù)開發(fā)和高效利用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

自上世紀以來，在煤、石油、天然氣等化石資源的支撐下，人類文明得到了極大的發(fā)展。然而，上述大量一次能源的消耗也帶來了諸如能源危機、溫室效應、酸雨、PM2.5等環(huán)境危機等副作用。因此，如何在可持續(xù)發(fā)展理念的框架下，尋求低碳、低污染的可再生替代能源成為了世界各國的共識。

生物質(zhì)是自然界中唯一含有固定碳的可再生資源，其直接來源于植物的光合作用，且主要由碳、氫、氧三種元素組成。因此，生物質(zhì)被廣泛認為是化石資源在能源與資源領(lǐng)域的最優(yōu)替代品。近年來，政府和科研界圍繞生物質(zhì)的高值化利用開展了大量的工作。尤其是針對生物質(zhì)組分中的纖維素和半纖維素的高效定向催化轉(zhuǎn)化取得了不俗的成果。但一個不容忽視的問題是，生物質(zhì)不僅含有纖維素和半纖維素，而且含有與上述組分相關(guān)交聯(lián)的木質(zhì)素。相對于纖維素和半纖維素簡單的結(jié)構(gòu)與化學鍵合方式，芳香類聚合物木質(zhì)素無論是結(jié)構(gòu)和連接方式都更為復雜。

當前木質(zhì)素利用技術(shù)存在揮發(fā)性單酚類產(chǎn)物收率低、木質(zhì)素生物油主要是重質(zhì)油等顯著技術(shù)難題。尤其是，木質(zhì)素重質(zhì)油中含有大量的不飽和組分、且酸度高、揮發(fā)性低，無法作為燃油直接利用。

當前諸如酯化、加氫脫氧等生物油改性技術(shù)可在一定程度上實現(xiàn)生物質(zhì)輕質(zhì)油的改性，獲得低酸度生物油或高熱值烷烴。但受制于木質(zhì)素重質(zhì)油高度不飽和的結(jié)構(gòu)特點，改性提質(zhì)過程效率低、催化劑易結(jié)焦等技術(shù)難題，因此少有針對木質(zhì)素重質(zhì)油改性的技術(shù)報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種木質(zhì)素重質(zhì)油催化改性提質(zhì)制備高品位含氧燃料的方法，通過對催化劑和催化體系的設計，降低了木質(zhì)素重質(zhì)油的氧含量、氧碳原子比與酸度，提高其碳、氫含量以及熱值，從而達到提升生物燃料品質(zhì)的目標，并實現(xiàn)抑制生物油提質(zhì)過程結(jié)焦和催化劑的重復使用，工藝簡單，同時適用于間歇式和連續(xù)式生產(chǎn)的目的。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種木質(zhì)素重質(zhì)油提質(zhì)制備生物含氧燃料的方法，包括如下步驟：將木質(zhì)素重質(zhì)油與反應介質(zhì)和堿性載體負載的非貴金屬催化劑混合，在1～4MPa氫氣壓力的條件下，120～160℃反應1～5h，分離出催化劑，除去反應介質(zhì)，實現(xiàn)木質(zhì)素重質(zhì)油的高效催化提質(zhì)，獲得高品位的生物含氧燃料；

所述的堿性載體負載的非貴金屬催化劑，所述的堿性載體為MgO、MgO-SiO₂或MgO-Al₂O₃；所述的非貴金屬為Ni或La-Ni或Cu-Ni或Mn-Ni或Fe-Ni或Ru-Ni；

所述的反應介質(zhì)為低碳醇、C8～C12烷烴或十氫萘；所述低碳醇為甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇和2-丁醇中的一種或多種；所述C8～C12烷烴為正辛烷、正壬烷、正癸烷、正十一烷和正十二烷中的一種或多種。

為進一步實現(xiàn)本發(fā)明目的，優(yōu)選地，所述的堿性載體負載的非貴金屬催化劑中的Ni質(zhì)量分數(shù)相對于堿性載體的含量為5％～20％；所述的La、Cu、Mn、Fe或Ru的質(zhì)量分數(shù)為堿性載體的1％～5％。