[發(fā)明專利]一種微藻水熱液化制備低氮生物質(zhì)油的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010074067.5
• 申請(qǐng)日: 2020-01-21
• 公開（公告）號(hào): CN111205883B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫英強(qiáng);申振聲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽大學(xué)
• 主分類號(hào): C10G1/00
• 分類號(hào): C10G1/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李倩

本發(fā)明公開了一種微藻水熱液化制備低氮生物質(zhì)油的方法，所述方法以Keggin型雜多酸作為微藻水熱液化反應(yīng)的催化劑。本發(fā)明方法通過采用Keggin型雜多酸作為微藻水熱液化反應(yīng)的催化劑，在促進(jìn)生物質(zhì)油產(chǎn)量的同時(shí)還能有效提高生物質(zhì)油的質(zhì)量，降低固相產(chǎn)物的產(chǎn)量以及提高水相產(chǎn)物中銨根離子的含量，水相中存在的大量無機(jī)氮可作為微藻培養(yǎng)的氮源，從而實(shí)現(xiàn)水相的再利用；并且在空氣或氧氣氛圍下，還原后的具有keggin結(jié)構(gòu)的雜多酸能夠重新被氧化，從而實(shí)現(xiàn)其重復(fù)利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微藻水熱液化制備低氮生物質(zhì)油的方法，屬于生物質(zhì)能源技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人類對(duì)能源的需求量日益增大，與此同時(shí)，以煤炭、石油為代表的化石燃料日益枯竭，而且化石燃料的大量使用勢(shì)必帶來諸如溫室效應(yīng)等環(huán)境問題，如何破解能源枯竭和環(huán)境污染瓶頸是擺在全人類面前的重大課題，以生物質(zhì)能為代表的可再生能源因其環(huán)境友好且可再生的特點(diǎn)日益引起廣泛關(guān)注。

生物質(zhì)能作為一種清潔可再生能源，其利用過程能夠?qū)崿F(xiàn)碳的封閉循環(huán)，從而減少向大氣排放CO₂，從而有效降低溫室氣體效應(yīng)。目前生物質(zhì)能源開發(fā)利用多集中在陸生生物質(zhì)，主要是秸稈、木材類等木質(zhì)纖維原料，反應(yīng)過程多采用高溫(＞500℃)熱解將生物質(zhì)原料轉(zhuǎn)化為液體燃料生物油。但是，木質(zhì)生物質(zhì)原料存在生長周期慢、占地大、生物量較低且受季節(jié)影響較大的缺點(diǎn)，而且熱解過程需要很高的溫度且原料需提前干燥，所得的生物油含氧量高且性質(zhì)不穩(wěn)定。

微藻由于具有生長周期短、固碳效率高、繁殖能力強(qiáng)、易培養(yǎng)、耐受極端環(huán)境等方面的特性，越來越引起研究人員的關(guān)注。微藻中含有豐富的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等，不含木質(zhì)素，在較低溫度下就能夠?qū)崿F(xiàn)熱解，所得的微藻油在穩(wěn)定性、熱值等方面較以木質(zhì)纖維原料制備的生物油更具優(yōu)勢(shì)。因此利用微藻生產(chǎn)清潔可再生的生物質(zhì)能具有較大的前景。

目前以微藻為原料開發(fā)液體燃料，主要的技術(shù)有厭氧發(fā)酵、生物發(fā)酵、水熱轉(zhuǎn)化等，其中微藻的水熱轉(zhuǎn)化是指在200-1000℃的條件下，由脂質(zhì)，碳水化合物和蛋白質(zhì)組成的有機(jī)化合物的分解和化學(xué)重整為生物質(zhì)油，水溶性養(yǎng)分，氣體和固體殘留物的過程。根據(jù)反應(yīng)溫度的不同，微藻的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化可分為水熱碳化(150-250℃)，水熱液化(250-350℃)，熱解(350-700℃)和氣化(700-1000℃)。水熱液化(HTL)是在250-350℃的溫度，4-22MPa的壓力下，藻類生物質(zhì)的細(xì)胞組成向脂肪酸，羧酸，醛，糠醛的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化。微藻的無機(jī)養(yǎng)分在HTL過程中轉(zhuǎn)化為水溶性鹽，可循環(huán)利用用于藻類培養(yǎng)；水熱液化技術(shù)能夠?qū)⑽⒃迳镔|(zhì)轉(zhuǎn)化為類石油液體的生物質(zhì)油，相比于其他轉(zhuǎn)化技術(shù)來說反應(yīng)條件相對(duì)緩和，且原料不需干燥處理，大大降低了反應(yīng)成本，獲得的生物質(zhì)油熱值較高，是一種理想的液態(tài)化石燃料替代物。但在微藻生物質(zhì)直接液化時(shí)，生物質(zhì)油產(chǎn)量不夠高，所獲得的生物質(zhì)油含氧量較高；單糖與氨基酸之間發(fā)生的美拉德反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生較多的吡咯，吡啶等含氮雜環(huán)化合物，嚴(yán)重影響生物質(zhì)油的品質(zhì)；且生物質(zhì)油中含有的如硫等雜原子也會(huì)在后續(xù)使用中造成污染。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種微藻水熱液化制備低氮生物質(zhì)油的方法，該方法通過采用Keggin型雜多酸作為微藻水熱液化反應(yīng)的催化劑，在促進(jìn)生物質(zhì)油產(chǎn)量的同時(shí)還能降低其中氮硫等雜原子的含量，從而有效提高生物質(zhì)油的質(zhì)量。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)手段如下：

一種微藻水熱液化制備低氮生物質(zhì)油的方法，所述方法以Keggin型雜多酸作為微藻水熱液化反應(yīng)的催化劑。

上述微藻水熱液化制備低氮生物質(zhì)油的方法，所述方法具體包括如下步驟：

(1)將微藻置于反應(yīng)容器中，再往反應(yīng)容器中加入水和具有keggin結(jié)構(gòu)的雜多酸，密封反應(yīng)容器；

(2)在空氣氛圍下加熱至300～350℃，反應(yīng)120～180分鐘，待反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫；