[發(fā)明專利]一種利用水相生物油脫除生物質(zhì)灰分的預(yù)處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010711044.0
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111793507B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬中青;黃明;楊優(yōu)優(yōu);趙超
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江農(nóng)林大學(xué)
• 主分類號: C10B57/08
• 分類號: C10B57/08;C10B53/02;C10G1/00
• 代理公司: 南京科闊知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32400
• 代理人: 王清義

本發(fā)明公開了一種利用水相生物油脫除生物質(zhì)灰分的預(yù)處理方法，包括如下步驟：(1)將生物質(zhì)粉碎成粉末并干燥處理，對生物質(zhì)粉碎進(jìn)行快速熱解制備生物油，生物油經(jīng)過冷藏、靜置、分層、分離后得到水相生物油；(2)將生物質(zhì)粉末浸漬在水相生物油中，通過升溫和攪拌，生物質(zhì)中的灰分會溶解于水相生物油溶液而脫除出生物質(zhì)，再通過過濾和水洗后得到脫灰率超過90％的生物質(zhì)。相比于簡單的水洗脫灰法，水相生物油脫灰法對灰分的脫除率更高，不僅可以脫除易溶于水的沙石和金屬元素，還可以脫除難溶于水的金屬。相比于無機(jī)酸脫灰法，脫灰劑成本更低，灰分脫除率更高，而且可以避免生物質(zhì)嚴(yán)重的水解現(xiàn)象。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物質(zhì)能源綜合利用領(lǐng)域，具體涉及一種利用水相生物油脫除生物質(zhì)灰分的預(yù)處理方法。

背景技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，煤和石油等不可再生的化石燃料的消耗與日俱增，導(dǎo)致化石燃料枯竭和環(huán)境污染問題的日益突出。我國可再生的生物質(zhì)資源儲量豐富，包括木材、秸稈、稻殼等，可開發(fā)生物質(zhì)資源總量折算標(biāo)煤為7億t。快速熱解技術(shù)可將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液態(tài)的生物油、固態(tài)的生物質(zhì)炭和氣態(tài)的生物燃?xì)猓渲幸后w生物油是最重要的一種高附加值產(chǎn)品，可用于替代汽油和煤油等液體燃料，用于鍋爐燃燒供熱或者內(nèi)燃機(jī)燃燒發(fā)電。

然而，由于生物質(zhì)中灰分含量較高，范圍為1～15％。灰分是生物質(zhì)中的無機(jī)物質(zhì)，主要分為兩大類：一類是植物生長所需的堿金屬(K和Na等)及堿土金屬(Mg和Ca等)；另一類是在原料加工處理過程中代入的沙土和小石子等。灰分在生物質(zhì)熱解過程中具有催化作用，高灰分含量導(dǎo)致生物質(zhì)熱解產(chǎn)生的揮發(fā)分會發(fā)生二次降解，導(dǎo)致生物油的產(chǎn)量下降，其次還促進(jìn)了生物油中水分和有機(jī)酸的生成，使得生物油的熱值急劇下降，影響生物油的品質(zhì)和存儲穩(wěn)定性。因此，在生物質(zhì)快速熱解之前，可采用一種脫除生物質(zhì)灰分的預(yù)處理方法，用以提高生物油的熱值和存儲穩(wěn)定性。

目前，生物質(zhì)脫灰的方法主要為水洗法脫灰和無機(jī)酸洗脫灰方式。水洗法雖然成本較低，但是只能脫除生物質(zhì)表面的沙石及其內(nèi)部水溶性的部分金屬元素，脫灰效率極低。無機(jī)酸洗法，包括鹽酸、硫酸和硝酸等溶液，一方面洗脫溶劑成本較高，另一方面強(qiáng)酸會引起生物質(zhì)發(fā)生嚴(yán)重的水解現(xiàn)象，導(dǎo)致生物質(zhì)品質(zhì)下降，造成較大的質(zhì)量損失，并且使用鹽酸浸洗會引入氯元素(熱解過程會與堿金屬結(jié)合引起設(shè)備的腐蝕)，后期需大量的水沖洗脫除，帶來大量酸性廢水，從而導(dǎo)致非常高的廢水處理成本及嚴(yán)重的環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有生物質(zhì)脫灰預(yù)處理方法的不足，選取熱解生物油中的水相生物油為脫灰劑，提供一種低成本、高效脫灰的利用水相生物油脫除生物質(zhì)灰分的預(yù)處理方法。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種利用水相生物油脫除生物質(zhì)灰分的預(yù)處理方法，包括以下步驟：

(1)將生物質(zhì)粉碎成粉末并干燥處理，在一定溫度條件下對生物質(zhì)粉碎進(jìn)行快速熱解，制備了生物油，將收集到的生物油冷存，待一段時間后，從頂層分離出水相生物油；

(2)按一定固液比將生物質(zhì)粉末浸漬在水相生物油中，在一定溫度下攪拌一定時間后過濾，并使用蒸餾水洗滌至中性，干燥得到水相生物油脫灰預(yù)處理的生物質(zhì)，記為水相生物油洗生物質(zhì)。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述的步驟(1)中的生物質(zhì)為木材、毛竹、稻稈、麥秸稈、玉米秸稈、稻殼、油茶殼、棕櫚殼或者它們的任意組合，生物質(zhì)粉末的粒徑為20～100目。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述的步驟(1)中采用立式氣氛爐在一定溫度條件下對生物質(zhì)粉碎進(jìn)行快速熱解，熱解條件為：N₂氣氛，流量為100mL/min-400mL/min，溫度為450℃～650℃，時間為5min-30min，每次粉末用量為5g-20g。

作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述步驟(1)中的生物油置于冰箱中冷存，冷存溫度為-5℃～5℃，冷存時間為12h～36h。