[發明專利]一種提高生物質熱解油中酚類化合物含量的方法

有效

• 申請號: 202111013186.0
• 申請日: 2021-08-31
• 公開（公告）號: CN113698954B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 趙一博;何文靜;張蘭君;黃婷婷;許抒悅;常露;劉子恒;孫正軍
• 申請（專利權）人: 江蘇海洋大學
• 主分類號: C10G1/00
• 分類號: C10G1/00
• 代理公司: 連云港潤知專利代理事務所 32255
• 代理人: 劉喜蓮

本發明是一種提高生物質熱解油中酚類化合物含量的方法，該方法采用四氫萘THN預處理生物質快速熱解的方法來制取酚類化合物，先向核桃殼WS內加入THN進行預混合；再進行熱解反應，反應以氮氣或惰性氣體為載氣，預熱到400℃～600℃，然后將裝有熱解料的反應器推入反應爐中，于恒溫區內反應5?8min，所得熱解液體產物為熱解油。本發明采用的THN預處理生物質，能實現共熱解產生一定的協同效應，THN的加入可以提高熱解液體產物產率，減少熱解氣體產物的生成。經THN預處理得到的熱解油中酚類化合物的含量有明顯提高，同時，THN的加入還抑制了酸類化合物及其他含氧化合物的生成，提高了焦油的品質。

技術領域

本發明涉及化工、能源技術領域，尤其是涉及一種提高生物質熱解油中酚類化合物含量的方法。

背景技術

我國是“富煤、貧油、少氣”大國，發展可再生能源有利于我國早日擺脫能源的對外依賴和早日實現2060年碳中和的戰略目標。生物質被認為是第四大最廣泛使用的能源，約占全球能源負荷10％，每年生物質原料含有的能量約為1.08×10¹¹噸油當量。生物質因其可再生性、原料豐富易得、二氧化碳零排放及可替代化石能源等優點，受到世界各國的廣泛利用及開發。但目前生物質的能源利用率不高，大多數生物質被丟棄或焚燒，造成嚴重的資源浪費及環境污染。因此，生物質的能源轉化成為各研究人員的研究熱點。

在能源轉化的研究進展中，快速熱解的熱化學方法被認為是大規模利用生物質的有效方法，采用快速熱解技術制生物油的方法可將生物質能源有效利用，但得到的生物油往往存在含氧量高、熱值低、不穩定、酸性大且腐蝕性強等缺點，這歸因于生物質本身較高的含氧量(高達40％)，導致熱解產物中存在大量的含氧化合物。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提出一種提高生物質熱解油中酚類化合物含量的方法，以實現生物質中各元素的有效轉移和提高生物質油的品質。

本發明所要解決的技術問題是通過以下的技術方案來實現的。本發明是一種提高生物質熱解油中酚類化合物含量的方法，其特點是，該方法采用四氫萘THN預處理生物質快速熱解的方法來制取酚類化合物，其步驟如下：

S1、熱解料處理：取核桃殼WS置于帶攪拌裝置的混合容器中，按WS：THN質量比為1:0.1～1:1加入THN進行預混合，并充分攪拌混合均勻后密封，于室溫-120℃下放置1-36小時，得熱解料；

S2、熱解：熱解在管式爐上進行，以石英管為反應器、2個冰水浴下的U型管為二級冷卻裝置，采用熱電偶測試爐溫、溫控裝置調節溫度，以氮氣或惰性氣體為載氣，其流量范圍為180～220mL/min，調節溫控裝置使爐子預熱到400℃～600℃，然后將裝有熱解料(置于石英舟上)的石英管反應器迅速推入反應爐中，使熱解料置于恒溫區內，在前述預熱溫度下恒溫反應5-8min后將石英管反應器推出反應爐，冷卻至室溫后關閉載氣閥，關閉溫控裝置，所得熱解液體產物為熱解油。

本發明所述的提高生物質熱解油中酚類化合物含量的方法，其進一步優選的技術方案是：S1中，WS與THN質量比為1:0.5。

本發明所述的提高生物質熱解油中酚類化合物含量的方法，其進一步優選的技術方案是：S1中，熱解前熱解料在室溫條件下放置的時間為24小時。

本發明所述的提高生物質熱解油中酚類化合物含量的方法，其進一步優選的技術方案是：S2中，預熱溫度為500℃；恒溫反應溫度為500℃。

本發明所述的提高生物質熱解油中酚類化合物含量的方法，其進一步優選的技術方案是：S2中，管式爐的升溫速率為10℃/min。

本發明的發明人研究發現，若能在熱解過程中將生物質中的羥基(氧)有效轉移至苯環上，這樣不僅可以提高酚類化合物的含量，還能有效降低酸類化合物及其他含氧化合物的含量，提高生物油的品質。同時發現，THN是煤、生物質液化常用的供氫溶劑，含有苯環結構，同時有一定的供氫能力，可用來與生物質共熱解提高熱解產物酚類含量。