專(zhuān)利名稱(chēng)：一種制備生物燃油的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備生物燃油的方法。主要用于生物質(zhì)原料的再生利用和 廢舊塑料的無(wú)害化處理與循環(huán)利用。
技術(shù)背景纖維素一木質(zhì)素類(lèi)生物質(zhì)是指含纖維素、半纖維素和木質(zhì)素為主的生物質(zhì)， 主要來(lái)源有木材、竹子、農(nóng)作物秸稈、果殼等。其轉(zhuǎn)化汽車(chē)燃油的技術(shù)具有廣 闊的發(fā)展前景，是新能源發(fā)展戰(zhàn)略中的核心技術(shù)之一，超臨界液化是一種熱化 學(xué)轉(zhuǎn)化方式。廢舊塑料不及時(shí)處理會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，與生物質(zhì)共液化中能實(shí)現(xiàn)無(wú) 害化再利用，并在液化過(guò)程中提高生物質(zhì)原料的液化轉(zhuǎn)化率，同時(shí)提高了生物 燃油的熱值。超臨界流體技術(shù)(Supercritical Fluid)是最近十多年發(fā)展起來(lái)的綠色化學(xué)技 術(shù)。超臨界流體作為反應(yīng)介質(zhì)，具有高溶解力、高擴(kuò)散性、可有效控制反應(yīng)活 性和選擇性。將這種技術(shù)應(yīng)用于生物質(zhì)熱解，能在較低的溫度下達(dá)到高液化率 的目的。以低碳醇為介質(zhì)，具有成本低廉、液化率較高等優(yōu)點(diǎn)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種制備生物燃油的方法，以甲醇或乙 醇為反應(yīng)介質(zhì)，在壓力容器中加熱并控制壓力使其達(dá)到超臨界狀態(tài)，使生物質(zhì) 與塑料在高壓及中低溫條件下裂解和溶解，將固體生物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化為低分子量 的燃油，作為汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是制備生物燃油的方法，其特征在于包括以下a、 在反應(yīng)裝置中加入重量百分比為30 95%的甲醇或乙醇、重量百分比 為0~3%的催化劑，其余為粉碎至20 100目(粒徑為0.18 0.9mm)的生物質(zhì)與 塑料混合料；b、 將反應(yīng)裝置中的原料攪拌均勻后，升溫升壓，溫度控制在250 35(TC，3壓力控制在8 18MPa，并保持此狀態(tài)0.5 6小時(shí)；c、待反應(yīng)結(jié)束后，冷卻反應(yīng)裝置至常溫常壓下，進(jìn)行過(guò)濾，將制備得到 的反應(yīng)物固液分離，得到液體狀生物燃油。所述甲醇或乙醇的濃度為80 99v/v%，因甲醇或乙醇本身可作為汽車(chē)代用 燃料，故不必對(duì)反應(yīng)后的混合物后作嚴(yán)格的液相分離，可混合使用，若需要對(duì) 反應(yīng)后的混合物進(jìn)行分離，則分離后的甲醇或乙醇可反復(fù)使用。所述催化劑為碳酸鉀、氫氧化鈉、碳酸鈉、氫氧化鉀中的一種或任意幾種 的混合物。所述生物質(zhì)與塑料的混合原料中，塑料的重量百分比為5 30%。所述生物質(zhì)原料為纖維素和木質(zhì)素的混合體，其原料包括木材、竹子、農(nóng) 作物秸稈、果殼中的一種或任意幾種的混合物。所述塑料為聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、橡膠、聚酰胺中的一 種或任意幾種的混合物。所述生物質(zhì)顆粒度范圍優(yōu)選30 80目，溫度范圍優(yōu)選260°C 320°C，壓力 范圍優(yōu)選10 16MPa，反應(yīng)時(shí)間范圍優(yōu)選1-5小時(shí)。所述生物質(zhì)顆粒度范圍最優(yōu)選40 60目，溫度范圍最優(yōu)選27(TC 30(TC， 壓力范圍最優(yōu)選12 14MPa，反應(yīng)時(shí)間范圍最優(yōu)選2-4小時(shí)。所述反應(yīng)裝置指耐壓在20Mpa的壓力容器，其壓力可以調(diào)節(jié)或控制， 一般 可用高壓反應(yīng)釜。采用外部電加熱法或內(nèi)部電加熱法。本發(fā)明的有益效果是1、本發(fā)明選用超臨界甲醇或乙醇作為反應(yīng)介質(zhì)，具 有較低的臨界溫度和臨界壓力，即反應(yīng)條件較低，甲醇或乙醇本身可作為汽車(chē) 代用燃料，故不必對(duì)反應(yīng)后的混合物后作嚴(yán)格的液相分離，可混合使用，且相 對(duì)于其它醇類(lèi)還具有價(jià)格較低的優(yōu)勢(shì)；2、本發(fā)明反應(yīng)條件溫和、對(duì)設(shè)備材料性 能要求較低，生物制原料的液化率可達(dá)45 92%; 3、生成的燃油主要成分為十 個(gè)碳以下的醇類(lèi)、醚類(lèi)和酯類(lèi)，與汽油成分相當(dāng)，且燃油成分大多帶環(huán)狀或支 鏈結(jié)構(gòu)，其熱穩(wěn)定性好，自燃溫度高，適合作為點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，若與汽 油混合使用，具有較高的辛垸值，是良好的抗爆劑，燃油含氮量、含硫量和含 磷量很低，具有環(huán)境友好性；4、實(shí)現(xiàn)了廢舊塑料的無(wú)害化處理，以及生物 原 料的再生利用，并獲得了一定的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:以超臨界乙醇為介質(zhì)、以碳酸鉀作為催化劑的毛竹和聚乙烯液 化燃油將50g過(guò)20目干燥后的毛竹鋸末和0g聚乙烯保鮮膜、2.5g碳酸鉀、300ml 濃度為98%的乙醇加入高壓釜，密封后升溫至28(TC，升壓至12.4MPa，并在 該狀態(tài)保持6小時(shí)，冷卻降壓至常溫常壓后進(jìn)行過(guò)濾，固液分離，液體比反應(yīng) 前增加了37.5g，液化率62.5%。余下的固體部分為固體碳、灰份(含催化劑) 和少量未分解生物質(zhì)，其余為氣體。所得到的液體為生物燃油與乙醇的混合物，因乙醇本身可作為汽車(chē)代用燃 料，故不必對(duì)反應(yīng)后的混合物后作嚴(yán)格的液相分離，可混合使用，若需要對(duì)反 應(yīng)后的混合物進(jìn)行分離，則分離后的乙醇可反復(fù)使用。實(shí)施例2:以超臨界乙醇為介質(zhì)的毛竹和聚苯乙烯液化生物燃油將50g過(guò)20目干燥后的毛竹鋸末和3.5g聚苯乙烯顆粒、300ml濃度為98% 的乙醇加入高壓釜，密封后升溫至290°C，升壓至14MPa，并在該狀態(tài)保持6 小時(shí)，冷卻降壓至常溫常壓后進(jìn)行過(guò)濾，固液分離，液體質(zhì)量259.5g，液體比 反應(yīng)前增加了21g，液化率39.3%。余下的固體部分為固體碳、灰份和少量未分 解生物質(zhì)，其余為氣體。實(shí)施例3:以超臨界甲醇為介質(zhì)、以氫氧化鈉為催化劑的毛竹和橡膠液化 燃油。將50g經(jīng)干燥、且顆粒度為20目的毛竹鋸末，5g廢舊輪胎橡膠粉末，2.5g 氫氧化鈉，300ml濃度為96y。的甲醇加入容積為1L的高壓反應(yīng)釜中，攪拌均勻 后密封升溫至28(TC，升壓至15.2MPa，并在該狀態(tài)保持2小時(shí)，冷卻降壓至常 溫常壓后利用常規(guī)裝置進(jìn)行過(guò)濾，固液分離，得到的液體質(zhì)量為267.6 g，液體 比反應(yīng)前增加了 35.75g，液化率達(dá)65.0%。余下的固體部分為固體碳、灰份(含 催化劑)和少量未分解生物質(zhì)，其余為氣體。所得到的液體為生物燃油與甲醇的混合物，因甲醇本身可作為汽車(chē)代用燃 料，故不必對(duì)反應(yīng)后的混合物后作嚴(yán)格的液相分離，可混合使用，若需要對(duì)反 應(yīng)后的混合物進(jìn)行分離，則分離后的甲醇可反復(fù)使用。實(shí)施例4:以超臨界甲醇為介質(zhì)、以碳酸鈉為催化劑的稻草秸稈、花生殼、聚丙烯混合后液化燃油將664.05g經(jīng)干燥、且顆粒度為20目的稻草秸稈和花生殼混合物(稻草秸 稈和花生殼的重量比為l: 1)、 34.95g的聚丙烯、lg碳酸鈉、300g濃度為80。/c 的甲醇加入高壓反應(yīng)釜中，攪拌均勻后密封升溫至25(TC，升壓至8MPa，并在 該狀態(tài)保持0.5小時(shí)，然后冷卻降壓至常溫常壓后利用常規(guī)裝置進(jìn)行過(guò)濾，固 液分離。實(shí)施例5:以超臨界甲醇為介質(zhì)，以碳酸鉀為催化劑的杉木、聚酰胺混合 物液化燃油將50g經(jīng)干燥且顆粒度為80目的杉木鋸末、15g聚酰胺、2.5g碳酸鉀、300ml 濃度為96%的甲醇加入高壓反應(yīng)釜中，攪拌均勻后密封升溫至280'C，升壓至 14.0MPa，并在該狀態(tài)保持4小時(shí)，冷卻后利用常規(guī)裝置進(jìn)行過(guò)濾，固液分離。 實(shí)施例6:以超臨界甲醇為介質(zhì)，以氫氧化鉀為催化劑的杉木、聚氯乙烯 混合物液化燃油將"g經(jīng)干燥且顆粒度為100目的杉木鋸末、6g聚氯乙烯、30g氫氧化鉀、 950g濃度為99。/。的甲醇加入高壓反應(yīng)釜中，攪拌均勻后密封升溫至35(TC，升 壓至18MPa，并在該狀態(tài)保持6小時(shí)，冷卻后利用常規(guī)裝置進(jìn)行過(guò)濾，固液分 離。實(shí)施例7:以超臨界甲醇為介質(zhì)，以氫氧化鈉為催化劑的毛竹、聚氯乙烯 混合物液化燃油將50g經(jīng)干燥、且顆粒度為60目的毛竹鋸末，3g聚氯乙烯，2.5g氫氧化 鈉，300ml濃度為96%的甲醇加入高壓反應(yīng)釜中，攪拌均勻后密封升溫至300°C， 升壓至13MPa，并在該狀態(tài)保持3小時(shí)，冷卻降壓至常溫常壓后利用常規(guī)裝置 進(jìn)行過(guò)濾，固液分離。
權(quán)利要求
1、一種制備生物燃油的方法，其特征在于包括以下步驟a、在反應(yīng)裝置中加入重量百分比為30～95％的甲醇或乙醇、重量百分比為0～3％的催化劑，其余為粉碎至20～100目的生物質(zhì)與塑料混合料；b、將反應(yīng)裝置中的原料攪拌均勻后，升溫升壓，溫度控制在250～350℃，壓力控制在8～18MPa，并保持此狀態(tài)0.5～6小時(shí)；c、待反應(yīng)結(jié)束后，冷卻反應(yīng)裝置至常溫常壓下，進(jìn)行過(guò)濾，將制備得到的反應(yīng)物固液分離，得到液體狀生物燃油。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制備生物燃油的方法，其特征在于所述甲醇或 乙醇的濃度為80~99v/v%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制備生物燃油的方法，其特征在于所述催化劑 為碳酸鉀、氫氧化鈉、碳酸鈉、氫氧化鉀中的一種或任意幾種的混合物。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制備生物燃油的方法，其特征在于所述生物質(zhì)與塑料的混合原料中，塑料的重量百分比為5~30%。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制備生物燃油的方法，其特征在于所述生物質(zhì)原料為纖維素和木質(zhì)素的混合體，其原料包括木材、竹子、農(nóng)作物秸稈、果殼 中的一種或任意幾種的混合物。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的制備生物燃油的方法，其特征在于所述塑料為聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、橡膠、聚酰胺中的一種或任意幾種的 混合物。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備生物燃油的方法，其特征在于所述生物質(zhì)顆粒度范圍優(yōu)選30~80目，溫度范圍優(yōu)選260'C 32(TC，壓力范圍優(yōu)選 10 16MPa，反應(yīng)時(shí)間范圍優(yōu)選1-5小時(shí)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備生物燃油的方法，其特征在于所述生 物質(zhì)顆粒度范圍最優(yōu)選40 60目，溫度范圍最優(yōu)選27(TC 30(TC，壓力范圍最優(yōu) 選12 14MPa，反應(yīng)時(shí)間范圍最優(yōu)選2-4小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備生物燃油的方法。其目的是使生物質(zhì)與塑料在高壓及中低溫條件下裂解和溶解，將固體生物質(zhì)分解轉(zhuǎn)化為低分子量的燃油。解決該問(wèn)題的技術(shù)方案是包括以下步驟a.在反應(yīng)裝置中加入重量百分比為30～95％的甲醇或乙醇、重量百分比為0～3％的催化劑，其余為粉碎至20～100目(粒徑為0.18～0.9mm)的生物質(zhì)與塑料混合料；b.將反應(yīng)裝置中的原料攪拌均勻后，升溫升壓，溫度控制在250～350℃，壓力控制在8～18MPa，并保持此狀態(tài)0.5～6小時(shí)；c.待反應(yīng)結(jié)束后，冷卻反應(yīng)裝置至常溫常壓下，進(jìn)行過(guò)濾，將制備得到的反應(yīng)物固液分離，得到液體狀生物燃油。本發(fā)明可作為汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料。
文檔編號(hào)C10B53/02GK101659875SQ20091015312
公開(kāi)日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2009年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月16日
發(fā)明者彭錦星, 邵千鈞 申請(qǐng)人:浙江林學(xué)院