CN101649247B - 水葫芦水热液化制备液体燃料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环境保护和新能源技术领域，具体涉及一种水葫芦水热液化制备液体燃料的方法。首先将水葫芦经破碎等简单处理后直接倒入高压反应釜内形成一定固液比的浆液，向反应釜内充入一定压力的惰性气体或还原性气体，搅拌升温至180～450℃，保持1～120min，迅速冷却至室温，收集反应混合物，用有机溶剂对混合物进行萃取和抽提，分离并过滤有机相，除去有机溶剂即得到生物油。本方法以水葫芦作为原料，可大规模人工培养后不经干燥处理直接利用该方法进行液化处理，所以本发明提出的方法可作为一种获得环境友好可再生能源的途径，在资源化利用水葫芦残体的同时减轻水葫芦大量增殖带来的环境问题。
Description
技术领域
本发明属于环境保护和新能源技术领域，具体涉及一种将水葫芦水热液化制备液体燃料的方法。
背景技术
水葫芦又名水塘水仙，凤眼莲，属雨久花科，凤眼莲属，为多年生植物，原产南美。由于它具有环境适应能力强，繁殖速度快等特点，因此水葫芦很容易造成河道堵塞、水体污染等问题，目前已经成为世界上危害最严重的水生杂草。水葫芦于20世纪30年代传入我国后已经广泛分布于华南、华中和华东等地区，尤以云南、四川、湖南、湖北等省最广，给当地水域带来极大的危害，因此水葫芦的处理与应用引起了人们的重视。
目前水葫芦的处理与应用方式众多。防治方面，借助于化学药剂与自然天敌可以起到一定的作用，但是由于防治方面需要消耗大量的人力物力甚至破坏生态平衡，因此目前水葫芦的资源化利用研究相对占有优势，水葫芦含有动植物生长所需要的营养成分可用作为饲料与肥料，公开号为CN1923760A的发明专利申请介绍了一种水葫芦发酵渣生产生物活性肥料的方法；水葫芦对于水体中许多元素所具有的富集作用可使其应用于水体修复；水葫芦残体同样可作为原料用于焚烧与沼气化处理，申请号为200810056819.4的发明专利介绍了一种水葫芦的焚烧处理方法，公开号为CN1740328A的发明专利申请中也提出了一种水葫芦残体生产沼气的方法和装置。但以上的处理方法均未涉及到将水葫芦进行液化处理的方法。
水热液化法处理生物质是一种新型的处理工艺，具有原料来源广、反应条件与设备简单和操作简单等优点，目前该工艺的主要原料为秸秆、木屑等木质纤维素类。利用水热液化法处理水葫芦，一方面利用了水热液化法无需对原料进行脱水处理的优点，降低了成本并提高了实际生产的可行性，另一方面将水葫芦液化成油，在解决了水葫芦引起的环境问题的同时缓解了能源问题，具有良好的应用前景。
发明内容
本发明提出了一种将水葫芦水热液化制备液体燃料的方法，其主要步骤如下：
(1)收集水葫芦，经切碎或磨碎后直接倒入高压反应釜内，并加水混合使形成固液比为1∶100～50∶100的混合浆液；
(2)向反应釜内充入0～6MPa的惰性气体或还原性气体，搅拌并升温至180～450℃并保持1～120min，迅速冷却至室温，收集反应混合物；其中，所用惰性气体为N2、Ar、CO2，还原性气体为H2、CO；
(3)用二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮或四氯化碳等有机溶剂对混合物进行萃取和抽提，分离并过滤有机相，除去有机溶剂即得到生物油，有机溶剂可以回收、循环使用。
水葫芦含有较高的水分(80～95％)，采用热解的转化方法生产生物油，通常需要先将生物质干燥消耗大量的能量。水热液化法则无需干燥，通过直接液化或破碎调浆后加热液化，能量消耗相对较低，且有机溶剂可回收、循环使用等。水葫芦生长繁殖速度快，不占用土地，可利用池塘、废水池等大量人工养殖收获进行利用。此外，由于我国大多数湖泊水体已富营养化，而水葫芦数次爆发等会产生大量的水葫芦残体废弃物，若采用水热液化法处理，既可实现水葫芦废物利用减轻环境污染，又可实现水葫芦资源化利用。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明，但不是对本发明的限定。
实施例1
以水葫芦为原料，对水葫芦叶片及茎部进行简单的剪切磨碎后，取40g处理后的水葫芦倒入250ml高压反应釜内并加入120ml蒸馏水，搅拌调成浆液，向反应釜充入2MPa N2，边搅拌边升温至300℃，保持10min，通自来水使冷却至室温，倒出反应混合物，并用CH2Cl2清洗釜腔；以釜腔清洗液和150ml CH2Cl2对混合物进行萃取和抽提，分离萃取抽提液，用布氏漏斗过滤CH2Cl2相，再减压蒸馏回收CH2Cl2即得生物油。
实施例2
以水葫芦为原料，对水葫芦叶片及茎部进行简单的剪切磨碎后，取20g处理后的水葫芦倒入250ml高压反应釜内并加入100ml蒸馏水，搅拌调成浆液，向反应釜充入3MPa H2，边搅拌边升温至300℃，保持30min，通自来水使冷却至室温，倒出反应混合物，并用CHCl3清洗釜腔；以釜腔清洗液和150ml CHCl3对混合物进行萃取和抽提，分离萃取抽提液，用布氏漏斗过滤CHCl3相，再减压蒸馏回收CHCl3即得生物油。
实施例3
以水葫芦为原料，对水葫芦叶片及茎部进行简单的剪切磨碎后，取40g处理后的水葫芦倒入250ml高压反应釜内并加入100ml蒸馏水，搅拌调成浆液，边搅拌边升温至250℃，保持60min，通自来水使冷却至室温，倒出反应混合物，并用丙酮清洗釜腔；以釜腔清洗液和150ml丙酮对混合物进行萃取和抽提，分离萃取抽提液，用布氏漏斗过滤丙酮相，再减压蒸馏回收丙酮即得生物油。
Claims (1)
1.一种将水葫芦水热液化制备液体燃料的方法，其主要步骤如下：
(1)收集水葫芦，经切碎或磨碎后直接倒入高压反应釜内，并加水混合使形成固液比为1∶100～50∶100的混合浆液；
(2)向反应釜内充入0～6MPa的惰性气体或还原性气体，搅拌并升温至180～450℃并保持1～120min，迅速冷却至室温，收集反应混合物；其中，惰性气体为N2、Ar、CO2，还原性气体为H2、CO；
(3)用二氯甲烷、三氯甲烷、丙酮或四氯化碳对混合物进行萃取和抽提，分离并过滤有机相，除去有机溶剂即得到生物油。
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