CN101659875A - 一种制备生物燃油的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备生物燃油的方法。其目的是使生物质与塑料在高压及中低温条件下裂解和溶解，将固体生物质分解转化为低分子量的燃油。解决该问题的技术方案是：包括以下步骤：a.在反应装置中加入重量百分比为30～95％的甲醇或乙醇、重量百分比为0～3％的催化剂，其余为粉碎至20～100目(粒径为0.18～0.9mm)的生物质与塑料混合料；b.将反应装置中的原料搅拌均匀后，升温升压，温度控制在250～350℃，压力控制在8～18MPa，并保持此状态0.5～6小时；c.待反应结束后，冷却反应装置至常温常压下，进行过滤，将制备得到的反应物固液分离，得到液体状生物燃油。本发明可作为汽车发动机的燃料。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备生物燃油的方法。主要用于生物质原料的再生利用和废旧塑料的无害化处理与循环利用。
背景技术
纤维素-木质素类生物质是指含纤维素、半纤维素和木质素为主的生物质，主要来源有木材、竹子、农作物秸秆、果壳等。其转化汽车燃油的技术具有广阔的发展前景，是新能源发展战略中的核心技术之一，超临界液化是一种热化学转化方式。
废旧塑料不及时处理会造成严重的环境污染，与生物质共液化中能实现无害化再利用，并在液化过程中提高生物质原料的液化转化率，同时提高了生物燃油的热值。
超临界流体技术(Supercritical Fluid)是最近十多年发展起来的绿色化学技术。超临界流体作为反应介质，具有高溶解力、高扩散性、可有效控制反应活性和选择性。将这种技术应用于生物质热解，能在较低的温度下达到高液化率的目的。以低碳醇为介质，具有成本低廉、液化率较高等优点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种制备生物燃油的方法，以甲醇或乙醇为反应介质，在压力容器中加热并控制压力使其达到超临界状态，使生物质与塑料在高压及中低温条件下裂解和溶解，将固体生物质分解转化为低分子量的燃油，作为汽车发动机的燃料。
本发明所采用的技术方案是：制备生物燃油的方法，其特征在于包括以下步骤：
a、在反应装置中加入重量百分比为30～95％的甲醇或乙醇、重量百分比为0～3％的催化剂，其余为粉碎至20～100目(粒径为0.18～0.9mm)的生物质与塑料混合料；
b、将反应装置中的原料搅拌均匀后，升温升压，温度控制在250～350℃，压力控制在8～18MPa，并保持此状态0.5～6小时；
c、待反应结束后，冷却反应装置至常温常压下，进行过滤，将制备得到的反应物固液分离，得到液体状生物燃油。
所述甲醇或乙醇的浓度为80～99v/v％，因甲醇或乙醇本身可作为汽车代用燃料，故不必对反应后的混合物后作严格的液相分离，可混合使用，若需要对反应后的混合物进行分离，则分离后的甲醇或乙醇可反复使用。
所述催化剂为碳酸钾、氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾中的一种或任意几种的混合物。
所述生物质与塑料的混合原料中，塑料的重量百分比为5～30％。
所述生物质原料为纤维素和木质素的混合体，其原料包括木材、竹子、农作物秸秆、果壳中的一种或任意几种的混合物。
所述塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、橡胶、聚酰胺中的一种或任意几种的混合物。
所述生物质颗粒度范围优选30～80目，温度范围优选260℃～320℃，压力范围优选10～16MPa，反应时间范围优选1-5小时。
所述生物质颗粒度范围最优选40～60目，温度范围最优选270℃～300℃，压力范围最优选12～14MPa，反应时间范围最优选2-4小时。
所述反应装置指耐压在20Mpa的压力容器，其压力可以调节或控制，一般可用高压反应釜。采用外部电加热法或内部电加热法。
本发明的有益效果是：1、本发明选用超临界甲醇或乙醇作为反应介质，具有较低的临界温度和临界压力，即反应条件较低，甲醇或乙醇本身可作为汽车代用燃料，故不必对反应后的混合物后作严格的液相分离，可混合使用，且相对于其它醇类还具有价格较低的优势；2、本发明反应条件温和、对设备材料性能要求较低，生物制原料的液化率可达45～92％；3、生成的燃油主要成分为十个碳以下的醇类、醚类和酯类，与汽油成分相当，且燃油成分大多带环状或支链结构，其热稳定性好，自燃温度高，适合作为点燃式发动机的燃料，若与汽油混合使用，具有较高的辛烷值，是良好的抗爆剂，燃油含氮量、含硫量和含磷量很低，具有环境友好性；4、实现了废旧塑料的无害化处理，以及生物质原料的再生利用，并获得了一定的经济价值。
具体实施方式
实施例1：以超临界乙醇为介质、以碳酸钾作为催化剂的毛竹和聚乙烯液化燃油
将50g过20目干燥后的毛竹锯末和10g聚乙烯保鲜膜、2.5g碳酸钾、300ml浓度为98％的乙醇加入高压釜，密封后升温至280℃，升压至12.4MPa，并在该状态保持6小时，冷却降压至常温常压后进行过滤，固液分离，液体比反应前增加了37.5g，液化率62.5％。余下的固体部分为固体碳、灰份(含催化剂)和少量未分解生物质，其余为气体。
所得到的液体为生物燃油与乙醇的混合物，因乙醇本身可作为汽车代用燃料，故不必对反应后的混合物后作严格的液相分离，可混合使用，若需要对反应后的混合物进行分离，则分离后的乙醇可反复使用。
实施例2：以超临界乙醇为介质的毛竹和聚苯乙烯液化生物燃油
将50g过20目干燥后的毛竹锯末和3.5g聚苯乙烯颗粒、300ml浓度为98％的乙醇加入高压釜，密封后升温至290℃，升压至14MPa，并在该状态保持6小时，冷却降压至常温常压后进行过滤，固液分离，液体质量259.5g，液体比反应前增加了21g，液化率39.3％。余下的固体部分为固体碳、灰份和少量未分解生物质，其余为气体。
实施例3：以超临界甲醇为介质、以氢氧化钠为催化剂的毛竹和橡胶液化燃油。
将50g经干燥、且颗粒度为20目的毛竹锯末，5g废旧轮胎橡胶粉末，2.5g氢氧化钠，300ml浓度为96％的甲醇加入容积为1L的高压反应釜中，搅拌均匀后密封升温至280℃，升压至15.2MPa，并在该状态保持2小时，冷却降压至常温常压后利用常规装置进行过滤，固液分离，得到的液体质量为267.6g，液体比反应前增加了35.75g，液化率达65.0％。余下的固体部分为固体碳、灰份(含催化剂)和少量未分解生物质，其余为气体。
所得到的液体为生物燃油与甲醇的混合物，因甲醇本身可作为汽车代用燃料，故不必对反应后的混合物后作严格的液相分离，可混合使用，若需要对反应后的混合物进行分离，则分离后的甲醇可反复使用。
实施例4：以超临界甲醇为介质、以碳酸钠为催化剂的稻草秸秆、花生壳、聚丙烯混合后液化燃油
将664.05g经干燥、且颗粒度为20目的稻草秸秆和花生壳混合物(稻草秸秆和花生壳的重量比为1∶1)、34.95g的聚丙烯、1g碳酸钠、300g浓度为80％的甲醇加入高压反应釜中，搅拌均匀后密封升温至250℃，升压至8MPa，并在该状态保持0.5小时，然后冷却降压至常温常压后利用常规装置进行过滤，固液分离。
实施例5：以超临界甲醇为介质，以碳酸钾为催化剂的杉木、聚酰胺混合物液化燃油
将50g经干燥且颗粒度为80目的杉木锯末、15g聚酰胺、2.5g碳酸钾、300ml浓度为96％的甲醇加入高压反应釜中，搅拌均匀后密封升温至280℃，升压至14.0MPa，并在该状态保持4小时，冷却后利用常规装置进行过滤，固液分离。
实施例6：以超临界甲醇为介质，以氢氧化钾为催化剂的杉木、聚氯乙烯混合物液化燃油
将14g经干燥且颗粒度为100目的杉木锯末、6g聚氯乙烯、30g氢氧化钾、950g浓度为99％的甲醇加入高压反应釜中，搅拌均匀后密封升温至350℃，升压至18MPa，并在该状态保持6小时，冷却后利用常规装置进行过滤，固液分离。
实施例7：以超临界甲醇为介质，以氢氧化钠为催化剂的毛竹、聚氯乙烯混合物液化燃油
将50g经干燥、且颗粒度为60目的毛竹锯末，3g聚氯乙烯，2.5g氢氧化钠，300ml浓度为96％的甲醇加入高压反应釜中，搅拌均匀后密封升温至300℃，升压至13MPa，并在该状态保持3小时，冷却降压至常温常压后利用常规装置进行过滤，固液分离。
Claims (8)
1、一种制备生物燃油的方法，其特征在于包括以下步骤：
a、在反应装置中加入重量百分比为30～95％的甲醇或乙醇、重量百分比为0～3％的催化剂，其余为粉碎至20～100目的生物质与塑料混合料；
b、将反应装置中的原料搅拌均匀后，升温升压，温度控制在250～350℃，压力控制在8～18MPa，并保持此状态0.5～6小时；
c、待反应结束后，冷却反应装置至常温常压下，进行过滤，将制备得到的反应物固液分离，得到液体状生物燃油。
2、根据权利要求1所述的制备生物燃油的方法，其特征在于：所述甲醇或乙醇的浓度为80～99v/v％。
3、根据权利要求1所述的制备生物燃油的方法，其特征在于：所述催化剂为碳酸钾、氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾中的一种或任意几种的混合物。
4、根据权利要求1所述的制备生物燃油的方法，其特征在于：所述生物质与塑料的混合原料中，塑料的重量百分比为5～30％。
5、根据权利要求1所述的制备生物燃油的方法，其特征在于：所述生物质原料为纤维素和木质素的混合体，其原料包括木材、竹子、农作物秸秆、果壳中的一种或任意几种的混合物。
6、根据权利要求1所述的制备生物燃油的方法，其特征在于：所述塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、橡胶、聚酰胺中的一种或任意几种的混合物。
7、根据权利要求1或2所述的制备生物燃油的方法，其特征在于：所述生物质颗粒度范围优选30～80目，温度范围优选260℃～320℃，压力范围优选10～16MPa，反应时间范围优选1-5小时。
8、根据权利要求1或2所述的制备生物燃油的方法，其特征在于：所述生物质颗粒度范围最优选40～60目，温度范围最优选270℃～300℃，压力范围最优选12～14MPa，反应时间范围最优选2-4小时。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20100303 |