CN101892095A - 生物油和生物柴油混合燃料的制备方法 - Google Patents

生物油和生物柴油混合燃料的制备方法 Download PDF

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仲兆平
姜小祥
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Abstract

本发明涉及一种生物油和生物柴油混合燃料的制备方法，其特征在于：该制备方法包括下述步骤：1)按体积比，取40份的生物油，以均匀的速度加入到60份的生物柴油中，再向生物油和生物柴油的混合物中加入4份的乳化助剂，搅拌得到的生物油、生物柴油和乳化助剂的混合物20分钟，使其充分混合；2)将生物油、生物柴油和乳化助剂三种液体的混合物转移至30℃的油浴锅中加热15分钟，同时以每分钟1200转的速度搅拌该混合物；3)静置该混合物8小时，得到上层生物油和生物柴油混合燃料，下层为富含热解木质素的生物油层。该方法解决了生物油在存储过程中易发生老化的现象。

Description

生物油和生物柴油混合燃料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种生物油品质提升新方法，特别涉及一种生物油和生物柴油混合燃料的制备方法。
背景技术
中国是一个人口大国，又是一个经济迅速发展的国家，21世纪将面临着经济增长和环境保护的双重压力。因此改变能源生产和消费方式，开发利用生物质能等可再生的清洁能源资源对建立可持续的能源系统，促进国民经济发展和环境保护具有重大意义。开发利用生物质能对中国农村更具特殊意义。中国80％人口生活在农村，秸秆和薪柴等生物质能是农村的主要生活燃料。尽管煤炭等商品能源在农村的使用迅速增加，但生物质能仍占有重要地位。1998年农村生活用能总量3.65亿吨标煤，其中秸秆和薪柴为2.07亿吨标煤，占56.7％。因此发展生物质能技术，为农村地区提供生活和生产用能，是帮助这些地区脱贫致富，实现小康目标的一项重要任务。1991年至1998年，农村能源消费总量从5.68亿吨标准煤发展到6.72亿吨标准煤，增加了18.3％，年均增长2.4％。而同期农村使用液化石油气和电炊的农户由1578万户发展到4937万户，增加了2倍多，年增长达17.7％，增长率是总量增长率的6倍多。可见随着农村经济发展和农民生活水平的提高，农村对于优质燃料的需求日益迫切。传统能源利用方式已经难以满足农村现代化需求，生物质能优质化转换利用势在必行。生物质能高新转换技术不仅能够大大加快村镇居民实现能源现代化进程，满足农民富裕后对优质能源的迫切需求，同时也可在乡镇企业等生产领域中得到应用。由于中国地广人多，常规能源不可能完全满足广大农村日益增长的需求，而且由于国际上正在制定各种有关环境问题的公约，限制二氧化碳等温室气体排放，这对以煤炭为主的中国是很不利的。因此，立足于农村现有的生物质资源，研究新型转换技术，开发新型装备既是农村发展的迫切需要，又是减少排放、保护环境、实施可持续发展战略的需要。
热解技术是一项能将生物质转化为液体、固体和不可冷凝气体的热化学工艺。该工艺可以通过改变参数适应对三种产物的需求。其中对液体产物生物油的重视程度越来越大。
生物油的使用不仅没有温室效应气体的排放，而且可以降低对化石燃料的依赖和促进森林资源的可持续发展。但是，生物油复杂的化学组成导致其高黏度，高含氧量，高酸度等等，这些缺点使得生物油很难作为燃料使用。为了克服这些缺点，一些物理和化学的生物油品质提升方法应运而生，比如：催化裂解，催化加氢，添加溶剂，生物油/柴油乳化等等。
生物油作为运输型燃料应用的一大方法是与其他能源制备乳化燃料。通过与柴油的乳化可以提升生物油的油品，如：降低黏度，提高热值。Chiaramonti(基亚拉蒙蒂)等人研究了添加25wt％，50wt％和75wt％(wt％指质量分数)柴油的生物油和柴油乳化燃料，发现乳化液跟原始生物油相比稳定很多，黏度降低很多而且腐蚀性大大降低。另外导致生物油不稳定的因素是热解木质素的存在，它来源于生物质中木质素组分在热解过程中的裂解以及重组过程。一切关于热解木质素的潜在利用已经有所报道。最早的方法是采用水溶法从生物油中提取热解木质素，但是该方法使得生物油剩下的组分处于水相中而不能做为燃料使用。为了解决这一问题，提出了生物油/生物柴油乳化技术，该技术能够将生物油中的热解木质素留在下层相中。
发明内容
技术问题：本发明要解决的技术问题是提供一种生物油和生物柴油混合燃料的制备方法，以解决生物油在存储过程中易发生老化的现象，同时作为生物油品质提升的一部分以及能够获得高附加值的化工产品。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种生物油和生物柴油混合燃料的制备方法，该制备方法包括下述步骤：
1)、按体积比，取40份的生物油，以均匀的速度加入到60份的生物柴油中，再向生物油和生物柴油的混合物中加入4份的乳化助剂，搅拌得到的生物油、生物柴油和乳化助剂的混合物20分钟，使其充分混合；
2)、将生物油、生物柴油和乳化助剂三种液体的混合物转移至30℃的油浴锅中加热15分钟，同时以每分钟1200转的速度搅拌该混合物；
3)、静置该混合物8小时，得到上层生物油和生物柴油混合燃料，下层为富含热解木质素的生物油层。
优选的，制备生物油的原料为松树。
优选的，制备生物柴油的原料为大豆。
优选的，添加的乳化助剂为辛醇。
有益效果：
1、与生物柴油的有效“结合”更好地降低了目前对传统化石燃料的过分依赖。
开辟了可再生能源利用的新途径。
2、该工艺操作简单，容易实现生物油的多联产。
附图说明
图1为生物油GC-MS(气质联用)谱图；
图2为生物油和生物柴油混合燃料的GC-MS(气质联用)谱图；
图3为富含热解木质素的生物油层GC-MS(气质联用)谱图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
为了解决生物油在存储过程中易发生老化的现象，同时作为生物油品质提升的一部分以及能够获得高附加值的化工产品，本发明提供了一种生物油和生物柴油混合燃料的制备方法。
该方法包括如下步骤：按体积比，首先取40份的生物油，以均匀的速度加入到60份的生物柴油中，再向该混合物中加入4份的乳化助剂，搅拌混合物约20分钟，使其充分混合。接着将三种液体的混合物转移至30℃的油浴锅中加热15min，同时以1200rpm的速度搅拌混合物。最后静置该混合物8h，得到上层生物油/生物柴油混合燃料，下层为富含热解木质素的生物油层。
所得上层生物油和生物柴油混合燃料在含水率、黏度、酸度等燃料主要指标上跟生物油相比有很大的提升，可以作为性质稳定的更高级别的燃料来使用。
所得下层富含热解木质素的生物油层，其理想用途有二，一：作为初级燃料使用；二：通过一定的处理工艺提取出热解木质素粉末，可以作为良好的化工原料制备酚醛树脂胶粘剂或碳纤维。
本发明利用萃取技术，成功将导致生物油不稳定的热解木质素组分分离出来，分别得到了生物油和生物柴油混合燃料和富含热解木质素的生物油层。本发明提供的方法可以很好地解决生物油易老化的缺点，得到更高品质的燃料，并且对于分离出来的木质素组分进行深加工后，可以作为很好的化工产品。
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。为了证明本发明的可重复性，进行了三组实施例。
本发明使用的生物油由芬兰著名的VTT(芬兰国家技术研究中心)公司提供，原料为软木。
实施例1：
首先取40份的生物油，以均匀的速度加入到60份的生物柴油中，再向该混合物中加入4份的乳化助剂，搅拌混合物约20分钟，使其充分混合。接着将三种液体的混合物转移至30℃的油浴锅中加热15分钟，同时以1200rpm(转每分钟)的速度搅拌混合物。最后静置该混合物8小时，得到上层生物油和生物柴油混合燃料，下层为富含热解木质素的生物油层。通过测量，得到73份的上层溶液和27份的下层溶液，故有32.5v.％(v.％指体积百分含量)的原始生物油进入到了生物油/生物柴油混合燃料中。
实施例2：
首先取40份的生物油，以均匀的速度加入到60份的生物柴油中，再向该混合物中加入4份的乳化助剂，搅拌混合物约20分钟，使其充分混合。接着将三种液体的混合物转移至30℃的油浴锅中加热15分钟，同时以1200rpm的速度搅拌混合物。最后静置该混合物8小时，得到上层生物油和生物柴油混合燃料，下层为富含热解木质素的生物油层。通过测量，得到71份的上层溶液和29份的下层溶液，故有27.5v.％(v.％指体积百分含量)的原始生物油进入到了生物油和生物柴油混合燃料中。
实施例3：
首先取40份的生物油，以均匀的速度加入到60份的生物柴油中，再向该混合物中加入4份的乳化助剂，搅拌混合物约20分钟，使其充分混合。接着将三种液体的混合物转移至30℃的油浴锅中加热15分钟，同时以1200rpm(转每分钟)的速度搅拌混合物。最后静置该混合物8小时，得到上层生物油和生物柴油混合燃料，下层为富含热解木质素的生物油层。通过测量，得到70份的上层溶液和30份的下层溶液，故有25v.％(v.％指体积百分含量)的原始生物油进入到了生物油和生物柴油混合燃料中。
表1生物油和生物柴油混合燃料的各项性能指标
Figure BSA00000204417800051
说明：40v％生物油指配制混合燃料时的生物油与生物柴油体积比为40∶60。
Pa·s：帕·秒
g/cm3：克/立方米
wt％：质量百分含量
mgKOH/g：毫克氢氧化钾/克。

Claims (4)

1.一种生物油和生物柴油混合燃料的制备方法，其特征在于：该制备方法包括下述步骤：
1)、按体积比，取40份的生物油，以均匀的速度加入到60份的生物柴油中，再向生物油和生物柴油的混合物中加入4份的乳化助剂，搅拌得到的生物油、生物柴油和乳化助剂的混合物20分钟，使其充分混合；
2)、将生物油、生物柴油和乳化助剂三种液体的混合物转移至30℃的油浴锅中加热15分钟，同时以每分钟1200转的速度搅拌该混合物；
3)、静置该混合物8小时，得到上层生物油和生物柴油混合燃料，下层为富含热解木质素的生物油层。
2.根据权利要求1所述的生物油和生物柴油混合燃料的制备方法，其特征在于：制备生物油的原料为松树。
3.根据权利要求1所述的生物油和生物柴油混合燃料的制备方法，其特征在于：制备生物柴油的原料为大豆。
4.根据权利要求1所述的生物油和生物柴油混合燃料的制备方法，其特征在于：添加的乳化助剂为辛醇。
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