CN102899097A - 一种生物质液体燃料及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种生物质液体燃料及其生产方法,生产方法包括如下步骤:S1、将生物质颗粒与热载体导入第一反应器中,形成第一预混物,搅拌形成第一固液混合物,分离获取第一液体部分和第一固体部分;S2、将第一固体部分与热载体导入第二反应器中,形成第二预混物,搅拌形成第二固液混合物,分离获取第二液体部分;S3、分别蒸馏第一液体部分和所述第二液体部分,或者蒸馏第一液体部分和第二液体部分的混合液体,获得生物质液体燃料,其中,生物质颗粒中至少含有纤维素、半纤维素、木质素中的一种,热载体为250~350℃常压下为液体的有机液体,且热容大于1.5kJ/kg℃。本发明的生产方法在温和条件下实现了较高的液体燃料转化率。

Description

一种生物质液体燃料及其生产方法
技术领域
本发明涉及可再生能源领域,具体而言,涉及一种生物质液体燃料及其生产方法。
背景技术
以生物质为原料制备液体燃料,尤其是液体交通燃料,是生物质能源研究的热点和难点。目前,该领域的焦点之一是热化学转化法,该方法是利用固体生物质为原料在一定的温度和压力下,经过一系列复杂的物理化学反应,使固体生物质转化为液体燃料。热化学转化法又可进一步分为直接液化和间接液化两种方法。
间接液化法是将生物质在高温无氧的条件下制成合成气(温度一般高于700℃),然后以合成气为原料经“费-托合成(Fischer-Tropsch synthesis)”,生产液体燃料。费-托合成是上个世纪二、三十年代由德国化学家发明,目前国际上已经成熟的一种技术。间接液化法的核心和难点是将生物质气化为低焦油或无焦油的干净合成气。此方向的研究得到重视,发表的文章和专利也比较多。例如,我国专利号为200980145970.8的专利中,公开了将生物质气化来生成合成气的方法,其特点是能量效率得到提高;专利号为200980126921.X的专利中公开了一个将生物质制造低焦油合成气的工艺过程。由间接液化法生产的可再生油品,其优点是油品纯度高,成分与天然气合成油一致,而且几乎不含氮硫等杂质,因而我国的多项专利均涉及生物质制造合成油的过程。但是,间接液化法,也有许多明显的、难以克服的缺点,例如高温、高压等工艺过程导致工艺复杂、设备昂贵、能耗高,而且生物质制成合成气过程中产生的焦油难以彻底去除。
通常使用的直接液化法有常压高温热裂解和高压液化法。高压液化法是指在高压(一般高于5MPa)中温(一般低于400℃),在有机溶剂及催化剂的作用下,生物质通过直接热化学转化为可燃液体。该法的优势在于可将含水分的生物质无需干燥直接液化为可燃液体。在US2010/0050502 A1中所述的方法将微藻在近临界水或超临界水(near-critical or supercriticalwater)中转化为生物油。US4266083描述了含纤维素的生物质在250-400℃,2000-5000psi的压力下液化为重油,其中使用了碱金属碳酸盐催化剂。日本特工平3-36872专利中,木粉在中性含氧溶剂(丙酮,甲乙酮,乙酸乙酯等)以及碳酸钾在300℃下进行液化为液化燃料油。在CN101575530A中公开了将粪便在230-600℃还原性气氛或惰性气氛下以碳酸盐为催化剂热解为生物质油。这些方法的特点是在高压下操作,可将干或湿的生物质直接转化为生物质油。缺点是转化率较低,一般低于45wt%(以干生物质的重量计)。由于生物质液化在高压下进行,其反应器必须针对所述高压而特别设计,设备成本高。
常压高温热裂解是将干燥的生物质在隔绝空气的条件下快速(104-105℃/s)加热到热裂解温度(一般高于500℃),生物质的大分子键迅速裂解为较小的分子。气态产物在反应器中的停留时间极短(<2s),并应快速冷却,阻止中间液态产物分子进一步断裂生成气态小分子,从而得到高产率的生物质液体油。该法转化率高,一般高于50wt%(以干生物质的重量计)。但该法对生物质的干燥程度有严格要求,一般生物质含水量不得超过10wt%。生物质的干燥需要消耗大量的能量。在生物质热裂解油中水分含量高(15-30%),热值低(一般低于25MJ/kg)。200510117565.9公开了一种自动控制送料系统以保证快速热裂解反应在无氧状态下进行。201010165366.6公开了木质素在500-800℃的温度条件下以及惰性气体的保护气氛中,催化裂解为液体生物质油,其中分子筛为反应催化剂并在反应过程中逐步加入。WO2008020167A3提供了一个生物质热解的过程,这一过程包括提供生物质热解反应器产生蒸气产品和冷凝蒸气产品,使用相分离抑制剂,使之形成一个单相浓缩的产品。
综上所述,现有技术包括间接液化法(gasification),常压高温热裂解(pyrolysis)和高压液化法(liquefaction)。
间接液化法(gasification)的缺点是工艺过程复杂,能耗高而且生物质制成合成气过程中产生的焦油难以彻底去除;
常压高温热裂解(pyrolysis)法虽能获得高的生物质的转化率,但由于热裂解要求的温度很高以及原料加热速率和产品的停留时间要求高,因此给生产的过程控制提出一个高难的要求;另外,生物质原料干燥的预处理耗能大,所获得液体油产品含水量大且热值低。
高压液化法(liquefaction)在高压下进行反应,其反应器必须针对所述高压而特别设计,设备成本高;此外,生物质的转化率一般都比较低。
发明内容
本发明提供了一种生物质液体燃料及其生产方法,以解决现有技术中的生产方法需要高温、高压等苛刻条件,能耗高、设备价格昂贵,以及生物质转化率低的问题。
根据本发明的一个方面,提供了一种生物质液体燃料的生产方法,包括如下步骤:S1、将生物质颗粒与热载体导入第一反应器中,形成第一预混物,搅拌第一预混物,形成第一固液混合物,分离第一固液混合物,获取第一液体部分和第一固体部分;S2、将第一固体部分与热载体导入第二反应器中,形成第二预混物,搅拌第二预混物,形成第二固液混合物,分离第二固液混合物,获取第二液体部分;以及S3、分别蒸馏第一液体部分和第二液体部分,获得生物质液体燃料;或者,汇集第一液体部分和第二液体部分,得到混合液体,蒸馏混合液体,获得生物质液体燃料,其中,生物质颗粒中至少含有纤维素、半纤维素、木质素中的一种,热载体为250~350℃常压下为液体的有机液体,且热容大于1.5kJ/kg℃。
进一步地,步骤S1中生物质颗粒与热载体以逆流接触的方式导入第一反应器中;步骤S2中第一固体部分与热载体以逆流接触的方式导入第二反应器中。
进一步地,步骤S1中将热载体加热至不高于200℃后加入第一反应器中;步骤S2将热载体加热至250~350℃后加入到第二反应器中。
进一步地,步骤S1的搅拌过程中保持温度不高于200℃,搅拌速度为200~2000rpm,搅拌时间为5~30min;步骤S2的搅拌过程中保持温度为250~350℃,搅拌速度为200~2000rpm,搅拌时间为5~30min。
进一步地,步骤S1的搅拌过程中保持温度为180~200℃,搅拌速度为800~1500rpm,搅拌时间为10~15min;步骤S2的搅拌过程中保持温度为280~310℃,搅拌速度为800~1500rpm,搅拌时间为10~20min。
进一步地,步骤S1中热载体加入量为生物质颗粒干基质量的1~4倍;步骤S2中热载体加入量为第一固体部分干基质量的1~4倍。
进一步地,步骤S3中蒸馏分离得到的热载体回收后用于步骤S1和步骤S2中。
进一步地,热载体的组成成分包含脂链烃、脂环烃、芳香烃中的一种或几种。
进一步地,生物质颗粒的粒径不大于1cm,含水量为20wt%~80wt%,优选为含水量为30wt%~60wt%,最优选为含水量为40wt%~50wt%。
根据本发明的另一个方面,提供了一种生物质液体燃料,采用上述的生产方法制备而成。
本发明所提供的生物质液体燃料及其生产方法,通过采用能够运载物料的流动介质作为热载体使用,这种热载体一方面能够为生物质裂解提供热量,另一方面能够承载生物质裂解所生成的小分子物质;通过采用固液分离的方式,将固体物质与容纳有小分子物质的液体分离,通过蒸馏容纳有小分子物质的液体即可得到生物质液体燃料。并且,在本发明所提供的生物质液体燃料的生产方法中通过两段式裂解反应,提高了生物质液化为液体燃料的效率,减少了焦炭的生成,从而达到了在中温和低压的温和条件下将至少含有纤维素、半纤维素、木质素中的一种的生物质以较高的转化率转化为液体燃料的技术效果,降低了能耗,节省了成本,同时也提高了液体燃料产品的品质。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明的技术方案进行详细的说明,但如下实施例仅是用以理解本发明,而不能限制本发明,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合,本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
在本发明的一种典型实施方式中,生物质液体燃料的生产方法包括如下步骤:S1、将生物质颗粒与热载体导入第一反应器中,形成第一预混物,搅拌第一预混物,形成第一固液混合物,分离第一固液混合物,获取第一液体部分和第一固体部分;S2、将第一固体部分与热载体导入第二反应器中,形成第二预混物,搅拌第二预混物,形成第二固液混合物,分离第二固液混合物,获取第二液体部分;以及S3、分别蒸馏第一液体部分和第二液体部分,获得生物质液体燃料;或者,汇集第一液体部分和第二液体部分,得到混合液体,蒸馏混合液体,获得生物质液体燃料,其中,生物质颗粒中至少含有纤维素、半纤维素、木质素中的一种,热载体为250~350℃常压下为液体的有机液体,且热容大于1.5kJ/kg℃。
本发明的创新点之一在于,通过采用能够运载物料的流动介质作为热载体使用,这种热载体一方面能够为生物质裂解提供热量,另一方面能够承载生物质裂解所生成的小分子物质;通过采用固液分离的方式,将固体物质与容纳有小分子物质的液体分离,通过蒸馏容纳有小分子物质的液体即可得到生物质液体燃料。
在本发明的生物质液体燃料生产方法中,生物质颗粒在第一反应器中搅拌装置所提供的机械能和热载体所提供的热能的双重作用下,生物质颗粒中所含有的易被热裂解的物质,例如纤维素或半纤维素,被裂解为小分子,这些小分子在热载体的捕集下迅速溶入热载体并分散开来。分离第一固液混合物后,所形成的第一液体部分包括热载体和随着热载体流动的这些小分子;所形成的第一固体部分为经裂解反应后所剩余的固体部分。同样地,在第二反应器中,在搅拌装置所提供的机械能和热载体所提供的热能的双重作用下,第一固体部分中的较难热裂解的剩余固体残渣被转化为较小的分子并迅速溶入到热载体中,分离第二固液混合物后,所形成的第二液体部分包括热载体和随着热载体流动的这些小分子。上述固液分离后得到的第一液体部分和第二液体部分包括热载体以及由生物质裂解得到的小分子,分别蒸馏第一液体部分和第二液体部分,或者,汇集第一液体部分和第二液体部分,得到混合液体,蒸馏混合液体,通过蒸馏,被液化的裂解小分子与热载体分离,得到的生物质裂解小分子即为生物质液体燃料油。
当生物质发生正向裂解反应(即液化分解为目标产物)的同时,所得到的裂解产物也容易发生聚合和缩水等逆反应而生成有机大分子,这些大分子附着于固体生物质表面,不但会阻碍生物质的继续转化,降低生物质的转化率,而且还会增加反应中焦炭的生成。第一反应器中产生的第一液体部分直接与第一固体部分分离,不进入第二反应器,可以减少聚合和缩水产生有机大分子的几率,从而提高了生物质液化为液体燃料的效率,减少了焦炭的生成。
采用上述生物质液体燃料的生产方法,不但可以达到在中温和低压的温和条件下将含有纤维素、半纤维素、木质素中的至少一种的生物质以较高的转化率转化为液体燃料的技术效果,同时还可以降低能耗,节省成本,提高液体燃料产品的品质。
在本发明优选的实施方式中,步骤S1中生物质颗粒与热载体以逆流接触的方式导入第一反应器中;步骤S2中第一固体部分与热载体以逆流接触的方式导入第二反应器中。通过将生物质颗粒和第一固体部分分别与热载体在反应器中逆流接触,可以进一步阻止产物发生聚合和缩水的逆反应,提高生物质转化为液体燃料的转化率,并减少焦炭的生成。
在本发明具体的实施方式中,步骤S1中将热载体加热至不高于200℃后加入第一反应器中;步骤S2将热载体加热至250~350℃后加入到第二反应器中。预先将热载体加热到指定的温度,然后由热载体把热量分别传递给生物质颗粒和第一固体部分,可以实现在中温和低压的温和条件下达到较高的液体燃料转化率。
在本发明具体的实施方式中,步骤S1的搅拌过程中保持温度不高于200℃,搅拌速度为200~2000rpm,搅拌时间为5~30min;步骤S2的搅拌过程中保持温度为250~350℃,搅拌速度为200~2000rpm,搅拌时间为5~30min。进一步优选地,步骤S1的搅拌过程中保持温度为180~200℃,搅拌速度为800~1500rpm,搅拌时间为10~15min;步骤S2的搅拌过程中保持温度为280~310℃,搅拌速度为800~1500rpm,搅拌时间为10~20min。在反应器中通过高速搅拌,减小了质量传递的阻力,从而使生物质转化得到的小分子产物更容易地溶解于热载体中。在200℃及以下可以将易被热裂解的物质分解液化,因此第一反应器的温度应当控制在200℃及以下,优选为180~200℃;难以热裂解的物质在250℃以上的高温下才能分解液化,因此第二反应器的温度应当控制在250~350℃,优选为280~310℃。
生物质原料在转化过程中具有一定的转化率,但并不是所有的转化产物都是液体燃料油,在较高的温度下,就会有一部分生物质原料转化成了气体产物,随尾气排出反应器,造成生物质转化率较高但液体燃料油产率却不高的现象。选择上述中等温度的温和条件,有利于生物质原料更多地转化为液体燃料油,减少转化为气态产物的比率,从而提高液体燃料油产品的产率。
在本发明具体的实施方式中,步骤S1中热载体加入量为生物质颗粒干基质量的1~4倍;步骤S2中热载体加入量为第一固体部分干基质量的1~4倍。此处的生物质颗粒干基质量指的是去除水分之后的干的生物质颗粒的质量,第一固体部分干基质量指的是去除水分之后的干的第一固体部分的质量。热载体的加入量设置在这样的范围,既可以达到充分传递热量、溶解并运载小分子产物的目的,又可以将成本控制在合理范围。
优选地,步骤S3中蒸馏分离得到的热载体回收后用于步骤S1和步骤S2中。通过热载体的循环利用,可以节省生产成本,减少废料排放。
在本发明具体的实施方式中,热载体的组成成分包含脂链烃、脂环烃、芳香烃中的一种或几种。选用上述烃类有机物质作为热载体,可以更好地实现热量的载体和物料的运载体的双重效果。
在本发明具体的实施方式中,生物质颗粒的粒径不大于1cm,含水量为20wt%~80wt%,优选为含水量为30wt%~60wt%,最优选为含水量为40wt%~50wt%。本发明所采用的生物质原料为麦、稻、玉米、大豆、棉花等粮食和经济作物的秸秆、外壳及残渣;树枝、锯末等森林废料;废纸及废纸浆;淀粉、制糖等工业排出的工业废料,上述生物质原料均含有纤维素、半纤维素和木质素。本发明的生产方法对生物质原料的含水量没有严格的要求,仅给出一个很宽松的控制量,上述含水量符合生物质常见的含水量。预先粉碎生物质原料至不大于1cm,有利于反应过程中生物质原料与热载体的充分接触和传热传质。
在本发明一种典型实施方式中,提供了一种生物质液体燃料,采用上述的生产方法制备而成。该生物质液体燃料中焦炭等杂质含量少,热值高。
实施例1
制备过程:
准备含水量40wt%的干基质量为50克的松木锯末作为生物质原料,以及250~350℃常压下为液体、热容为1.85kJ/kg℃的市售重油作为热载体。预先将市售重油加热到200℃,之后与松木锯末在带搅拌的活塞流小型反应器中逆流接触并搅拌,其中市售重油与松木锯末干基质量之比是4∶1,搅拌过程中保持温度为190℃,搅拌速度为1500rpm,停留时间是15分钟,得到第一固液混合物。分离第一固液混合物,获取第一液体部分和第一固体部分。
将市售重油预先加热到310℃,与第一固体部分在带搅拌的活塞流小型反应器中逆流接触并搅拌,其中市售重油与第一固体部分干基质量之比是4∶1,搅拌过程中保持温度为290℃,搅拌速度为1500rpm,停留时间是20分钟,得到第二固液混合物。分离第二固液混合物,获取第二液体部分,分离后剩余的固体残渣的干基质量为14.0克。
分别蒸馏第一液体部分和第二液体部分,得到生物质液体燃料油产品27.5克。
产物分析:生物质的转化率为72wt%,生物质液体燃料油的产率是55wt%,含氧量是12.6%,热值为34.1MJ/kg。
生物质转化率以及生物质液体燃料油产率的计算公式如下:其中的生物质原料总质量(干基)指的是去除水分之后的干的生物质原料的质量;反应后的固体残渣总质量(干基)是指去除液体部分后所残留的干的固体残渣的质量:
Figure BDA00002169326300061
实施例2
制备过程:
准备含水量40wt%的干基质量为50克的云杉锯末作为生物质原料,以及250~350℃常压下为液体、热容为1.72kJ/kg℃的C20~C40的混合芳香烃溶液作为热载体。预先将混合芳香烃溶液加热到180℃,之后与松木锯末在带搅拌的活塞流小型反应器中逆流接触并搅拌,其中混合芳香烃溶液与松木锯末干基质量之比是1∶1,搅拌过程中保持温度为180℃,搅拌速度为800rpm,停留时间是10分钟,得到第一固液混合物。分离第一固液混合物,获取第一液体部分和第一固体部分。
将混合芳香烃溶液预先加热到280℃,之后与第一固体部分在带搅拌的活塞流小型反应器中逆流接触并搅拌,其中混合芳香烃溶液与第一固体部分干基质量之比是1∶1,搅拌过程中保持温度为280℃,搅拌速度为800rpm,停留时间是10分钟,得到第二固液混合物。分离第二固液混合物,获取第二液体部分,分离后剩余的固体残渣的干基质量为17.0克。
汇集第一液体部分和第二液体部分,得到混合液体,蒸馏混合液体,得到生物质液体燃料油产品23.0克
产物分析:生物质的转化率为66wt%,生物质液体燃料油的产率是46wt%,含氧量是13.5%,热值为31.1MJ/kg。
实施例3
制备过程:
准备含水量30wt%的干基质量为50克的酒精发酵残渣作为生物质原料,以及250~350℃常压下为液体、热容为1.9kJ/kg℃的20wt%烷烃,30wt%环烷烃和50wt%的芳香烃混合液作为热载体。预先将混合烃加热到200℃,之后与酒精发酵残渣在带搅拌的活塞流小型反应器中逆流接触并搅拌,其中混合烃与酒精发酵残渣干基质量之比是3∶1,搅拌过程中保持温度为200℃,搅拌速度为1500rpm,停留时间是12分钟,得到第一固液混合物。分离第一固液混合物,获取第一液体部分和第一固体部分。
将混合烃预先加热到310℃,之后与第一固体部分在带搅拌的活塞流小型反应器中逆流接触并搅拌,其中混合烃与第一固体部分干基质量之比是3∶1,搅拌过程中保持温度为310℃,搅拌速度为1500rpm,停留时间是18分钟,得到第二固液混合物。分离第二固液混合物,获取第二液体部分,分离后剩余的固体残渣的干基质量为10.5克。
分别蒸馏第一液体部分和第二液体部分,得到生物质液体燃料油产品28.0克
产物分析:生物质的转化率为79wt%,生物质液体燃料油的产率是56wt%,含氧量是12.8%,热值为34.5MJ/kg。
实施例4
制备过程:
准备含水量20wt%的干基质量为50克的玉米秸秆作为生物质原料,以及250~350℃常压下为液体、热容为1.85kJ/kg℃的市售重油作为热载体。预先将市售重油加热到170℃,之后与玉米秸秆在带搅拌的活塞流小型反应器中逆流接触并搅拌,其中市售重油与玉米秸秆干基质量之比是2∶1,搅拌过程中保持温度为170℃,搅拌速度为200rpm,停留时间是5分钟,得到第一固液混合物。分离第一固液混合物,获取第一液体部分和第一固体部分。
将市售重油预先加热到350℃,之后与第一固体部分在带搅拌的活塞流小型反应器中逆流接触并搅拌,其中市售重油与第一固体部分干基质量之比是2∶1,搅拌过程中保持温度为350℃,搅拌速度为200rpm,停留时间是10分钟,得到第二固液混合物。分离第二固液混合物,获取第二液体部分,分离后剩余的固体残渣的干基质量为16.5克。
汇集第一液体部分和第二液体部分,得到混合液体,蒸馏混合液体,得到生物质液体燃料油产品24.0克。
产物分析:生物质的转化率为67wt%,生物质液体燃料油的产率是48wt%,含氧量是13.2%,热值为33.4MJ/kg。
实施例5
制备过程:
准备含水量20wt%的干基质量为50克的玉米秸秆作为生物质原料,以及250~350℃常压下为液体、热容为1.85kJ/kg℃的市售重油作为热载体。预先将市售重油加热到200℃,之后与玉米秸秆在带搅拌的活塞流小型反应器中逆流接触并搅拌,其中市售重油与玉米秸秆干基质量之比是2∶1,搅拌过程中保持温度为200℃,搅拌速度为2000rpm,停留时间是30分钟,得到第一固液混合物。分离第一固液混合物,获取第一液体部分和第一固体部分。
将市售重油预先加热到265℃,之后与第一固体部分在带搅拌的活塞流小型反应器中逆流接触并搅拌,其中市售重油与第一固体部分干基质量之比是2∶1,搅拌过程中保持温度为265℃,搅拌速度为2000rpm,停留时间是30分钟,得到第二固液混合物。分离第二固液混合物,获取第二液体部分,分离后剩余的固体残渣的干基质量为17.0克。
分别蒸馏第一液体部分和第二液体部分,得到生物质液体燃料油产品24.0克。
产物分析:生物质的转化率为66wt%,生物质液体燃料油的产率是48wt%,含氧量是13.4%,热值为33.8MJ/kg。
对比例1
制备过程:
备含水量20wt%的干基质量为50克的玉米秸秆作为生物质原料,以及250~350℃常压下为液体、热容为1.85kJ/kg℃的市售重油作为热载体。预先将市售重油加热到350℃,之后与玉米秸秆在带搅拌的活塞流小型反应器中逆流接触并搅拌,其中市售重油与玉米秸秆干基质量之比是2∶1,搅拌过程中保持温度为350℃,搅拌速度为200rpm,停留时间是35分钟,得到固液混合物。分离固液混合物,获取液体部分,分离后剩余的固体残渣的干基质量为14.0g。蒸馏液体部分,得到生物质液体燃料油产品17.5克。
产物分析:生物质的转化率为65wt%,生物质液体燃料油的产率是40wt%,含氧量是14.8%,热值为31.6MJ/kg。
对比例2
制备过程:
准备含水量40wt%的干基质量为50克的松木锯末作为生物质原料,加入到活塞流小型反应器中并搅拌,通以惰性气体保护,加热到290℃并将温度保持在290℃,搅拌速度为1500rpm,停留时间是35分钟,得到固体残渣。之后用丙酮清洗固体残渣,然后加热所得的丙酮清洗液,蒸出丙酮得到生物质液体燃料油产品9.0克,剩余的固体残渣干基质量为30.0克。
产物分析:生物质的转化率为40wt%,所得燃料油的产率是18wt%,含氧量是14.6%,热值为32.5MJ/kg。
从以上实施例和对比例可以看出,相比较于采用一段式反应的对比例1以及不使用热载体的对比例2,本发明实施例1-5的生物质转化率较高,尤其是所得液体燃料油的产率较高、含氧量较低、热值较高,而且本发明实施例相对于传统的生产方法降低了能耗,节省了成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生物质液体燃料的生产方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、将生物质颗粒与热载体导入第一反应器中,形成第一预混物,搅拌所述第一预混物,形成第一固液混合物,分离所述第一固液混合物,获取第一液体部分和第一固体部分;
S2、将所述第一固体部分与热载体导入第二反应器中,形成第二预混物,搅拌所述第二预混物,形成第二固液混合物,分离所述第二固液混合物,获取第二液体部分;以及
S3、分别蒸馏所述第一液体部分和所述第二液体部分,获得所述生物质液体燃料;
或者,汇集所述第一液体部分和所述第二液体部分,得到混合液体,蒸馏所述混合液体,获得所述生物质液体燃料,
其中,所述生物质颗粒中至少含有纤维素、半纤维素、木质素中的一种,所述热载体为250~350℃常压下为液体的有机液体,且热容大于1.5kJ/kg℃。
2.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,
所述步骤S1中所述生物质颗粒与热载体以逆流接触的方式导入所述第一反应器中;
所述步骤S2中所述第一固体部分与热载体以逆流接触的方式导入所述第二反应器中。
3.根据权利要求1或2所述的生产方法,其特征在于,所述步骤S1中将热载体加热至不高于200℃后加入第一反应器中;所述步骤S2将热载体加热至250~350℃后加入到第二反应器中。
4.根据权利要求3所述的生产方法,其特征在于,
所述步骤S1的搅拌过程中保持温度不高于200℃,搅拌速度为200~2000rpm,搅拌时间为5~30min;
所述步骤S2的搅拌过程中保持温度为250~350℃,搅拌速度为200~2000rpm,搅拌时间为5~30min。
5.根据权利要求4所述的生产方法,其特征在于,
所述步骤S1的搅拌过程中保持温度为180~200℃,搅拌速度为800~1500rpm,搅拌时间为10~15min;
所述步骤S2的搅拌过程中保持温度为280~310℃,搅拌速度为800~1500rpm,搅拌时间为10~20min。
6.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,
所述步骤S1中所述热载体加入量为所述生物质颗粒干基质量的1~4倍;
所述步骤S2中所述热载体加入量为所述第一固体部分干基质量的1~4倍。
7.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,所述步骤S3中蒸馏分离得到的所述热载体回收后用于所述步骤S1和步骤S2中。
8.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,所述热载体的组成成分包含脂链烃、脂环烃、芳香烃中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的生产方法,其特征在于,所述生物质颗粒的粒径不大于1cm,含水量为20wt%~80wt%,优选为含水量为30wt%~60wt%,最优选为含水量为40wt%~50wt%。
10.一种生物质液体燃料,其特征在于,采用权利要求1至9中任一项所述的生产方法制备而成。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105733625A (zh) * 2014-12-29 2016-07-06 北京化工大学 经由含木质素材料的热解来生产芳烃的方法
CN107557046A (zh) * 2017-11-06 2018-01-09 耿航宇 一种秸秆裂解液化的方法
CN108998065A (zh) * 2018-08-06 2018-12-14 安徽上元新型家居材料有限公司 一种秸秆生物质油及其制备工艺

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101035880A (zh) * 2004-08-05 2007-09-12 普罗腾技术有限责任公司 生物质热油化法
CN101659875A (zh) * 2009-09-16 2010-03-03 浙江林学院 一种制备生物燃油的方法
CN102051194A (zh) * 2009-10-27 2011-05-11 中国石油化工股份有限公司 一种用溶剂供氢由生物质制取液体燃料的方法
EP2348091A1 (fr) * 2010-01-12 2011-07-27 IFP Energies nouvelles Procédé d'hydroliquéfaction directe de biomasse comprenant deux etapes d'hydroconversion en lit bouillonnant
CN102203215A (zh) * 2008-09-17 2011-09-28 Bdi-生物能国际股份公司 提取燃料或推进剂的方法
CN102226094A (zh) * 2011-05-16 2011-10-26 科威国际技术转移有限公司 生物质热解液化制备生物质燃料的方法
CN102233279A (zh) * 2010-04-23 2011-11-09 金军 一种煤直接加氢液化催化剂和煤直接加氢液化方法
EP2445990A2 (de) * 2009-06-26 2012-05-02 Nexxoil Ag Thermochemische umwandlung von biomasse
CN102676198A (zh) * 2011-12-29 2012-09-19 新奥科技发展有限公司 一种由生物质热解制备生物油和/或热解气的方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101035880A (zh) * 2004-08-05 2007-09-12 普罗腾技术有限责任公司 生物质热油化法
CN102203215A (zh) * 2008-09-17 2011-09-28 Bdi-生物能国际股份公司 提取燃料或推进剂的方法
EP2445990A2 (de) * 2009-06-26 2012-05-02 Nexxoil Ag Thermochemische umwandlung von biomasse
CN101659875A (zh) * 2009-09-16 2010-03-03 浙江林学院 一种制备生物燃油的方法
CN102051194A (zh) * 2009-10-27 2011-05-11 中国石油化工股份有限公司 一种用溶剂供氢由生物质制取液体燃料的方法
EP2348091A1 (fr) * 2010-01-12 2011-07-27 IFP Energies nouvelles Procédé d'hydroliquéfaction directe de biomasse comprenant deux etapes d'hydroconversion en lit bouillonnant
CN102233279A (zh) * 2010-04-23 2011-11-09 金军 一种煤直接加氢液化催化剂和煤直接加氢液化方法
CN102226094A (zh) * 2011-05-16 2011-10-26 科威国际技术转移有限公司 生物质热解液化制备生物质燃料的方法
CN102676198A (zh) * 2011-12-29 2012-09-19 新奥科技发展有限公司 一种由生物质热解制备生物油和/或热解气的方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105733625A (zh) * 2014-12-29 2016-07-06 北京化工大学 经由含木质素材料的热解来生产芳烃的方法
CN105733625B (zh) * 2014-12-29 2020-06-23 北京化工大学 经由含木质素材料的热解来生产芳烃的方法
CN107557046A (zh) * 2017-11-06 2018-01-09 耿航宇 一种秸秆裂解液化的方法
CN108998065A (zh) * 2018-08-06 2018-12-14 安徽上元新型家居材料有限公司 一种秸秆生物质油及其制备工艺

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