CN103254948A - 一种改善生物油稳定性的方法及生物油 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改善生物油稳定性的方法及生物油，将生物油与添加剂充分混合，该添加剂由辛醇和小分子醇组成，所述小分子醇选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的至少一种。该生物油可以为稻壳、玉米杆或木屑等生物质经快速热解所得到的生物油。本发明通过向生物油中添加小分子醇与辛醇的混合醇，改善了生物油的稳定性，其制备工艺简单、操作方便，且原料易得，成本较低；得到的生物油具有水分增长率较低、黏度增长率较低、热值基本保持不变等特点，有利于生物油的长期储存。
Description
技术领域
本发明涉及一种改善生物油稳定性的方法，本发明还涉及一种由该方法所得到的生物油。
背景技术
随着传统化石能源的日渐枯竭，开发新的可再生能源成为人们关注的焦点，生物质能源就是其中的一种。与化石能源相比，生物质具有可再生性，并且在利用的过程中二氧化碳近零排放，有效的减轻了日益严重的温室效应，因此，研究人员开发了一系列的生物质能转化技术和装置。
目前，最有前景的生物质能利用技术是生物质快速热解液化技术，该技术可以迅速高效的得到大量液体产物，即生物油。由于生物质热解液化是在非热力学平衡条件下进行的，因此，其产物生物油属于热力学不平衡产物，属于不稳定体系。稳定性是影响生物油应用的重要因素。造成生物油稳定性差的原因主要有两个：一是生物油含水率较高，导致其容易发生相分离；二是生物油组成复杂，几乎包括所有类别的有机化合物，生物油中的某些组分在储存时会发生聚合、缩聚等老化反应。小分子的有机物能够提升生物油的稳定性，Diebold（J.P.Diebold,S.Czernik.Additives to lowerand stabilize the viscosity of pyrolysis oils during storage[J].Energy&Fuels,1997.11(5):1081-1091.）研究了甲醇、乙酸乙酯、乙醇、丙酮等添加剂对杨木热解油老化速率的影响，结果发现甲醇能够显著降低热解油的粘度增长率，老化速率仅是纯热解油的1/18，有效改善了热解油的稳定性。Boucher（M.E.Boucher,A.Chaala,H.Pakdel,C.Roy.Bio-oils obtained byvacuum pyrolysis of softwood bark as a liquid fuel for gas turbines.Part II:Stability and ageing of bio-oil and its blends with methanol and a pyrolyticaqueous phase[J].Biomass&Bioenergy,2000.19(5):351-361.）等通过向生物油中添加甲醇以溶解生物油中的某些组分，降低了生物油的粘度增长率，并延迟了生物油相分离的时间，但是上述的效果并不能满足其在实际中的应用。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种改善生物油稳定性的方法。
本发明的技术方案是：将生物油与添加剂充分混合，该添加剂由辛醇和小分子醇组成，所述小分子醇选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的至少一种。
优选的是，所述生物油为生物质经快速热解所得到的生物油。
优选的是，所述生物质为稻壳、玉米杆或木屑。
优选的是，所述添加剂与生物油的质量比不低于3:97。
优选的是，所述的丙醇为异丙醇。
优选的是，所述丁醇为正丁醇。
优选的是，其中充分混合通过振荡、搅拌或超声中的一种或多种来实现。
本发明还提供了一种由上述方法所得到的生物油。
本发明通过向生物油中添加小分子醇与辛醇的混合醇，改善了生物油的稳定性，其制备工艺简单、操作方便，且原料易得，成本较低；得到的生物油具有水分增长率较低、黏度增长率较低、热值基本保持不变等特点，有利于生物油的长期储存。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步说明，但这些实施例并不限制本发明的保护范围。
本发明稳定性较高的溶液是指水分增长率较低、黏度增长率较低、热值基本保持不变的溶液。
本发明使用的生物油来自中国科学技术大学安徽省生物质洁净能源重点实验室，以稻壳为原料经快速热解制备，生物油含水率为23.45%，运动粘度为14.75mm2/s，燃烧热为15.35MJ/kg。醇类物质来自国药集团化学试剂有限公司。下述实施例中的原料均按质量份称取。但是，本发明的技术方案还应用于玉米杆、木屑等生物质经快速热解所得到的生物油。
实施例1
称取生物油100份于具塞密闭容器中，室温下超声震荡15分钟，每隔一周用卡尔费休法测其水分，用毛细管粘度计法测其粘度，放置6周后，生物油粘度的平均增长率9.02%，水分平均增长率9.98%，生物油热值变化为0.14MJ/kg。
实施例2
分别称取生物油97份和甲醇3份于具塞密闭容器中，室温下超生震荡15分钟，每隔一周用卡尔费休法测其水分，用毛细管粘度计法测其粘度，放置6周后，生物油粘度的平均增长率7.23%，水分平均增长率7.89%，生物油热值变化为0.03MJ/kg。
实施例3
分别称取生物油94份和乙醇6份于具塞密闭容器中，室温下超生震荡15分钟，每隔一周用卡尔费休法测其水分，用毛细管粘度计法测其粘度，放置6周后，生物油粘度的平均增长率7.16%，水分平均增长率7.96%，生物油热值变化为0.06MJ/kg。
实施例4
分别称取生物油94份和辛醇6份于具塞密闭容器中，室温下超生震荡15分钟，每隔一周用卡尔费休法测其水分，用毛细管粘度计法测其粘度，放置6周后，生物油粘度的平均增长率6.11%，水分平均增长率6.25%，生物油热值变化为0.02MJ/kg。
实施例5
分别称取生物油97份、甲醇1.5份和辛醇1.5份于具塞密闭容器中，室温下超生震荡15分钟，每隔一周用卡尔费休法测其水分，用毛细管粘度计法测其粘度，放置6周后，生物油粘度的平均增长率5.32%，水分平均增长率5.13%，生物油热值变化为0.04MJ/kg。
实施例6
分别称取生物油94份、乙醇3份和辛醇3份于具塞密闭容器中，室温下超生震荡15分钟，每隔一周用卡尔费休法测其水分，用毛细管粘度计法测其粘度，放置6周后，生物油粘度的平均增长率5.12%，水分平均增长率5.02%，生物油热值变化为0.04MJ/kg。
实施例1-6的结果总结于表1。
表1 生物油稳定性的表征
由表1可以看出，通过往生物油中加入小分子醇与辛醇的混合醇，比单独添加小分子醇或辛醇得到溶液的水分增长率和黏度增长率低，储存过程热值基本不变，生物油的稳定性有一定的提升。
实施例7
分别称取生物油94份、乙醇1.5份和辛醇4.5份于具塞密闭容器中，室温下超生震荡15分钟，每隔一周用卡尔费休法测其水分，用毛细管粘度计法测其粘度，放置6周后，生物油粘度的平均增长率4.98%，水分平均增长率4.86%，生物油热值变化为0.03MJ/kg。
实施例8
分别称取生物油94份、乙醇4.5份和辛醇1.5份于具塞密闭容器中，室温下超生震荡15分钟，每隔一周用卡尔费休法测其水分，用毛细管粘度计法测其粘度，放置6周后，生物油粘度的平均增长率4.91%，水分平均增长率4.96%，生物油热值变化为0.02MJ/kg。
实施例9
分别称取生物油94份、乙醇4份和辛醇2份于具塞密闭容器中，室温下超生震荡15分钟，每隔一周用卡尔费休法测其水分，用毛细管粘度计法测其粘度，放置6周后，生物油粘度的平均增长率4.89%，水分平均增长率4.90%，生物油热值变化为0.01MJ/kg。
实施例10
分别称取生物油94份、乙醇2份和辛醇4份于具塞密闭容器中，室温下超生震荡15分钟，每隔一周用卡尔费休法测其水分，用毛细管粘度计法测其粘度，放置6周后，生物油粘度的平均增长率4.79%，水分平均增长率4.83%，生物油热值变化为0.03MJ/kg。
实施例6-10的结果总结于表2。
表2生物油稳定性的表征
由表2可以得出，小分子醇与辛醇任意比例混合得到的添加剂，均可以使生物油的水分增长率和黏度增长率降低，储存过程热值基本不变。
实施例11
分别称取生物油85份、甲醇10份和辛醇5份于具塞密闭容器中，室温下超生震荡15分钟，每隔一周用卡尔费休法测其水分，用毛细管粘度计法测其粘度，放置6周后，生物油粘度的平均增长率5.22%，水分平均增长率5.09%，生物油热值变化为0.03MJ/kg。
实施例12
分别称取生物油份88、甲醇8份和辛醇4份于具塞密闭容器中，室温下超生震荡15分钟，每隔一周用卡尔费休法测其水分，用毛细管粘度计法测其粘度，放置6周后，生物油粘度的平均增长率5.10%，水分平均增长率4.99%，生物油热值变化为0.02MJ/kg。
实施例13
分别称取生物油份91、甲醇6份和辛醇3份于具塞密闭容器中，室温下超生震荡15分钟，每隔一周用卡尔费休法测其水分，用毛细管粘度计法测其粘度，放置6周后，生物油粘度的平均增长率4.91%，水分平均增长率4.97%，生物油热值变化为0.04MJ/kg。
实施例14
分别称取生物油份94、甲醇4份和辛醇2份于具塞密闭容器中，室温下超生震荡15分钟，每隔一周用卡尔费休法测其水分，用毛细管粘度计法测其粘度，放置6周后，生物油粘度的平均增长率4.97%，水分平均增长率4.92%，生物油热值变化为0.02MJ/kg。
实施例9-12的结果总结于表3。
表3生物油稳定性的表征
结合表1、表2、表3，可以看出，在添加剂与生物油的质量比不低于3:97的取值范围内，均可以使生物油的水分增长率和黏度增长率降低，储存过程热值基本不变。
实施例15
分别称取生物油份94、异丙醇3份和辛醇3份于具塞密闭容器中，室温下超生震荡15分钟，每隔一周用卡尔费休法测其水分，用毛细管粘度计法测其粘度，放置6周后，生物油粘度的平均增长率4.65%，水分平均增长率4.87%，生物油热值变化为0.01MJ/kg。
实施例16
分别称取生物油份92、丁醇4份和辛醇4份于具塞密闭容器中，室温下超生震荡15分钟，每隔一周用卡尔费休法测其水分，用毛细管粘度计法测其粘度，放置6周后，生物油粘度的平均增长率4.97%，水分平均增长率4.62%，生物油热值变化为0.01MJ/kg。
上述实施例仅是实例性质的。对于本领域的技术人员，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变性，本发明的范围又所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种改善生物油稳定性的方法，其特征在于：将生物油与添加剂充分混合，该添加剂由辛醇和小分子醇组成，所述小分子醇选自甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇中的至少一种。
2.如权利要求书1所述的方法，其特征在于：所述生物油为生物质经快速热解所得到的生物油。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述生物质为稻壳、玉米杆或木屑。
4.如权利要求书1所述的方法，其特征在于：所述添加剂与生物油的质量比不低于3:97。
5.如权利要求书1所述的方法，其特征在于：所述丁醇为正丁醇。
6.如权利要求书1所述的方法，其特征在于：其中充分混合通过振荡、搅拌或超声中的一种或多种来实现。
7.一种如权利要求1至6任一项所述方法得到的生物油。
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