CN103555379B - 一种纤维素液体燃料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纤维素液体燃料的制备方法，将生物质进行预处理后，在高温高压条件下与乙醇水溶液混合处理10-30分钟，抽滤；然后抽滤出的固体成分加入催化剂和混合菌群进行发酵，该方法操作简单，生产、维护成本低，并且能够充分利用生物质资源，在解决能源紧缺问题的同时不会对环境造成污染。

Description

一种纤维素液体燃料的制备方法
技术领域
本发明涉及液体燃料生产技术领域，特别是涉及一种纤维素液体燃料的制备方法。
背景技术
石化资源是不可再生资源，为了实现石化资源逐渐被可再生资源替代，满足人类社会对能源、化工原材料等的需求，目前对生物质综合利用的研究越发紧迫。生物质液体燃料是一种清洁，可持续循环使用的能源类型。与非再生能源相比，由于生物质能不断地循环生产，类如，秸秆，所以生物质燃料具有再生性，生物质燃料被广泛认为是解决世界能源短缺的有效途径之一。
大多数的运输交通工具，无论是船、火车、飞机还是汽车，都需要由内燃发动机和/或推进发动机提供的高功率密度。这些发动机需要通常以液体的形式或在较少程度上以压缩气体的形式的清洁的燃烧燃料。由于液体燃料的高能量密度和它们被泵送的能力，液体燃料是更轻便的，这使操作更容易。生物质液体燃料的生产技术目前有很多种，例如气化-液化技术，该技术需要高温高压的苛刻条件，生产维护成本较高。还有生物质高温热解，该技术可在高温缺氢的条件下直接把生物质转化为体液燃料，但是，产生的体液燃料在物理和化学性质上和石油有根本的不同。它是一种高粘度，高腐蚀性，醛类和芳香类化学混合物。而汽油则是低粘度，烃类液体燃料，该技术生产的液体燃料在品质上远不及石油。另外有生物质水热液化工艺，利用水为反应媒介，在300 摄氏度左右将生物质液化为生物质燃料，可该技术不能直接把纤维素转化为液体燃料。还需要外加氢气。因此，需要有一种生产、维护成本低，操作简单的方法来制备纤维素液体燃料。
发明内容
本发明的目的就是针对上述存在的缺陷而提供一种纤维素液体燃料的制备方法。该方法操作简单，生产、维护成本低，并且能够充分利用生物质资源，在解决能源紧缺问题的同时不会对环境造成污染。
本发明的一种纤维素液体燃料的制备方法技术方案为，包括以下步骤：
（1）将生物质进行预处理；
（2）在高温高压条件下与乙醇水溶液混合处理10-30分钟，抽滤；
（3）抽滤出的固体成分加入催化剂和混合菌群进行发酵。
生物质包括稻草、麦秸、玉米秸、豆秸中的一种或几种。
步骤（1）具体为，将生物质粉碎至40-80目，然后进入超声反应器进行超声波处理20-40分钟。
超声波频率为20-80kHz。
步骤（2）中，乙醇水溶液中，乙醇与水的比例为1:2-2:1。
步骤（2）中，处理条件为温度180-250℃，压力5-25MPa。
步骤（3）中，催化剂为负载于硅铝分子筛上的Ni和/或Co。
步骤（3）中，混合菌群包括酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、里氏木霉、绿色木霉、米曲霉、根霉和地衣芽孢杆菌。
步骤（3）中，发酵温度保持在35-38℃，发酵24-36小时。
步骤（3）中，发酵时固体成分、混合菌群、水的质量比为：1：1.5-2:0.001-0.01。
本发明的有益效果为：本发明的一种纤维素液体燃料的制备方法，将生物质进行预处理后，在高温高压条件下与乙醇水溶液混合处理10-30分钟，抽滤；然后抽滤出的固体成分加入催化剂和混合菌群进行发酵，充分考虑到生物质原料的特性，将生物质原料进行充分的预处理，破坏其原来的纤维结构，然后经过乙醇水溶液处理，进一步破坏其包括木质素在内的其他不易分解的成分，再进行生物发酵；在发酵过程中不使用单一酶制剂，节约了大量的能源和昂贵的酶制剂成本，而且在原料处理和发酵阶段，各种有效菌的协同作用，同时也抑制了有害细菌的生长，提高原料的利用率，因而大大降低了生产液体燃料的成本。该方法操作简单，生产、维护成本低，并且能够充分利用生物质资源，在解决能源紧缺问题的同时不会对环境造成污染。
具体实施方式：
为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
实施例１
本发明的一种纤维素液体燃料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将生物质进行预处理：将生物质粉碎至60目，然后进入超声反应器进行超声波处理30分钟，超声波频率为40kHz。生物质包括稻草、麦秸、玉米秸、豆秸。
（2）在高温高压条件下与乙醇水溶液混合，温度250℃，压力20MPa处理25分钟，抽滤；乙醇水溶液中，乙醇与水的比例为1.5:1。
（3）抽滤出的固体成分加入催化剂和混合菌群进行发酵，35-38℃下，发酵24-36小时。催化剂为负载于硅铝分子筛上的Ni和Co。
混合菌群包括酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、里氏木霉、绿色木霉、米曲霉、根霉和地衣芽孢杆菌。
发酵时固体成分、混合菌群、水的质量比为：1：1.5:0.005。
进行减压蒸馏后得到液体燃料产量19.8%。
实施例2
本发明的一种纤维素液体燃料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将生物质进行预处理：将生物质粉碎至40目，然后进入超声反应器进行超声波处理40分钟，超声波频率为20kHz。生物质包括稻草、麦秸。
（2）在高温高压条件下与乙醇水溶液混合，温度200℃，压力5MPa处理30分钟，抽滤；乙醇水溶液中，乙醇与水的比例为2:1。
（3）抽滤出的固体成分加入催化剂和混合菌群进行发酵，35-38℃下，发酵24-36小时。催化剂为负载于硅铝分子筛上的Ni。
混合菌群包括酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、里氏木霉、绿色木霉、米曲霉、根霉和地衣芽孢杆菌。
发酵时固体成分、混合菌群、水的质量比为：1：2:0.001。
进行减压蒸馏后得到液体燃料产量15.4%。
实施例3
本发明的一种纤维素液体燃料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将生物质进行预处理：将生物质粉碎至80目，然后进入超声反应器进行超声波处理20分钟，超声波频率为80kHz。生物质包括玉米秸、豆秸。
（2）在高温高压条件下与乙醇水溶液混合，温度180℃，压力25MPa处理15分钟，抽滤；乙醇水溶液中，乙醇与水的比例为1:2。
（3）抽滤出的固体成分加入催化剂和混合菌群进行发酵，35-38℃下，发酵24-36小时。催化剂为负载于硅铝分子筛上的Co。
混合菌群包括酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、里氏木霉、绿色木霉、米曲霉、根霉和地衣芽孢杆菌。
发酵时固体成分、混合菌群、水的质量比为：1：1.8:0.01。
进行减压蒸馏后得到液体燃料产量16.5%。
实施例4
本发明的一种纤维素液体燃料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将生物质进行预处理：将生物质粉碎至40目，然后进入超声反应器进行超声波处理25分钟，超声波频率为30kHz。生物质包括麦秸、玉米秸、豆秸。
（2）在高温高压条件下与乙醇水溶液混合，温度230℃，压力15MPa处理25分钟，抽滤；乙醇水溶液中，乙醇与水的比例为1:1。
（3）抽滤出的固体成分加入催化剂和混合菌群进行发酵，35-38℃下，发酵24-36小时。催化剂为负载于硅铝分子筛上的Co。
混合菌群包括酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、里氏木霉、绿色木霉、米曲霉、根霉和地衣芽孢杆菌。
发酵时固体成分、混合菌群、水的质量比为：1：2:0.06。
进行减压蒸馏后得到液体燃料产量15.2%。

Claims (1)

1.一种纤维素液体燃料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将生物质进行预处理：将生物质粉碎至60目，然后进入超声反应器进行超声波处理30分钟，超声波频率为40kHz；生物质包括稻草、麦秸、玉米秸、豆秸；
（2）在高温高压条件下与乙醇水溶液混合，温度250℃，压力20MPa处理25分钟，抽滤；乙醇水溶液中，乙醇与水的比例为1.5:1；
（3）抽滤出的固体成分加入催化剂和混合菌群进行发酵，35-38℃下，发酵24-36小时；催化剂为负载于硅铝分子筛上的Ni和Co；
混合菌群包括酿酒酵母、枯草芽孢杆菌、里氏木霉、绿色木霉、米曲霉、根霉和地衣芽孢杆菌；
发酵时固体成分、混合菌群、水的质量比为：1：1.5:0.005。
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