CN105062518B - 一种生物质催化转化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物质催化转化的方法，步骤如下：（1）将收集的豆腐泔水自然发酵，生物质进行自然风干后破碎处理；（2）发酵后的豆腐泔水与破碎处理后的生物质按质量比1:1~10:1混合，送入反应釜；（3）将装有豆腐泔水和生物质混合物料的反应釜进行加热碳化，反应结束后，冷却、收集、过滤分离得到固体产物可作为燃料或化工原料。利用发酵后的豆腐泔水作为溶剂，使生物质进行水热转化，充分发挥豆腐泔水中富含的乳酸和琥珀酸的催化作用；采用两段反应温度控制的水热转化处理工艺，使发酵后的豆腐泔水中的乳酸和琥珀酸溶解于水中，并能充分扩散至生物质中，提高豆腐泔水的催化效果。
Description
技术领域
本发明属于生物质资源化有效利用领域，特别涉及一种生物质催化转化的方法。
背景技术
生物质主要来源于农业废物、林业废物和城市绿化废物等，具有分布广泛、产量巨大、环境友好和可再生性等特点，是潜在能源与化工原料的重要资源。迄今为止，国内外对生物质的处理利用技术主要包括物理转化、化学转化和生物转化。水热转化是利用高温高压的水使生物质在密闭反应釜内发生复杂的物理化学反应的处理技术。因其操作简单、反应条件温和、原料无需干燥等优点受到了越来越多地关注。
水是生物质水热转化必备的反应物、溶剂，水的特性对转化过程和化学反应路径都有着重要的影响，也是降低处理费用的关键。合理调控和利用水的特性促进生物质水热转化过程可以加速生物质水热转化技术的推广应用。豆腐泔水是利用黄豆加工豆腐过程中产生的废物，经自然发酵后含有丰富的乳酸和琥珀酸，利用发酵后的豆腐泔水作为生物质水热转化的反应溶剂，不仅对水热转化反应有催化作用，使生物质水热转化以提高产物品质、降低反应条件的低成本催化成为可能；同时充分利用了豆腐泔水、减少了其再处理的费用，对水资源的合理利用和生物质的处理有重要意义。目前相关研究未见报道。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种生物质催化转化的方法，该方法基于发酵后的豆腐泔水中富含乳酸和琥珀酸的特点，利用豆腐泔水作为溶剂与生物质共同进行水热转化，以提高生物质水热转化目标产物品质和水资源利用率。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种生物质催化转化的方法，步骤如下：
（1）将收集的豆腐泔水自然发酵，生物质进行自然风干后破碎处理；
（2）发酵后的豆腐泔水与破碎处理后的生物质按质量比1:1~10:1混合，送入反应釜；
（3）将装有豆腐泔水和生物质混合物料的反应釜进行加热碳化，反应结束后，冷却、收集、过滤分离得到固体产物可作为燃料或化工原料。
所述生物质为玉米秸秆、小麦秸秆、木屑、树枝、甘蔗渣或花生壳中的至少一种。
所述步骤（1）破碎处理使生物质的粒径小于4cm。
所述步骤（1）中豆腐泔水自然发酵1~5天。
所述步骤（3）中的加热碳化的反应温度分为两个阶段，第一阶段反应温度为175~195℃，反应时间为10~60分钟，第二阶段反应温度为225~255℃，反应时间为3~8小时。
与现有技术相比，本发明的效果为：
（1）利用发酵后的豆腐泔水作为溶剂，使生物质进行水热转化，充分发挥豆腐泔水中富含的乳酸和琥珀酸的催化作用，使得豆腐泔水即是水热转化必不可少的溶剂，又是生物质水热炭化有效和低成本的催化剂；
（2）采用两段反应温度控制的水热转化处理工艺，使发酵后的豆腐泔水中的乳酸和琥珀酸溶解于水中，并能充分扩散至生物质中，提高豆腐泔水的催化效果；
（3）利用豆腐泔水作为水热炭化的反应物和溶剂，提高了水资源的利用率，减少了豆腐泔水的再处理费用。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明所提供的一种生物质催化转化的方法进行详细说明。
实施例1
本实施例的生物质催化转化的方法，步骤如下：（1）首先将收集的豆腐泔水自然发酵1天，玉米秸秆自然风干后破碎为粒径小于4cm；（2）发酵后的豆腐泔水与破碎后的玉米秸秆按质量比1:1混合，送入反应釜；（3）加热装有豆腐泔水和玉米秸秆混合物料的反应釜进行碳化反应，第一段反应温度175℃，反应时间为10分钟，第二段反应温度为225℃，反应时间3小时，反应结束后，冷却、收集、过滤分离得到固体产物可作为燃料或化工原料。
经检测分析可知，本实施例固体产物含碳量为59.12%。
实施例2
本实施例的生物质催化转化的方法，步骤如下：（1）首先将收集的豆腐泔水自然发酵2天，小麦秸秆自然风干后破碎为粒径小于4cm；（2）发酵后的豆腐泔水与破碎后的小麦秸秆按质量比10:1混合，送入反应釜；（3）加热装有豆腐泔水和小麦秸秆混合物料的反应釜进行碳化反应，第一段反应温度195℃，反应时间为60分钟，第二段反应温度为255℃，反应时间8小时，反应结束后，冷却、收集、过滤分离得到固体产物可作为燃料或化工原料。
经检测分析可知，本实施例固体产物含碳量为65.31%。
实施例3
本实施例的生物质催化转化的方法，步骤如下：（1）首先将收集的豆腐泔水自然发酵3天，木屑自然风干后破碎为粒径小于4cm；（2）发酵后的豆腐泔水与破碎后的木屑按质量比1:1混合，送入反应釜；（3）加热装有豆腐泔水和木屑混合物料的反应釜进行碳化反应，第一段反应温度175℃，反应时间为10分钟，第二段反应温度为225℃，反应时间3小时，反应结束后，冷却、收集、过滤分离得到固体产物可作为燃料或化工原料。
经检测分析可知，本实施例固体产物含碳量为65.12%。
实施例4
本实施例的生物质催化转化的方法，步骤如下：（1）首先将收集的豆腐泔水自然发酵5天，花生壳自然风干后破碎为粒径小于4cm；（2）发酵后的豆腐泔水与破碎后的花生壳按质量比10:1混合，送入反应釜；（3）加热装有豆腐泔水和花生壳混合物料的反应釜进行碳化反应，第一段反应温度195℃，反应时间为60分钟，第二段反应温度为255℃，反应时间8小时，反应结束后，冷却、收集、过滤分离得到固体产物可作为燃料或化工原料。
经检测分析可知，本实施例固体产物含碳量为72.18%。
实施例5
本实施例的生物质催化转化的方法，步骤如下：（1）首先将收集的豆腐泔水自然发酵4天，甘蔗渣自然风干后破碎为粒径小于4cm；（2）发酵后的豆腐泔水与破碎后的甘蔗渣按质量比5:1混合，送入反应釜；（3）加热装有豆腐泔水和甘蔗渣混合物料的反应釜进行碳化反应，第一段反应温度180℃，反应时间为30分钟，第二段反应温度为240℃，反应时间5小时，反应结束后，冷却、收集、过滤分离得到固体产物可作为燃料或化工原料。
经检测分析可知，本实施例固体产物含碳量为68.25%。
实施例6
本实施例的生物质催化转化的方法，步骤如下：（1）首先将收集的豆腐泔水自然发酵4天，树枝自然风干后破碎为粒径小于4cm；（2）发酵后的豆腐泔水与破碎后的树枝按质量比8:1混合，送入反应釜；（3）加热装有豆腐泔水和树枝混合物料的反应釜进行碳化反应，第一段反应温度185℃，反应时间为20分钟，第二段反应温度为250℃，反应时间4小时，反应结束后，冷却、收集、过滤分离得到固体产物可作为燃料或化工原料。
经检测分析可知，本实施例固体产物含碳量为70.65%。
实施例7
本实施例的生物质催化转化的方法，步骤如下：（1）首先将收集的豆腐泔水自然发酵3天，玉米秸秆、小麦秸秆自然风干后破碎为粒径小于4cm；（2）发酵后的豆腐泔水360g与破碎后的玉米秸秆30g、小麦秸秆30g混合后送入反应釜；（3）加热装有豆腐泔水、玉米秸秆和小麦秸秆混合物料的反应釜进行碳化反应，第一段反应温度182℃，反应时间为25分钟，第二段反应温度为230℃，反应时间6小时，反应结束后，冷却、收集、过滤分离得到固体产物可作为燃料或化工原料。
经检测分析可知，本实施例固体产物含碳量为71.46%。
实施例8
本实施例的生物质催化转化的方法，步骤如下：（1）首先将收集的豆腐泔水自然发酵5天，甘蔗渣、花生壳自然风干后破碎为粒径小于4cm；（2）发酵后的豆腐泔水810g与破碎后的甘蔗渣40g、花生壳50g混合后，送入反应釜；（3）加热装有豆腐泔水和甘蔗渣、花生壳混合物料的反应釜进行碳化反应，第一段反应温度190℃，反应时间为20分钟，第二段反应温度为245℃，反应时间5小时，反应结束后，冷却、收集、过滤分离得到固体产物可作为燃料或化工原料。
经检测分析可知，本实施例固体产物含碳量为68.65%。
Claims (1)
1.一种生物质催化转化的方法，其特征在于步骤如下：
（1）将收集的豆腐泔水自然发酵，生物质进行自然风干后破碎处理；
（2）发酵后的豆腐泔水与破碎处理后的生物质按质量比1:1~10:1 混合，送入反应釜；
（3）将装有豆腐泔水和生物质混合物料的反应釜进行加热碳化，反应结束后，冷却、收集、过滤分离得到固体产物；
所述步骤（3）中的加热碳化的反应温度分为两个阶段，第一阶段反应温度为175~195℃，反应时间为10~60 分钟，第二阶段反应温度为225~255℃，反应时间为3~8 小时；
所述生物质为玉米秸秆、小麦秸秆、木屑、树枝、甘蔗渣或花生壳中的至少一种；
所述步骤（1）破碎处理使生物质的粒径小于4cm；
所述步骤（1）中豆腐泔水自然发酵1~5 天。
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