CN105087037B - 一种微藻藻渣热解制备生物油的方法 - Google Patents

一种微藻藻渣热解制备生物油的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微藻藻渣热解制备生物油的方法，包括如下步骤：(1)将微藻提取油脂后的藻渣烘干至恒重；(2)粉碎，密封袋保存；(3)取步骤(2)获得的藻渣，装入固定床反应器中，常压下通入载气并检测反应器气密性，检漏合格后，升温，热解，挥发组分随载气流出固定床反应器，经冷凝装置冷凝，分别得到生物油和不可冷凝气体，反应结束后，待固定床反应器温度降至室温，收集热解固体产物。本发明的方法适用于处理各种微藻藻粉经油脂提取后剩余藻渣的热解，操作简单，条件温和；利用微藻油脂提取后剩余藻渣作为原料，通过热解技术制备生物油，实现微藻的最大化利用；本发明的方法无废渣、废水、废气等污染物排放，节能环保。

Description

一种微藻藻渣热解制备生物油的方法
技术领域
本发明涉及生物能源技术领域，更具体地，涉及一种微藻藻渣热解制备生物油的方法。
背景技术
社会的发展和人类的进步需要能源作为基础，随着化石能源的不断消耗，迫切需要人类开发和利用新的能源，从而改变传统能源消耗格局。目前研究和利用较多的新能源包括太阳能、水能、风能、地热能、潮汐能、生物质能等，其中以生物质能分布最为广泛、且基本不受气候等环境的影响。根据预测，到2050年，人类所使用能源中，将有50％来自生物质能源。生物质能是以生物质为载体，直接或间接地通过植物光合作用将太阳能转化为化学能，并蕴藏在生物体内，可直接或间接产出能量的一类能源。生物质分布广泛、种类繁多，是指除化石燃料及其衍生物以外的其他所有形式的有机物质，包括所有的动物、植物以及微生物等，以及由这些生物体通过任何途径产生的各种有机物质等。
微藻是一类水生植物生物质，具有个体微小、结构简单、种类繁多、生长迅速、光合作用效率高、适应性强、油脂积累量大等特点，因此越来越受关注。目前关于微藻能源化利用的技术包括微生物发酵技术、提炼技术和热化学转化技术等。特定微藻经适当培养可在体内积累大量油脂成分，微藻油脂经提炼技术提取，并通过酯交换反应可高效制备生物柴油。热解技术是微藻热化学转化技术的一种常用方式，其具有反应条件温和、设备要求低等优势，通过控制反应条件可将生物质高效转化为热解炭、热解油和热解气等高品质生物燃料。
目前，有关木材、农作物秸秆等生物质热解制备生物油的方法研究较多，也有报道关于微藻全组分藻粉快速热解制备生物油的方法，但关于微藻油脂提取后剩余藻渣的利用研究较少。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种微藻藻渣热解制备生物油的方法。
本发明的技术方案概述如下：
一种微藻藻渣热解制备生物油的方法，包括如下步骤：
(1)将微藻提取油脂后的藻渣于90-150℃烘干至恒重；
(2)对步骤(1)获得的微藻藻渣粉碎，密封袋保存；
(3)取步骤(2)获得的藻渣，装入固定床反应器中，常压下通入流速为1-1000ml/min的载气并检测反应器气密性，检漏合格后，以1-1000℃/min的升温速率升温至200-1000℃，热解反应0.5-10h，挥发组分随载气流出固定床反应器，经冷凝装置冷凝，分别得到生物油和不可冷凝气体，反应结束后，待固定床反应器温度降至室温，从固定床反应器中收集热解固体产物。
微藻优选为：微拟球藻、栅藻、黄丝藻、螺旋藻、小球藻、盐藻或硅藻。
气选惰性气体，特别是优选氮气或二氧化碳。
本发明的优点：
1.本发明的方法适用于处理各种微藻藻粉经油脂提取后剩余藻渣的热解，对原料适应性强。
2.本发明的方法采用固定床反应器进行热解处理，操作简单；且热解温度控制在200-1000℃之间，载气流速为30-150ml/min，条件温和。
3.本发明的方法利用微藻油脂提取后剩余藻渣作为原料，通过热解技术制备生物油，实现微藻的最大化利用。
4.本发明的方法无废渣、废水、废气等污染物排放，属于节能环保的绿色工艺方法。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。此处描述的具体实施例仅用于解释本发明，但并不限定本发明的保护范围。
本发明所采用的原料是微藻提取油脂后的藻渣。
实施例1
一种微藻藻渣热解制备生物油的方法，包括如下步骤：
(1)将黄丝藻提取油脂后的黄丝藻藻渣于105℃烘干至恒重；
(2)对步骤(1)获得的黄丝藻藻渣粉碎，密封袋保存；
(3)取步骤(2)获得的黄丝藻藻渣5g，装入固定床反应器中，常压下通入流速为50ml/min的纯度为99.99％的氮气并检测反应器气密性，检漏合格后，以10℃/min的升温速率升温至450℃，热解反应1h，挥发组分随氮气流出固定床反应器，经冷凝装置冷凝，分别得到生物油和不可冷凝气体，反应结束后，待固定床反应器温度降至室温，从固定床反应器中收集热解固体产物。
收集到液体(生物油)和热解固体产物采用分析天平称量，不可冷凝气体采用差减法计算。液体(生物油)特性采用气相色谱-质谱联用仪(Shimadzu GCMS-QP 2010 SE)和元素分析仪(Euro EA3000)进行定性和定量分析。
热解产物分布及生产的生物油具有表1所列特征。
表1：
实施例2
一种微藻藻渣热解制备生物油的方法，包括如下步骤：
(1)将小球藻提取油脂后的小球藻藻渣于90℃烘干至恒重；
(2)对步骤(1)获得的小球藻藻渣粉碎，密封袋保存；
(3)取步骤(2)获得的小球藻藻渣5g，装入固定床反应器中，常压下通入流速为1ml/min的纯度为99.99％的氮气并检测反应器气密性，检漏合格后，以1℃/min的升温速率升温至200℃，热解反应10h，挥发组分随氮气流出固定床反应器，经冷凝装置冷凝，分别得到生物油和不可冷凝气体，反应结束后，待固定床反应器温度降至室温，从固定床反应器中收集热解固体产物。生物油收率25.69wt.％。
实施例3
一种微藻藻渣热解制备生物油的方法，包括如下步骤：
(1)将硅藻提取油脂后的硅藻藻渣于150℃烘干至恒重；
(2)对步骤(1)获得的硅藻微藻藻渣粉碎，密封袋保存；
(3)取步骤(2)获得的硅藻藻渣5g，装入固定床反应器中，常压下通入流速为1000ml/min的纯度为99.99％的二氧化碳并检测反应器气密性，检漏合格后，以1000℃/min的升温速率升温至1000℃，热解反应0.5h，挥发组分随二氧化碳气流出固定床反应器，经冷凝装置冷凝，分别得到生物油和不可冷凝气体，反应结束后，待固定床反应器温度降至室温，从固定床反应器中收集热解固体产物。生物油收率26.31wt.％。
微拟球藻、栅藻、螺旋藻或盐藻提取油脂后剩余藻渣分别采用本实施例的方法，操作条件不变，都可以制备出生物油。

Claims (3)

1.一种微藻藻渣热解制备生物油的方法，其特征是包括如下步骤：
(1)将微藻提取油脂后的藻渣于90-150℃烘干至恒重；
(2)对步骤(1)获得的微藻藻渣粉碎，密封袋保存；
(3)取步骤(2)获得的藻渣，装入固定床反应器中，常压下通入流速为1-1000ml/min的载气并检测反应器气密性，检漏合格后，以1-1000℃/min的升温速率升温至200-1000℃，热解反应0.5-10h，挥发组分随载气流出固定床反应器，经冷凝装置冷凝，分别得到生物油和不可冷凝气体，反应结束后，待固定床反应器温度降至室温，从固定床反应器中收集热解固体产物。
2.根据权利要求1所述的一种微藻藻渣热解制备生物油的方法，其特征是所述微藻为微拟球藻、栅藻、黄丝藻、螺旋藻、小球藻、盐藻或硅藻。
3.根据权利要求1所述的一种微藻藻渣热解制备生物油的方法，其特征是所述气为氮气、二氧化碳或惰性气体。
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