CN107858169A - 一种微波辅助双床层共催化快速热解秸秆与废弃皂脚制备生物质基车用汽油的方法 - Google Patents

一种微波辅助双床层共催化快速热解秸秆与废弃皂脚制备生物质基车用汽油的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107858169A
CN107858169A CN201711077396.XA CN201711077396A CN107858169A CN 107858169 A CN107858169 A CN 107858169A CN 201711077396 A CN201711077396 A CN 201711077396A CN 107858169 A CN107858169 A CN 107858169A
Authority
CN
China
Prior art keywords
stalk
soap stock
microwave
discarded soap
discarded
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711077396.XA
Other languages
English (en)
Inventor
王允圃
刘玉环
段邓乐
戴磊磊
周跃
陈诺
余桢婷
姜林
曾子鸿
吴秋浩
阳秀华
张辉斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanchang University
Original Assignee
Nanchang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanchang University filed Critical Nanchang University
Priority to CN201711077396.XA priority Critical patent/CN107858169A/zh
Publication of CN107858169A publication Critical patent/CN107858169A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10—Feedstock materials
    • C10G2300/1003—Waste materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
    • C10G2300/10—Feedstock materials
    • C10G2300/1011—Biomass
    • C10G2300/1014—Biomass of vegetal origin

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

一种微波辅助双床层共催化快速热解秸秆与废弃皂脚制备生物质基车用汽油的方法，1）按1:1～1:10的质量比，称取秸秆与废弃皂脚混匀；2）按HZSM‑5分子筛催化剂:秸秆与废弃皂脚混合物=1:1～1:10的质量比，将催化剂置于与石英双口瓶热解蒸汽出口连接的U型石英管内，将微波吸收剂加入石英杯；3）将石英双口瓶及U型石英管埋入石英杯中，置于微波热解仪器中，加热至450～650℃，快速添加秸秆与废弃皂脚混合物至石英双口瓶，经U型石英管催化剂催化重整，通过冷凝管冷凝成富烃生物质基车用柴油。本发明大大缩短了碳化时间，提高了生物油产率和品质，显著提高了生物油中烃类的含量。

Description

一种微波辅助双床层共催化快速热解秸秆与废弃皂脚制备生 物质基车用汽油的方法
技术领域
本发明属于生物质能源转化技术领域，主要涉及秸秆与废弃皂脚制备生物质基车用汽油的方法。
背景技术
随着化石燃料的急剧消耗以及环境的恶化，生物质快速热解制备可再生燃油技术受到了研究者越来越多的重视。但该技术所得的生物油含氧量高、热值低、热稳定性差、粘度高、酸度大、腐蚀性强，因此其进一步的应用受到了较大限制。值得注意的是，这些缺点都和生物油中含氧量高密切相关。为了提高生物油品质，微波快速催化热解生物质制备富烃生物油技术应运而生，通过将快速热解和催化重整制油技术相结合，以在生物油冷凝前提升其品质，降低生物油含氧量、提高烃类含量。该技术以较低的成本、连续化的生产工艺将低能量密度的生物质转化为高能量密度的富烃生物油，减少了生物质的体积，便于储存和运输。
我国可开发的生物质资源潜力巨大，现有农林生物质废弃物、生活垃圾及有机废弃物每年总量超过10亿吨，其中可利用的生物质资源总量每年约4.6亿吨标准煤，目前已利用约2200万吨标准煤，还有约4.4亿吨可利用。同时我国是一个植物油生产大国，在利用玉米、棉籽、菜籽、大豆等原料生产油脂的过程中会产生大量的油脚副产物，近几年来油脂工业得到了快速发展，每年的油脂精炼加工能力超过5100 万吨，在精炼加工过程中产生的油脚和皂脚在1000 万吨以上，而这些皂脚的排放会造成巨大的环境污染。
随着我国社会发展、生态文明建设和农林业的进一步发展，生物质利用潜力将进一步增大。将生物质废弃物高效炼制替代化石燃料，生产能源、化工产品和生物材料的低碳型工业模式，是社会经济实现可持续发展的重大战略需求。
目前，微波作为一种新型加热方式在生物质快速催化热解技术中开始得到应用。作为电磁波谱中的一个有限频带，微波位于红外线和特高频无线电波之间，其频率范围为0.3-30 GHz，波长范围为1 mm-1 m。微波具有极强的穿透性，物料内外受微波辐射时会通过偶极子极化介电响应实现电磁能向热能的转换（微波介电加热）。具体而言，物料中的极性分子或极性部分在微波作用下极化形成偶极子，偶极子随微波交变电场作高频振荡，并互相摩擦碰撞挤压而生热，导致物料内外同时迅速升温。微波加热的本质是微波在物料中的能量耗散。与传统加热方式相比，微波加热具有如下优势：微波加热具有如下优势：（1）加热均匀：微波加热时能量利用率高，物料升温非常迅速，且微波穿透性强，能对物料进行内外均衡体加热，也无需对物料进行粉碎加工；（2）节约能耗：微波发生器和微波加热器与物料不直接接触，物料无需流化等操作；（3）无滞后效应：关闭微波发射源后便再无能量转换；（4）便与操作：微波加热响应迅速，对物料温度可以精确控制，也便于自动化控制；（5）安全无污染。目前微波加热技术发展迅速，工业许多领域都用到了该技术。
但是值得注意的是，尽管生物质微波快速热解制油技术能够均匀加热物料、促进烃类生成，但该技术在原料、催化剂、传热效果、生物油品质等方面仍存在一系列突出的问题，如生物质是缺氢多氧的原料，从源头上决定了制得的生物油中烃类含量不足、含氧化合物过多，因此需要设法从源头上对原料进行补氢，物质与多氢原料（废弃塑料、厨余垃圾和地沟油）微波加热催化共热解研究，解决生物质原料少氢的缺陷。
发明内容
本发明的目的是克服现有生物质热解技术所得的生物油含氧量高、热值低、热稳定性差、粘度高、酸度大、腐蚀性强的不足，提供了一种微波辅助双床层共催化快速热解秸秆与废弃皂脚制备生物质基车用汽油的方法，该方法工艺简单，热解快速，所得热解生物油含氧量低，含烃类量高，稳定性强，热值高，性质与汽油相似，可直接与车用汽油按比例混合使用。
本发明是通过以下技术方案实现的。
本发明所述的一种微波辅助双床层共催化快速热解秸秆与废弃皂脚制备生物质基车用汽油的方法，包括以下步骤。
（1）按秸秆:废弃皂脚=1:1～1:10的质量比，称取秸秆与废弃皂脚混合均匀。
（2）按HZSM-5分子筛催化剂:秸秆与废弃皂脚混合物=1:1～1:10的质量比，称取催化剂，置于与石英双口瓶热解蒸汽出口连接的U型石英管内作为催化剂床层，另称取5～10kg微波吸收剂加入石英杯作为微波吸收床层。
（3）将石英双口瓶以及与其连接装有催化剂的U型石英管埋入装有微波吸收剂的石英杯中，置于微波热解仪器中，加热至450～650℃，快速添加秸秆与废弃皂脚混合物至石英双口瓶，产生的热解蒸汽在抽气泵作用下，经过U型石英管催化剂催化重整，最终通过冷凝管冷凝成富烃生物质基车用柴油。
本发明所述HZSM-5分子筛催化剂的硅铝比为20～100。
本发明所述的方法，其特征是所述的微波吸收剂为碳化硅。
本发明比较已有的热解技术，具有以下优点。
（1）通过提高原料H/Ceff（有效氢碳比）来提高目标产物产率，选用高H/Ceff物质（废弃皂脚）与生物质（秸秆）共催化热解是提高烃类产率以及减少催化剂失活速率。
（2）微波吸收床层的热传递和反应物料吸波双重加热效果，使反应物快速升到目标温度，大大缩短了碳化时间，提高了富烃生物油的产率和品质，石英双口瓶热解蒸汽出口连接的U型石英管内催化剂床层的引入充分发挥了外部催化的优势，对了热解气体进行有效催化重整，显著提高了生物油中烃类的含量。
（3）微波吸收剂与热解蒸汽不接触，减少了二次热解反应。
具体实施方式
实施例1。
将8kg碳化硅加入石英杯，20g HZSM-5分子筛催化剂直径5mm，Si/Al=50，比表面积640m2/g）置于与石英双口瓶连接装的U型石英管中，将石英双口瓶以及与其连接装有催化剂的U型石英管埋入装有微波吸收剂的石英杯中，置于微波热解仪器中，固定功率升温至550℃，从进料口快速添加100g秸秆和废弃皂脚混合物（按秸秆:废弃皂脚=1:1的质量比）至石英双口瓶，继续保持550℃催化热解至反应完全，产生的热解蒸汽在抽气泵作用下，经过U型石英管催化剂催化重整，最终通过冷凝管冷凝得到富烃生物油52g， GC-MS分析得出富烃生物油中烃类含量达到88.9%。
实施例2。
将8kg碳化硅加入石英杯，10g HZSM-5分子筛催化剂（直径5mm，Si/Al=50，比表面积640m2/g）置于与石英双口瓶连接装的U型石英管中，将石英双口瓶以及与其连接装有催化剂的U型石英管埋入装有微波吸收剂的石英杯中，置于微波热解仪器中，固定功率升温至550℃，从进料口快速添加100g秸秆与废弃皂脚混合物（按秸秆:废弃皂脚=1:1.5的质量比）至石英双口瓶，继续保持500℃催化热解至反应完全，产生的热解蒸汽在抽气泵作用下，经过U型石英管催化剂催化重整，最终通过冷凝管冷凝得到富烃生物油52g， GC-MS分析得出富烃生物油中烃类含量达到91.0%。
实施例3。
将8kg碳化硅加入石英杯，20g HZSM-5分子筛催化剂（直径5mm，Si/Al=50，比表面积640m2/g）置于与石英双口瓶连接装的U型石英管中，将石英双口瓶以及与其连接装有催化剂的U型石英管埋入装有微波吸收剂的石英杯中，置于微波热解仪器中，固定功率升温至500℃，从进料口快速添加100g秸秆与废弃皂脚混合物（按秸秆:废弃皂脚=1:2的质量比）至石英双口瓶，继续保持500℃催化热解至反应完全，产生的热解蒸汽在抽气泵作用下，经过U型石英管催化剂催化重整，最终通过冷凝管冷凝得到富烃生物油50g， GC-MS分析得出富烃生物油中烃类含量达到90.1%。

Claims (3)

1.一种微波辅助双床层共催化快速热解秸秆与废弃皂脚制备生物质基车用汽油的方法，其特征是包括以下步骤：
（1）按秸秆:废弃皂脚=1:1～1:10的质量比，称取秸秆与废弃皂脚混合均匀；
（2）按HZSM-5分子筛催化剂:秸秆与废弃皂脚混合物=1:1～1:10的质量比，称取催化剂，置于与石英双口瓶热解蒸汽出口连接的U型石英管内作为催化剂床层，另称取5～10kg微波吸收剂加入石英杯作为微波吸收床层；
（3）将石英双口瓶以及与其连接装有催化剂的U型石英管埋入装有微波吸收剂的石英杯中，置于微波热解仪器中，加热至450～650℃，快速添加秸秆与废弃皂脚混合物至石英双口瓶，产生的热解蒸汽在抽气泵作用下，经过U型石英管催化剂催化重整，最终通过冷凝管冷凝成富烃生物质基车用柴油。
2.根据权利要求1所述的一种微波辅助双床层共催化快速热解秸秆与废弃皂脚制备生物质基车用汽油的方法，其特征是所述HZSM-5分子筛催化剂的硅铝比为20～100。
3.根据权利要求1所述的一种微波辅助双床层共催化快速热解秸秆与废弃皂脚制备生物质基车用汽油的方法，其特征是所述的方法，其特征是所述的微波吸收剂为碳化硅。
CN201711077396.XA 2017-11-06 2017-11-06 一种微波辅助双床层共催化快速热解秸秆与废弃皂脚制备生物质基车用汽油的方法 Pending CN107858169A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711077396.XA CN107858169A (zh) 2017-11-06 2017-11-06 一种微波辅助双床层共催化快速热解秸秆与废弃皂脚制备生物质基车用汽油的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711077396.XA CN107858169A (zh) 2017-11-06 2017-11-06 一种微波辅助双床层共催化快速热解秸秆与废弃皂脚制备生物质基车用汽油的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107858169A true CN107858169A (zh) 2018-03-30

Family

ID=61700966

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711077396.XA Pending CN107858169A (zh) 2017-11-06 2017-11-06 一种微波辅助双床层共催化快速热解秸秆与废弃皂脚制备生物质基车用汽油的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107858169A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109054884A (zh) * 2018-09-12 2018-12-21 太原理工大学 一种利用褐煤与皂脚共热解制备富烃油的方法
CN109796999A (zh) * 2019-01-31 2019-05-24 盐城工学院 一种生物质催化热解方法
CN112934227A (zh) * 2021-02-23 2021-06-11 中山大学 一种热解催化剂的制备方法及其在生物质固废制备高附加值生物油和合成气中的应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010033512A1 (en) * 2008-09-16 2010-03-25 Regents Of The University Of Minnesota Improved process for preparing bio-oils from biomass
CN104593090A (zh) * 2014-12-25 2015-05-06 华中科技大学 一种生物质热解气化制备合成气的方法及装置
CN107083252A (zh) * 2017-04-21 2017-08-22 东南大学 一种能降低生物质热解油含氧量的化学链热解脱氧工艺及系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010033512A1 (en) * 2008-09-16 2010-03-25 Regents Of The University Of Minnesota Improved process for preparing bio-oils from biomass
CN104593090A (zh) * 2014-12-25 2015-05-06 华中科技大学 一种生物质热解气化制备合成气的方法及装置
CN107083252A (zh) * 2017-04-21 2017-08-22 东南大学 一种能降低生物质热解油含氧量的化学链热解脱氧工艺及系统

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
徐叙瑢 等: "《发光学与发光材料》", 30 April 2004, 化学工业出版社 *
朱锡锋: "《生物质热解原理与技术》", 30 September 2006, 中国科学技术大学出版社 *
王允圃 等: ""不同碱金属乌桕油皂微波极化脱羧成烃类燃料的工艺"", 《化工进展》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109054884A (zh) * 2018-09-12 2018-12-21 太原理工大学 一种利用褐煤与皂脚共热解制备富烃油的方法
CN109796999A (zh) * 2019-01-31 2019-05-24 盐城工学院 一种生物质催化热解方法
CN112934227A (zh) * 2021-02-23 2021-06-11 中山大学 一种热解催化剂的制备方法及其在生物质固废制备高附加值生物油和合成气中的应用
CN112934227B (zh) * 2021-02-23 2022-07-12 中山大学 一种热解催化剂的制备方法及其在生物质固废制备高附加值生物油和合成气中的应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Asomaning et al. Recent developments in microwave-assisted thermal conversion of biomass for fuels and chemicals
Zhang et al. Microwave-enhanced pyrolysis of natural algae from water blooms
Zhang et al. Microwave-assisted pyrolysis of biomass for bio-oil production
Wang et al. Hydrocarbon fuel production from soapstock through fast microwave-assisted pyrolysis using microwave absorbent
CN107828431B (zh) 一种果壳类废弃物微波辅助热解转化燃油的方法
Luo et al. In-depth exploration of the energy utilization and pyrolysis mechanism of advanced continuous microwave pyrolysis
Zhang et al. Two-step fast microwave-assisted pyrolysis of biomass for bio-oil production using microwave absorbent and HZSM-5 catalyst
Wu et al. Microwave-assisted pyrolysis of waste cooking oil for hydrocarbon bio-oil over metal oxides and HZSM-5 catalysts
CN102199434B (zh) 一种利用微波快速热解煤直接液化残渣的方法
Luo et al. Bio-fuels generation and the heat conversion mechanisms in different microwave pyrolysis modes of sludge
Zeng et al. Microwave catalytic co-pyrolysis of waste cooking oil and low-density polyethylene to produce monocyclic aromatic hydrocarbons: Effect of different catalysts and pyrolysis parameters
CN100999677B (zh) 生物质微波催化裂解制备富含糠醛生物油的方法
CN107858169A (zh) 一种微波辅助双床层共催化快速热解秸秆与废弃皂脚制备生物质基车用汽油的方法
CN107083252A (zh) 一种能降低生物质热解油含氧量的化学链热解脱氧工艺及系统
CN107723015A (zh) 一种下吸式快速热解生物质的装置
CN104479717A (zh) 一种采用废聚烯烃塑料与生物质共催化提高生物油品质的方法
Fan et al. Microwave-induced carbonization of rapeseed shell for bio-oil and bio-char: Multi-variable optimization and microwave absorber effect
Yu et al. Microwave-assisted catalytic pyrolysis of Chinese tallow kernel oil for aromatic production in a downdraft reactor
Jiang et al. Integrating pyrolysis and ex-situ catalytic reforming by microwave heating to produce hydrocarbon-rich bio-oil from soybean soapstock
CN110194959A (zh) 一种微波热解制生物油、活性炭和合成气的系统
Wang et al. Catalytic liquefaction of human feces over Ni-Tm/TiO2 catalyst and the influence of operating conditions on products
CN109370632A (zh) 一种木质素与低密度聚乙烯共热解制备富芳烃燃料油的方法
Reddy et al. Synthesis of renewable carbon biorefinery products from susceptor enhanced microwave-assisted pyrolysis of agro-residual waste: A review
CN104357090A (zh) 一种连续式微波吸收剂辅助吸波快速气化稻壳制备燃气的方法
CN104910941B (zh) 一种旋转床煤催化热解方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180330

RJ01 Rejection of invention patent application after publication