CN108342220A - 一种基于组份分离的生物油利用方法和其使用的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于组份分离的生物油利用方法和其使用的系统，上述方法包括如下步骤：将生物油进行萃取处理，萃取分离后的水相组份经气化处理得气化气，萃取分离后的萃取液经减压蒸馏处理得萃取剂和生物油油相组份，萃取剂回用，生物油油相组份经高温热解处理得炭材料或经催化转化得化工原料。本发明对生物油中不同特性的组分进行分离，并分别使用合适的方式进行利用，实现了生物油的高效利用；同时，考虑到生物油中的油相组分易造成催化剂的积炭失活，且油相组分分子量较大，难以完全裂解为小分子，应而本发明中将油相组分分离后单独使用、水相组分进行气化，避免了Pt/C催化剂的失活和油相组分的低效利用。

Description

一种基于组份分离的生物油利用方法和其使用的系统
技术领域
本发明涉及生物油利用技术领域，尤其涉及一种基于组份分离的生物油利用方法和其使用的系统。
背景技术
生物质是唯一含碳的可再生资源，具有清洁、可再生、分布广泛和碳中性等特点，具有替代化石能源的应用前景。开发生物质能利用技术有利于优化我国能源供应结构和缓解日益严峻的环境问题。
生物质具有原料分散、收集半径小、运输存储成本高的特点，利用热解技术可以把生物质转化为生物质裂解油(生物油)、燃气和生物质焦，实现原料95％的利用率。快速热解生物质制备生物油是一种十分有前景的生物质利用方式。生物油能量密度高(通常可达生物质能量密度的10倍)，便于运输和存储以及进一步加工利用。
生物油用途广泛。通常，生物油可直接通过锅炉燃烧用于供热或发电、通过气化反应器气化或水蒸汽重整制取合成气或富氢燃料、通过催化裂解或催化加氢制备生物燃油。然而，生物油组分复杂，不同部分之间的化学性质差异很大，单一的利用手段不能实现生物油中所有组分的高效利用。例如，小分子组分利于重整制取气体燃料，而其中的大分子化合物容易导致催化剂的快速失活和反应器堵塞等问题；大分子化合物可用于制备炭材料，而小分子组分在此过程中利用率低。
发明内容
针对现有的生物油利用存在的上述问题，现提供一种基于组份分离的生物油利用方法和其使用的系统，旨在实现生物油的高效利用。
具体技术方案如下：
本发明的第一个方面是提供一种基于组份分离的生物油利用方法，具有这样的特征，包括如下步骤：
将生物油进行萃取处理，萃取分离后的水相组份经气化处理得气化气，萃取分离后的萃取液经减压蒸馏处理得萃取剂和生物油油相组份，萃取剂回用，生物油油相组份经高温热解处理得炭材料或经催化转化得化工原料。
上述的基于组份分离的生物油利用方法，还具有这样的特征，萃取处理中萃取剂选自非极性有机溶剂。
本发明中上述非极性有机溶剂选自但不限于正己烷、二氯乙烷、甲苯、苯、四氯化碳、二硫化碳、环己烷、己烷。
上述的基于组份分离的生物油利用方法，还具有这样的特征，气化处理中处理方法为：将水相组份通入气化反应器中，在温度为800-900℃、压强为10-15MPa的条件下进行气化反应得气化气。
上述的基于组份分离的生物油利用方法，还具有这样的特征，气化反应器中氧含量为水相组份完全转化需氧量的0.1wt％-5wt％。
上述的基于组份分离的生物油利用方法，还具有这样的特征，高温热解处理中处理方法为：将生物油油相组份在惰性气氛中于温度为800-1200℃的条件下进行热解反应得炭材料。
上述的基于组份分离的生物油利用方法，还具有这样的特征，催化转化中处理方法为：将生物油油相组份在氢气气氛中于温度为300-500℃、Pt/C催化的条件下进行催化转化得化工原料。
本发明中上述化工原料主要为轻质芳香烃类化工原料。
本发明的第二个方面是提供一种利用上述基于组份分离的生物油利用方法的系统，具有这样的特征，包括：
分离器，用于生物油的萃取分离；
水相储罐，用于储存萃取分离后的水相组份，水相储罐通过管道与分离器连通；
气化反应器，用于水相组份的气化处理，气化反应器通过管道与水相储罐连通；
分馏塔，用于萃取分离后的油相组份的分馏处理，分馏塔通过管道与分离器连通；
油相储罐，用于储存分馏处理后获得的生物油油相组份，油相储罐通过管道与分馏塔连通；
萃取剂储罐，用于储存分馏处理后获得的萃取剂，萃取剂储罐通过管道分别与分离器和分馏塔连通；
油相转化炉，用于生物油油相组份的催化转化，油相转化炉通过管道与油相储罐连通。
上述的系统，还具有这样的特征，系统还包括用于储存生物油的生物油储罐，生物油储罐通过管道与分离器连通。
本发明提供的系统中，对应装置上设有氧化剂、保护性气体等添加物通入口，可以预期的是，本领域技术人员可依据本发明提供的利用方法合理预期并设置上述入口，因而本发明中不对上述添加物通入口做过多赘述。
上述方案的有益效果是：
(1)本发明对生物油中不同特性的组分进行分离，并分别使用合适的方式进行利用，实现了生物油的高效利用；
(2)本发明中考虑到生物油中的油相组分易造成催化剂的积炭失活，且油相组分分子量较大，难以完全裂解为小分子，应而将油相组分分离后单独使用水相组分进行气化，避免了Pt/C催化剂的失活和油相组分的低效利用；
(3)本发明中考虑到水相组分的存在会导致自气化反应的产生，降低产物的产率，因此将水相组分分离后单独使用油相组分制备炭材料或化学品，实现了较高的产率，也避免的水相组分的浪费和负面作用。
附图说明
图1为本发明的实施例中提供的生物油组份使用方法的流程示意图；
图2为本发明的实施例中提供的生物油组份使用系统的结构示意图。
附图中：1、生物油储罐；2、分离器；3、水相储罐；4、气化反应器；5、萃取剂储罐；6、分馏塔；7、油相储罐；8、油相转化炉。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
图2为本发明的实施例中提供的生物油组份使用系统的结构示意图。如图2所示，本发明的实施例中提供的生物油组份使用系统，包括：
生物油储罐1，用于储存生物油；
分离器2，用于生物油的萃取分离；
水相储罐3，用于储存萃取分离后的水相组份，水相储罐3通过管道与分离器2连通；
气化反应器4，用于水相组份的气化处理，气化反应器4通过管道与水相储罐3连通；
分馏塔6，用于萃取分离后的油相组份的分馏处理，分馏塔6通过管道与分离器2连通；
油相储罐7，用于储存分馏处理后获得的生物油油相组份，油相储罐7通过管道与分馏塔6连通；
萃取剂储罐5，用于储存分馏处理后获得的萃取剂，萃取剂储罐5通过管道分别与分离器2和分馏塔6连通；
油相转化炉8，用于生物油油相组份的催化转化/高温热解，油相转化炉8通过管道与油相储罐7连通。
图1为本发明的实施例中提供的生物油组份使用方法的流程示意图。如图1所示，本发明的实施例中提供的生物油组份分离系统的工作原理为：将生物油储罐1内储存的生物油泵入分离器2中，并通过萃取剂储罐5向分离器2中泵入与生物油等重量份的萃取剂(本实施例中萃取剂选自正己烷)进行萃取处理，萃取分离后的下层水相组份泵入气化反应器4中，在温度为800-900℃的条件下进行气化反应得气化气，萃取分离后的上层萃取液泵入分馏塔6中经减压蒸馏处理得正己烷和生物油油相组份，正己烷泵入萃取剂储罐5中回用，生物油油相组份泵入油相转化炉8中，并在惰性气氛中于温度为800-1200℃的条件下进行热解反应得炭材料，生物油油相组份也可在氢气气氛中于温度为300-500℃、Pt/C催化的条件下进行催化转化得轻质芳香烃类化工原料。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于组份分离的生物油利用方法，其特征在于，包括如下步骤：
将生物油进行萃取处理，萃取分离后的水相组份经气化处理得气化气，萃取分离后的萃取液经减压蒸馏处理得萃取剂和生物油油相组份，萃取剂回用，生物油油相组份经高温热解处理得炭材料或经催化转化得化工原料。
2.根据权利要求1所述的基于组份分离的生物油利用方法，其特征在于，所述萃取处理中萃取剂选自非极性有机溶剂。
3.根据权利要求1所述的基于组份分离的生物油利用方法，其特征在于，所述气化处理中处理方法为：将水相组份通入气化反应器中，在温度为800-900℃的条件下进行气化反应得所述气化气。
4.根据权利要求3所述的基于组份分离的生物油利用方法，其特征在于，所述氧化剂中氧含量为所述水相组份完全转化需氧量的0.1wt％-5wt％。
5.根据权利要求1所述的基于组份分离的生物油利用方法，其特征在于，所述高温热解处理中处理方法为：将生物油油相组份在惰性气氛中于温度为800-1200℃的条件下进行热解反应得所述炭材料。
6.根据权利要求1所述的基于组份分离的生物油利用方法，其特征在于，所述催化转化中处理方法为：将生物油油相组份在氢气气氛中于温度为300-500℃、Pt/C催化的条件下进行催化转化得所述化工原料。
7.一种利用权利要求1-6任一项所述基于组份分离的生物油利用方法的系统，其特征在于，包括：
分离器，所述分离器用于生物油的萃取分离；
水相储罐，所述水相储罐用于储存萃取分离后的水相组份，所述水相储罐通过管道与所述分离器连通；
气化反应器，所述气化反应器用于所述水相组份的气化处理，所述气化反应器通过管道与所述水相储罐连通；
分馏塔，所述分馏塔用于萃取分离后的油相组份的分馏处理，所述分馏塔通过管道与所述分离器连通；
油相储罐，所述油相储罐用于储存分馏处理后获得的生物油油相组份，所述油相储罐通过管道与所述分馏塔连通；
萃取剂储罐，所述萃取剂储罐用于储存分馏处理后获得的萃取剂，所述萃取剂储罐通过管道分别与所述分离器和所述分馏塔连通；
油相转化炉，所述油相转化炉用于所述生物油油相组份的催化转化或高温热解，所述油相转化炉通过管道与所述油相储罐连通。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于储存生物油的生物油储罐，所述生物油储罐通过管道与所述分离器连通。
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