CN108485748A - 一种利用餐厨垃圾制备的生物燃料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于生物燃料技术领域，具体涉及一种利用餐厨垃圾制备的生物燃料，包括以下重量份的组分：餐厨垃圾生物燃料40‑50份、生物乙醇20‑30份、甲醇20‑30份、加氢轻质煤焦油15‑25份、C9 10‑15份、添加剂3‑5份。本发明所述的生物燃料中各组分相互配合，燃烧热值高达38000kJ/kg，且产生的废气较少，作为高效、环保的替代燃料具有较大的发展潜力和重要的经济效益、社会价值。

Description

一种利用餐厨垃圾制备的生物燃料及其制备方法
技术领域
本发明属于生物燃料技术领域，具体涉及一种利用餐厨垃圾制备的生物燃料及其制备方法。
背景技术
生物燃料泛指由生物质组成或萃取的固体、液体或气体燃料，可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源开发利用的重要方向。餐厨垃圾是居民在生活消费过程中形成的生活废物，其来源广泛、价格低廉，餐厨垃圾主要成分包括有淀粉、纤维素、蛋白质、脂类和无机盐，有机物含量丰富。利用餐厨垃圾转化为生物燃料，既能够缓解能源紧张的局势，又可以大大降低生物质燃料的成本。然而，现有技术中的餐厨垃圾生物质燃料还存在转化率低、不能充分燃烧、燃烧热能低、稳定性差等缺点。
技术方案
为解决上述现有技术中存在的问题，本发明公开了一种利用餐厨垃圾制备的生物燃料，具体技术方案如下：
一种利用餐厨垃圾制备的生物燃料，包括以下重量份的组分：餐厨垃圾生物燃料40-50份、生物乙醇20-30份、甲醇20-30份、加氢轻质煤焦油15-25份、C9 10-15份、添加剂3-5份，所述添加剂包括三乙酸甘油酯5-10份、MTBE 3-5份、异丁醇5-10份、辛醇5-10份、甲缩醛5-10份、阳离子氟碳表面活性剂5-8份、二戊铁3-5份、烃类化合物10-15份、助燃剂10-15份、稳定剂3-5份、抗爆剂3-5份、除臭剂1-4份、分散剂2-5份。
作为优选，所述餐厨垃圾生物燃料由以下方法制备：
（1）杀菌提油处理：将收集来的餐厨垃圾通过分选装置去除大块物料后，进入杀菌室进行杀菌，再经提油回收其中的油脂后得到除油固体垃圾备用；
（2）破壁处理：将除油固体垃圾干燥至含水量为20%-30%，粉碎至100-200目，然后再进行破壁粉碎处理；
（3）发酵处理：在粉碎后的垃圾中喷淋加入垃圾重量分数40-50%的水，加入垃圾重量分数0.009-0.013%的复合菌剂，在35-40℃的条件下发酵5-7天；
（4）水热液化处理：将发酵物加入高压反应釜中，加入发酵物3倍重量的蒸馏水，N2加压至2.0 MPa，加热至300℃，以180r/min进行搅拌反应1h，冷却至室温后，放出气体，倒出反应混合物，备用；用CH2Cl2萃取反应混合物，然后过滤分离出残渣，CH2Cl2相在40℃条件下旋转蒸发，除去CH2Cl2，即得到除油固体垃圾生物燃料。
作为优选，所用复合菌剂为重量份数为5～8份短小芽孢杆菌、6～10份酿酒酵母菌、3～5份乳酸肠球菌。
作为优选，所述烃类化合物包括重量比为1:1.5的庚烷和异辛烷。
作为优选，所述助燃剂包括重量比为2:3:5的己醚、甲基叔丁基醚和乙基叔丁基醚。
作为优选，所述稳定剂为重量比为3:5的二叔丁基对甲酚和异丁胺。
作为优选，所述抗爆剂为甲基环二烯三羰基锰。
作为优选，所述除臭剂为香精。
作为优选，所述分散剂为聚甲基丙烯酸酯。
本发明还公开了上述利用餐厨垃圾制备的生物燃料的制备方法，具体方案如下。
利用餐厨垃圾制备的生物燃料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备添加剂：在常温常压条件下，将异丁醇、烃类化合物、辛醇、甲缩醛加入配置器中混合均匀，然后加入三乙酸甘油酯、阳离子氟碳表面活性剂、二戊铁、MTBE、 助燃剂、稳定剂、抗爆剂、除臭剂、分散剂混合均匀，然后将上述混好的原料通过防爆离心泵循环混合1-2h，然后静置2h，即得到添加剂，备用；
（2）在常温常压条件下，将餐厨垃圾生物燃料、加氢轻质煤焦油、C9加入配置器中混合均匀，然后加入添加剂混合均匀，再加入生物乙醇、甲醇混合均匀，然后将上述混好的原料通过防爆离心泵循环混合1-2h，然后静置2h，即得到生物燃料。
有益效果
（1）本发明所述的生物燃料中各组分相互配合，燃烧热值高达38000kJ/kg，且产生的废气较少，作为高效、环保的替代燃料具有较大的发展潜力和重要的经济效益、社会价值。利用餐厨垃圾转化为生物质燃料，既能够缓解能源紧张的局势，又可以大大降低生物质燃料的成本。甲醇、生物乙醇可以提高燃料的含氧量，使燃料能充分燃烧；加氢轻质煤焦油和C9可以提高燃料的热值。
（2）本发明所述的生物质燃料中添加了高效的添加剂，添加剂中三乙酸甘油酯除了可与其他原料配伍，提高燃料的闪点外，还能够在金属的表面形成保护膜，隔离了腐蚀物质与金属表面的接触，从而可以起到防止燃烧对金属的腐蚀，增强了燃料的抗腐蚀性能；助燃剂的加入，可以大大提高燃料的热值；MTBE是优良的汽油高辛烷值添加剂和抗爆剂，可以提高燃料的抗爆指数，降低其敏感度，增加安全性；稳定剂可保证燃料在使用过程中的质量稳定，抗爆剂可大幅提高燃料的安全性，分散剂使不溶性物质在燃料中保持分散悬浮状态，以免在发动机的关键部位行成漆状沉积物，同时也能保证燃烧性能良好，降低排气量，减少污染。
（3）本发明所述的餐厨垃圾生物燃料的制备方法中，在提油处理步骤将原料进行杀菌处理，可以防止有害细菌滋生，防止对后续反应造成不利影响，还可以使原料便于保存；将粉碎后的原料进行破壁处理，可以破碎原料的细胞壁，使原料中的有效物质得到释放，可以最大限度提取有效成分，提高利用价值，而且还可以缩短发酵时间；进行发酵处理，可以使原料反应生成可燃烧的燃料，可大大提高产率；将发酵产物进行水热液化，可以使发酵产物进一步反应，转化成燃料。通过上述方法，所得燃料的产率可高达57.3%。
具体实施方式
实施例1
一种利用餐厨垃圾制备的生物燃料，包括以下重量份的组分：餐厨垃圾生物燃料40份、生物乙醇20份、甲醇20份、加氢轻质煤焦油15份、C9 10份、添加剂3份，所述添加剂包括三乙酸甘油酯10份、MTBE 5份、异丁醇10份、辛醇10份、甲缩醛10份、阳离子氟碳表面活性剂8份、二戊铁5份、烃类化合物15份、助燃剂15份、稳定剂5份、抗爆剂5份、除臭剂4份、分散剂5份。
所述餐厨垃圾生物燃料由以下方法制备：
（1）杀菌提油处理：将收集来的餐厨垃圾通过分选装置去除大块物料后，进入杀菌室进行杀菌，再经提油回收其中的油脂后得到除油固体垃圾备用；
（2）破壁处理：将除油固体垃圾干燥至含水量为20%，粉碎至100目，然后再进行破壁粉碎处理；
（3）发酵处理：在粉碎后的垃圾中喷淋加入垃圾重量分数50%的水，加入垃圾重量分数0.013%的复合菌剂，在40℃的条件下发酵5天；
（4）水热液化处理：将发酵物加入高压反应釜中，加入发酵物3倍重量的蒸馏水，N2加压至2.0 MPa，加热至300℃，以180r/min进行搅拌反应1h，冷却至室温后，放出气体，倒出反应混合物，备用；用CH2Cl2萃取反应混合物，然后过滤分离出残渣，CH2Cl2相在40℃条件下旋转蒸发，除去CH2Cl2，即得到除油固体垃圾生物燃料。
所用复合菌剂为重量份数为5份短小芽孢杆菌、10份酿酒酵母菌、3份乳酸肠球菌。
所述烃类化合物包括重量比为1:1.5的庚烷和异辛烷。
所述助燃剂包括重量比为2:3:5的己醚、甲基叔丁基醚和乙基叔丁基醚。
所述稳定剂为重量比为3:5的二叔丁基对甲酚和异丁胺。
所述抗爆剂为甲基环二烯三羰基锰。
所述除臭剂为香精。
所述分散剂为聚甲基丙烯酸酯。
上述利用餐厨垃圾制备的生物燃料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备添加剂：在常温常压条件下，将异丁醇、烃类化合物、辛醇、甲缩醛加入配置器中混合均匀，然后加入三乙酸甘油酯、阳离子氟碳表面活性剂、二戊铁、MTBE、 助燃剂、稳定剂、抗爆剂、除臭剂、分散剂混合均匀，然后将上述混好的原料通过防爆离心泵循环混合1-2h，然后静置2h，即得到添加剂，备用；
（2）在常温常压条件下，将餐厨垃圾生物燃料、加氢轻质煤焦油、C9加入配置器中混合均匀，然后加入添加剂混合均匀，再加入生物乙醇、甲醇混合均匀，然后将上述混好的原料通过防爆离心泵循环混合1-2h，然后静置2h，即得到生物燃料。
实施例2
一种利用餐厨垃圾制备的生物燃料，包括以下重量份的组分：餐厨垃圾生物燃料50份、生物乙醇30份、甲醇30份、加氢轻质煤焦油25份、C9 10份、添加剂5份，所述添加剂包括三乙酸甘油酯10份、MTBE 3份、异丁醇5份、辛醇10份、甲缩醛10份、阳离子氟碳表面活性剂5份、二戊铁3份、烃类化合物10份、助燃剂15份、稳定剂3份、抗爆剂3份、除臭剂1份、分散剂2份。
所述餐厨垃圾生物燃料由以下方法制备：
（1）杀菌提油处理：将收集来的餐厨垃圾通过分选装置去除大块物料后，进入杀菌室进行杀菌，再经提油回收其中的油脂后得到除油固体垃圾备用；
（2）破壁处理：将除油固体垃圾干燥至含水量为30%，粉碎至200目，然后再进行破壁粉碎处理；
（3）发酵处理：在粉碎后的垃圾中喷淋加入垃圾重量分数40%的水，加入垃圾重量分数0.009%的复合菌剂，在35℃的条件下发酵7天；
（4）水热液化处理：将发酵物加入高压反应釜中，加入发酵物3倍重量的蒸馏水，N2加压至2.0 MPa，加热至300℃，以180r/min进行搅拌反应1h，冷却至室温后，放出气体，倒出反应混合物，备用；用CH2Cl2萃取反应混合物，然后过滤分离出残渣，CH2Cl2相在40℃条件下旋转蒸发，除去CH2Cl2，即得到除油固体垃圾生物燃料。
所用复合菌剂为重量份数为8份短小芽孢杆菌、10份酿酒酵母菌、3份乳酸肠球菌。
所述烃类化合物包括重量比为1:1.5的庚烷和异辛烷。
所述助燃剂包括重量比为2:3:5的己醚、甲基叔丁基醚和乙基叔丁基醚。
所述稳定剂为重量比为3:5的二叔丁基对甲酚和异丁胺。
所述抗爆剂为甲基环二烯三羰基锰。
所述除臭剂为香精。
所述分散剂为聚甲基丙烯酸酯。
上述利用餐厨垃圾制备的生物燃料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备添加剂：在常温常压条件下，将异丁醇、烃类化合物、辛醇、甲缩醛加入配置器中混合均匀，然后加入三乙酸甘油酯、阳离子氟碳表面活性剂、二戊铁、MTBE、 助燃剂、稳定剂、抗爆剂、除臭剂、分散剂混合均匀，然后将上述混好的原料通过防爆离心泵循环混合1-2h，然后静置2h，即得到添加剂，备用；
（2）在常温常压条件下，将餐厨垃圾生物燃料、加氢轻质煤焦油、C9加入配置器中混合均匀，然后加入添加剂混合均匀，再加入生物乙醇、甲醇混合均匀，然后将上述混好的原料通过防爆离心泵循环混合1-2h，然后静置2h，即得到生物燃料。
实施例3
一种利用餐厨垃圾制备的生物燃料，包括以下重量份的组分：餐厨垃圾生物燃料45份、生物乙醇25份、甲醇25份、加氢轻质煤焦油22份、C9 13份、添加剂4份，所述添加剂包括三乙酸甘油酯8份、MTBE 5份、异丁醇8份、辛醇6份、甲缩醛6份、阳离子氟碳表面活性剂6份、二戊铁4份、烃类化合物11份、助燃剂12份、稳定剂4份、抗爆剂4份、除臭剂2份、分散剂3份。
所述餐厨垃圾生物燃料由以下方法制备：
（1）杀菌提油处理：将收集来的餐厨垃圾通过分选装置去除大块物料后，进入杀菌室进行杀菌，再经提油回收其中的油脂后得到除油固体垃圾备用；
（2）破壁处理：将除油固体垃圾干燥至含水量为20%，粉碎至100目，然后再进行破壁粉碎处理；
（3）发酵处理：在粉碎后的垃圾中喷淋加入垃圾重量分数40%的水，加入垃圾重量分数0.013%的复合菌剂，在35℃的条件下发酵7天；
（4）水热液化处理：将发酵物加入高压反应釜中，加入发酵物3倍重量的蒸馏水，N2加压至2.0 MPa，加热至300℃，以180r/min进行搅拌反应1h，冷却至室温后，放出气体，倒出反应混合物，备用；用CH2Cl2萃取反应混合物，然后过滤分离出残渣，CH2Cl2相在40℃条件下旋转蒸发，除去CH2Cl2，即得到除油固体垃圾生物燃料。
所用复合菌剂为重量份数为6份短小芽孢杆菌、6份酿酒酵母菌、4份乳酸肠球菌。
所述烃类化合物包括重量比为1:1.5的庚烷和异辛烷。
所述助燃剂包括重量比为2:3:5的己醚、甲基叔丁基醚和乙基叔丁基醚。
所述稳定剂为重量比为3:5的二叔丁基对甲酚和异丁胺。
所述抗爆剂为甲基环二烯三羰基锰。
所述除臭剂为香精。
所述分散剂为聚甲基丙烯酸酯。
上述利用餐厨垃圾制备的生物燃料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备添加剂：在常温常压条件下，将异丁醇、烃类化合物、辛醇、甲缩醛加入配置器中混合均匀，然后加入三乙酸甘油酯、阳离子氟碳表面活性剂、二戊铁、MTBE、 助燃剂、稳定剂、抗爆剂、除臭剂、分散剂混合均匀，然后将上述混好的原料通过防爆离心泵循环混合1-2h，然后静置2h，即得到添加剂，备用；
（2）在常温常压条件下，将餐厨垃圾生物燃料、加氢轻质煤焦油、C9加入配置器中混合均匀，然后加入添加剂混合均匀，再加入生物乙醇、甲醇混合均匀，然后将上述混好的原料通过防爆离心泵循环混合1-2h，然后静置2h，即得到生物燃料。

Claims (10)

1.一种利用餐厨垃圾制备的生物燃料，其特征在于，包括以下重量份的组分：餐厨垃圾生物燃料40-50份、生物乙醇20-30份、甲醇20-30份、加氢轻质煤焦油15-25份、C9 10-15份、添加剂3-5份，所述添加剂包括三乙酸甘油酯5-10份、MTBE 3-5份、异丁醇5-10份、辛醇5-10份、甲缩醛5-10份、阳离子氟碳表面活性剂5-8份、二戊铁3-5份、烃类化合物10-15份、助燃剂10-15份、稳定剂3-5份、抗爆剂3-5份、除臭剂1-4份、分散剂2-5份。
2.根据权利要求1所述的利用餐厨垃圾制备的生物燃料，其特征在于，所述餐厨垃圾生物燃料由以下方法制备：
（1）杀菌提油处理：将收集来的餐厨垃圾通过分选装置去除大块物料后，进入杀菌室进行杀菌，再经提油回收其中的油脂后得到除油固体垃圾备用；
（2）破壁处理：将除油固体垃圾干燥至含水量为20%-30%，粉碎至100-200目，然后再进行破壁粉碎处理；
（3）发酵处理：在粉碎后的垃圾中喷淋加入垃圾重量分数40-50%的水，加入垃圾重量分数0.009-0.013%的复合菌剂，在35-40℃的条件下发酵5-7天；
（4）水热液化处理：将发酵物加入高压反应釜中，加入发酵物3倍重量的蒸馏水，N2加压至2.0 MPa，加热至300℃，以180r/min进行搅拌反应1h，冷却至室温后，放出气体，倒出反应混合物，备用；用CH2Cl2萃取反应混合物，然后过滤分离出残渣，CH2Cl2相在40℃条件下旋转蒸发，除去CH2Cl2，即得到除油固体垃圾生物燃料。
3.根据权利要求2所述的利用餐厨垃圾制备的生物燃料，其特征在于，所用复合菌剂为重量份数为5～8份短小芽孢杆菌、6～10份酿酒酵母菌、3～5份乳酸肠球菌。
4.根据权利要求1所述的利用餐厨垃圾制备的生物燃料，其特征在于，所述烃类化合物包括重量比为1:1.5的庚烷和异辛烷。
5.根据权利要求1所述的利用餐厨垃圾制备的生物燃料，其特征在于，所述助燃剂包括重量比为2:3:5的己醚、甲基叔丁基醚和乙基叔丁基醚。
6.根据权利要求1所述的利用餐厨垃圾制备的生物燃料，其特征在于，所述稳定剂为重量比为3:5的二叔丁基对甲酚和异丁胺。
7.根据权利要求1所述的利用餐厨垃圾制备的生物燃料，其特征在于，所述抗爆剂为甲基环二烯三羰基锰。
8.根据权利要求1所述的利用餐厨垃圾制备的生物燃料，其特征在于，所述除臭剂为香精。
9.根据权利要求1所述的利用餐厨垃圾制备的生物燃料，其特征在于，所述分散剂为聚甲基丙烯酸酯。
10.权利要求1-9任一所述的利用餐厨垃圾制备的生物燃料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）制备添加剂：在常温常压条件下，将异丁醇、烃类化合物、辛醇、甲缩醛加入配置器中混合均匀，然后加入三乙酸甘油酯、阳离子氟碳表面活性剂、二戊铁、MTBE、 助燃剂、稳定剂、抗爆剂、除臭剂、分散剂混合均匀，然后将上述混好的原料通过防爆离心泵循环混合1-2h，然后静置2h，即得到添加剂，备用；
（2）在常温常压条件下，将餐厨垃圾生物燃料、加氢轻质煤焦油、C9加入配置器中混合均匀，然后加入添加剂混合均匀，再加入生物乙醇、甲醇混合均匀，然后将上述混好的原料通过防爆离心泵循环混合1-2h，然后静置2h，即得到生物燃料。
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