CN112480980A - 一种在线提升木醋液产率和品质的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明专利涉及一种在线提升木醋液产率和品质的方法，即利用催化剂催化裂解生物质慢速热解产生的热解气(气态木醋液、气态木焦油和木煤气的混合气体)，该催化剂能够将气态木焦油催化裂解为气态木醋液和木煤气，既能够提高木醋液的产率，又可有效减少气态木醋液冷凝后获得的液态木醋液中包含的木焦油的数量，提升了木醋液的纯度和品质。本专利提出的技术路线能够较好的实现农林废弃物的资源化利用，符合循环经济与社会可持续发展的理念。

Description

一种在线提升木醋液产率和品质的方法
技术领域
本发明属于三废处理与综合利用技术领域。
背景技术
木醋液是生物质在干馏设备中进行慢速热解生成的热解气体经冷凝后再进行分离得到的一种红褐色液体。木醋液的主要成分为醋酸、酚类、水，其中有机质成分醋酸占10％以上。该品在高浓度下具有较强的杀菌、抗菌的功能；在低浓度下能抑制杂菌的繁殖，具有防菌，防虫的功效。木醋能中和氮硫化合物而作为消臭剂使用；木醋液因含有许多酚类物质能杀菌、消毒避害虫作为消毒、驱虫剂使用。在发达国家有机农业栽培中己被广泛利用。
生物质慢速热解气体冷凝后，得到的液体是木醋液和木焦油的混合物，尚须通过静置分层、活性炭吸附、蒸馏等方法将木醋液和木焦油分离，最终得到木醋液产品。上述分离方法的使用显著增加了木醋液产品生产过程的成本。本发明专利提出了一种新的技术路线，即通过催化手段将热解气中的气态木焦油催化裂解为气态木醋液和木煤气成分，经过催化转化的热解气再进行冷凝，这样获得的液体混合物中含有更多的木醋液，更少的木焦油，有利于后续木醋液与木焦油的分离，能够有效降低分离成本，提高木醋液的产率和品质，能够显著增加木醋液产品生产过程的经济效益。
发明内容
使用浸渍法或共混合法制备催化剂并进行压片成型(球形或圆柱形)，要求催化剂活性成分(过渡金属氧化物、过渡金属、Ca、Mg、Al、Fe、Si、K的氧化物中的一种或几种的组合)与催化剂载体(如硅藻土、氧化铝、分子筛等)的质量比例不低于1.0wt％，催化剂的粒度6-12目。
制备好的成型催化剂装填入固定床催化反应器，催化剂装填密度0.55～0.60g/cm3。
将生物质慢速热解设备(如干馏釜)的热解气出口管道连接通入装填催化剂的固定床催化反应器。
将一批生物质原料装填入慢速热解设备(如干馏釜)进行慢速热解。装料后，密封干馏釜隔绝空气，然后采用外部加热方式加热干馏釜。控制加热量，使得加热时干馏釜内部的升温速率为1～1.5℃/min，当干馏釜内部温度升至400℃时，使用PID温度控制装置调控干馏釜内部保持恒温400℃共2.5～3h。
当干馏釜温度达到160℃以上时，生物质开始发生热裂解生成热解气。
生成的热解气进入固定床催化反应器，反应器的温度由外部热源(如燃烧木煤气)维持在600℃到800℃。热解气中的气态木焦油组分在催化剂的催化作用下发生裂解，分解为气态木醋液和木煤气。实现木醋液产率以及品质的提升。
具体实施方式
实施例一：
[1]以氧化铝为催化剂载体，预压成粒度为8目的圆柱体。载体加热至550℃，冷却后浸渍入氯铂酸溶液24h，氯铂酸与载体的质量比例为5：100。浸渍后在500℃下加热3h。
[2]制备好的成型催化剂装填入固定床催化反应器，催化剂装填密度0.56g/cm3。
[3]将一批生物质原料装填入慢速热解设备(如干馏釜)进行慢速热解。装料后，密封干馏釜隔绝空气，然后采用外部加热方式加热干馏釜。控制加热量，使得加热时干馏釜内部的升温速率为1.2℃/min，当干馏釜内部温度升至400℃时，使用PID温度控制装置调控干馏釜内部保持恒温400℃共2.6h。
[4]将生物质原料慢速热解产生的热解气引入固定床催化反应器，使用燃烧的木煤气作为热源保持反应器的温度为650℃。热解气中的气态木焦油发生催化裂解，其中60wt％的气态木焦油转化为木醋液，35wt％的气态木焦油转化为木煤气。
实施例二：
[1]以硅藻土为催化剂载体，预压成粒度为10目的球体。载体加热至500℃，冷却后浸渍入硝酸镁溶液24h，氯铂酸与载体的质量比例为10：100。浸渍后在600℃下煅烧3.5h。
[2]制备好的成型催化剂装填入固定床催化反应器，催化剂装填密度0.58g/cm3。
[3]将一批生物质原料装填入慢速热解设备(如干馏釜)进行慢速热解。装料后，密封干馏釜隔绝空气，然后采用外部加热方式加热干馏釜。控制加热量，使得加热时干馏釜内部的升温速率为1.3℃/min，当干馏釜内部温度升至400℃时，使用PID温度控制装置调控干馏釜内部保持恒温400℃共2.8h。
[1]将生物质原料慢速热解产生的热解气引入固定床催化反应器，使用燃烧的木煤气作为热源保持反应器的温度为700℃。热解气中的气态木焦油发生催化裂解，其中65wt％的气态木焦油转化为木醋液，28wt％的气态木焦油转化为木煤气。
实施例三：
[1]以分子筛为催化剂载体，将分子筛、二氧化硅、氧化钙、碳酸钾混合碾压为粉体，粉体置于球形造粒机造粒，使用硅溶胶作为催化剂的胶黏剂，造粒粒度9目。
[2]制备好的成型催化剂装填入固定床催化反应器，催化剂装填密度0.57g/cm3。
[3]将一批生物质原料装填入慢速热解设备(如干馏釜)进行慢速热解。装料后，密封干馏釜隔绝空气，然后采用外部加热方式加热干馏釜。控制加热量，使得加热时干馏釜内部的升温速率为1.1℃/min，当干馏釜内部温度升至400℃时，使用PID温度控制装置调控干馏釜内部保持恒温400℃共2.7h。
[4]将生物质原料慢速热解产生的热解气引入固定床催化反应器，使用燃烧的木煤气作为热源保持反应器的温度为680℃。热解气中的气态木焦油发生催化裂解，其中63wt％的气态木焦油转化为木醋液，29wt％的气态木焦油转化为木煤气。

Claims (2)

1.一种在线提升木醋液产率和品质的方法，其特征在于：使用催化剂催化裂解慢速热解生物质产生的热解气中的气态木焦油成分，使之转化为气态木醋液成分和木煤气成分。
2.根据权利要求1所述的一种在线提升木醋液产率与品质的方法，其特征在于：所采用的催化剂的有效催化成分可以是过渡金属氧化物、过渡金属、Ca、Mg、Al、Fe、Si、K的氧化物中的一种或几种的组合。
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