CN1446883A - 利用微藻快速热解制备生物柴油的方法 - Google Patents

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吴庆余
缪晓玲
徐翰
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Tsinghua University
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  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

本发明公开了属于生物工程与能源领域的一种利用微藻快速热解制备生物柴油的方法。通过微藻在快速热解装置中快速热解，经气、固分离后，气体被冷凝成液体，即为生物柴油。利用微藻快速热解可获得高质量的生物质燃油。微藻快速热解油的H(氢)含量比比木材或农作物秸秆的快速热解油高，而O(氧)含量则较低。因此微藻快速热解油的热值高，平均高达29MJ/kg，是木材或农作物秸秆等的1.5倍；同时较木材等的热解油稳定。该技术为最终用生物和工程技术生产可再生能源并解决环境污染问题提供基础和科学依据，并具良好的应用和市场需求。热解油中还含有多种通过常规石油化工合成路线不易合成的物质，可从中提取高附加值的化工产品或具药用价值的产品等。

Description

利用微藻快速热解制备生物柴油的方法
技术领域
本发明属于生物工程与能源领域，特别涉及一种利用微藻快速热解制备生物柴油的方法。
背景技术
为了减少矿物能源如石油和煤炭的燃烧利用，造成对空气的污染，西方发达国家特别欧洲的一些发达国家利用其生物质资源包括木材和农作物秸杆等资源较丰富的优势，已研究发展了一套利用生物质热解产生烃类化合物的可再生生物能源制备技术。例如，目前瑞典的各类可再生生物能源的利用已占瑞典总能量需求的17％。尽管我国是一个农业大国，但每年获得的庄稼秸杆大部分被用作造纸原料，其余成为农村的日常燃料，这一部分生物质原料在我国依然很紧缺。中国的国情决定了用木材和农作物秸杆等生物质热解产生烃类化合物有一定障碍。
藻类生物与人类的生存和发展关系密切，它是重要的生物资源，是海洋与湖泊蛋白质和药用活性物质的来源，但是以藻类为生物质原料开发可再生生物能源的研究在我国还是一个空白。国外以生物质为原料热解制备可再生生物能源的研究主要集中在(1)以木材、农作物秸杆为原料的快速热解，所得生物柴油的H(氢)含量6.2％、O(氧)含量37.3％；(2)藻类的慢速热解；但迄今未见利用微藻快速热解制备生物质能源的文献。
我国是能源消费大国，石油、天然气和煤炭不可再生的燃料有限。利用藻类热解制备液体燃料具良好的应用和市场需求，所有应用石油、天然气和煤炭的单位和个人都是其潜在用户。另外利用藻类热解制备的液体燃料是可再生生物质能源，该部分能源消耗后，每年还会不断形成更多的藻类，因此这种能源将取之不竭，用之不完。与高等植物相比，藻类具有生长繁殖快(一般高等植物需要生长好几个月甚至几年才能完成一代，藻类繁殖一代的时间仅为2-5天)、生长周期短、光合作用效率高、不占用耕地、可大规模自动化控制培养(生产)等优势；另外其细胞内的脂肪和蛋白质含量高于高等植物，其裂解油的产率和质量大大高于一般的高等植物如木材和农作物秸杆等生物质资源。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用微藻快速热解制备生物柴油的方法，其特征在于：所述的生物柴油是利用微藻在快速热解装置中快速热解，经气、固分离后，气体被冷凝成液体，即为生物柴油。其制备方法为：
(1)收集微藻，然后干燥并制成颗粒大小小于0.6mm的藻粉。
(2)快速热解：藻粉通过气体流量为0.1-0.4m3/h的载气氮气送入热解装置中的反应器中进行快速热解。热解条件为：温度300-600℃，升温速率400-1000℃/s，产物停留时间小于5s，进料速度1-10g/min。热解产生的气体和焦炭在分离器中被分离，气体通过多级冷凝器冷凝形成生物柴油。
本发明的有益效果是1.利用微藻快速热解可获得高质量的生物柴油。微藻快速热解油的H(氢)含量比比木材或农作物秸杆的快速热解油高，而O(氧)含量则较低。因此微藻快速热解油的热值高，平均高达29MJ/kg，是木材或农作物秸杆等的1.5倍；同时较木材等的热解油稳定。2.具良好的应用和市场需求。
具体实施方式
本发明利用微藻快速热解制备生物柴油的方法，是通过微藻在快速热解装置中快速热解，经气、固分离后，气体被冷凝成液体，即为生物质液体燃料(生物柴油)。其制备方法为：
1.收集微藻，然后干燥并制成颗粒大小小于0.5mm的藻粉。
2.微藻快速热解：将藻粉通过载气氮气(气体流量为0.4m3/h)送入热解装置中的反应器中进行快速热解。反应温度为500℃，升温速率均为600℃/s，产物停留时间2-3s，进料速度4g/min。热解产生的气体和焦炭在分离器中被分离，气体通过多级冷凝器冷凝形成生物柴油。在上述温度300-600℃，升温速率400-1000℃/s范围内仅举前例说明，其效果基本相同。部分未被冷凝的气体可通过通风口排出，或用气体标样袋收集用于气体分析。
利用微藻快速热解，可获得高质量的生物质燃油，通过热解条件的优化，可获得更高的产油率。微藻快速热解油的H含量平均是8.5％，比木材的快速热解油(6.2％)高；而O含量为20.4％，较木材的(37.3％)低，因此微藻快速热解油的热值高，平均高达29MJ/kg，是木材或农作物秸杆等的1.5倍；同时较木材等的热解油稳定。

Claims (1)

1.一种利用微藻快速热解制备生物柴油的方法，其特征在于：所述的生物柴油是利用微藻在快速热解装置中快速热解，经气、固分离后，气体被冷凝成液体，即为生物柴油，其制备方法为：
(1)收集微藻，然后干燥并制成颗粒大小小于0.6mm的藻粉；
(2)快速热解：藻粉通过气体流量为0.1-0.4m3/h的载气氮气送入热解装置中的反应器中进行快速热解；热解条件为：温度300-600℃，升温速率400-1000℃/s，产物停留时间小于5s，进料速度1-10g/min，热解产生的气体和焦炭在分离器中被分离，气体通过多级冷凝器冷凝形成生物柴油。
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