[发明专利]一种微波热裂解生物质制备生物油的方法在审

专利信息
申请号: 201910366255.2 申请日: 2019-05-05
公开(公告)号: CN110330995A 公开(公告)日: 2019-10-15
发明(设计)人: 王新运;李川;吴凤义 申请(专利权)人: 巢湖学院
主分类号: C10G1/00 分类号: C10G1/00
代理公司: 北京汇捷知识产权代理事务所(普通合伙) 11531 代理人: 李宏伟
地址: 238000 安*** 国省代码: 安徽;34
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摘要:
搜索关键词: 生物质粉料 生物质 预处理 制备生物 热裂解 微波 浸渍 减少污染物 资源化利用 安全经济 二次裂解 过程操作 快速降温 快速升温 离子液体 裂解反应 热能传递 物质粉料 挥发份 喷淋塔 生成量 生物油 挥发 附着 去除 催化剂 过滤 排放
【说明书】:

发明公开了一种微波热裂解生物质制备生物油的方法,本发明细小化预处理和去除水分预处理的生物质粉料经过浸渍,离子液体均匀地附着在生物质粉料表面,能迅速地将热能传递给被包裹的生物质粉料,使生物质粉料内部快速升温,在催化剂的作用下发生裂解反应,喷淋塔对过滤后的挥发分进行快速降温,防止挥发份进行二次裂解,增加生物油的生成量。可以实现生物质的资源化利用,减少污染物排放,具有过程操作简单、安全经济的优点。

技术领域

本发明涉及生物质制备生物油技术领域,尤指一种微波热裂解生物质制备生物油的方法。

背景技术

生物质能是自然界中有生命的植物提供的能量。这些植物以生物质作为媒介储存太阳能。生物质能在地球上储量极其丰富,且是一种可再生能源,同时也是唯一一种可再生的碳源,其独特的优点使得关于生物质能的研究与开发受到广泛关注,并成为能源领域的热点课题。通过热解转化技术将可再生的生物质资源转化为洁净的生物油以实现部分替代石油燃料,不仅可使我们摆脱对有限石油资源的过分依赖,而且能够大幅度减少污染物和温室气体的排放,改善环境,保护生态。生物油是一种水分和复杂含氧有机物的混合物,即纤维素、半纤维素和木质素的各种降解物所组成的一种混合物。其初步市场定位是替代重油、柴油和煤焦油等。

现有的生物质热解技术普遍存在转化率低,生物油产率不高,工艺条件苛刻,设备复杂,生产成本高等不足。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微波热裂解生物质制备生物油的方法。

为了实现上述目的,本发明的技术解决方案为:一种微波热裂解生物质制备生物油的方法,该方法包括下述的步骤:

(1).生物质物料预处理:

1).将生物质物料剪切至4cm~6cm小段、清洗其杂质和污物、晾干,

2).将生物质物料小段粉碎成粉末颗粒;

3).将粉末颗粒进行球磨,球磨后的生物质物料过140目筛或170目筛;干燥箱中对过筛后生物质物料进行60-70℃的干燥后,得到预处理的生物质粉料;

4).取一定量的离子液体溶解于蒸馏水中,在溶液中再加入经过预处理的生物质粉料,搅拌均匀后,再加入催化剂,浸渍3小时,将浸渍的生物质粉料在干燥箱中进行60-70℃的烘干至恒重,得生物质浸渍粉;

(2).生物油的制取:

1).向微波热解发生器通入氮气保护,将生物质浸渍粉通过螺旋给料机送至微波裂解发生器,微波高温炉对微波裂解发生器进行微波加温,生物质浸渍粉吸收微波后温度上升,上升至生物质产油的最佳温度300-475℃,在微波裂解发生器中进行裂解反应30~40分钟。

2).生物质浸渍粉的裂解蒸汽经过旋风分离器分离出挥发分中的固体颗粒并经过炭过滤器过滤后置于集炭箱中,过滤后的挥发分进入喷淋塔,进行喷淋冷凝,喷淋冷凝后的混合物进入油液分离器进行分离,分离后的下层生物油储存于储油罐中,喷淋塔内的尾气经过间壁冷凝器冷凝后,进行尾气收集。

所述的离子液体选自咪唑类离子液体、吡啶类离子液体、季铵类离子液体、季磷类离子液体、吡咯烷类离子液体、哌啶类离子液体中的一种或多种,其质量是生物质粉料质量的 20~40%;

所述的催化剂选自乙酸钾、氯化镁、磷酸氢二钠、氯化钙中的一种或多种,其质量是生物质粉料质量的2~10%。

本发明的工作原理是:生物质物料细小化预处理是为了裂解反应进行的彻底,去除水分是因为水对微波的吸收能力远远大于生物质和离子液体;生物质粉料经过浸渍,离子液体均匀地附着在生物质粉料表面,离子液体对微波有着极强的吸收能力,迅速地将热能传递给被包裹的生物质粉料,使生物质粉料内部快速升温,在催化剂的作用下发生裂解反应;离子液体可以部分回收循环利用;喷淋塔对过滤后的挥发份进行快速降温,防止挥发份进行二次裂解,增加生物油的生成量。

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