由半干生物质制备生物燃油及可燃气的方法技术

本发明专利技术是关于生物质综合利用技术领域，特别涉及由半干生物质制备生物燃油及可燃气的方法；采用半干法（少量水作介质）在较低温度（３００～６００℃）下对生物质进行热转化，在反应过程中不需要额外通入气化介质或预热气体，直接将生物质转化成生物燃油（汽油、柴油、煤油馏份为主）及可燃气；所获得的生物燃油的热值约是３０～４６ＭＪ／ｋｇ，氧含量＜６％。

【技术实现步骤摘要】
由半干生物质制备生物燃油及可燃气的方法
本专利技术是关于生物质综合利用
，特别涉及由半干生物质制备生物燃油及可燃气的方法；采用半干法在较低温度下对生物质(无额外气化介质或预热气体的条件下)进行热转化，直接将生物质转化成生物燃油(汽油、柴油、煤油馏份为主)及可燃气。
技术介绍
张姝玉，王述洋等在《林业机械与木工设备》(第33卷2005年第6期)“生物燃油的特性及应用”一文中披露了采用生物质快速热解的方法制备生物燃油，他们所制备的生物燃油“含湿量(含水量)为15～30％，热值为16～19MJ/kg。”另外，王树荣等在《太阳能学报》(2002年第23卷第1期)“生物质闪速热裂解制取生物油的试验研究”中披露了利用热裂解技术所得到的生物油；刘传武等在《河南化工》“植物油制备生物柴油”一文中披露了从植物油中提取制备生物柴油；上述文献都属于生物燃油的范畴。齐国利等在《节能技术》(2004年10月第22卷第5期p17～19)“生物质热解气化技术的现状、应用和前景”一文中指出了，“常温气化的相对温度较低(低于600℃)，但气化效率及燃气热值低，燃料利用范围小，灰渣难处理及形成焦油苯酚的缺点。而高温气化虽然克服了低温气化技术的诸多缺点，但需要对空气进行预热，温度达1000℃，对反应温度的要求也很高”。A.Demirbas在《Energyconversion & Management》(2000年41期633～646页)“Mechanisms ofliquefaction and pyrolysis reactions of biomass”一文中指出，“液化温度及热解温度分别为252～327℃和337～527℃，反应温度相对较低”。徐保江等在《农业工程学报》(1999年9月第15卷第3期p177～181)“生物质热解液化生物质油的试验研究”一文中指出，“生物质液化热解通常生成气体、液体、固体3种燃料产品，但所产的液体产物中含酮、酸、脂等含氧类化合物”。综上所述，生物质制备生物燃油及可燃气的主要技术有生物质的气化，液化和热-->解技术。生物质的气化技术主要是应用于制备可燃气的领域中，在气化介质如空气，氧气，水蒸气，氢气等存在的条件下，在常温或高温下进行气化反应，基本没有可利用的液体产物，主要是气体产物。生物质液化和热解技术在生物质的热转化制备生物燃油及可燃气过程中有广泛的应用。生物质液化一般是湿生物质或生物质溶于水(湿法)，在相对较低的温度下进行转化制备液体燃料。生物质热解与液化技术的反应条件差别不大，常常联合使用，在欧美等发达国家已有常规、快速、闪速、真空等几种热解技术。但是无论是液化、热解，还是液化-热解联用技术，所得到的液体燃料都含有较多的含氧化合物，热值较低。由于含氧量较高，热值较低，仍需要进一步的进行脱氧处理。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中操作复杂，反应温度条件高，反应过程中需额外通入大量气化介质或预热气体，液体产物含湿量大，热值低，含氧量高等的不足，提供一种由半干生物质制备生物燃油及可燃气的方法。本专利技术的方法采用少量水作介质，在较低温度下(300～600℃)直接将生物质转化成具有较高热值(热值是30～46MJ/kg)，低氧含量(＜6％)的生物燃油(组分包含汽油、柴油、煤油馏份)及可燃气。可燃气的主要成分是H2、CH4、CO等。本专利技术由半干生物质制备生物燃油及可燃气的方法：向经过粉碎、筛选的生物质原料中加入少量水，水与生物质原料的重量比是0.1～1.5，混合均匀后加入到密闭的反应釜或反应器中，对反应釜或反应器进行加热，在反应过程中无额外气化介质或预热气体补充的条件下，升温速率2～60℃/min，反应温度在300～600℃之间，收集所产生的气体，该气体为可燃气，可燃气的产量约为40～70％；对剩余的渣滓进行常压蒸馏处理，收集60～450℃的馏分，得到生物燃油，其产量达10～20％。本专利技术所述的生物质原料是农作物秸秆、草本植物、木本植物等或它们的任意混合物。为了获得更高的生物燃油及可燃气的产量，可将农作物秸秆、草本植物或木本植物等生物质原料粉碎长度小于30mm。所述的农作物秸秆选自稻草、麦草、玉米秸秆、大豆秸秆、棉花秸秆、红薯秧等中的一种或一种以上的混合物；所述的草本植物选自芦苇、荻苇、芒杆、竹子、草坪的草屑等中的一种或一种以上的混合物；所述的木本植物-->包括树木的落叶、木屑等或它们的任意混合物。本专利技术的优越性主要是通过简单的工艺流程，以少量水作为介质，而不需要加入高温预热气体(包括高温水蒸气介质)，在相对较低的温度条件下将生物质转化成与石油性质和组分(以汽油、柴油、煤油等馏份为主)极其类似的液体生物燃油及可燃气。下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明。附图说明图1.本专利技术实施例1所得到的生物燃油样品与市售汽油、柴油、煤油混样的色谱分析图。具体实施方式实施例1.5g稻草粉(0.5～0.8mm)与1ml水混合均匀，压实入10ml微型密闭反应釜中，以25□/min的升温速率升温至320□，保持1小时，收集所产生的可燃气，结束反应。待反应冷却，将渣滓进行常压蒸馏，温度升至350□得到生物燃油液体。可燃气产量占原料的60％，生物燃油的产量为15％，热值为41.26MJ/kg，氧含量＜6％。从附图中可以看出所得到的生物燃油的色谱峰与市售汽油、柴油、煤油混合样的色谱峰基本重叠。通过质谱峰分析的结果，所得到的生物燃油的主要成份是：(1)碳氢化合物主要有：癸烷、十一烷、十二烷、十三烷、十四烷、十五烷、十六烷、十七烷、十八烷、十九烷、二十烷、二十一烷、二十二烷、甲基环己烷、丙基环戊烷、环戊烷、1，2，3-三甲基-环戊烯、2-乙基-3-甲基环戊烯、甲苯、乙基苯、1，3-二甲基苯、二甲苯、1-乙基-4-甲基苯、1，2，4-三甲基苯、2-乙基苯、1-乙基-2、3-二甲基苯、2-丁烯基苯、3甲基-2丁基苯、1，4，6-三甲基萘等。(2)含氧化合物主要有：2-甲基苯酚、4-甲基苯酚、2，5-二甲基苯酚、2，4-二甲基苯酚、3-乙基苯酚、4-乙基苯酚等。从而证明此方法所得到的生物燃油是以汽油、柴油、煤油馏份为主。-->实施例2.5g玉米秆粉碎成粉(1.0～1.5mm)与4ml水混合均匀，压实入10ml密闭的反应釜中，以10℃/min的升温速率升温至400℃，保持1.5小时，收集所产生的可燃气，结束反应。待反应冷却，将渣滓进行常压蒸馏，温度升至420℃，得到生物燃油液体。可燃气产量占原料的55％，生物燃油的产量约为13％，热值为38.9MJ/kg，氧含量＜6％。实施例3.5g大豆秸秆粉碎成粉(10～15mm)与3ml水混合均匀，压实入10ml密闭的反应釜中，以40℃/min的升温速率升温至380℃，保持2小时，收集所产生的可燃气，结束反应。待反应冷却，将渣滓进行常压蒸馏，温度升至400℃时得到生物燃油液体。可燃气产量占原料的65％，生物燃油的产量约为18％，热值为39.8MJ/kg，氧含量＜6％。实施例4.40g稻草粉(5.5～10mm)与28ml水混合均匀，压实入100ml密闭的反应釜中，以10℃/min的升温速率升温至400℃，保持1.5小时，收集所产生的可燃气，结束反应。待反应冷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由半干生物质制备生物燃油及可燃气的方法，其特征是：向生物质原料中加入水，其中水与生物质原料的重量比是０．１～１．５，混合均匀后加入到密闭的反应釜或反应器中，对反应釜或反应器进行加热，在反应过程中无额外气化介质或预热气体补充的条件下，升温速率２～６０℃／ｍｉｎ，反应温度在３００～６００℃之间，收集所产生的可燃气；对剩余的渣滓进行常压蒸馏处理，收集６０～４５０℃的馏份，得到生物燃油。

【技术特征摘要】
1.一种由半干生物质制备生物燃油及可燃气的方法，其特征是：向生物质原料中加入水，其中水与生物质原料的重量比是0.1～1.5，混合均匀后加入到密闭的反应釜或反应器中，对反应釜或反应器进行加热，在反应过程中无额外气化介质或预热气体补充的条件下，升温速率2～60℃/min，反应温度在300～600℃之间，收集所产生的可燃气；对剩余的渣滓进行常压蒸馏处理，收集60～450℃的馏份，得到生物燃油。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的生物质原料是农作物秸秆、草本植物、木本植物或它们的任意混合物。3.根据权利要求2所述的方法，其特征是：所述的农作物秸秆、草本植物、木本植物的长度小于30mm。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨正宇，王超，都占魁，李金花，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]