一种催化放氧清洁燃料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种催化放氧清洁燃料的制备方法，属于燃料制备技术领域。本发明专利技术以发酵法用热纤梭菌将秸秆类生物原料中的纤维素分解为C5糖、C6糖，其中C5糖在固体酸催化剂作用下转化为糠醛，随后在绿色粉末磷酸氧钒的催化作用下将糠醛氧化得到糠酸，从而使所得清洁燃料具有较高的热值；本发明专利技术所得植物燃料中聚合物成分为聚呋喃二甲酸丁二醇酯，它的制备过程中放入干冰，另外纤维素中C6糖在催化过程中会先转化为乙酰丙酸，减少一氧化碳的生成，本发明专利技术以甲醇为主要液体燃料，可减缓我国甲醇产能过剩问题，燃烧产物基本不含氮化物、硫化物等有害气体，所用微米镁粉不仅可以助燃，还对固体燃料中煤粉有脱硫作用，使燃料更加清洁，应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种催化放氧清洁燃料的制备方法
本专利技术公开了一种催化放氧清洁燃料的制备方法，属于燃料制备

技术介绍
清洁燃料是指燃烧时不产生对人体和环境有害的物质，或有害物质十分微量，如天然气、液化石油气、煤气、酒精、无铅汽油、核燃料等。与之相反的不清洁燃料是煤炭、石煤、含铅汽油、柴油等，燃烧量产生大量二氧化硫、铅蒸汽、碳黑等有害物质，要尽量限制使用或转化为清洁燃料后使用，如将煤炭转化为煤气后使用。近年来，曾支撑20世纪人类文明高速发展的，以石油、煤炭和天然气为主的石化能源出现了前所未有的危机。传统的石化燃料属于一次性消费能源，是不可再生资源，其储存量在不断减少。随着石化能源的逐渐枯竭，其价格也会逐渐变得更为昂贵，已不能满足人类正常的可持续发展。更为严重的是，科学研究发现，石化能源在使用后产生的二氧化碳气体排放到大气中，产生温室效应，人为地导致全球变暖，严重影响人类生活，引发了人们对未来社会发展动力来源的广泛关注和思考。随着社会的进步和经济的快速发展，工业化、城市化进程的不断推进，资源环境问题对提升人们的生活和社会经济增长的影响日益显现。研究开发利用资源环境，用于改善人类生存环境现已成为目前世界关注的焦点。中国是世界上最大的发展中国家，人口众多，对能源的需求量大，资源环境问题显得尤为突出。目前国内外在再生清洁能源技术开发中大多采用物理组合，始终未能突破质变，从而达到满足各行业的使用所需。前期，国内发起的已有二十多年历史的以醇基为代表的新能源，因其热值和温度低而不能满足常规使用所需等自身缺陷，至今未能普及且未被市场所接受。目前传统的清洁燃料属于一次性消费能源，是不可再生资源，其储存量不断减少，发热量不够高，热值低，燃烧率不高，使用过程中仍然会排放出有害气体，污染环境，不够清洁。因此，专利技术一种催化放氧清洁燃料对燃料制备
具有积极意义。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题，针对目前传统的清洁燃料属于一次性消费能源，是不可再生资源，其储存量不断减少，发热量不够高，热值低，燃烧率不高，使用过程中仍然会排放出有害气体，污染环境，不够清洁的缺陷，提供了一种催化放氧清洁燃料的制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种催化放氧清洁燃料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将100～120g氢氧化钽、1.5～2.0L磷酸溶液加入搅拌釜中，启动搅拌器，以200～250r/min的转速搅拌反应2～3天，室温下陈化得到陈化溶胶，将陈化溶胶抽滤，去除滤液得到滤饼，用去离子水冲洗滤饼至洗涤液呈中性，将洗涤后的滤饼置于真空干燥箱中，干燥，得到干燥固体，将干燥固体放入研钵中研磨，过筛得到粉末，将粉末放入马弗炉中，加热升温煅烧得到固体酸催化剂；（2）按重量份数计，将20～30份秸秆、30～35份草籽壳、20～25份玉米芯放入发酵罐中，向发酵罐中加入30～40份去离子水、20～30份硫酸溶液、4～5份热纤梭菌粉，密封发酵罐，控制发酵温度为40～45℃，密封发酵，得到发酵产物；（3）将发酵产物过滤去除滤渣，得到发酵液，将200～250mL发酵液与固体酸催化剂混合放入反应釜中，对反应釜抽真空，加热升温，启动搅拌器，以300～350r/min的转速搅拌反应3～4h，得到反应产物，将反应产物过滤分离得到发酵燃料；（4）将4～5g五氧化二钒、15～20mL异丁醇、8～10mL苯甲醇置于带有冷凝回流装置的三口烧瓶中，加热升温，冷凝回流后，向三口烧瓶中加入10～12mL磷酸溶液，继续冷凝回流，得到淡绿色产物，将淡绿色产物放入马弗炉中，加热升温至煅烧得到绿色粉末；（5）将20～30g发酵燃料放入装有100～120mL氢氧化钠溶液的锥形瓶中，加热升温，向锥形瓶中通入空气，保温反应后，将锥形瓶中产物倒入高压反应釜中，向高压反应釜中加入4～5g呋喃甲酸钠、0.8～1.0g上述绿色粉末、10～15g干冰加热升温，保温反应得到含氧催化型燃料；（6）将异丙醇和甲醇混合得到液体燃料，再将煤粉、微米镁粉、含氧催化型燃料混合得到固体燃料，将固体燃料掺入液体燃料中，搅拌分散，得到催化放氧清洁燃料。步骤（1）所述的磷酸溶液质量分数为10%，室温下陈化时间为12～15h，真空干燥箱设定温度为110～120℃，干燥时间为2～3h，所过筛规格为200目，加热升温后温度为300～350℃，煅烧时间为3～4h。步骤（2）所述的硫酸溶液质量分数为5%，控制发酵温度为40～45℃，密封发酵时间为6～7天。步骤（3）所述的对反应釜抽真空后真空度为80～100Pa，加热升温后温度为150～160℃。步骤（4）所述的对三口烧瓶加热升温后温度为80～90℃，冷凝回流时间为12～13h，磷酸溶液质量分数为80%，继续冷凝回流时间为6～7h，马弗炉加热升温后温度为400～450℃，煅烧时间为4～5h。步骤（5）所述的锥形瓶加热升温后温度为60～70℃，向锥形瓶中通空气速率为70～80mL/min，通气持续时间为10～15min，保温反应时间为20～30min，对高压反应釜加热升温后温度为80～90℃，保温反应时间为7～8h。步骤（6）所述的异丙醇和甲醇混合体积比为1︰3煤粉、微米镁粉粒径为20～40μm，煤粉、微米镁粉与含氧催化型燃料混合质量比为5︰1︰10，搅拌分散转速为400～500r/min，控制固体燃料质量为液体燃料质量5～10%。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术将氢氧化钽与磷酸溶液混合，搅拌反应后陈化得到陈化溶胶，陈化溶胶经抽滤、洗涤干燥、研磨、煅烧得到催化粉末，将秸秆、草籽壳、玉米芯等废弃植物原料放入发酵罐中，添加去离子水、硫酸溶液、热纤梭菌粉，密封发酵得到发酵物，将发酵物过滤去除滤渣得到发酵液，向发酵液中添加催化粉末，混合搅拌反应得到发酵燃料，以五氧化二钒和磷酸溶液为原料，添加异丁醇、苯甲醇作为溶剂，经过冷凝回流、煅烧得到绿色粉末，将发酵燃料放入氢氧化钠溶液中，通入空气，添加呋喃甲酸钠、绿色粉末和干冰，加热反应一段时间后，得到含氧催化型燃料，将异丙醇和甲醇混合配制液体燃料，将含氧催化型燃料，镁粉、煤粉混合得到固体燃料，将固体燃料掺入液体燃料中分散得到催化放氧清洁燃料，本专利技术以发酵法用热纤梭菌粉将秸秆类生物原料中的纤维素分解为C5糖、C6糖，其中C5糖在固体酸催化剂作用下转化为糠醛，随后在绿色粉末磷酸氧钒的催化作用下将糠醛氧化得到糠酸，向糠酸中添加呋喃甲酸钠，歧化反应后得到呋喃二甲酸和呋喃，同时呋喃转化为1，4-丁二醇，最终以呋喃二甲酸和1，4-丁二醇为单体制备得到聚呋喃二甲酸丁二醇酯，经过这一系列反应过程后，植物原料中碳得到全部转化，各成分全部得到应用，得到的含氧催化型燃料含碳量极高，液体燃料也选用高含碳量的异丙醇和甲醇，从而使所得清洁燃料具有较高的热值；（2）本专利技术所得植物燃料中聚合物成分为聚呋喃二甲酸丁二醇酯，它的制备过程中放入干冰，干冰在反应过程中可以保持反应釜中较高的压力，并能够抑制聚呋喃二甲酸丁二醇酯的聚合度过快的增长，使聚合物的分子量降低，有利其在燃烧过程中达到快速燃烧和燃烧充分的目的，另外纤维素中C6糖在催化过程中会先转化为乙酰丙酸，乙酰丙酸再转化为戊酸，戊酸与1，4-丁二醇酯化会得到戊酸烷基酯，戊酸酯类物质和聚呋喃二甲酸丁二醇酯都是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化放氧清洁燃料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将100～120g氢氧化钽、1.5～2.0L磷酸溶液加入搅拌釜中，启动搅拌器，以200～250r/min的转速搅拌反应2～3天，室温下陈化得到陈化溶胶，将陈化溶胶抽滤，去除滤液得到滤饼，用去离子水冲洗滤饼至洗涤液呈中性，将洗涤后的滤饼置于真空干燥箱中，干燥，得到干燥固体，将干燥固体放入研钵中研磨，过筛得到粉末，将粉末放入马弗炉中，加热升温煅烧得到固体酸催化剂；（2）按重量份数计，将20～30份秸秆、30～35份草籽壳、20～25份玉米芯放入发酵罐中，向发酵罐中加入30～40份去离子水、20～30份硫酸溶液、4～5份热纤梭菌粉，密封发酵罐，控制发酵温度为40～45℃，密封发酵，得到发酵产物；（3）将发酵产物过滤去除滤渣，得到发酵液，将200～250mL发酵液与固体酸催化剂混合放入反应釜中，对反应釜抽真空，加热升温，启动搅拌器，以300～350r/min的转速搅拌反应3～4h，得到反应产物，将反应产物过滤分离得到发酵燃料；（4）将4～5g五氧化二钒、15～20mL异丁醇、8～10mL苯甲醇置于带有冷凝回流装置的三口烧瓶中，加热升温，冷凝回流后，向三口烧瓶中加入10～12mL磷酸溶液，继续冷凝回流，得到淡绿色产物，将淡绿色产物放入马弗炉中，加热升温至煅烧得到绿色粉末；（5）将20～30g发酵燃料放入装有100～120mL氢氧化钠溶液的锥形瓶中，加热升温，向锥形瓶中通入空气，保温反应后，将锥形瓶中产物倒入高压反应釜中，向高压反应釜中加入4～5g呋喃甲酸钠、0.8～1.0g上述绿色粉末、10～15g干冰加热升温，保温反应得到含氧催化型燃料；（6）将异丙醇和甲醇混合得到液体燃料，再将煤粉、微米镁粉、含氧催化型燃料混合得到固体燃料，将固体燃料掺入液体燃料中，搅拌分散，得到催化放氧清洁燃料。...

【技术特征摘要】
1.一种催化放氧清洁燃料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）将100～120g氢氧化钽、1.5～2.0L磷酸溶液加入搅拌釜中，启动搅拌器，以200～250r/min的转速搅拌反应2～3天，室温下陈化得到陈化溶胶，将陈化溶胶抽滤，去除滤液得到滤饼，用去离子水冲洗滤饼至洗涤液呈中性，将洗涤后的滤饼置于真空干燥箱中，干燥，得到干燥固体，将干燥固体放入研钵中研磨，过筛得到粉末，将粉末放入马弗炉中，加热升温煅烧得到固体酸催化剂；（2）按重量份数计，将20～30份秸秆、30～35份草籽壳、20～25份玉米芯放入发酵罐中，向发酵罐中加入30～40份去离子水、20～30份硫酸溶液、4～5份热纤梭菌粉，密封发酵罐，控制发酵温度为40～45℃，密封发酵，得到发酵产物；（3）将发酵产物过滤去除滤渣，得到发酵液，将200～250mL发酵液与固体酸催化剂混合放入反应釜中，对反应釜抽真空，加热升温，启动搅拌器，以300～350r/min的转速搅拌反应3～4h，得到反应产物，将反应产物过滤分离得到发酵燃料；（4）将4～5g五氧化二钒、15～20mL异丁醇、8～10mL苯甲醇置于带有冷凝回流装置的三口烧瓶中，加热升温，冷凝回流后，向三口烧瓶中加入10～12mL磷酸溶液，继续冷凝回流，得到淡绿色产物，将淡绿色产物放入马弗炉中，加热升温至煅烧得到绿色粉末；（5）将20～30g发酵燃料放入装有100～120mL氢氧化钠溶液的锥形瓶中，加热升温，向锥形瓶中通入空气，保温反应后，将锥形瓶中产物倒入高压反应釜中，向高压反应釜中加入4～5g呋喃甲酸钠、0.8～1.0g上述绿色粉末、10～15g干冰加热升温，保温反应得到含氧催化型燃料；（6）将异丙醇和甲醇混合得到液体燃料，再将煤粉、微米镁粉、含氧催化型燃料混合得到固体燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟琳，何伟仁，陈可，
申请(专利权)人：翟琳，
类型：发明
国别省市：江苏,32