生物燃油的制备方法技术

本发明专利技术涉及生物燃油制备领域，公开了一种生物燃油的制备方法，其中，该方法包括在催化剂的存在下，使木质纤维素原料降解得到含醛基的化合物，并将所述含醛基的化合物与低级脂肪醇反应得到生物燃油。该方法可以通过一锅法制取生物燃油，降低了生产成本，同时解决在制备生物燃料过程中操作繁琐的问题。

【技术实现步骤摘要】
生物燃油的制备方法
本专利技术涉及生物燃油制备领域，涉及一种生物燃油的制备方法，具体涉及一种用木质纤维素原料制备生物燃油的方法。
技术介绍
利用石油、煤等化石燃料加工形成的燃油具有容易利用提取、加工的有点。但是，化石燃料具有不可再生及资源有限的局限性。因而，利用可再生的生物质具有广泛的应用前景。生物质作为一种来源广泛可再生的清洁能源，随着能源与环境问题的日益加重，越来越受到人们的重视。当前，通过发酵将蔗糖转化为乙醇，然后通过蒸馏提取用作生物燃料的燃料乙醇。燃料乙醇或添加部分燃料乙醇的汽油或柴油具有很好的降低排气污染的作用；同时，又可以部分替代化石燃料。但是，在整个燃料乙醇的加工和生产过程中，需要发酵和蒸馏，因此需要消耗非常多的化石燃料或植物燃料才能生产出燃料乙醇。因此，燃料乙醇存在价格高、生产过程耗能大的缺点，有必要研究新的有效方法将生物质转化为车用燃油。生物质通过直接液化过程转化成液体燃料，可有效的提高生物质的利用率，其中工艺路线与催化剂的选择是液化过程中不可或缺的部分。Dumesic及其合作伙伴在Nature(447(2007)982)上提出将果糖转换为HMF，再转换成一系列呋喃环取代物及四氢呋喃化合物。Z.ConradZhang，HaiboZhao在“MetalChloridesinLonicLiquidSolventsConvertSugarsto5-Hydroxymethylfurfural”(Science,316,1597(2007)1597-1600)中首次介绍了离子液体催化剂能够有效地将70％的葡萄糖及接近90％的果糖转化成羟甲基糠醛(HMF)，仅剩余微量的酸性杂质。MarkMascal与EdwardB.Nikitin在“Direct,High-YieldConversionofCelluloseintoBiofuel”(Angew.Chem.Int.Ed.47(2008)1-4)中介绍了生物质水解产物在氯化锂催化作用下反应生成一系列呋喃环产物，产率达91％。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术的存在的问题，提供一种生物燃油的制备方法，该方法可以通过一锅法来实施制备生物燃油，降低了生产成本，同时解决在制备生物燃料过程中操作繁琐的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供一种生物燃油的制备方法，其中，该方法包括在催化剂的存在下，使木质纤维素原料降解得到含醛基的化合物，并将所述含醛基的化合物与低级脂肪醇反应得到生物燃油。优选地，所述催化剂选自金属氯化物、咪唑氯化物类离子液体、有机酸和无机酸中的一种或多种。优选地，所述金属氯化物中的金属元素选自第ⅠA族、第ⅢA族、第ⅣA族、第ⅠB族、第ⅡB族、第ⅥB族、第Ⅷ族金属元素中的一种或多种；更优选地，所述金属氯化物选自KCl、NaCl、LiCl、InCl、CuCl2、ZnCl2、SnCl2、CrCl2、CrCl3和FeCl3中的一种或多种。优选地，所述咪唑氯化物类离子液体选自1-甲基-3-甲基咪唑氯化物、1-乙基-3-甲基咪唑氯化物、1-丁基-3-甲基咪唑氯化物和1-己基-3-甲基咪唑氯化物中的一种或多种；更优选地，所述咪唑氯化物类离子液体选自1-乙基-3-甲基咪唑氯化物和/或1-丁基-3-甲基咪唑氯化物。优选地，所述有机酸选自甲酸、乙酸、丙酸和丁二酸中的一种或多种。优选地，所述无机酸选自硫酸、盐酸、硼酸、磷酸、碳酸和柠檬酸中的一种或多种。优选地，相对于1重量份木质纤维素原料，所述催化剂的用量为0.01-0.4重量份。优选地，该反应在有机溶剂的存在下进行，所述有机溶剂选自二氯乙烷、二甲基亚砜、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、1,4-丁二醇和正丁醇中的一种或多种；更优选地，所述有机溶剂选自二氯乙烷和/或二甲基亚砜。优选地，相对于1重量份木质纤维素原料，所述溶剂的用量为5-20重量份。优选地，所述低级脂肪醇为甲醇、乙醇、丙醇和丁醇中的一种或多种，优选为甲醇；更优选地，相对于1重量份木质纤维素原料，所述低级脂肪醇的用量为1-4重量份。优选地，该方法包括在反应前，将所述木质纤维素原料粉碎，并与有机溶剂混合。优选地，所述反应条件包括：温度为60-100℃；优选地，所述反应在回流条件下进行。优选地，该方法还包括将反应所得的产物蒸馏，并收集60-450℃的馏分作为所述生物燃油。本专利技术还提供了上述的方法制备得到的生物燃油。通过上述技术方案，本专利技术采用低级脂肪醇(例如甲醇)与一步连续反应的工艺，工艺路线简单，温和条件，操作温度低，收率高，避免了在生物油生产过程中多步反应所消耗的大量的能量，减低了生产成本。应用本专利技术的方法制备得到的生物燃油的热值与常规方法制备的生物柴油相当。与传统的生物能源利用方法相比，更加便于大规模化工生产，是生物质高值利用的有效途径。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术的生物燃油的制备方法，该方法包括在催化剂的存在下，使木质纤维素原料降解得到含醛基的化合物，并将所述含醛基的化合物与低级脂肪醇反应得到生物燃油。在本专利技术中，所述木质纤维素原料指的是生物质，可以为农作物废弃物、木材废弃物等，具体可举出稻壳、玉米秸秆、小麦秸秆、高粱杆、木屑、椰壳、核桃壳、果树修剪枝条、或落叶等园林垃圾、中药材成分提取剩余物等。所述木质纤维素原料的纤维素含量为20重量％以上，更优选为30重量％以上，更进一步优选为40重量％以上。作为所述木质纤维素原料的纤维素含量的具体的例子例如可以举出：20重量％、25重量％、30重量％、32重量％、34重量％、36重量％、38重量％、40重量％、42重量％、44重量％、46重量％、48重量％或50重量％等。在本专利技术中，所述木质纤维素原料反应得到的含醛基的化合物没有特别的限定，优选是分子量较小(如400以下，优选为200以下)的含醛基的化合物，例如可举出糠醛、5-羟甲基糠醛等。然后所述含醛基的化合物与低级脂肪醇进行缩醛反应，得到生物燃油。为了保证上述反应的顺利进行，所述催化剂选自金属氯化物、咪唑氯化物类离子液体、有机酸和无机酸中的一种或多种。根据本专利技术，所述金属氯化物中的金属元素可以选自第ⅠA族、第ⅢA族、第ⅣA族、第ⅠB族、第ⅡB族、第ⅥB族、第Ⅷ族金属元素中的一种或多种。例如可举出KCl、NaCl、LiCl、InCl、CuCl2、ZnCl2、SnCl2、CrCl2、CrCl3和FeCl3中的一种或多种。更优选地，所述金属氯化物选自KCl、NaCl、LiCl、InCl中的一种或多种。根据本专利技术，所述咪唑氯化物类离子液体选自1-甲基-3-甲基咪唑氯化物、1-乙基-3-甲基咪唑氯化物、1-丁基-3-甲基咪唑氯化物和1-己基-3-甲基咪唑氯化物中的一种或多种；更优选地，所述咪唑氯化物类离子液体选自1-乙基-3-甲基咪唑氯化物和/或1-丁基-3-甲基咪唑氯化物。根据本专利技术，所述有机酸选自甲酸、乙酸、丙酸和丁二酸中的一种或多种；所述无机酸选自硫酸、盐酸、硼酸、磷酸、碳酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物燃油的制备方法，其特征在于，该方法包括在催化剂的存在下，使木质纤维素原料降解得到含醛基的化合物，并将所述含醛基的化合物与低级脂肪醇反应得到生物燃油。

【技术特征摘要】
1.一种生物燃油的制备方法，其特征在于，该方法包括在催化剂的存在下，使木质纤维素原料降解得到含醛基的化合物，并将所述含醛基的化合物与低级脂肪醇反应得到生物燃油。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述催化剂选自金属氯化物、咪唑氯化物类离子液体、有机酸和无机酸中的一种或多种；优选地，所述金属氯化物中的金属元素选自第ⅠA族、第ⅢA族、第ⅣA族、第ⅠB族、第ⅡB族、第ⅥB族、第Ⅷ族金属元素中的一种或多种；优选地，所述金属氯化物选自KCl、NaCl、LiCl、InCl、CuCl2、ZnCl2、SnCl2、CrCl2、CrCl3和FeCl3中的一种或多种；优选地，所述咪唑氯化物类离子液体选自1-甲基-3-甲基咪唑氯化物、1-乙基-3-甲基咪唑氯化物、1-丁基-3-甲基咪唑氯化物和1-己基-3-甲基咪唑氯化物中的一种或多种；更优选地，所述咪唑氯化物类离子液体选自1-乙基-3-甲基咪唑氯化物和/或1-丁基-3-甲基咪唑氯化物；优选地，所述有机酸选自甲酸、乙酸、丙酸和丁二酸中的一种或多种；优选地，所述无机酸选自硫酸、盐酸、硼酸、磷酸、碳酸和柠檬酸中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的方法，其中，相对于1...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏泉源，刘贺清，阎中，梁康强，朱民，林秀军，聂永山，
申请(专利权)人：北京市环境保护科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11