本发明专利技术涉及生物质液化技术领域，提供了一种生物质供氢‑催化液化耦合方法，包括以下步骤：将生物质粉末、供氢溶剂和负载型生物质液化催化剂混合进行液化反应，得到液相产物。本发明专利技术将催化液化和供氢液化耦合，充分地利用供氢剂和催化剂之间的协同效应，实现了生物质的高效转化，提高了液相产物的热值，提高液相产率，克服了单一工艺氢耗高、生物油产率低等缺点。本发明专利技术还提供了一种负载型生物质液化催化剂，本发明专利技术提供的负载型生物质液化催化剂具有催化裂解和促进自由基传递的活性的效果，且和液态的均相催化剂相比，更加环保，且易于分离和回收，将其应用于生物质供氢‑催化液化耦合工艺中，能够实现生物质的高效液化转化。
A Coupled Method of Biomass Hydrogen Supply and Catalytic Liquefaction and a Supported Biomass Liquefaction Catalyst
【技术实现步骤摘要】
一种生物质供氢-催化液化耦合方法和一种负载型生物质液化催化剂
本专利技术涉及生物质液化
，特别涉及一种生物质供氢-催化液化耦合方法和一种负载型生物质液化催化剂。
技术介绍
当今世界能源结构中，化石燃料仍占主导地位，但煤、石油和天然气等快速消耗所造成的能源短缺和环境污染日趋严重，新型清洁能源的开发和应用迫在眉睫。生物质能是一种可再生清洁能源，其源于植物的光合作用，所含氮、硫和重金属的含量都要低于化石能源。因此，生物质的高效转化和利用技术得到了广泛地关注。生物质的热化学转化方式由于其能量利用率高、转化的周期短，更适合工业中规模化的生产而得到了广泛地研究。其中，生物质的液化技术可以将低品位的固体生物质转化成高附加值的液态生物油，是高效利用生物质能、缓解能源压力和保护环境的有效途径。生物质的液化反应工艺包括加氢液化、供氢液化和催化液化。加氢液化反应是在氢气的气氛下进行的，旨在降低生物油中的氧含量。专利CN103509578A公开了一种玉米秸秆加氢液化制备生物质燃料的工艺，将粉碎后的玉米秸秆在高温高压，氢气氛围下液化成生物油，其工艺反应条件相对苛刻，氢高耗。相比之下，供氢液化反应是在富含活性氢的溶剂中反应的，供氢剂能够为反应提供活性的氢自由基，稳定液化反应生成的中间体，促进原料的液化转化；同时能够抑制中间体的缩合和聚合，降低焦炭的生成量。如专利CN103254923A中涉及的一种环烷基石油供氢馏分油存在下生物质供氢热解工艺。生物质的催化液化是在惰性的气氛下，利用催化剂催化生物质的液化反应。均相或非均相的酸碱催化剂被广泛运用于生物质的催化液化反应中，旨在提高原料转化率或产物的选择性。如专利CN101407727采用固体酸(活性白土类、酸性金属氧化物和固体超强酸)催化液化生物质，催化剂使用明显提高了生物油的产率。生物质液化中的催化剂可以分为两类，均相催化剂和非均相催化剂。均相催化剂主要包括一些酸、碱催化剂(如H2SO4、HCl、H3PO4和KOH、NaOH、Na2CO3等)，但是酸碱催化剂对反应器存在着严重的腐蚀，后续需要中和处理，且存在难以分离回收的问题；相比之下，非均相催化剂更加的环保，如负载型催化剂。多孔的载体，如碳材料、金属氧化物、分子筛等负载型催化剂广泛地应用于生物质的催化液化的反应，例如专利CN105251524A，CN108499598A等，这些催化剂显著地改善了产物的品质或选择性。但是，目前的液化方法生物质的液化产率仍然较低，且目前并没有关于将催化液化和供氢液化进行耦合的研究。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种生物质共供氢-催化液化耦合方法和一种负载型生物质液化催化剂。本专利技术在供氢溶剂中利用负载型生物质液化催化剂处理生物质，将生物质供氢液化与生物质催化液化结合在一起，充分地利用供氢剂和催化剂之间的协同效应，有效地促进生物质液化转化，为生物质液化提供了新思路。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种生物质供氢-催化液化耦合方法，包括以下步骤：将生物质粉末、供氢溶剂和负载型生物质液化催化剂混合进行液化反应，得到液相产物。优选的，所述生物质粉末的原料为木屑、藻类、农作物秸秆和坚果果壳中的一种或几种；所述生物质粉末的粒度为40～100目。优选的，所述生物质粉末和供氢溶剂的固液比为1:2～10g/mL；所述混合所得浆液中负载型生物质液化催化剂的质量含量为2～10％。优选的，所述液化反应的温度为280～360℃，时间为20～60min；所述液化反应在惰性氛围下进行。优选的，所述供氢溶剂包括含α-H的醇、含活泼氢的烷烃、含活泼氢的芳烃或馏分油中的一种或几种。优选的，所述负载型生物质液化催化剂包括载体和负载在载体上的活性中心；所述载体为多孔材料；所述活性中心为Ni和/或Fe；所述催化剂中活性中心的负载量为2～10wt.％。优选的，所述催化剂中还包括负载在载体上的助剂；所述助剂包括Cu、Co、Mo和Ag中的一种或几种；所述催化剂中助剂的负载量为0.5～2.5wt.％。优选的，所述多孔材料包括活性炭、γ-Al2O3、HZSM-5、MCM-41和多孔氧化镁中的一种或几种。优选的，所述多孔氧化镁的制备方法包括以下步骤：将镁盐溶液和沉淀剂溶液混合进行陈化，将陈化产物依次进行干燥和焙烧，得到多孔氧化镁。本专利技术还提供了一种负载型生物质液化催化剂，包括载体和负载在载体上的活性中心；所述载体为多孔材料；所述活性中心为Ni和/或Fe；所述催化剂中活性中心的负载量为2～10wt.％。本专利技术提供了一种生物质供氢-催化液化耦合方法，包括以下步骤：将生物质粉末、供氢溶剂和负载型生物质液化催化剂混合进行液化反应，得到液相产物。本专利技术在供氢溶剂中利用负载型生物质液化催化剂处理生物质，实现生物质的高效液化转化；本专利技术将催化剂的催化液化与供氢溶剂的供氢液化进行耦合，在负载型生物质液化催化剂高效催化裂解生物质的同时，利用供氢剂所提供的活性氢有效阻断生物质裂解不稳定中间体的缩合、聚合反应，进而提高生物质原料的转化率和液相产品的产率，同时降低固体焦炭的产率；另外反应体系中活性氢的存在还有效降低了生物油产品的氧含量，从而提高了液相目标产物的热值；本专利技术充分地利用供氢剂和催化剂之间的协同效应，克服了以往单一工艺氢耗高、生物油产率低等缺点，并且本专利技术使用的负载型生物质液化催化剂容易进行分离回收，更加环保。实施例结果表明，使用本专利技术的方法对生物质进行液化，原料的转化率能够达到80％，产物的液相产率能够达到64.7％，且液相产物的热值能够达到33.04MJ·kg-1。本专利技术还提供了一种负载型生物质液化催化剂，本专利技术提供的负载型生物质液化催化剂具有催化裂解和促进自由基传递的活性的效果，且本专利技术提供的催化剂属于非均相催化剂，和液态的均相催化剂相比，更加环保，且易于分离和回收，将其应用于生物质供氢-催化液化耦合工艺中，能够实现生物质的高效液化转化。附图说明图1为本专利技术进行生物质供氢-催化液化耦合的装置示意图；图1中：1-水槽，2-干燥器，3-粉碎机，4-标准筛，5-混合桶，6-浆液进料泵，7-高压反应釜，8-气体流量计，9-气相色谱，10-固液分离装置，11产品罐。具体实施方式本专利技术提供了一种生物质供氢-催化液化耦合方法，包括以下步骤：将生物质粉末、供氢溶剂和负载型生物质液化催化剂混合进行液化反应，得到液相产物。在本专利技术中，所述生物质粉末的原料优选为木屑、藻类、农作物秸秆和坚果果壳中的一种或几种；所述藻类优选为浒苔；所述生物质粉末的粒度优选为40～100目，更优选为50～80目；在本专利技术中，所述生物质粉末优选通过以下步骤制备得到：将生物质原料依次进行洗涤、烘干、粉碎和筛分，得到生物质粉末；本专利技术对所述洗涤、烘干、粉碎和筛分的具体条件没有特殊要求，能够得到所需粒度的生物质粉末即可。在本专利技术中，所述供氢溶剂优选包括含α-H的醇、含活泼氢的烷烃、含活泼氢的芳烃或馏分油中的一种或几种；所述含α-H的醇优选包括乙醇、异丙醇和环己醇中的一种或几种；所述含活泼氢的烷烃优选包括环己烷；所述含活泼氢的芳烃优选包括四氢萘。在本专利技术中，所述供氢溶剂富含活性氢，能够为生物质的液化反应提供活性氢自由基，促进生物质的液化转化。在本专利技术中，所述负载型生物质液化催化剂本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种生物质供氢‑催化液化耦合方法，其特征在于，包括以下步骤：将生物质粉末、供氢溶剂和负载型生物质液化催化剂混合进行液化反应，得到液相产物。
【技术特征摘要】
1.一种生物质供氢-催化液化耦合方法，其特征在于，包括以下步骤：将生物质粉末、供氢溶剂和负载型生物质液化催化剂混合进行液化反应，得到液相产物。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物质粉末的原料为木屑、藻类、农作物秸秆和坚果果壳中的一种或几种；所述生物质粉末的粒度为40～100目。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物质粉末和供氢溶剂的固液比为1:2～10g/mL；所述混合所得浆液中负载型生物质液化催化剂的质量含量为2～10％。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述液化反应的温度为280～360℃，时间为20～60min；所述液化反应在惰性氛围下进行。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述供氢溶剂包括含α-H的醇、含活泼氢的烷烃、含活泼氢的芳烃或馏分油中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述负载型生物质液化催化剂包括载...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋林花，黄仕能，李志恒，胡明明，阎子峰，刘东，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37
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