一种酸与表面活性剂协同促进微藻水热重质油提质的方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种酸与表面活性剂协同促进微藻水热重质油提质的方法与应用。该方法包括如下步骤：往微藻原料中加入表面活性剂，然后加入质量分数为0.5～2％的酸溶液，于180～270℃、密闭条件下进行水热液化反应，待反应结束后冷却至室温。本发明专利技术在酸和SDBS联合催化的条件下，微藻在210℃反应时就已经达到了其最适反应温度，产率高达44.3％，实现了微藻在低温条件下进行水热液化反应但同时有保证生物油产量的可行性。

The method and application of a kind of acid and surfactant to promote the quality improvement of microalgae hydrothermal heavy oil

【技术实现步骤摘要】
一种酸与表面活性剂协同促进微藻水热重质油提质的方法与应用
本专利技术属于生物质资源化领域，特别涉及一种酸与表面活性剂协同促进微藻水热重质油提质的方法与应用。
技术介绍
水热液化是指在200～370℃和4～20MPa的高温高压条件下，以亚临界水为介质，对生物质进行液化从而制备可燃性的生物原油的处理技术。在水热液化过程中，由于在高温高压的条件下，水呈现一种新的状态—亚临界水。亚临界水不仅可以作为反应溶剂，还是反应物质，且可以适应含水率较高的反应物质，因而水热处理技术可以减少传统的生物质热转换需要对反应物进行脱水干燥处理这一操作，可显著降低总能耗，提高系统经济性。而且在该过程中不使用酸、碱和催化剂，因此在亚临界水环境中反应的方法被称为“绿色的处理法”。此外，在亚临界水介质中反应物质的化学重组速率将获得数十倍甚至上百倍的提高，具有可连续反应的优点。生物质是目前应用最广泛的可再生能源，在能源领域的应用仅次于三大化石燃料。而微藻作为第三代能源作物具有生产周期短、可以利用边际土地进行生产和单位面积产油量高等优点走进大家的视野。现有技术中，对微藻进行水热液化反应时所需的温度较高(大多将反应温度设定在300℃以上)，且产率较低。科学家[1]对螺旋微藻进行温度探究的时候将反应温度提高到350℃才得出43％的重油产率。因此，找到一种既能提高生物质水热液化反应后液相重油产率，又降低水热液化反应能耗的方法具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种酸与表面活性剂协同促进微藻水热重质油提质的方法。本专利技术的另一目的在于提供所述酸与表面活性剂协同促进微藻水热重质油提质的方法的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种酸与表面活性剂协同促进微藻水热重质油提质的方法，包括如下步骤：往微藻原料中加入表面活性剂，然后加入质量分数为0.5～2％的酸溶液，于180～270℃、密闭条件下进行水热液化反应，待反应结束后冷却至室温。所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠(SDBS)，Span80和Tween80中的至少一种；优选为十二烷基苯磺酸钠。所述的表面活性剂的添加量为按每克(g)微藻原料配比0.3～0.5g表面活性剂计算；优选为按每克(g)微藻原料配比0.3g表面活性剂计算。所述的酸溶液的用量为按每克(g)微藻原料配比0.3～0.5g酸溶液计算；优选为按每克(g)微藻原料配比0.3g酸溶液计算。所述的酸溶液为H2SO4溶液；优选为质量分数为1％的H2SO4溶液，其可以通过质量分数为98％H2SO4溶液稀释得到。所述的水热液化反应的温度优选为210～270℃；更优选为210℃。所述的水热液化反应的时间为30～90min；优选为30min。所述的水热液化反应优选为在搅拌条件下进行反应；所述的搅拌的速度为200～600rpm，优选300rmp。所述的水热液化反应之前先通入氮气(5min)以去除空气。所述的酸与表面活性剂协同促进微藻水热重质油提质的方法，还包括收集气相、固相、以及液相产物的步骤；具体为：(1)待反应结束冷却至室温后，收集气体，得到气相产物；(2)将水热液化反应获得的固液混合物抽滤，干燥，得到固相产物；(3)将固相产物浸泡到二氯甲烷，搅拌，过滤，取滤液，得到液相产物。步骤(2)中所述的干燥的条件为：80℃烘箱中干燥过夜。步骤(3)中所述的搅拌的条件为：300rpm搅拌30min。步骤(3)中所述的二氯甲烷的用量优选为按每克(g)所述微藻原料配比5～10ml二氯甲烷计算。所述的酸与表面活性剂协同促进微藻水热重质油提质的方法在微藻水热液化中的应用，该方法可以使微藻在低温条件下进行水热液化反应，同时保证生物油产量。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：本专利技术利用微藻作为实验原料，经过实验发现微藻在酸和表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)的协同作用下对其水热反应液相重油产率的促进作用最大，基于此结果，本专利技术发现了微藻实现低温水热液化的新方法。附图说明图1是水热反应过程图(A表示称取适量的微藻、表面活性剂和酸溶液；B表示将称好的样品倒入水热反应釜的内衬中，加入搅拌子；C表示将水热反应釜盖子上的进出气口拧紧后盖上，拧紧螺母并通氮气5分钟；D表示为水热反应过程；E表示水热反应结束后收集气相和固液混合物)。图2是不同反应条件下竹粉液化产物分布情况图。图3是不同反应条件下微藻液化产物分布情况图。图4是不同反应条件下竹粉和微藻水热液化气相产物的成分分析图。图5是不同条件竹粉水热液化反应固相产物红外分析图。图6是不同条件微藻水热液化反应固相产物红外分析图。图7是不同反应条件下竹粉水热液化产物液相重油GCMS分析图。图8是不同反应条件下竹粉液相重油酚类和烷烃类成分分析图；其中，A为竹粉液相重油酚类成分分析；B为竹粉液相重油烷烃类成分分析。图9是不同反应条件下微藻水热液化产物液相重油GCMS分析图。图10是不同反应条件下微藻液相重油酸类和含氮化合物成分分析图；其中，A为微藻液相重油酸类成分分析；B为微藻液相重含氮化合物成分分析。图11是不同反应条件下微藻液相重油醇类化合物成分分析图。图12是不同温度下竹粉联合催化低温水热反应各相产物产率统计图。图13是不同温度下微藻低温水热反应各相产物产率统计图。图14是不同反应温度下竹粉水热液化产物液相重油GCMS分析图。图15是不同反应温度竹粉液相重油含氮化合物和烷烃类化合物成分分析图；其中，A为竹粉液相重油含氮化合物成分分析；B为竹粉液相重油烷烃类化合物成分分析。图16是不同反应温度下微藻水热液化产物液相重油GCMS分析图。图17是不同反应温度微藻液相重油含氮化合物和酸类化合物成分分析图；其中，A为微藻液相重油含氮化合物成分分析；B为微藻液相重油酸类化合物成分分析。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。下列实施例中未注明具体实验条件的试验方法，通常按照常规实验条件或按照制造厂所建议的实验条件。除非特别说明，本专利技术所用试剂和原材料均可通过市售获得。实施例11.1实验药品与仪器1.1.1实验药品本实验所用药品与规格如下表所示：表1实验药品与规格1.1.2实验仪器本实验所用仪器与型号如下表所示：表2实验仪器与型号仪器名称型号厂家水热反应釜GS-0.5大连通达反应釜厂电热鼓风干燥箱101-2AB上海佑科仪器仪表有限公司气相色谱仪6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种酸与表面活性剂协同促进微藻水热重质油提质的方法，其特征在于，包括如下步骤：往微藻原料中加入表面活性剂，然后加入质量分数为0.5～2％的酸溶液，于180～270℃、密闭条件下进行水热液化反应，待反应结束后冷却至室温。/n

【技术特征摘要】
1.一种酸与表面活性剂协同促进微藻水热重质油提质的方法，其特征在于，包括如下步骤：往微藻原料中加入表面活性剂，然后加入质量分数为0.5～2％的酸溶液，于180～270℃、密闭条件下进行水热液化反应，待反应结束后冷却至室温。


2.根据权利要求1所述的酸与表面活性剂协同促进微藻水热重质油提质的方法，其特征在于：
所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，Span80和Tween80中的至少一种；
所述的酸溶液为H2SO4溶液。


3.根据权利要求2所述的酸与表面活性剂协同促进微藻水热重质油提质的方法，其特征在于：
所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠；
所述的酸溶液为质量分数为1％的H2SO4溶液。


4.根据权利要求1所述的酸与表面活性剂协同促进微藻水热重质油提质的方法，其特征在于：
所述的表面活性剂的添加量为按每克微藻原料配比0.3～0.5g表面活性剂计算；
所述的酸溶液的用量为按每克微藻原料配比0.3～0.5g酸溶液计算。


5.根据权利要求4所述的酸与表面活性剂协同促进微藻水热重质油提质的方法，其特征在于：
所述的表面活性剂的添加量为按每克微藻原料配比0.3g表面活性剂计算；
所述的酸溶液的用量为按每克微藻原料配比0.3g酸溶液计算。


6.根据权利要求5所述的酸与表面活性剂协同促...

【专利技术属性】
技术研发人员：许细薇，蒋恩臣，涂任，孙焱，吴宇健，范旭东，王家旻，沈晓文，贾志文，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44