一种基于污泥焚烧灰催化生物质糖制取生物含氧燃料的方法技术

本发明专利技术涉及生物含氧燃料的制备技术领域，特别涉及一种基于污泥焚烧灰催化生物质糖制取生物含氧燃料的方法，所述的方法包括，将生物质糖、环己酮、去离子水和污泥焚烧灰，以及可选的酸性溶液加入高压反应釜中，在搅拌条件下进行加热反应，得到反应相和有机相；将所述反应相和有机相分离，其中有机相即为生物含氧燃料；本发明专利技术提供了一种基于污泥焚烧灰催化生物质糖制取生物含氧燃料的方法，催化体系中的主要催化成分和添加剂成分均来自于污泥焚烧灰，所述的污泥来自于污水处理厂副产物，实现了固体废弃物的资源化再利用，有效的降低了生产成本，具有广阔的市场应用前景。具有广阔的市场应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种基于污泥焚烧灰催化生物质糖制取生物含氧燃料的方法


[0001]本专利技术涉及生物含氧燃料的制备
，特别涉及一种基于污泥焚烧灰催化生物质糖制取生物含氧燃料的方法。

技术介绍

[0002]生物质是自然界中唯一含有固定碳的可再生资源，其直接来源于植物的光合作用，且主要由碳、氢、氧三种元素组成。因此，生物质被广泛认为是化石资源在能源与资源领域的最优替代品。在全球经济不断发展、化石能源不断消耗的大背景下，基于木质纤维素生物质合成生物含氧燃料具有重大的经济意义和环保意义。以5
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羟甲基糠醛和环己酮等生物质基平台化合物为原料进行羟醛缩合反应制取生物含氧燃料是一条较为成熟的技术路线，而其中催化转化生物质糖制取5
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羟甲基糠醛，以及5
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羟甲基糠醛和环己酮的羟醛缩合反应是这条技术路线中的关键步骤。
[0003]催化生物质糖制取5
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羟甲基糠醛的催化剂通常为一些酸催化剂，尤其以路易斯酸金属氯化物的效果最好，而催化5
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羟甲基糠醛和环己酮进行羟醛缩合反应的催化剂通常以碱催化剂的效果最好。现有研究与技术中，采用一锅法需要反应体系中存在酸碱两种催化剂分别负责生物质糖的转化和羟醛缩合。如果羟醛缩合步骤使用无机均相碱则会与控制转化步骤的路易斯酸金属氯化物发生化学反应而使路易斯酸金属氯化物失活，而使用固体碱则制备成本较高。同时，现有双相体系中，需要额外加入氯化钠等金属盐提高双相分离系数，使得催化体系成本进一步上升。因此，探索一种符合或接近绿色化学理念的酸碱两性催化体系，用于催化转化生物质糖制备生物含氧燃料是一个与时俱进的课题。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于克服现有技术中“一锅法”催化生物质糖制取生物含氧燃料的技术缺陷，提供一种基于污泥焚烧灰催化生物质糖制取生物含氧燃料的方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]一种基于污泥焚烧灰催化生物质糖制取生物含氧燃料的方法，所述的方法包括，将生物质糖、环己酮、去离子水和污泥焚烧灰，以及可选的酸性溶液加入高压反应釜中，在搅拌条件下进行加热反应，得到反应相和有机相；
[0007]将所述反应相和有机相分离，其中有机相即为生物含氧燃料。
[0008]在进一步的技术方案中，所述加热反应的条件至少满足：加热温度为140
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180℃，反应时间为60
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120min。
[0009]在进一步的技术方案中，所述的搅拌条件至少满足，搅拌速度为400
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600r/min。
[0010]在进一步的技术方案中，所述的污泥焚烧灰中，含磷化合物、含铁化合物的量不低于20％，铝含量不低于5％。
[0011]在进一步的技术方案中，所述的生物质糖选自果糖、葡萄糖、蔗糖、淀粉或纤维素中的一种或一种以上的混合物。
[0012]在进一步的技术方案中，所述的生物质糖为果糖时，所述酸性溶液的添加量为0；
[0013]优选的，所述果糖、污泥焚烧灰、去离子水和环己酮的比例为3.6g：1.8～3.0g：5～10mL：1～5mL。
[0014]在进一步的技术方案中，所述的生物质糖为葡萄糖时，所述葡萄糖、污泥焚烧灰、酸性溶液、去离子水和环己酮的比例为3.6g：1.8～3.0g：0.9～4.5mL：5～10mL：1～5mL。
[0015]与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：
[0016]1、本专利技术提供了一种基于污泥焚烧灰催化生物质糖制取生物含氧燃料的方法，催化体系中的主要催化成分和添加剂成分均来自于污泥焚烧灰，所述的污泥来自于污水处理厂副产物，实现了固体废弃物的资源化再利用，有效的降低了生产成本，具有广阔的市场应用前景。
[0017]2、本专利技术提供的基于污泥焚烧灰催化生物质糖制取生物含氧燃料的方法中，通过将生物质糖、环己酮、去离子水和污泥焚烧灰，以及可选的酸性溶液按照一定比例一同加入到高压反应釜中，通过在一定的搅拌条件下加热反应，克服了现有“一锅法”催化生物质糖制取生物含氧燃料的技术缺陷；
[0018]并且，在上述高压反应釜中的加热反应结束后，分离反应相和有机相，其中有机相即为目标产物，然后继续向反应相中补充生物质糖和环己酮，可继续利用下层反应相中的催化成分继续制取生物含氧燃料，也即，本专利技术提供的方法中，催化体系可以循环使用，有效的降低了生物含氧燃料的制取成本。
[0019]3、本专利技术提供的基于污泥焚烧灰催化生物质糖制取生物含氧燃料的方法，具有操作简单，所有原料廉价且易于得到的优点。
[0020]本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。
具体实施方式
[0021]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本专利技术。
[0022]本专利技术提供了一种基于污泥焚烧灰催化生物质糖制取生物含氧燃料的方法，所述的方法包括，将生物质糖、环己酮、去离子水和污泥焚烧灰，以及可选的酸性溶液加入高压反应釜中，在搅拌条件下进行加热反应，得到反应相和有机相；
[0023]将所述反应相和有机相分离，其中有机相即为生物含氧燃料。
[0024]本专利技术中，最终的反应体系中，反应相位于下层，有机相位于上层，两相互不相溶，通过分液漏斗之类的分离工具即可将反应相和有机相分离即可。
[0025]根据本专利技术提供的方法，本专利技术中，所述酸性溶液的作用在于提供酸性的反应环境，所述的酸性溶液可选择本领域人员所常用的，具体如盐酸或硝酸。
[0026]根据本专利技术提供的方法，本专利技术中，所述加热反应的条件至少满足：加热温度为140
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180℃，反应时间为60
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120min；特别的，从最终生物含氧燃料的产率及制取成本的角度考虑，所述加热反应的条件优选为：加热温度为160℃，反应时间为90min。
[0027]本专利技术中，所述的搅拌条件至少满足，搅拌速度为400
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600r/min。优选的，所述搅拌速度为500r/min。
[0028]本专利技术中，所述的污泥是来自于污水处理厂的副产物，该污泥中含有丰富的磷、
铝、铁、钙、镁等元素，通过将其焚烧后使用，去除了污泥中的有机质，并确保其中富含的金属元素以更稳定的状态参与本专利技术生物含氧燃料的制取中；通过对该污泥进行焚烧利用，实现了固体废弃物的资源化利用。
[0029]本专利技术中，催化体系中的主要催化成分和添加剂成分均来自于污泥焚烧灰，为了确保其对于生物质糖反应制取生物含氧燃料的催化效果，所述的污泥焚烧灰中，含磷化合物、含铁化合物的量分别不低于20％，铝含量不低于5％。具体的，例如在本专利技术的一个具体的实施例中，通过对污泥进行焚烧以得到污泥焚烧灰，经检测，污泥焚烧灰中的成分按质量百分比计为：氧化硅28.6％、氧化铁20％、氧化铝9.7％、氧化钙16.3％、五氧化二磷2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于污泥焚烧灰催化生物质糖制取生物含氧燃料的方法，其特征在于，所述的方法包括，将生物质糖、环己酮、去离子水和污泥焚烧灰，以及可选的酸性溶液加入高压反应釜中，在搅拌条件下进行加热反应，得到反应相和有机相；将所述反应相和有机相分离，其中有机相即为生物含氧燃料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加热反应的条件至少满足：加热温度为140
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180℃，反应时间为60
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120min。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的搅拌条件至少满足，搅拌速度为400
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600r/min。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏明雪，李宁，张山，黄婷，
申请(专利权)人：合肥水泥研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：