一种熔融盐烘焙预处理生物质以提升热解油品质的方法技术

本发明专利技术公开了一种熔融盐烘焙预处理生物质以提升热解油品质的方法，包括如下步骤，S1.将硝酸锂、硝酸钠和硝酸钾混合均匀后放入水热釜内衬中；S2.将生物质加入水热釜内衬中，并与硝酸锂、硝酸钠和硝酸钾混合均匀；S3.将水热釜内衬中放入带有加热套和磁力搅拌的水热釜反应器中，在惰性气体保护和搅拌下，在160～280℃反应60min；反应结束后冷却到室温，抽滤、洗涤、干燥，即得预处理后的生物质。本发明专利技术能够大幅度提高预处理后的生物质中木质素含量，且用该预处理方法处理后的生物质制备的热解生物油中的酚类化合物也大幅提高。油中的酚类化合物也大幅提高。油中的酚类化合物也大幅提高。

【技术实现步骤摘要】
一种熔融盐烘焙预处理生物质以提升热解油品质的方法


[0001]本专利技术涉及能源
，具体涉及一种熔融盐烘焙预处理生物质以提升热解油品质的方法。

技术介绍

[0002]生物油的SO
x
和NO
x
排放量低，被认为是一种清洁、可再生的液体燃料。同时，生物油含有数百种有机含氧化合物的混合物，大部分可进一步分离和提纯获得高价值的平台化学品，其中包括酚类化合物。酚类化合物主要用于工业制造，如合成纤维的生产，聚合物材料的制造等，是生产化学品的重要中间体。目前酚类化合物一般由苯合成或从煤焦油中提取，存在环境污染的问题。如果能从替代资源中获得酚类化合物，将具有重要意义。
[0003]目前，最常用的生物油提质方法是将生物质热解或液化后再精制生物油。然而，这种方式制备的生物油存在高水分、高氧气、腐蚀严重和稳定性差的问题，使得生物油在运输、储存和商业应用等方面存在许多问题。因此，迫切需要提升生物油的品质。提高生物油的品质的方法之一是在生物质热解前对其进行预处理。
[0004]常规的预处理方法主要有酸、碱、有机溶剂预处理和烘焙预处理等。烘焙预处理由于可以克服生物质含水率高、亲水性强、热值低、储存困难、来源分散等缺点，并且可以大幅度提高热解生物油中酚类化合物的含量，已成为生物质预处理技术的重要方向之一。烘焙预处理一般分为干烘焙预处理和水热烘焙预处理。
[0005]干烘焙预处理是将生物质置于石英管固定床反应器上进行，由于石英管的中部的传热传质效率较低，干烘焙预处理后的样品存在烘焙不充分、不均匀的问题。水热烘焙预处理由于连续搅拌，生物质在水热釜中的传热和传质相等，生物质能够烘焙的更充分和均匀。但是，在水热处理过程中会产生大量废水，导致能源的浪费。同时，水热烘焙预处理反应过程水在亚临界状态下产生一定的压力，对反应器要求苛刻，不利于工业化。
[0006]因此，迫切需要一种新的生物质的预处理方法，以解决上述问题。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于解决现有的生物质的预处理方法处理后的生物质制备的生物油中酚类含量较少，且烘焙过程存在能源浪费、污染环境不适于工业化生产的问题，提供一种熔融盐烘焙预处理生物质促以提升热解油品质的方法与应用，采用该方法处理后的生物质中木质素含量较高，且该生物质制备的生物油中的酚类化合物大幅提高。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种熔融盐烘焙预处理生物质促以提升热解油品质的方法与应用，包括如下步骤，S1.将硝酸锂、硝酸钠和硝酸钾混合均匀后放入水热釜内衬中；S2.将生物质加入水热釜内衬中，并与硝酸锂、硝酸钠和硝酸钾混合均匀；
S3.将水热釜内衬中放入带有加热套和磁力搅拌的水热釜反应器中，不密闭反应器，在惰性气体保护和搅拌下，在160～280℃反应60min；反应结束后冷却到室温，抽滤、洗涤、干燥，即得预处理后的生物质。
[0009]作为优选，步骤S1中，所述硝酸锂、硝酸钠和硝酸钾的质量比为20~30:15~25:50~60。更优选为25.92：20.01：54.07。这样，三种盐组成的混合盐的熔点最低，为118℃，使得生物质能够在较低温下与熔融盐彻底接触，便于熔融盐离子会包围和穿透生物质，促进生物质的裂解。
[0010]作为优选，步骤S2中，所述生物质为60～100目，并在60～105℃下干燥24～72 h。
[0011]作为优选，步骤S2中的生物质为80～100目的油茶壳，并在105℃下干燥48 h。
[0012]作为优选，步骤S2中，所述硝酸锂、硝酸钠和硝酸钾的混合物与生物质的质量比为20～50：1。所述硝酸锂、硝酸钠和硝酸钾的混合物与生物质的质量比更优选为50：1，在这样的配比下，能够保证生物质原料被完全烘焙。
[0013]作为优选，步骤S3中，所述搅拌为在200～400 r/min下搅拌30～90min。
[0014]作为优选，步骤S3中，所述惰性气体为氮气，其气流量为100～200 ml/min。
[0015]作为优选，步骤S3中，所述洗涤和干燥为，采用去离子水进行洗涤，并在80～105℃下烘箱中干燥8～24h。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：1.本专利技术提供的熔融盐烘焙预处理生物质以提升热解油品质的方法，采用硝酸锂、硝酸钠和硝酸钾混合熔融盐对生物质进行烘焙预处理。硝酸锂、硝酸钠和硝酸钾组成的混合熔融盐的熔点较低，最低为118℃，使得生物质能够在低温下与熔融盐彻底接触，熔融盐离子包围和穿透生物质，从而达到促进生物质的裂解的目的。通过该方法烘焙预处理后的生物质，木质素含量从31.79%上升到86.93%，木质素含量显著增加。
[0017]2.相比于传统的干烘焙和水热烘焙预处理，本方法具有传热传质效率高、反应器要求低、节能环保的优点。在熔融盐进行烘焙的反应过程中，熔融盐能够保持稳定，并且能通过蒸发结晶的方式回收，重复使用，更加环保，而且反应是在常压下进行，对反应器要求低，更加有利于工业化生产。
[0018]3.采用本方法预处理后的生物质热解得到的生物油中，酚类化合物含量从42.81%上升至最高77.08%，实现了酚类化合物在热解油中的富集。
附图说明
[0019]图1为本专利技术一种熔融盐烘焙预处理生物质以提升热解油品质的方法的流程图。
[0020]图2为本专利技术实施例1~4中反应温度从160℃升高到280℃时收集的生物质热解油的成分及含量。
[0021]图3为为未经烘焙预处理的COS和经过烘焙预处理的MT
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240℃、DT
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240℃和HT
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240℃中收集的生物质热解油中各成分及含量。
实施方式
[0022]本专利技术实施例中涉及的硝酸锂、硝酸钠和硝酸钾购买于广州化学试剂厂。
[0023]本专利技术实施例中涉及的油茶壳购自湖南省。将购买的油茶壳先用粉碎机进行粉碎
后过80～100目的筛，然后在105℃烘箱中干燥48 h，最后收集到密封袋中备用。
实施例
[0024]生物质的预处理，参见图1，包括以下步骤，S1.称取25.92 g硝酸锂、20.01 g硝酸钠、54.07 g硝酸钾混合均匀后放入水热釜内衬中。
[0025]S2.将2g 油茶壳粉末加入水热釜内衬中，与硝酸锂、硝酸钠和硝酸钾混合均匀。
[0026]S3.向反应器中连续通入氮气（纯度≥99.99%）以排除空气，使用外部电加热套将反应器加热至160℃，在水热釜反应器中使用磁力搅拌器以300 rpm 的速度搅拌 60min。反应结束后冷却至室温，加入去离子水洗涤抽滤，待滤液澄清透明得到的固体残渣为预处理后的生物质，即为烘焙生物炭。将烘焙生物炭在105℃烘箱中干燥12 h，收集烘焙样品并命名为 MT
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160℃。
[0027]实施例2~4的步骤S3中的反应温度与实施例1不同，其余步骤与实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种熔融盐烘焙预处理生物质以提升热解油品质的方法，其特征在于，包括如下步骤，S1.将硝酸锂、硝酸钠和硝酸钾混合均匀后放入水热釜内衬中；S2.将生物质加入水热釜内衬中，并与硝酸锂、硝酸钠和硝酸钾混合均匀；S3.将水热釜内衬中放入带有加热套和磁力搅拌的水热釜反应器中，不密封反应器，在惰性气体保护和搅拌下，在160～280℃反应60min；反应结束后冷却到室温，抽滤、洗涤、干燥，即得预处理后的生物质。2.根据权利要求1所述的熔融盐烘焙预处理生物质以提升热解油品质的方法，其特征在于，步骤S1中，所述硝酸锂、硝酸钠和硝酸钾的质量比为20~30:15~25:50~60。3.根据权利要求2所述的熔融盐烘焙预处理生物质以提升热解油品质的方法，其特征在于，步骤S1中，所述硝酸锂、硝酸钠和硝酸钾的质量比为25.92:20.01:54.07。4.根据权利要求1所述的熔融盐烘焙预处理生物质以提升热解油品质的方法，其特征在于，步骤S2中，所述生物质为60～100目，并在60～105℃下干燥24～72 h。5.根据权利要求4所述的熔融盐烘焙...

【专利技术属性】
技术研发人员：王红，许细薇，李凌昊，张帆，余海鹏，蒋恩臣，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：