一种油浴生物质分步共热解的方法技术

本发明专利技术属于生物质资源高值化转化技术领域，公开了一种油浴生物质分步共热解的方法。方法包括如下步骤：以非食用油脂为生物质烘焙介质，对生物质进行油浴烘焙预处理，随后预处理后的混合物进行分步共热解生产特定含氧化合物和富烃生物油。所述生产的富烃生物油可直接用于锅炉燃烧，或作为化工基料进行进一步精炼用于化工领域。本发明专利技术实现了烘焙和分步共热解两个过程的协同耦合，减少烘焙前后木质纤维素类生物质的干燥过程，有效提高了生物质的利用效率；通过分步共热解的方法，在生产阶段对生物油进行初步分馏，简化系统，使得系统经济性得到显著提升，适合工业化生产应用。适合工业化生产应用。

【技术实现步骤摘要】
一种油浴生物质分步共热解的方法


[0001]本专利技术属于生物质资源高值化转化
，特别涉及一种油浴生物质分步共热解的方法。

技术介绍

[0002]木质纤维素类生物质作为一种丰富的可再生碳源，产量高、成本低、分布广，是一种十分有前景的化石能源替代品。为了更高效的利用，人们开发了各种利用技术，其中热解是备受关注的技术之一。然而，较低的有效氢碳比限制了其通过热解技术进行高效应用。烘焙技术受到了研究人员的广泛关注，主要包括干法烘焙、湿法烘焙和蒸汽烘焙。生物质热解前的烘焙可以有效降低生物油的含氧化合物含量和含水量。湿法烘焙在脱氧的同时有更好的保氢性能。如2022年戴磊磊发表的《农产品加工副产物中木质纤维素热化学转化制备生物油的研究》，发现在湿法烘焙能改善木纤维类生物质的性质及其热解行为。但是，传统湿法烘焙介质为水，需要消耗大量的水资源，且需要干燥处理后才能用于后续的热解过程。该过程更为复杂，能耗大大增加。
[0003]以废油脂作为湿法烘焙介质进行油浴烘焙，可直接对油浴烘焙后的产物进行分步共热解，可以很好地解决这一问题。且同时，生物质与废油脂的预混油浴烘焙可以加强生物质与废油脂之间的交互作用，促进热解过程中烃类化合物的生成。目前，尚无相关公开资料披露该项技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种油浴生物质分步共热解的方法，将生物质预处理技术与共热解技术有机结合，以共热解供氢原料废油脂作为烘焙介质，解决了传统水热烘焙过程中需要消耗大量水资源、且需要消耗大量的能量来进行干燥的缺陷；同时，通过分步热解的方法，对生物油进行的初步分馏，该方法简化了工艺流程，使得两种技术能够更好的串接使用，适合工业化生产应用。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案实现的。
[0006]本专利技术所述的一种生物质与废油脂共烘焙耦合快速共热解的方法，其特征是包括以下步骤：
[0007](1)按废油脂：生物质＝20：1～10：7的质量比，称量废油脂与生物质并搅拌混合均匀，置于高压反应釜中。
[0008](2)安装好反应釜，通入惰性气体将反应釜中的空气排除并密封，用惰性气体进行加压至初始压力为3MPa～8MPa，加热至105℃～320℃并保持1～180分钟，进行油浴烘焙处理。
[0009](3)油浴烘焙处理结束后，收集混合物直接用于分步共热解。
[0010](4)分步共热解过程中，直接将共烘焙后的混合物添加至热解腔体中进行分步共热解，其中分步共热解可设置为多段进行程序升温和保温。其中，第一段温度设定为350℃
～450℃，最后一段温度设定为650℃～850℃，中间可设置多段，各阶段的保温时间可根据实际情况调整，每阶段的升温速率不低于20℃/min，以总计2
‑
4段为最佳。各阶段产生的热解蒸汽分别经过催化床层催化后冷却为生物油，分别进行收集。
[0011]本专利技术所述生物质为木质纤维素类生物质，包括禾本植物、木本植物、枯枝落叶、食品加工废弃物等，即主要组成为纤维素、半纤维素和木质素中的一种或多种的生物质原料；所述废油脂包括泔水油、煎炸废油、食用油加工过程的副产物皂脚、油脚、非食用木本油脂、生物柴油生产过程的副产物粗甘油等。所述油浴烘焙为废油脂和木质纤维素类生物质的油浴烘焙；所述共热解为油浴烘焙后的废油脂和木质纤维素类生物质的共热解。所述的催化床层可以为常见催化剂填充的催化床层，包括金属氧化物催化剂、金属盐催化剂、分子筛催化剂、各种核壳催化剂及多种催化剂的串联。
[0012]本专利技术比较已有的烘焙技术、热解技术及烘焙与热解联用技术，具有如下优点。
[0013](1)选取废油脂为烘焙介质，通过改变烘焙介质来简化技术流程，缩减烘焙前后原料处理步骤，简化工艺流程，使得烘焙技术与分步热解技术能更好的进行耦合联用。
[0014](2)共烘焙过程耦合分步共热解技术，减少共烘焙后降温过程，直接进行共热解，不仅缩减了降温过程，同时对于分步共热解过程来说，相当于进行预热处理，降低共热解过程中能耗，更经济。
[0015](3)选取高有效氢碳比的废油脂进行共热解，有效提高生物油中烃类的产率以及减少催化剂结焦失活。
[0016](4)分步热解，可以在热解阶段对生物油进行初步分馏，提高生物油的利用效率，降低后续应用的处理成本。
具体实施方式
[0017]本专利技术将通过以下实施例进一步说明，其仅用作对本专利技术的解释而并非限制。
[0018]实施例1
[0019]步骤1、按废油脂：生物质＝5：2的质量比，称取废油脂50g与玉米芯粉20g并混合均匀，置于反应釜中。
[0020]步骤2、安装好反应釜，通入高纯氮气将反应釜中的空气排除并密封，用高纯氮气进行加压至5MPa，加热至210℃并保持90分钟，进行油浴烘焙处理。
[0021]步骤3、油浴烘焙处理结束后，收集混合物直接用于分步热解。分步热解过程中，直接将油浴烘焙后的混合物添加至热解腔体中进行分步热解，其中分步热解的第一阶段温度设置为400℃，反应共进行20分钟，产生的热解蒸汽直接冷却为生物油，进行收集；第二阶段温度设置为650℃，反应共进行20分钟，产生的热解蒸汽直接冷却为生物油，进行收集。
[0022]最终，第一阶段收集到生物油21.3g，经GC/MS分析得出生物油中烃类含量为68.3％，其中烯烃含量为41.2％、烷烃含量为17.6％、单环芳烃含量为8.9％，总含氧化合物含量为31.2％，其中酸类含量为12.9％、酚类含量为9.3％；
[0023]第二阶段收集到生物油18.2g，经GC/MS分析得出生物油中烃类含量为95.6％，其中烯烃含量为28.4％、烷烃含量为6.9％、单环芳烃含量为59.2％，总含氧化合物含量为4.2％，其中酸类含量为0.1％、酚类含量为0.5％。
[0024]对比例1：油浴烘焙初始压力为0.1MPa
[0025]步骤1、与实施例1相同；
[0026]步骤2、安装好反应釜，通入高纯氮气将反应釜中的空气排除并密封，用高纯氮气进行加压至0.1MPa，加热至210℃并保持90分钟，进行油浴烘焙处理；
[0027]步骤3、与实施例1相同。
[0028]最终，第一阶段收集到生物油22.6g，经GC/MS分析得出生物油中烃类含量为62.7％，其中烯烃含量为32.3％、烷烃含量为21.7％、单环芳烃含量为7.4％，总含氧化合物含量为37.1％，其中酸类含量为13.4％、酚类含量为15.4％；
[0029]第二阶段收集到生物油16.7g，经GC/MS分析得出生物油中烃类含量为86.6％，其中烯烃含量为37.1％、烷烃含量为5.3％、单环芳烃含量为43.7％，总含氧化合物含量为13.1％，其中酸类含量为0.9％、酚类含量为2.3％。
[0030]对比例2：油浴烘焙初始压力为9MPa
[0031]步骤1、与实施例1相同；
[0032]步骤2、安装好反应釜，通入高纯氮气将反应釜中的空气排除并密封，用高纯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种油浴生物质分步共热解的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)按废油脂∶生物质＝20∶1～10∶7的质量比，称量废油脂与生物质并搅拌混合均匀，置于高压反应釜中；(2)安装好反应釜，通入惰性气体将反应釜中的空气排除并密封，用惰性气体进行加压至初始压力为3MPa～8MPa，加热至105℃～320℃并保持1～180分钟，进行油浴烘焙处理；(3)油浴烘焙处理结束后，收集混合物直接用于分步共热解；(4)分步共热解过程中，直接将油浴共烘焙后的混合物添加至热解腔体中进行分步共热解，其中分步共热解设置为多阶段进行程序升温和保温；各阶段产生的热解蒸汽分别经过催化床层催化后冷却为生物油，分别进行收集；其中，第一阶段设定为升温至350℃～450℃后保温，最后阶段设定为升温至650℃～850℃后保温。2.根据权利要求1所述的一种油浴生物质分步共热解的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王允圃，吴秋浩，张乐天，柯林垚，黄万昊，许创馨，代安琪，张歧航，刘玉环，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：