一种秸秆酸洗与催化热解提高热解油品质的方法技术

本发明专利技术涉及生物质热解油提质领域，具体公开了一种秸秆酸洗与催化热解提高热解油品质的方法，包括以下步骤：1)对秸秆进行酸洗预处理，去除秸秆内无机盐，抑制碱金属及碱土金属对生成水与酸类物质的促进作用，实现秸秆脱氧提质；2)使用高效催化剂进行催化热解，促进热解挥发分的分解断键，提高热解效率，显著增加冷凝油中酚类化合物含量，降低酮类和酸类化合物含量。本发明专利技术通过将酸洗预处理与催化相结合，可以提高热解油中酚含量，降低酮和酸的含量，增加热解油产品品质，实现了秸秆无害化、绿色处理与低成本、高值化利用。高值化利用。高值化利用。

【技术实现步骤摘要】
一种秸秆酸洗与催化热解提高热解油品质的方法


[0001]本专利技术涉及生物质热解油提质领域，具体公开了一种秸秆酸洗与催化热解提高热解油品质的方法。

技术介绍

[0002]生物质为可再生绿色能源，其主要有可再生性、资源丰富、低污染性、碳中性等特点，其主要为秸秆、稻壳、木屑等农林废弃物。秸秆未得到充分利用被无序堆放在田间地头由其自然腐烂，或者被当成废弃物随意丢弃，不仅容易孳生病虫害，增加植保成本，还会造成环境污染。热解为目前处理生物质较为资源化的手段之一，可将生物质转化为可作为化石燃料替代品的高热值生物油。酚类化合物由于其羟基取代的高反应性和其吞噬自由基的能力，具有抗氧化活性的潜力，在医疗、环境、食品等领域具有重要的用途。然而，通过目前热解技术产生的热解油含氧量高、组分复杂、酸度高，很难热解产生高品质、高利用率的热解油。
[0003]CN106928285B公开了一种生物质催化热解制备左旋葡萄糖酮的方法，该方法以生物质基磷酸活化活性炭为催化剂，通过和生物质机械混合，在惰性无氧条件下于250～470℃进行快速热解，对热解气进行冷凝后得到了富含左旋葡萄糖酮的液体产物，但左旋葡萄糖酮含量仅有7.1％～10.4％，催化提升产率不高。
[0004]CN109321290A公开了一种富含呋喃类物质的液体油及其制备方法，该方法将生物质用盐酸溶液进行酸洗，以Zr
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Cu/SAPO
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18分子筛为催化剂，在400～700℃惰性气氛下进行快速热解，获得富含呋喃类物质的液体油产品。但通过该催化剂催化热解产生的液体油含呋喃类物质只有15％～30％，催化剂制备过程繁琐，且催化提升效果不明显。
[0005]本专利技术针对秸秆高值化利用，开发了一种秸秆酸洗与催化热解提高热解油品质的方法，通过酸洗预处理与廉价易得的赤铁矿催化剂相结合使用，提高热解油中酚类含量，降低其酮和酸含量。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种秸秆酸洗与催化热解提高热解油品质的方法。
[0007]一种秸秆酸洗与催化热解提高热解油品质的方法，包括以下步骤：
[0008]S1：将秸秆原料粉粹；
[0009]S2：将酸溶液与粉碎后的秸秆混合浸渍；
[0010]S3：洗涤直到pH6.8
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7.2；
[0011]S4：干燥后粉碎过筛即得到预处理后的秸秆；
[0012]S5：将赤铁矿与经上述步骤预处理后的秸秆进行混合；
[0013]S6：在惰性无氧条件下，将秸秆与赤铁矿的混合物升温进行热解反应，收集热解挥发分，冷凝得到富酚热解油。
[0014]所述的方法，所述S1中秸秆包括辣椒秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆、棉花秸秆中的至少一种，粉碎后的秸秆过40～80目筛。
[0015]所述的方法，所述S2中酸溶液为盐酸溶液，浸渍处理浓度为0.1～2mol/L；浸渍温度为23～27℃，浸渍时间为0.5～3h。
[0016]所述的方法，所述S3中用去离子水洗涤抽滤秸秆。
[0017]所述的方法，所述S4中在温度90
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120℃下干燥24～48h除去自由水分，干燥后粉碎过40～80目筛即得到预处理后的秸秆。
[0018]本专利技术酸洗主要是增加秸秆热解油中的酚，对酸和酮的影响比较小，通过酸洗和赤铁矿的协同处理催化，对生物油品质的提升效果比较互补。
[0019]所述的方法，所述S5中将赤铁矿与经预处理后的秸秆按照质量比(5：1)～(1：5)进行混合；优选2:1
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1:1。
[0020]所述的方法，所述S5中赤铁矿为1000～2000目的粉末。
[0021]所述的方法，所述S6中惰性无氧条件为氮气气氛或氩气气氛，热解过程气体流量为50～200mL/min。
[0022]所述的方法，所述S6中热解温度为550～870℃，热解过程的升温速率为5～20℃/min，最高温度恒温时间为0.5～3h。
[0023]本专利技术首次采用赤铁矿作为催化剂，该催化剂单独处理秸秆时并不能达到理想的降低酮和酸含量的效果，只有与酸洗协同作用，才能有效降低酮和酸含量，进一步体现了酸洗和赤铁矿催化的互补作用，既能提高热解油中酚类含量，也能降低其酮和酸含量。
[0024]本专利技术的有益效果为：
[0025]本专利技术以盐酸为秸秆预处理溶液，能有效降低秸秆中的无机盐对热解油品质的影响，且能一定程度上降低热解反应的活化能，有助于秸秆热解反应的进行。另外，本专利技术以赤铁矿为催化剂，能对生物质热解挥发分进行高效催化裂解，在一定程度上将长链物质裂解为短链物质，促进原料的热解反应速率，提高生物热解产物品质。且赤铁矿为富含Fe2O3的常见矿石，资源丰富，成本低廉，在生物质催化裂解过程中赤铁矿表面的部分Fe2O3能被热解气还原成具有磁性的Fe3O4，可对催化剂进行回收再利用。另外，其主要催化成分Fe2O3具有脱羟作用，可降低热解油中酮和酸的含量，提高热解油品质。
[0026]本专利技术通过利用酸洗预处理与催化剂对秸秆热解的协同作用，提高热解油中酚含量的同时，降低其中酮和酸的含量，有效提高了热解油的品质，为秸秆高值化利用做出了一定的探究与参考。
附图说明
[0027]图1为本专利技术工艺流程图。
具体实施方式
[0028]本专利技术提供了一种秸秆酸洗与催化热解提高热解油品质的方法，为使本专利技术目的、技术方案及效果更加明晰，通过以下实例对方案进行进一步说明。
[0029]下述实施例中的百分含量如无特殊说明均为质量百分含量。实施例1～8热解油含量及酚、酮和酸的含量对比如表1所示。
[0030]实施例1
[0031]空白实验：将10.00g的60目辣椒秸秆粉末置于石英舟进行热解实验，实验中采用N2为保护气，以100mL/min流速的N2进行通气并检漏，在整个通路无漏气的情况下持续通气10min，使通路的空气完全排尽。随后，以10℃/min的升温速率由30℃升至150℃以上后连接集气袋，继续升温至700℃并恒温1h，获得液体产物的产率为17.50％，通过气相质谱联用仪分析其中酚、酮及酸的含量，计算得知酚、酮、酸的产率分别为60.80％、11.68％、2.31％。
[0032]实施例2
[0033]称取30.00g 60目辣椒秸秆粉末加入到含有600mL蒸馏水的烧杯中，将烧杯置于磁力搅拌器上连续搅拌2h，搅拌结束后经抽滤得到预处理样品，并用去离子水反复洗涤直至滤液的pH接近中性.之后将样品放入105℃的烘箱中干燥24h以去除水分。
[0034]将10.00g的60目辣椒秸秆粉末置于石英舟，将石英舟放在横式管式炉内，后接冷凝装置，以收集液体产物，最后的气袋用于收集气体产物。实验中采用N2为保护气，以100mL/min流速的N2进行通气并检漏，在整个通路无漏气的情况下持续通气10min，使通路的空气完全排尽。随后，以10℃/min的升温速率由30℃升至15本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种秸秆酸洗与催化热解提高热解油品质的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将秸秆原料粉粹；S2：将酸溶液与粉碎后的秸秆混合浸渍；S3：洗涤直到pH6.8
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7.2；S4：干燥后粉碎过筛即得到预处理后的秸秆；S5：将赤铁矿与经上述步骤预处理后的秸秆进行混合；S6：在惰性无氧条件下，将秸秆与赤铁矿的混合物升温进行热解反应，收集热解挥发分，冷凝得到富酚热解油。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1中秸秆包括辣椒秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆、棉花秸秆中的至少一种，粉碎后的秸秆过40～80目筛。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述S2中酸溶液为盐酸溶液，浸渍处理浓度为0.1～2mol/L；浸渍温度为23～27℃，浸渍时间为0.5～3h。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伟，姚玲玲，李二平，周南，周智，雷灿，苏烁，冉玉婷，易程，
申请(专利权)人：湖南农业大学，
类型：发明
国别省市：