一种生物质水热液化固相产物的分离方法技术

本发明专利技术属于生物质废弃物资源化利用领域，具体涉及了一种生物质水热液化固相产物的分离方法。生物质水热液化固相产物是指对生物质进行水热液化反应得到的固相产物（包括油相产物和固体残渣），其中生物质包括浒苔、微藻、稻草、沙柳、烟杆、玉米芯、木屑和水葫芦等。本发明专利技术主要以生物质水热液化固相产物为原料，通过碱洗、酸化和利用不同极性的有机溶剂依次分步萃取产物的分离方案，将所得产物进行分析。结论可得：通过多级调节溶液pH和多级分步利用不同极性的有机溶剂萃取结合的方法可以把酚类、脂肪酸类、呋喃类和环戊烯酮类化合物分离。本发明专利技术提供的分离方法简便，溶剂可回收循环使用，对环境友好，污染少，成本低，有利于实现工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术属于生物质废弃物资源化利用领域，具体涉及了。生物质水热液化固相产物是指对生物质进行水热液化反应得到的固相产物（包括油相产物和固体残渣），其中生物质包括浒苔、微藻、稻草、沙柳、烟杆、玉米芯、木屑和水葫芦等。本专利技术主要以生物质水热液化固相产物为原料，通过碱洗、酸化和利用不同极性的有机溶剂依次分步萃取产物的分离方案，将所得产物进行分析。结论可得：通过多级调节溶液pH和多级分步利用不同极性的有机溶剂萃取结合的方法可以把酚类、脂肪酸类、呋喃类和环戊烯酮类化合物分离。本专利技术提供的分离方法简便，溶剂可回收循环使用，对环境友好，污染少，成本低，有利于实现工业化生产。【专利说明】一种生物质水热液化固相产物的分罔方法
本专利技术属于生物质废弃物资源化利用
，具体涉及到。
技术介绍
当今社会主要依赖于传统的化石能源，全球总能耗的74%来自煤炭、石油、天然气等矿物能源。化石能源的应用推动了社会的发展，但资源却在日益耗尽。生物质是唯一一种可储存的可再生资源，其利用过程中自身碳循环可实现二氧化碳零排放，是一种可再生的碳源，并且生物质储量丰富，在能源消费结构中占有越来越重要的地位因而成为研究热点。生物质通过物理、化学、生物等技术手段，生物质可转化为生物基化学品。生物质经水热液化得到的产物是近年来研究的热点。生物质水热液化反应，是以生物质为原料，反应条件通常是在亚临界条件(180-370°C温度范围内和5-10兆帕压力条件下)反应l-300min得到。在原料上对生物质品种无特殊要求且来源丰富，可以为农作物、林产物、各种海草和城市垃圾，如浒苔、微藻、稻草、烟秸杆、沙柳、玉米芯、秸杆、木屑、水葫芦、纸张等，能够实现对多种生物质资源的再利用。生物质水热液化产物具有刺激性焦味，酸性(pH值2.8~3.8)以及较低热值(16~21MJ/kg)。生物质水热液化产物成分复杂，其中已知化合物达300多种，富集的主要有脂肪酸类、酚类、呋喃类、羟基乙醛和羟基丙酮，还有其他少量的醛、醇、酮等。由于大量化合物的存在，完全分离出每一种成分是不可能的，最佳方法是将每一类化合物进行分离，主要分为酚类、有机酸类、呋喃类和环戊烯酮类四大类。其中酚类物质基团大都是单羟基类物质，如苯酚、2-甲氧基苯酚、2-甲氧基-4-甲基苯酚、2-甲氧基-4-乙基苯酚等酚类物质；脂肪酸类物质主要为各种长链的高级脂肪酸，包括饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸，如肉豆蔻酸(十四烷酸)、十五烷酸、棕榈酸、油酸、亚麻酸等。酚类、脂肪酸类、呋喃类和环戊烯酮类化合物均为重要的化工原料，从生物质水热液化产物中提取的酚类可用作染料、保温绝缘材料和食品添加剂等，另有一些酚类具有抗腹泻、杀菌消毒和除草的功能；挥发性有机酸是重要的化工原料亦可用于制备除冰剂；许多化学品已应用于化工、食品和医药等行业。目前生物质水热液化产物的分离方法有很多，目前国内外对生物质水热液化产物的分离研究主要采用减压蒸馏、分子蒸馏、分级冷凝、溶剂分离、柱层析和离心分离等方法。申请号为201210050527.6的中国专利申请公开一种生物油的分离提质方法，该方法利用络合剂把酚类化合物和金属盐分离，存在的缺陷是无法将酚类、脂肪酸类、呋喃类和环戊烯酮类四类化合物分离。但其他一些精制生物质水热液化产物的方法，如对其催化加氢，只能够提高生物质水热液化产物的品质，不能获得生物质水热液化产物的高附加值化学品，且成本昂贵。　
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提出一种生物质水热液化固相产物的分离提质方法，把生物质水热液化固相产物中酚类、脂肪酸类、呋喃类和环戊烯酮类不同种类的化合物通过多级调节PH和多步利用有机溶剂萃取结合的方法进行分离。具体为以生物质为原料，经过最佳条件的水热反应后，将得到的生物质水热液化固相产物进行分离。提取了生物质水热液化固相产物中高附加值化工产品。生物质经水热液化反应所得固相产物，其产物成分复杂，主要成分是酚类、脂肪酸类、呋喃类和环戊烯酮类的混合化合物。通常使用的生物质水热液化方法条件为:以水为反应介质，在亚临界条件下(180-370°C温度范围内和2-20兆帕压力条件下)将生物质液化l-300min，以制备生物质水热液化产物，进行分离得到生物基化学品。本专利技术的分离方法具体步骤如下: (I)将生物质水热液化固相产物加入碱溶液，其中碱的浓度为1.5~3mol/L，碱可选氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化镁、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠或碳酸氢钾中的一种，加碱将体系的PH值调整在12~13之间，搅拌30 min，使充分反应，固液分离，得到固相和液相。(2)在步骤(1)得到的液相中加入酸性溶液，其中酸的浓度为1.5飞mol/L，所述酸可选硫酸、盐酸、硝酸、醋酸中的一种，加酸后将体系的PH值调整在1.5~3之间，溶液沉淀分层，得到沉淀和上清液。沉淀采用有机溶剂A提取，其中有机溶剂A为二氯甲烷、乙酸乙酯、乙醚、丙酮、石油醚、苯或甲苯。过滤得到滤液和残渣，滤液经旋转蒸发后得产物A-1，所得的产物成分主要是酚类化合物；残渣进一步采用强极性溶剂四氢呋喃萃取，萃取后抽滤，旋转蒸发后得产物THF-1，所得的产物成分主要是呋喃类化合物。上清液用有机溶剂A进行萃取，有机相旋转蒸发得A-2，所得的产物成分较为复杂，包括酚类和环戊烯酮类化合物，上清液萃取后的水相在65 °C的烘箱中蒸发除水，固体物质为盐。沉淀呈粘稠状，主要为酚类化合物。(3)在步骤(1)得到的固相用有机溶剂B提取，其中有机溶剂B为乙酸乙酯，乙醚、正己烷、石油醚、苯、甲苯、丙酮或甲醇。过滤后得残渣和液相，液相旋转蒸发后得B-1，所得的产物成分主要是环戊烯酮类化合物；残渣再用萃取能力极强的四氢呋喃提取，提取液旋转蒸发后得THF-2，所得的产物成分主要是脂肪酸类化合物。经碱洗、酸化和有机溶剂的多级分步萃取后，可将生物质水热液化固相产物按产物类别分离。有利于对每类化合物进一步分离纯化。本专利技术对在推动生物质水热液化固相产物的高效转化及优化利用领域，存在着巨大的潜力。由于生物质水热液化固相产物结构与组成的复杂性，生物质水热液化固相产物中有机组分的分离与分析是一项相当艰苦的工作，从生物质水热液化固相产物中分离出高附加值的有机化学品，加快了生物质水热液化固相产物的高附加值利用的研究步伐，对生物质水热液化固相产物产业的发展起到推进作用，产生巨大的经济效益和生态效益。本专利技术直接通过多级调节溶液PH和多级分步利用不同极性的有机溶剂萃取结合的方法可以把酚类、脂肪酸类、呋喃类和环戊烯酮类化合物分离。本专利技术提供的分离方法简便，溶剂可回收循环使用，对环境友好，污染少，成本低，有利于实现工业化生产。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术工艺基本流程图。图2是实施案例I中的A-1的总离子流色谱图。图3是实施案例I中的A-2的总离子流色谱图。图4是实施案例I中的B-1的总离子流色谱图。图5是实施案例I中的THF-1的总离子流色谱图。图6是实施案例I中的THF-2的总离子流色谱图。图7是实施案例2中的A-1的总离子流色谱图。图8是实施案例2中的A-2的总离子流色谱图。图9是实施案例2中的B-1的总离子流色谱图。图10是实施案例2中的THF-1的总离子流色谱图。图11是实施案例2中的THF-2的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张士成，张婷婷，李长军，杨潇，张哲，陈建民，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：