專利名稱：一種制備生物燃油的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制備生物燃油的方法。主要用于生物質原料的再生利用和 廢舊塑料的無害化處理與循環(huán)利用。
技術背景纖維素一木質素類生物質是指含纖維素、半纖維素和木質素為主的生物質， 主要來源有木材、竹子、農作物秸稈、果殼等。其轉化汽車燃油的技術具有廣 闊的發(fā)展前景，是新能源發(fā)展戰(zhàn)略中的核心技術之一，超臨界液化是一種熱化 學轉化方式。廢舊塑料不及時處理會造成嚴重的環(huán)境污染，與生物質共液化中能實現無 害化再利用，并在液化過程中提高生物質原料的液化轉化率，同時提高了生物 燃油的熱值。超臨界流體技術(Supercritical Fluid)是最近十多年發(fā)展起來的綠色化學技 術。超臨界流體作為反應介質，具有高溶解力、高擴散性、可有效控制反應活 性和選擇性。將這種技術應用于生物質熱解，能在較低的溫度下達到高液化率 的目的。以低碳醇為介質，具有成本低廉、液化率較高等優(yōu)點。 發(fā)明內容本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種制備生物燃油的方法，以甲醇或乙 醇為反應介質，在壓力容器中加熱并控制壓力使其達到超臨界狀態(tài)，使生物質 與塑料在高壓及中低溫條件下裂解和溶解，將固體生物質分解轉化為低分子量 的燃油，作為汽車發(fā)動機的燃料。本發(fā)明所采用的技術方案是制備生物燃油的方法，其特征在于包括以下a、 在反應裝置中加入重量百分比為30 95%的甲醇或乙醇、重量百分比 為0~3%的催化劑，其余為粉碎至20 100目(粒徑為0.18 0.9mm)的生物質與 塑料混合料；b、 將反應裝置中的原料攪拌均勻后，升溫升壓，溫度控制在250 35(TC，3壓力控制在8 18MPa，并保持此狀態(tài)0.5 6小時；c、待反應結束后，冷卻反應裝置至常溫常壓下，進行過濾，將制備得到 的反應物固液分離，得到液體狀生物燃油。所述甲醇或乙醇的濃度為80 99v/v%，因甲醇或乙醇本身可作為汽車代用 燃料，故不必對反應后的混合物后作嚴格的液相分離，可混合使用，若需要對 反應后的混合物進行分離，則分離后的甲醇或乙醇可反復使用。所述催化劑為碳酸鉀、氫氧化鈉、碳酸鈉、氫氧化鉀中的一種或任意幾種 的混合物。所述生物質與塑料的混合原料中，塑料的重量百分比為5 30%。所述生物質原料為纖維素和木質素的混合體，其原料包括木材、竹子、農 作物秸稈、果殼中的一種或任意幾種的混合物。所述塑料為聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、橡膠、聚酰胺中的一 種或任意幾種的混合物。所述生物質顆粒度范圍優(yōu)選30 80目，溫度范圍優(yōu)選260°C 320°C，壓力 范圍優(yōu)選10 16MPa，反應時間范圍優(yōu)選1-5小時。所述生物質顆粒度范圍最優(yōu)選40 60目，溫度范圍最優(yōu)選27(TC 30(TC， 壓力范圍最優(yōu)選12 14MPa，反應時間范圍最優(yōu)選2-4小時。所述反應裝置指耐壓在20Mpa的壓力容器，其壓力可以調節(jié)或控制， 一般 可用高壓反應釜。采用外部電加熱法或內部電加熱法。本發(fā)明的有益效果是1、本發(fā)明選用超臨界甲醇或乙醇作為反應介質，具 有較低的臨界溫度和臨界壓力，即反應條件較低，甲醇或乙醇本身可作為汽車 代用燃料，故不必對反應后的混合物后作嚴格的液相分離，可混合使用，且相 對于其它醇類還具有價格較低的優(yōu)勢；2、本發(fā)明反應條件溫和、對設備材料性 能要求較低，生物制原料的液化率可達45 92%; 3、生成的燃油主要成分為十 個碳以下的醇類、醚類和酯類，與汽油成分相當，且燃油成分大多帶環(huán)狀或支 鏈結構，其熱穩(wěn)定性好，自燃溫度高，適合作為點燃式發(fā)動機的燃料，若與汽 油混合使用，具有較高的辛垸值，是良好的抗爆劑，燃油含氮量、含硫量和含 磷量很低，具有環(huán)境友好性；4、實現了廢舊塑料的無害化處理，以及生物 原 料的再生利用，并獲得了一定的經濟價值。
具體實施方式
實施例1:以超臨界乙醇為介質、以碳酸鉀作為催化劑的毛竹和聚乙烯液 化燃油將50g過20目干燥后的毛竹鋸末和0g聚乙烯保鮮膜、2.5g碳酸鉀、300ml 濃度為98%的乙醇加入高壓釜，密封后升溫至28(TC，升壓至12.4MPa，并在 該狀態(tài)保持6小時，冷卻降壓至常溫常壓后進行過濾，固液分離，液體比反應 前增加了37.5g，液化率62.5%。余下的固體部分為固體碳、灰份(含催化劑) 和少量未分解生物質，其余為氣體。所得到的液體為生物燃油與乙醇的混合物，因乙醇本身可作為汽車代用燃 料，故不必對反應后的混合物后作嚴格的液相分離，可混合使用，若需要對反 應后的混合物進行分離，則分離后的乙醇可反復使用。實施例2:以超臨界乙醇為介質的毛竹和聚苯乙烯液化生物燃油將50g過20目干燥后的毛竹鋸末和3.5g聚苯乙烯顆粒、300ml濃度為98% 的乙醇加入高壓釜，密封后升溫至290°C，升壓至14MPa，并在該狀態(tài)保持6 小時，冷卻降壓至常溫常壓后進行過濾，固液分離，液體質量259.5g，液體比 反應前增加了21g，液化率39.3%。余下的固體部分為固體碳、灰份和少量未分 解生物質，其余為氣體。實施例3:以超臨界甲醇為介質、以氫氧化鈉為催化劑的毛竹和橡膠液化 燃油。將50g經干燥、且顆粒度為20目的毛竹鋸末，5g廢舊輪胎橡膠粉末，2.5g 氫氧化鈉，300ml濃度為96y。的甲醇加入容積為1L的高壓反應釜中，攪拌均勻 后密封升溫至28(TC，升壓至15.2MPa，并在該狀態(tài)保持2小時，冷卻降壓至常 溫常壓后利用常規(guī)裝置進行過濾，固液分離，得到的液體質量為267.6 g，液體 比反應前增加了 35.75g，液化率達65.0%。余下的固體部分為固體碳、灰份(含 催化劑)和少量未分解生物質，其余為氣體。所得到的液體為生物燃油與甲醇的混合物，因甲醇本身可作為汽車代用燃 料，故不必對反應后的混合物后作嚴格的液相分離，可混合使用，若需要對反 應后的混合物進行分離，則分離后的甲醇可反復使用。實施例4:以超臨界甲醇為介質、以碳酸鈉為催化劑的稻草秸稈、花生殼、聚丙烯混合后液化燃油將664.05g經干燥、且顆粒度為20目的稻草秸稈和花生殼混合物(稻草秸 稈和花生殼的重量比為l: 1)、 34.95g的聚丙烯、lg碳酸鈉、300g濃度為80。/c 的甲醇加入高壓反應釜中，攪拌均勻后密封升溫至25(TC，升壓至8MPa，并在 該狀態(tài)保持0.5小時，然后冷卻降壓至常溫常壓后利用常規(guī)裝置進行過濾，固 液分離。實施例5:以超臨界甲醇為介質，以碳酸鉀為催化劑的杉木、聚酰胺混合 物液化燃油將50g經干燥且顆粒度為80目的杉木鋸末、15g聚酰胺、2.5g碳酸鉀、300ml 濃度為96%的甲醇加入高壓反應釜中，攪拌均勻后密封升溫至280'C，升壓至 14.0MPa，并在該狀態(tài)保持4小時，冷卻后利用常規(guī)裝置進行過濾，固液分離。 實施例6:以超臨界甲醇為介質，以氫氧化鉀為催化劑的杉木、聚氯乙烯 混合物液化燃油將"g經干燥且顆粒度為100目的杉木鋸末、6g聚氯乙烯、30g氫氧化鉀、 950g濃度為99。/。的甲醇加入高壓反應釜中，攪拌均勻后密封升溫至35(TC，升 壓至18MPa，并在該狀態(tài)保持6小時，冷卻后利用常規(guī)裝置進行過濾，固液分 離。實施例7:以超臨界甲醇為介質，以氫氧化鈉為催化劑的毛竹、聚氯乙烯 混合物液化燃油將50g經干燥、且顆粒度為60目的毛竹鋸末，3g聚氯乙烯，2.5g氫氧化 鈉，300ml濃度為96%的甲醇加入高壓反應釜中，攪拌均勻后密封升溫至300°C， 升壓至13MPa，并在該狀態(tài)保持3小時，冷卻降壓至常溫常壓后利用常規(guī)裝置 進行過濾，固液分離。
權利要求
1、一種制備生物燃油的方法，其特征在于包括以下步驟a、在反應裝置中加入重量百分比為30～95％的甲醇或乙醇、重量百分比為0～3％的催化劑，其余為粉碎至20～100目的生物質與塑料混合料；b、將反應裝置中的原料攪拌均勻后，升溫升壓，溫度控制在250～350℃，壓力控制在8～18MPa，并保持此狀態(tài)0.5～6小時；c、待反應結束后，冷卻反應裝置至常溫常壓下，進行過濾，將制備得到的反應物固液分離，得到液體狀生物燃油。
2、 根據權利要求l所述的制備生物燃油的方法，其特征在于所述甲醇或 乙醇的濃度為80~99v/v%。
3、 根據權利要求l所述的制備生物燃油的方法，其特征在于所述催化劑 為碳酸鉀、氫氧化鈉、碳酸鈉、氫氧化鉀中的一種或任意幾種的混合物。
4、 根據權利要求l所述的制備生物燃油的方法，其特征在于所述生物質與塑料的混合原料中，塑料的重量百分比為5~30%。
5、 根據權利要求l所述的制備生物燃油的方法，其特征在于所述生物質原料為纖維素和木質素的混合體，其原料包括木材、竹子、農作物秸稈、果殼 中的一種或任意幾種的混合物。
6、 根據權利要求l所述的制備生物燃油的方法，其特征在于所述塑料為聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、橡膠、聚酰胺中的一種或任意幾種的 混合物。
7、 根據權利要求1或2所述的制備生物燃油的方法，其特征在于所述生物質顆粒度范圍優(yōu)選30~80目，溫度范圍優(yōu)選260'C 32(TC，壓力范圍優(yōu)選 10 16MPa，反應時間范圍優(yōu)選1-5小時。
8、 根據權利要求1或2所述的制備生物燃油的方法，其特征在于所述生 物質顆粒度范圍最優(yōu)選40 60目，溫度范圍最優(yōu)選27(TC 30(TC，壓力范圍最優(yōu) 選12 14MPa，反應時間范圍最優(yōu)選2-4小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備生物燃油的方法。其目的是使生物質與塑料在高壓及中低溫條件下裂解和溶解，將固體生物質分解轉化為低分子量的燃油。解決該問題的技術方案是包括以下步驟a.在反應裝置中加入重量百分比為30～95％的甲醇或乙醇、重量百分比為0～3％的催化劑，其余為粉碎至20～100目(粒徑為0.18～0.9mm)的生物質與塑料混合料；b.將反應裝置中的原料攪拌均勻后，升溫升壓，溫度控制在250～350℃，壓力控制在8～18MPa，并保持此狀態(tài)0.5～6小時；c.待反應結束后，冷卻反應裝置至常溫常壓下，進行過濾，將制備得到的反應物固液分離，得到液體狀生物燃油。本發(fā)明可作為汽車發(fā)動機的燃料。
文檔編號C10B53/02GK101659875SQ20091015312
公開日2010年3月3日 申請日期2009年9月16日 優(yōu)先權日2009年9月16日
發(fā)明者彭錦星, 邵千鈞 申請人:浙江林學院