一種纖維素液體燃料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種纖維素液體燃料的制備方法，將生物質(zhì)進行預(yù)處理后，在高溫高壓條件下與乙醇水溶液混合處理10-30分鐘，抽濾；然后抽濾出的固體成分加入催化劑和混合菌群進行發(fā)酵，該方法操作簡單，生產(chǎn)、維護成本低，并且能夠充分利用生物質(zhì)資源，在解決能源緊缺問題的同時不會對環(huán)境造成污染。
【專利說明】一種纖維素液體燃料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明涉及液體燃料生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種纖維素液體燃料的制備方法。
【背景技術(shù)】[0002]石化資源是不可再生資源，為了實現(xiàn)石化資源逐漸被可再生資源替代，滿足人類社會對能源、化工原材料等的需求，目前對生物質(zhì)綜合利用的研究越發(fā)緊迫。生物質(zhì)液體燃料是一種清潔，可持續(xù)循環(huán)使用的能源類型。與非再生能源相比，由于生物質(zhì)能不斷地循環(huán)生產(chǎn)，類如，秸桿，所以生物質(zhì)燃料具有再生性，生物質(zhì)燃料被廣泛認為是解決世界能源短缺的有效途徑之一。[0003]大多數(shù)的運輸交通工具，無論是船、火車、飛機還是汽車，都需要由內(nèi)燃發(fā)動機和/或推進發(fā)動機提供的高功率密度。這些發(fā)動機需要通常以液體的形式或在較少程度上以壓縮氣體的形式的清潔的燃燒燃料。由于液體燃料的高能量密度和它們被泵送的能力，液體燃料是更輕便的，這使操作更容易。生物質(zhì)液體燃料的生產(chǎn)技術(shù)目前有很多種，例如氣化-液化技術(shù),該技術(shù)需要高溫高壓的苛刻條件,生產(chǎn)維護成本較高。還有生物質(zhì)高溫?zé)峤猓摷夹g(shù)可在高溫缺氫的條件下直接把生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為體液燃料，但是，產(chǎn)生的體液燃料在物理和化學(xué)性質(zhì)上和石油有根本的不同。它是一種高粘度,高腐蝕性,醛類和芳香類化學(xué)混合物。而汽油則是低粘度，烴類液體燃料，該技術(shù)生產(chǎn)的液體燃料在品質(zhì)上遠不及石油。另外有生物質(zhì)水熱液化工藝，利用水為反應(yīng)媒介，在300攝氏度左右將生物質(zhì)液化為生物質(zhì)燃料，可該技術(shù)不能直接把纖維素轉(zhuǎn)化為液體燃料。還需要外加氫氣。因此，需要有一種生產(chǎn)、維護成本低，操作簡單的方法來制備纖維素液體燃料。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的就是針對上述存在的缺陷而提供一種纖維素液體燃料的制備方法。該方法操作簡單，生產(chǎn)、維護成本低，并且能夠充分利用生物質(zhì)資源，在解決能源緊缺問題的同時不會對環(huán)境造成污染。[0005]本發(fā)明的一種纖維素液體燃料的制備方法技術(shù)方案為，包括以下步驟:
(1)將生物質(zhì)進行預(yù)處理；
(2)在高溫高壓條件下與乙醇水溶液混合處理10-30分鐘，抽濾；
(3)抽濾出的固體成分加入催化劑和混合菌群進行發(fā)酵。[0006]生物質(zhì)包括稻草、麥秸、玉米秸、豆秸中的一種或幾種。[0007]步驟(1)具體為，將生物質(zhì)粉碎至40-80目，然后進入超聲反應(yīng)器進行超聲波處理20-40分鐘。[0008]超聲波頻率為20_80kHz。[0009]步驟(2)中，乙醇水溶液中，乙醇與水的比例為1:2-2:1。[0010]步驟(2)中，處理條件為溫度180_250°C，壓力5_25MPa。[0011]步驟(3)中，催化劑為負載于硅鋁分子篩上的Ni和/或Co。
[0012]步驟(3)中，混合菌群包括釀酒酵母、枯草芽孢桿菌、里氏木霉、綠色木霉、米曲霉、根霉和地衣芽孢桿菌。
[0013]步驟(3)中，發(fā)酵溫度保持在35-38°C，發(fā)酵24_36小時。
[0014]步驟(3)中，發(fā)酵時固體成分、混合菌群、水的質(zhì)量比為:1:1.5-2:0.001-0.01。
[0015]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明的一種纖維素液體燃料的制備方法，將生物質(zhì)進行預(yù)處理后，在高溫高壓條件下與乙醇水溶液混合處理10-30分鐘，抽濾；然后抽濾出的固體成分加入催化劑和混合菌群進行發(fā)酵，充分考慮到生物質(zhì)原料的特性，將生物質(zhì)原料進行充分的預(yù)處理，破壞其原來的纖維結(jié)構(gòu)，然后經(jīng)過乙醇水溶液處理，進一步破壞其包括木質(zhì)素在內(nèi)的其他不易分解的成分，再進行生物發(fā)酵；在發(fā)酵過程中不使用單一酶制劑，節(jié)約了大量的能源和昂貴的酶制劑成本，而且在原料處理和發(fā)酵階段，各種有效菌的協(xié)同作用，同時也抑制了有害細菌的生長，提高原料的利用率，因而大大降低了生產(chǎn)液體燃料的成本。該方法操作簡單，生產(chǎn)、維護成本低，并且能夠充分利用生物質(zhì)資源，在解決能源緊缺問題的同時不會對環(huán)境造成污染。
[0016]【具體實施方式】:
為了更好地理解本發(fā)明，下面用具體實例來詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但是本發(fā)明并不局限于此。
[0017]實施例1
本發(fā)明的一種纖維素液體燃料的制備方法，包括以下步驟:
(I)將生物質(zhì)進行預(yù)處理:將生物質(zhì)粉碎至60目，然后進入超聲反應(yīng)器進行超聲波處理30分鐘，超聲波頻率為40kHz。生物質(zhì)包括稻草、麥秸、玉米秸、豆秸。
[0018](2)在高溫高壓條件下與乙醇水溶液混合，溫度250°C，壓力20MPa處理25分鐘，抽濾；乙醇水溶液中，乙醇與水的比例為1.5:1。
[0019](3)抽濾出的固體成分加入催化劑和混合菌群進行發(fā)酵，35_38°C下，發(fā)酵24-36小時。催化劑為負載于硅鋁分子篩上的Ni和Co。
[0020]混合菌群包括釀酒酵母、枯草芽孢桿菌、里氏木霉、綠色木霉、米曲霉、根霉和地衣芽孢桿菌。
[0021]發(fā)酵時固體成分、混合菌群、水的質(zhì)量比為:1:1.5:0.005。
[0022]進行減壓蒸餾后得到液體燃料產(chǎn)量19.8%。
[0023]實施例2
本發(fā)明的一種纖維素液體燃料的制備方法，包括以下步驟:
(I)將生物質(zhì)進行預(yù)處理:將生物質(zhì)粉碎至40目，然后進入超聲反應(yīng)器進行超聲波處理40分鐘，超聲波頻率為20kHz。生物質(zhì)包括稻草、麥秸。
[0024](2)在高溫高壓條件下與乙醇水溶液混合，溫度200°C，壓力5MPa處理30分鐘，抽濾；乙醇水溶液中，乙醇與水的比例為2:1。
[0025](3)抽濾出的固體成分加入催化劑和混合菌群進行發(fā)酵，35_38°C下，發(fā)酵24-36小時。催化劑為負載于硅鋁分子篩上的Ni。
[0026]混合菌群包括釀酒酵母、枯草芽孢桿菌、里氏木霉、綠色木霉、米曲霉、根霉和地衣芽孢桿菌。[0027]發(fā)酵時固體成分、混合菌群、水的質(zhì)量比為:1:2:0.001。
[0028]進行減壓蒸餾后得到液體燃料產(chǎn)量15.4%。
[0029]實施例3
本發(fā)明的一種纖維素液體燃料的制備方法，包括以下步驟:
(I)將生物質(zhì)進行預(yù)處理:將生物質(zhì)粉碎至80目，然后進入超聲反應(yīng)器進行超聲波處理20分鐘，超聲波頻率為80kHz。生物質(zhì)包括玉米秸、豆秸。
[0030](2)在高溫高壓條件下與乙醇水溶液混合，溫度180°C，壓力25MPa處理15分鐘，抽濾；乙醇水溶液中，乙醇與水的比例為1:2。
[0031](3)抽濾出的固體成分加入催化劑和混合菌群進行發(fā)酵，35_38°C下，發(fā)酵24-36小時。催化劑為負載于硅鋁分子篩上的Co。
[0032]混合菌群包括釀酒酵母、枯草芽孢桿菌、里氏木霉、綠色木霉、米曲霉、根霉和地衣芽孢桿菌。
[0033]發(fā)酵時固體成分、混合菌群、水的質(zhì)量比為:1:1.8:0.01。
[0034]進行減壓蒸餾后得到液體燃料產(chǎn)量16.5%。
[0035]實施例4
本發(fā)明的一種纖維素液體燃料的制備方法，包括以下步驟:
(I)將生物質(zhì)進行預(yù)處理:將 生物質(zhì)粉碎至40目，然后進入超聲反應(yīng)器進行超聲波處理25分鐘，超聲波頻率為30kHz。生物質(zhì)包括麥秸、玉米秸、豆秸。
[0036](2)在高溫高壓條件下與乙醇水溶液混合，溫度230°C，壓力15MPa處理25分鐘，抽濾；乙醇水溶液中，乙醇與水的比例為1:1。
[0037](3)抽濾出的固體成分加入催化劑和混合菌群進行發(fā)酵，35_38°C下，發(fā)酵24-36小時。催化劑為負載于硅鋁分子篩上的Co。
[0038]混合菌群包括釀酒酵母、枯草芽孢桿菌、里氏木霉、綠色木霉、米曲霉、根霉和地衣芽孢桿菌。
[0039]發(fā)酵時固體成分、混合菌群、水的質(zhì)量比為:1:2:0.06。
[0040]進行減壓蒸餾后得到液體燃料產(chǎn)量15.2%。
【權(quán)利要求】
1.一種纖維素液體燃料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將生物質(zhì)進行預(yù)處理； (2)在高溫高壓條件下與乙醇水溶液混合處理10-30分鐘，抽濾； (3)抽濾出的固體成分加入催化劑和混合菌群進行發(fā)酵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維素液體燃料的制備方法，其特征在于，生物質(zhì)包括稻草、麥秸、玉米秸、豆秸中的一種或幾種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維素液體燃料的制備方法，其特征在于，步驟(1)具體為，將生物質(zhì)粉碎至40-80目，然后進入超聲波反應(yīng)器進行超聲波處理20-40分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種纖維素液體燃料的制備方法，其特征在于，超聲波頻率為 20-80kHzo
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維素液體燃料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，乙醇水溶液中，乙醇與水的比例為1:2-2:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維素液體燃料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，處理條件為溫度180-250°C，壓力5-25MPa。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維素液體燃料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，催化劑為負載于硅鋁分子篩上的Ni和/或Co。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種纖維素液體燃料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，混合菌群包括釀酒酵母、枯草芽孢桿菌、里氏木霉、綠色木霉、米曲霉、根霉和地衣芽孢桿菌。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種`纖維素液體燃料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，發(fā)酵溫度保持在35-38°C，發(fā)酵24-36小時。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種纖維素液體燃料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，發(fā)酵時固體成分、混合菌群、水的質(zhì)量比為:1:1.5-2:0.001-0.01。
【文檔編號】C10L1/02GK103555379SQ201310540319
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】張成如, 熊長祥 申請人:濟南開發(fā)區(qū)星火科學(xué)技術(shù)研究院