[发明专利]以水生植物为原料制备烷烃类碳氢化合物燃油的方法

说明书

技术领域

本发明是关于生物质综合利用技术领域，特别涉及以水生植物(生物质)为原料，在相对低温下制备以烷烃、环烷烃、芳香烃为主要产物的碳氢化合物燃油的方法。

背景技术

随着能源短缺与环境保护问题的日益加重，生物质作为一种来源广泛、可再生的清洁能源，越来越受到人们的重视。水生植物作为生物质中的一大类，在生物质的应用中起着重要的作用。水生植物通过直接液化过程可转化成液体燃料，可有效的提高水生植物的利用率，但是其中大量的含氧物质使得生物燃油的热值相对较低，羧酸的成分使液体燃油不易保存而且精炼成本高，精炼工艺复杂化。Funda A.，Ayse E.Pütün，Ersan Pütün，在《J.Anal.Appl.Pyrolysis》(73(2005)299-304)“Catalytic pyrolysis of prennial shrub，Euphorbiarigida in the water vapour atmosphere”一文中介绍了在饱和水蒸气条件下催化热解Euphorbia rigida(一种大戟属植物)，当使用的Co-Mo催化剂的含量达到20％时，得到最大产量为42.56％的生物油，生物油中含较多的极性物质。Sevgi*，Demirala，Hasan Ferdi在《Bioresource Technology》(97(2006)429-436)“Olive bagasse(Olea europea L.)pyrolysis”一文中介绍了高温分解橄榄渣，在500℃时，得到最大产量为37.7％的生物油，但是其热值仅31.8MJ/kg，并且其中含有21.9％的氧。Hans L.，Lea L.，Laine T.，Natalia V.在“Parallels between slow pyrolysis of Estonian oil shale and forest biomassresidues”(Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 2007，79，205～209)一文中介绍了在转化生物质为液体燃料的过程中，得到的油的最大产量为26％，但其中的氧含量高达23％。而用水生植物制备低含氧量高热值的烷烃类碳氢化合物燃油在国内外还未见报道。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有生物质直接液化过程中所得到的液体燃油中的氧含量高，进一步分离较困难的不足，提供一种以水生植物作为生物质原料制备烷烃、环烷烃、芳香烃为主要产物的碳氢化合物燃油的方法，尤其利用半干法，在较低温度下，在对生物质进行脱氧液化的过程中，采用碱金属、碱土金属、金属氧化物、过渡金属盐类催化剂制备出以烷烃、环烷烃、芳香烃为主要产物的碳氢化合物燃油。

本发明的以水生植物为原料制备烷烃类碳氢化合物燃油的方法：向水生植物原料中加入催化剂，再加入是水生植物原料重量10～50％的水，搅拌混合均匀后加入到密闭的反应釜(反应器)中，对反应釜(反应器)进行加热，升温速率2～100℃/min，反应温度为300～600℃之间，对反应后的水生植物渣滓进行常压蒸馏处理，收集60～550℃的馏份，分离馏份中的水后得到以烷烃、环烷烃、芳香烃为主要产物的烷烃类碳氢化合物燃油。

所述的以烷烃、环烷烃、芳香烃为主要产物的烷烃类碳氢化合物燃油包含汽油、柴油、煤油成份，热值≥40MJ/kg(较佳的为40～46MJ/kg)，H与C的摩尔比＞1.6，氧含量＜6％。

所述的在反应温度为300～600℃下的反应时间为5～60分钟。

所述的催化剂的加入量是水生植物原料重量的0.05～10％；催化剂是碱金属盐、碱土金属盐、过渡金属盐、金属氧化物、金属等所组成的组中的至少一种。

所述的金属的粒径为100目以下，选自铁、铝、镍、锰、锌、钯、钴、钒、铜等所组成的组中的至少一种。

所述的碱金属盐选自碱金属的盐酸盐、碱金属的硫酸盐、碱金属的硝酸盐、碱金属的碳酸盐等所组成的组中的至少一种。

所述的碱金属的盐酸盐是氯化钠、氯化钾或它们的混合物等。

所述的碱金属的硫酸盐是硫酸钠、硫酸钾或它们的混合物等。

所述的碱金属的硝酸盐是硝酸钠、硝酸钾或它们的混合物等。

所述的碱金属的碳酸盐是碳酸钠、碳酸钾或它们的混合物等。

所述的碱土金属盐选自碱土金属的盐酸盐、碱土金属的硫酸盐、碱土金属的硝酸盐、碱土金属的碳酸盐等所组成的组中的至少一种。

所述的碱土金属的盐酸盐选自氯化镁、氯化钙、氯化钡等所组成的组中的至少一种。