[发明专利]一种微波条件下酯化生物油催化提质的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物油催化提质的方法，特别是涉及将生物油催化提质为高品位液体燃料中 微波条件下酯化生物油催化提质。

背景技术

生物质能源是通过绿色植物的光合作用将太阳辐射的能量以一种生物质形式固定下来的 能源，储量大，可循环，含N、S量低，高度清洁，大幅度减低大气污染物，温室气体二氧 化碳的净排放量为零，有助于解决化石能源消耗带来的环境问题。国际原油价格持续上涨、 能源危机凸显等问题使得生物油作为一种环境友好型、可再生能源受到广泛的关注。生物油 是由植物秸秆、茎叶等经短时间的热解反应及快速冷却的产物，具有原料充足、可再生、价 格低廉等优点。生物油是由有机酸、醛、醚、酯、缩醛、半缩醛、酮醇、烯烃、芳烃、多元 酚类等数百种化合物组成的复杂混合物体系。尤其是酸类和醛类物质使生物油腐蚀性强、稳 定性差，既不利于生物油长时间储存，又加快了内燃机的损耗，限制了生物油的应用，因此， 必须经过提质处理。

现有的生物油提质处理方法，参见[1]Senol O I，Viljava T R，Krause A O I.Catal Today， 2005，100(3)：331～335；[2]Nokkosmaki M I，Kuoppala E T，Leppamaki E A，et al.Pyrolysis Journal of Analytical and Applied Pyrolysis，2000，55(1)：119～131；[3]Chiaramonti D，Bonini M， Fratini E，et al.Biomass Bioenergy，3003，24(3)：221～232；[4]Ikura M，Stanciulescu M，Hogan E. Biomass Bioenergy，2004，227(1)：101～108；[5]Takanabe K，Aika K I，Seshan K，et al.JCatal， 2004，227(1)：101～108。主要通过催化加氢脱氧、蒸汽催化裂解、乳化、水蒸气重整等方法对 生物油进行提质。这些生物油精制的方法(催化加氢和催化裂解)主要是降低含氧量，氧以 CO₂和H₂O的形式脱除，生物油进行提质反应条件比较苛刻，对设备本身的要求也高，通常都 要配备相关的高质量设备，例如通过生物油温差的巨大变化，快速液化气态生物油，因此在 生物油生产中设备要求要占据很大的比例，不仅增加了成本，如设备的维修保养等，而且也 增加了操作难度。

发明内容

本发明是针对现有常规条件生物油提质处理中，反应条件很苛刻，设备质量要求高，操 作难度大等问题，提出的在非常规条件微波加热下，酯化生物油的一种催化提质方法。

本发明所提供的微波条件下酯化生物油催化提质的方法，采用以ZnCl₂改性的732型阳 离子交换树脂为催化剂，在微波加热条件下，添加乙醇作为溶剂和反应物，对生物油中的酸 性物质进行催化酯化提质，采用乙醇、乙酸、糠醛的混合溶液作为生物油复杂体系的模拟； 加入含H₂O₂为30％的双氧水，氧化糠醛类物质为酸类物质，在ZnCl₂改性的732型阳离子交换 树脂催化剂条件下酯化；采用常压微波辅助合成与萃取微波反应仪作为反应装置，具体操作 是：在长颈烧瓶中按一定比例加入乙醇、乙酸、糠醛、双氧水和催化剂，并放入磁子，将长 颈烧瓶放入微波反应仪，开通冷凝水，设定一定温度，反应时间，转速，在微波加热条件下 进行反应，反应结束后，倾出反应液。

本发明所述乙醇∶乙酸∶糠醛、双氧水的质量比为：3.80∶1.57∶1.12∶1。

本发明所述催化剂与反应液的质量比为1∶20～155，最佳比例为1∶20.6。

本发明所述催化剂中活性组分Zn²⁺含量的质量百分比为0.15％。

本发明所述搅拌速度400rpm±2rpm，微波功率100～400W可调，最佳微波加热功率400W。

本发明所述反应时间为10～60min，最佳反应时间为60min，反应温度45～85℃，最佳反 应温度为75℃。

本发明采用乙醇、乙酸、糠醛的混合溶液作为生物油复杂体系的模拟。