[发明专利]微藻的热化学转化制备生物油燃料的方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源技术领域，涉及一种微藻的热化学转化制备生物油燃料的方法。

背景技术

随着化石燃料的逐渐枯竭以及使用化石燃料所引起环境污染的加剧，寻求可再生、无污染可替代新能源已迫在眉睫。在所有可再生新能源当中，生物质以其高产量、低污染、二氧化碳零排放等诸多优点而成为争相研究的热点。其中，微藻作为一种重要的可再生生物质因其光合作用效率高、环境适应能力强、生长周期短，易于大规模养殖且成本低廉，不占用耕地等诸多优点，而日益倍受关注。因此，微藻的利用与转化技术不仅成为了国际新能源领域的新方向，同时也逐渐成为了国内外众多学者研究的课题之一，研究焦点主要集中在微藻生物油燃料制备领域。但传统方法大规模转化微藻制备生物油燃料(生物柴油)面临两大挑战：一是微藻收获困难；二是须对收获的高水分微藻进行干燥并萃取其中的油分。所以，存在前期投入大、能源消耗高、原料利用率低等问题，且许多关键技术有待突破。因此，研究开发微藻生物油燃料制备新途径成为了当务之急。

微藻的转化方法有多种，其中热化学转化是一种行之有效的方法。微藻的热化学转化以微藻为原料，以亚/超临界溶剂为反应介质，通过热解液化制取生物油。和室温溶剂相比，在亚/超临界溶剂中进行化学反应具有以下特点：1)可与大多数有机物和气体互溶，变传统的多相反应为均相反应，增加反应速率；2)可降低某些高温反应的反应温度，同时改善产物的选择性和收率；3)较小的温度和压力变化即可实现同时兼具液体密度和气体传质性能的最佳结合。因此，采用亚/超临界溶剂处理微藻制备生物油燃料具有良好的应用前景。此外，采用亚/超临界溶剂特别是醇类为反应介质，不但可可以直接将微藻中的脂肪转化为脂肪酸酯类-生物柴油的主要成分，而且其中的碳水化合物和蛋白质等物质也可一并转化，可有效克服传统方法中先对高水分微藻进行干燥并萃取其中油分再进行转化的壁垒。

热化学转化微藻制备生物油燃料的研究中，温度、反应时间、物料添加量对于油的产量以及品质均有影响。国内外对于微藻生物质在新能源方面的利用目前仅限于提取生物油阶段，而以微藻为原料通过热化学转化生产生物油的报道较少，相关研究匮乏。本发明利用微藻生物质，用热化学转化方法得到生物油产品，首先对所选溶剂进行筛选，继而用优选的溶剂考察溶剂/微藻比、反应时间以及反应温度对生物油产率以及性质的影响规律，探索出生物油产率最大时的反应条件。通过本研究可望进一步促进微藻生物质在生物油产业上的应用和发展。

发明内容

因此，本发明的目的是建立一种微藻的热化学转化制备生物油燃料的方法，为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案。

本发明微藻的热化学转化制备生物油燃料的方法，包括如下步骤：

(1)、将干燥并粉碎的微藻在锣中进行筛漏，得到微藻细小颗粒；

(2)、称取处理好的微藻细小颗粒置于高压反应釜中，加反应溶剂，不添加催化剂，密封，将高压反应釜放入到熔融盐中，选择溶剂/微藻比为2∶2.5-16∶2.5，控制温度在170-370℃，持续时间为5-120min，反应结束后冷却，称量所得气体质量，打开反应釜，收集反应釜内所得混合物；

(3)、用有机溶剂对混合物进行萃取，分离滤分别得到有机相和固体残渣，旋蒸除去有机溶剂得到生物油，所有产物的产率计算公式分别如下：油产率(wt.％)＝(m_油÷m_原料)×100％，渣滓产率(wt.％)＝(m_渣滓÷m_原料)×100％，气体产率(wt.％)＝(m_气÷m_原料)×100％。

(4)所得生物油用气相色谱-质谱，元素分析等技术进行分析表征。

在本发明的一个优选实施方式中，其特征在于：所述的微藻粉碎后颗粒的平均粒径为80-120目。

在本发明的一个优选实施方式中，其特征在于：所述的微藻为小球藻、螺旋藻、杜氏盐藻和微绿藻，优选为小球藻(Chlorella Pyrenoidosa)。

在本发明的一个优选实施方式中，其特征在于：所述的用于萃取的有机溶剂为二氯甲烷、氯仿、苯、二氯乙烷、异丙醇、乙酸乙酯以及乙醚，优选为二氯甲烷。

在本发明的一个优选实施方式中，其特征在于：所述的用于萃取的有机溶剂经回收处理后可重复使用。

在本发明的一个优选实施方式中，其特征在于：不添加催化剂，反应溶剂为水、乙二醇、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丙酮、乙酸乙酯、1，4-二氧六环、四氢萘、苯，优选为乙醇。