[发明专利]一种秸秆液化分离综合利用的方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种可以将秸秆采用液化分离后综合利用的方法。 

背景技术

我国农作物秸秆主要包括粮食作物(水稻、小麦、大麦、玉米、大豆、蚕豌豆、薯类)秸秆、油料作物(花生、油菜籽、芝麻)秸秆、棉秆、烟秸秆、麻类秸秆和糖料作物(主要为甘蔗)秸秆等。其资源十分丰富，但实对于这些秸秆资源的利用率很低，据资料统计，目前我国用于还田部分的秸秆约占总产量的11％，工业原料部分约占3％，饲料部分约占18％，能源化利用不到10％，再加上其它方面的利用，我国的秸秆资源的利用率不足45％，对于不能回收利用的秸秆，很多被直接焚烧，会产生大量的有害气体，严重的污染空气。 

农作物秸秆主要成分为纤维素、半纤维素和木质素，虽然其成分比石油等化石资源复杂的多，但是其含有大量羟基的碳氢化合物通过液化的方法将其转变为可被利用的化工原料，用来合成各种高分子资料，可以作为生物质液体燃料和生物基化学品的重要原料。 

生物质液化制备生物油的工艺大概有三类：间接液化、高温热解液化、低温直接液化等。间接液化工艺首先将生物质气化成小分子含碳化合物，如CO、CH₄等，然后再以这些小分子含碳化合物为原料，催化转化为低分子液体燃料或化学品，该工艺复杂，成本较高。高温热解液化，是在缺氧的 条件下，将生物质高温下(一般为500-900℃)，直接液化得到生物油，该工艺能耗较高，生物油中通常含有一定水分，需要进一步精制获得生物油或生物基化学品。低温直接液化工艺是将生物质在溶剂介质中直接液化为生物油，该工艺相对成本较低，而且根据不同介质、催化剂等条件的变化，可以获得不同成分的生物油，适合制备不同生物基化学品，是比较常用的一种方法。中国发明专利CN101407727A将生物质在固体酸的作用下，在C1-C3一元醇的水溶液介质中，升温加压至200-280℃，压力位2-7MPa，保持0.5-10小时，冷却至常温后过滤，再将C1-C3的卤代烃分别对所得的滤液和滤渣进行萃取和抽提，合并萃取和抽提液，除去卤代烃和醇后得到生物油。但该工艺采用一元醇有机溶剂作为介质，成本相对较高，且容易造成污染，产物的热值和成分不明确。 

目前也公开了很多采用生物质制备生物油的方法，如中国发明专利(申请号：200910054288.X、200910195815.9、201010291801.X)分别以藻类、水葫芦、沙生灌木为原料，在水介质中，在温度200-450℃，0-6MPa惰性气体条件下，液化5-120分钟，液化产物经有机溶剂萃取，得到生物油。专利CN201110154276.1提到以藻类生物质为原料，在低级烷基醇介质中，在温度150-350℃条件下，液化得到脂肪酸烷基酯。以上公开的技术方案均是都是以水生物或是灌木为原料，并且只是公开了采用以上方法制备生物油或是脂肪酸烷基酯等单种物质，并未将生物质完全利用。 

发明内容

本发明目的是提供一种秸秆液化分离综合利用方法，以秸秆为原料，以绿色溶剂水作为反应介质，在相对温和的条件下，将秸秆液化为生物油、 生物基化学品和固体残渣，该生物油热值较高，可以作为低级燃料直接使用；生物基化学品富含多种高附加值化合物，可以作为进一步提炼生物基化学品的原料；固体残渣可以作为土壤改良剂，使秸秆更有效地得到综合利用，解决秸秆环境污染问题。 

所述一种秸秆液化分离综合利用的方法，其特征在于具体步骤如下： 

(1)将粉碎后的秸秆加水混合搅拌制浆，得到固液比为1∶50～1∶2的秸秆浆液； 

(2)将步骤(1)中的秸秆浆液在高压釜中进行液化反应，其中反应温度为140～350℃，反应压力为0.1～20MPa，保持1～200min后，迅速冷却，保留反应混合物； 

(3)将步骤(2)中保留的反应混合物通过固液分离器进行固液分离，得到混合物的固相物和水相物； 

(4)采用有机溶剂1对步骤(3)中分离后的混合物固相物进行萃取，分离得到有机相物和固体残渣，通过减压蒸馏除去有机相中的有机溶剂1即得到生物油，剩余的固体残渣作为土壤改良剂；其中有机溶剂1的用量为固相物质量的1～5倍； 

(5)采用有机溶剂2对步骤(3)中分离后的水相物进行萃取，分离得到有机相物和剩余水相物，通过减压蒸馏除去有机相物中的有机溶剂2即得到生物基化学品，剩余水相物作为回用水，用于制浆；其中有机溶剂2的用量为水相物质量的1～5倍；