[发明专利]一种利用微藻水热气化制备甲烷的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用微藻水热气化制备可燃性气体的方法，具体涉及一种利用微藻水热催化气化制备重要工业气体燃料和化工中间体-甲烷的方法。

背景技术

甲烷(CH4)是一种重要的生物气体燃料，同时也是一种重要的化工原料，主要通过煤气化制备富含CO、CO₂和H₂的混合气，继而甲烷化而制得。煤为化石类能源，不可再生，且煤气化过程中会产生一定的含硫氧化物，对环境造成污染。因此，开发质优价廉的煤替代原料及其高效、科学的转换技术是实现生物CH4规模化发展的前提基础，同时对于保护生态环境、实现人类社会的可持续发展具有非常重要的现实和长远意义。

生物质是一种重要的煤替代原料，具有可再生、高产量、低污染、二氧化碳零排放等诸多优点。其中，微藻作为一种重要的可再生生物质因其分布广、光合作用效率高、环境适应能力强、生长周期短等突出特点，而日益倍受关注。因此，利用微藻制备生物CH4具有广阔的发展和应用前景。但至今尚无以微藻为原料利用水热催化气化法制备CH4的报导。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种利用微藻水热气化制备CH4的方法，该发明制备的气体产物中CH4的含量和产率均可达到最高。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种利用微藻水热气化制备CH4的方法，称取一定量的微藻浆料置于高压反应釜中，加入催化剂，密封，将高压反应釜放入到高温熔融盐中，控制温度在400～450℃，持续时间为30～90min，反应结束后冷却，打开反应釜，收集反应釜内气体。

优选地，所述催化剂为Ru/C、Pt/C、Pd/C、Rh/C或Ir/C。更优选催化剂为Pd/C。

优选地，所述气化水密度为0～0.100g/cm³，更优选气化水密度为0.054g/cm³。

优选地，所述微藻为螺旋藻、微绿藻、裂殖壶藻、小球藻或小球藻提取油。更优选微藻为微绿藻。

本发明以藻类生物质为原料，光合作用效率高、环境适应能力强、生长周期短、能源消耗低、前期投入少、成本低廉且易于大规模养殖，不占用耕地，缓解了对于化石能源的依赖。而且直接收获的微藻含有较高的水分，水热气化无需干燥，通过与水直接加热气化制得甲烷混合气，可节省大量能量。

本发明利用充足资源水作为反应介质，无毒害，可循环利用，通过气化过程中水密度的控制可调节混合气中CH4的相对比例。

实践证明，本发明气化所得气体混合物中CH₄体积百分含量为14.98～56.32％，产率为2.44～19.49mmol/g。

附图说明

图1不同催化剂下小球藻水热催化气化所得气体混合物中CH₄体积百分比。

图2不同催化剂下小球藻水热催化气化所得CH₄的产率。

图3不同水密度下小球藻水热催化气化所得气体混合物中CH₄体积百分比。

图4不同水密度下小球藻水热催化气化所得CH₄的产率。

图5不同原料水热催化气化所得气体混合物中CH₄体积百分比。

图6不同原料水热催化气化所得CH₄产率。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步加以说明。

实施例1：微藻水热气化制备CH4

在37mL反应釜，加入微藻用量1g,蒸馏水1mL,水密度0.054m³,控制He气氛在0.01MPa，采用1gPd/C催化剂用量，在反应温度430℃,进行催化反应1h。

实施例2：催化剂筛选

37mL反应釜，加入1g小球藻,1mL蒸馏水(水密度0.027g/cm³),1gRu/C、Pt/C、Pd/C、Rh/C或Ir/C，在反应温度430℃反应1h。所得气体混合物中CH₄的体积分数和产率分别如图1和图2所示。