[发明专利]一种水稻秸秆催化制备生物质燃料的方法

说明书

本发明公开一种水稻秸秆催化制备生物质燃料的方法，包括以下几个步骤，以水稻秸秆为主要原料，将水稻秸秆经过第一次预处理得秸秆粉，然后将秸秆粉第二次预处理得秸秆悬浮液II。通过预处理的过程使纤维素的结构发生改变，减小纤维素的团粒大小，提高纤维素分子与溶剂发生有效化学反应碰撞的机会，提高最终目标产物的得率；利用催化剂载体先是对催化剂进行吸附，然后以载体为单位，对目标底物进行催化，起到了良好的效果。

技术领域

本发明涉及新能源的开发利用技术领域，尤其涉及一种水稻秸秆催化制备生物质燃料的方法。

背景技术

乙酰丙酸甲酯是一种淡黄色、透明油状化合物，是一种高效能柴油添加剂，也可作为清洁燃料单独使用。产品质量达EN590标准要求，排放达ULSD标准要求。该产品可减少96％的温室气体排放，在欧洲允许以65％的比例与石油柴油掺合使用，与油脂生物柴油相比，成本下降50％，销价却高30％以上。且具有可生物降解、低凝、氧化安定性好等特点，是高档柴油燃料的发展方向。但由于生物质的难降解结构，目前生物质的直接醇解液化大都需要高温高压和高酸浓度，严苛的条件和较高的生产成本严重制约了其规模化生产。

在生物质的醇解过程中，催化剂是实现高效转化的关键因素，在目前多种催化剂的情况下，有无机酸、固体酸、离子液体等；这些都有利于乙酰丙酸甲酯的合成，由于液体酸存在腐蚀设备的风险，同时不易回收，本发明采用Al₂(SO₄)₃·18H₂O作为催化剂，Al₂(SO₄)₃·18H₂O具有较好的催化活性，新鲜Al₂(SO₄)₃·18H₂O粒子具有不同的晶体形态和尺寸，而且呈现出一定程度的团聚，但是从反应5次后催化剂的扫描电镜图可以看出回收的催化剂与新鲜的相比颗粒明显增大，团聚现象明显。而且反应后的催化剂颜色由白色变成灰白色，这可能是催化剂表面积碳引起的；团聚现象的出现影响了重复利用Al₂(SO₄)₃·18H₂O催化剂的活性，对比新鲜Al₂(SO₄)₃·18H₂O固体催化剂，重复使用的Al₂(SO₄)₃·18H₂O活性有所降低。

根据以上出现的问题，本发明主要解决的是生物质产乙酰丙酸甲酯由于秸秆难以醇解造成的无法规模化生产及催化剂重复使用效率低的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种水稻秸秆催化制备生物质燃料的方法，提高秸秆醇解效率，提高催化剂重复使用的效率。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

一种水稻秸秆催化制备生物质燃料的方法，包括以下几个步骤，以水稻秸秆为主要原料，将水稻秸秆经过第一次预处理得秸秆粉，然后将秸秆粉第二次预处理得秸秆悬浮液II；

将催化剂十八水合硫酸铝溶于60～80℃水中制成饱和溶液，加入载体颗粒I充分吸收饱和溶液，吸收完成后烘箱中烘干，再次重复吸收饱和溶液，重复3～4次，完成后得载体颗粒II，将载体颗粒II进行包膜得载体颗粒III；

最后将秸秆悬浮液II、载体颗粒III、甲醇溶液和水按15:4:5:20的比例混合，放入高温密闭反应釜中，在150～200℃条件下保温醇解1.0～1.5h，完成后抽滤得滤液I，载体颗粒III清洗后备用，对滤液I进行旋转蒸发仪蒸发浓缩得滤液II，滤液II为滤液I的1/3，所得滤液II即为所制备的生物质燃料。