[发明专利]一种废弃咖啡渣水热液化制取生物油的方法

说明书

本发明公开了一种废弃咖啡渣水热液化制取生物油的方法，40～105℃干燥收集的废弃咖啡渣，置入高温反应釜后加入蒸馏水；密封反应釜，置换反应釜中空气后加压；升温反应釜至水热液化过程要求260℃～340℃，停留5～45分钟；反应过程完成后冷却降温，打开反应釜用有机溶剂清洗转移产物，抽滤分离固体残渣，分液分离出生物油混合溶液；利用旋转蒸发仪蒸出有机溶剂，得到废弃咖啡渣水热液化生物原油。本发明制备过程产油率高，节约干燥原料所需能源，可实现咖啡渣原料的全组分转化，提高利用率，有效利用各类生产加工咖啡饮品的废弃物，环境友好且实现了能源的可再生利用。

技术领域

本发明属于生物质能源热化学转化领域，具体涉及一种利用水热液化从废弃咖啡渣中制取生物油的方法。

背景技术

为缓解环境污染以及能源短缺问题，生态友好、可再生的生物质能源转化利用成为新能源领域的重要发展方向。咖啡是世界三大饮品之一，随着社会经济发展和人民生活水平的提高，对咖啡饮品的需求迅速增长。生产制作咖啡饮品大量剩余的咖啡渣原料，含有大量的脂质、碳水化合物和蛋白质组分，具有很高的能源化利用潜力，开发利用可带来可观的经济和环境效益。目前，对废弃咖啡渣的利用主要集中在制取活性炭、使用脂肪抽提器提取咖啡油等方面，但针对咖啡渣废弃物全组分转化技术的开发应用涉及很少。

生物质水热液化技术是指一种在亚临界或超临界的条件下，将生物质废弃物如农作物秸秆、污泥、藻类等经过热化学过程，直接转化为生物油的过程。和其他生物质利用技术相比，水热液化技术具有湿过程节约干燥原料能源、全组分利用生物质原料等优点，是一种新型生物质资源转化技术。目前，针对的生物质水热液化的研究发明主要集中在反应操作条件优化、催化剂选取制备等方面，选用的原料大多限于农林废弃物、水生生物质等。虽然废弃咖啡渣原料具有有机成分含量高、可收集利用性强等水热液化应用潜力，但是缺乏基于废弃咖啡渣生物质原料水热液化制取生物油的发明应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用废弃咖啡渣水热液化制取生物油的热化学转化方法，利用高温反应釜、真空泵、旋转蒸发仪等装置，能够直接高效地使咖啡渣原料进行热化学转化过程，分离、提取出高热值、能量密度高的生物油。

本发明的技术方案如下:

一种废弃咖啡渣水热液化制取生物油的方法,所述方法步骤如下：

(1)将收集的废弃咖啡渣原料40～105℃烘干；

(2)将步骤(1)中的原料放置于水热液化反应釜中，加入蒸馏水，原料与蒸馏水的质量介于1：5到1:6之间；

(3)安装密封步骤(2)中放置好原料的反应釜，通氮气排出釜内空气，再加压至4MPa；(4)加热反应釜，温度达到预设温度值后，在该温度下保持；加热及温度保持过程中不断搅拌；

(5)反应过程结束后，冷却降温至室温；

(6)排气降压，打开反应釜；用二氯甲烷清洗、转移产物，真空泵抽滤分离固液产物，分液得到生物原油的二氯甲烷溶液；

(7)利用旋转蒸发仪分离步骤(6)使用的有机溶剂，得到的生物原油。

步骤(1)使用的废弃咖啡渣原料来自制取速溶咖啡剩余咖啡渣、咖啡机制作咖啡剩余咖啡渣、手冲咖啡剩余咖啡渣制作咖啡饮品剩余的咖啡渣废弃物。

步骤(1)废弃咖啡渣原料的颗粒粒径为50-120目。

步骤(4)中水热液化反应温度在260℃～340℃。

步骤(4)中水热液化温度保持时间在5～45分钟。

本发明方法制取的生物油可应用于直接使用或进一步提质成生物柴油和汽油，作为内燃机替代燃料。