[发明专利]一种利用生物油制备液体燃料的方法

说明书

本发明涉及生物质燃料技术领域，尤其涉及一种利用生物油制备液体燃料的方法。本发明公开了一种利用生物油制备液体燃料的方法，包括以下步骤：步骤1：将生物油与烃类溶剂混合，静置分层后提取得到含第一产物的烃类溶液；步骤2：将所述含第一产物的烃类溶液与催化剂进行加氢脱氧反应，得到液体燃料。该方法将生物油中提取出来的第一产物直接制备液体燃料，有效防止了生物油全组分加氢脱氧过程中复杂组分的缩聚反应引发催化剂失活。另外，该方法提取得到的含第一产物的烃类溶液中的轻质酚类化合物收率高，且经加氢脱氧后只含有碳数在6‑10的烃类化合物和烷基酚化合物，可以直接作为燃料使用，提升了液体燃料的品质。

技术领域

本发明涉及生物质燃料技术领域，尤其涉及一种利用生物油制备液体燃料的方法。

背景技术

随着能源和环境问题的日益突出，可再生能源得到越来越多的关注和研究。生物质能具有富碳含量、储量大、分布广、污染低、廉价以及可再生等优点，被公认为是一种潜在的化石替代能源。但是，生物质能量密度低、所占体积大，不利于运输和储存，通过快速热解将固体的生物质转化成液体的生物油，大幅度提升了能量密度。生物油以碳、氢、氧元素为主，组成成分多达上百种，包括酚、呋喃、酮、醛、醇、醚、酸和酯等。这些化合物结构复杂、氧含量高、化学性质不稳定，不能作为燃料直接应用于能源终端客户。

催化加氢脱氧能有效降低氧含量，同时增加化合物的稳定性，在生物液体燃料的制备方面具有很大的潜力，是普遍的生物油改质方法。但现有的生物油催化加氢脱氧改质技术主要是针对生物油全组分，也就是直接将复杂的生物油进行加氢脱氧反应，得到的效果并不好，使得生物油中重质的酚类低聚物、醛、酮等复杂组分很容易在加氢脱氧过程中发生缩聚反应，在催化剂表面积碳引发失活，因此很难实现高效完全的加氢脱氧转化，使得转化得到的液体燃料收率低。

发明内容

本发明提供了一种利用生物油制备液体燃料的方法，解决了现有的生物油催化改质效率低，得到液体燃料收率低的问题。

本发明提供了一种利用生物油制备液体燃料的方法，包括以下步骤：

步骤1：将生物油与烃类溶剂混合，静置分层后提取得到含第一产物的烃类溶液；

步骤2：将所述含第一产物的烃类溶液与催化剂进行加氢脱氧反应，得到液体燃料。

本发明采用的生物油源自棉花秸秆的热解，通过分级冷凝得到三级冷凝的生物油，富含酚类化合物，具体步骤参见Preparation of multipurpose bio-oil from ricehusk by pyrolysis and fractional condensation,Journal of Analytical andApplied Pyrolysis,2018,131,113-119.

本发明中，第一产物为轻质酚类化合物和少量的轻质烃类、醚类和羧酸类化合物。其中，轻质酚类化合物包括只含一个氧原子的烷基酚类化合物、含两个氧原子的愈创木酚类化合物和含三个氧原子的紫丁香酚类化合物。含有轻质酚类化合物的烃类溶液中还含有少量的轻质烃类、醚类和羧酸类化合物是由于生物质在高温热解成生物油的过程中发生副反应造成的。

本发明中，所述液体燃料由烃类化合物和烷基酚类化合物组成。其中，烃类化合物由环烷烃、烷基环烷烃、苯和烷基苯中的一种或几种组成，且碳原子数为6～10，可以作为燃料使用，其组成成分与汽油组分类似，且辛烷值相当高，是一种理想的交通燃料。烷基酚类化合物只含有少量的氧，可以作为燃料添加剂使用。另外，在步骤1中，烃类溶剂对于第一产物溶解度高，还具有非极性、不含氧等特点，有助于后续的加氢脱氧反应。

本发明中，加氢脱氧反应的装置优选为50mL 316L高温高压反应釜。

优选地，步骤1所述混合之后，所述静置分层之前，还包括：超声处理；