[发明专利]一种木质素重质油提质制备生物含氧燃料的方法

说明书

本发明公开了一种木质素重质油提质制备生物含氧燃料的方法。该方法针对当前木质素重质油含氧量高、pH值低等本证特征，以及生物油改性过程中易结焦导致催化剂失活的技术难题，将木质素重质油与反应介质和碱性载体负载的非贵金属催化剂混合，在1～4MPa氢气压力的条件下，120～160℃反应1～5h，分离出催化剂，除去反应介质，实现木质素重质油的高效催化提质，获得高品位的生物含氧燃料；提升pH值以及热值、并降低氧含量以及氧碳原子比等关键性能。本方法具有催化剂廉价易得且可实现循环使用、反应条件温和、木质素重质油性能提升明显等显著优点；且该方法工艺操作简单、可实现间歇与连续式生产。

技术领域

本发明涉及木质素生物油的改性提质，特别是涉及一种利用廉价负载型催化剂通过加氢改性的方法由低值木质素重质油提质制备高品位生物含氧燃料的方法，属于新能源与可再生能源技术开发和高效利用领域。

背景技术

自上世纪以来，在煤、石油、天然气等化石资源的支撑下，人类文明得到了极大的发展。然而，上述大量一次能源的消耗也带来了诸如能源危机、温室效应、酸雨、PM2.5等环境危机等副作用。因此，如何在可持续发展理念的框架下，寻求低碳、低污染的可再生替代能源成为了世界各国的共识。

生物质是自然界中唯一含有固定碳的可再生资源，其直接来源于植物的光合作用，且主要由碳、氢、氧三种元素组成。因此，生物质被广泛认为是化石资源在能源与资源领域的最优替代品。近年来，政府和科研界围绕生物质的高值化利用开展了大量的工作。尤其是针对生物质组分中的纤维素和半纤维素的高效定向催化转化取得了不俗的成果。但一个不容忽视的问题是，生物质不仅含有纤维素和半纤维素，而且含有与上述组分相关交联的木质素。相对于纤维素和半纤维素简单的结构与化学键合方式，芳香类聚合物木质素无论是结构和连接方式都更为复杂。

当前木质素利用技术存在挥发性单酚类产物收率低、木质素生物油主要是重质油等显著技术难题。尤其是，木质素重质油中含有大量的不饱和组分、且酸度高、挥发性低，无法作为燃油直接利用。

当前诸如酯化、加氢脱氧等生物油改性技术可在一定程度上实现生物质轻质油的改性，获得低酸度生物油或高热值烷烃。但受制于木质素重质油高度不饱和的结构特点，改性提质过程效率低、催化剂易结焦等技术难题，因此少有针对木质素重质油改性的技术报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种木质素重质油催化改性提质制备高品位含氧燃料的方法，通过对催化剂和催化体系的设计，降低了木质素重质油的氧含量、氧碳原子比与酸度，提高其碳、氢含量以及热值，从而达到提升生物燃料品质的目标，并实现抑制生物油提质过程结焦和催化剂的重复使用，工艺简单，同时适用于间歇式和连续式生产的目的。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种木质素重质油提质制备生物含氧燃料的方法，包括如下步骤：将木质素重质油与反应介质和碱性载体负载的非贵金属催化剂混合，在1～4MPa氢气压力的条件下，120～160℃反应1～5h，分离出催化剂，除去反应介质，实现木质素重质油的高效催化提质，获得高品位的生物含氧燃料；

所述的碱性载体负载的非贵金属催化剂，所述的碱性载体为MgO、MgO-SiO₂或MgO-Al₂O₃；所述的非贵金属为Ni或La-Ni或Cu-Ni或Mn-Ni或Fe-Ni或Ru-Ni；

所述的反应介质为低碳醇、C8～C12烷烃或十氢萘；所述低碳醇为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇和2-丁醇中的一种或多种；所述C8～C12烷烃为正辛烷、正壬烷、正癸烷、正十一烷和正十二烷中的一种或多种。

为进一步实现本发明目的，优选地，所述的碱性载体负载的非贵金属催化剂中的Ni质量分数相对于碱性载体的含量为5％～20％；所述的La、Cu、Mn、Fe或Ru的质量分数为碱性载体的1％～5％。