[发明专利]一种微藻水热液化制备低氮生物质油的方法

说明书

本发明公开了一种微藻水热液化制备低氮生物质油的方法，所述方法以Keggin型杂多酸作为微藻水热液化反应的催化剂。本发明方法通过采用Keggin型杂多酸作为微藻水热液化反应的催化剂，在促进生物质油产量的同时还能有效提高生物质油的质量，降低固相产物的产量以及提高水相产物中铵根离子的含量，水相中存在的大量无机氮可作为微藻培养的氮源，从而实现水相的再利用；并且在空气或氧气氛围下，还原后的具有keggin结构的杂多酸能够重新被氧化，从而实现其重复利用。

技术领域

本发明涉及一种微藻水热液化制备低氮生物质油的方法，属于生物质能源技术领域。

背景技术

随着经济的发展和人民生活水平的提高，人类对能源的需求量日益增大，与此同时，以煤炭、石油为代表的化石燃料日益枯竭，而且化石燃料的大量使用势必带来诸如温室效应等环境问题，如何破解能源枯竭和环境污染瓶颈是摆在全人类面前的重大课题，以生物质能为代表的可再生能源因其环境友好且可再生的特点日益引起广泛关注。

生物质能作为一种清洁可再生能源，其利用过程能够实现碳的封闭循环，从而减少向大气排放CO₂，从而有效降低温室气体效应。目前生物质能源开发利用多集中在陆生生物质，主要是秸秆、木材类等木质纤维原料，反应过程多采用高温(＞500℃)热解将生物质原料转化为液体燃料生物油。但是，木质生物质原料存在生长周期慢、占地大、生物量较低且受季节影响较大的缺点，而且热解过程需要很高的温度且原料需提前干燥，所得的生物油含氧量高且性质不稳定。

微藻由于具有生长周期短、固碳效率高、繁殖能力强、易培养、耐受极端环境等方面的特性，越来越引起研究人员的关注。微藻中含有丰富的碳水化合物、蛋白质、脂肪等，不含木质素，在较低温度下就能够实现热解，所得的微藻油在稳定性、热值等方面较以木质纤维原料制备的生物油更具优势。因此利用微藻生产清洁可再生的生物质能具有较大的前景。

目前以微藻为原料开发液体燃料，主要的技术有厌氧发酵、生物发酵、水热转化等，其中微藻的水热转化是指在200-1000℃的条件下，由脂质，碳水化合物和蛋白质组成的有机化合物的分解和化学重整为生物质油，水溶性养分，气体和固体残留物的过程。根据反应温度的不同，微藻的热化学转化可分为水热碳化(150-250℃)，水热液化(250-350℃)，热解(350-700℃)和气化(700-1000℃)。水热液化(HTL)是在250-350℃的温度，4-22MPa的压力下，藻类生物质的细胞组成向脂肪酸，羧酸，醛，糠醛的热化学转化。微藻的无机养分在HTL过程中转化为水溶性盐，可循环利用用于藻类培养；水热液化技术能够将微藻生物质转化为类石油液体的生物质油，相比于其他转化技术来说反应条件相对缓和，且原料不需干燥处理，大大降低了反应成本，获得的生物质油热值较高，是一种理想的液态化石燃料替代物。但在微藻生物质直接液化时，生物质油产量不够高，所获得的生物质油含氧量较高；单糖与氨基酸之间发生的美拉德反应会产生较多的吡咯，吡啶等含氮杂环化合物，严重影响生物质油的品质；且生物质油中含有的如硫等杂原子也会在后续使用中造成污染。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种微藻水热液化制备低氮生物质油的方法，该方法通过采用Keggin型杂多酸作为微藻水热液化反应的催化剂，在促进生物质油产量的同时还能降低其中氮硫等杂原子的含量，从而有效提高生物质油的质量。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术手段如下：

一种微藻水热液化制备低氮生物质油的方法，所述方法以Keggin型杂多酸作为微藻水热液化反应的催化剂。

上述微藻水热液化制备低氮生物质油的方法，所述方法具体包括如下步骤：

(1)将微藻置于反应容器中，再往反应容器中加入水和具有keggin结构的杂多酸，密封反应容器；

(2)在空气氛围下加热至300～350℃，反应120～180分钟，待反应结束后，自然冷却至室温；