[发明专利]一种精制生物油有机相的连续制备方法

说明书

本发明涉及一种精制生物油有机相的连续制备方法，将木质纤维素类生物质和生物炭混合后，加入到反应器中进行微波热解，将产生的热解气进行低温等离子体协同Ti/HZSM‑5催化，得到催化后的热解气；将催化后的热解气进行冷凝，得到热解炭和精制生物油；将热解炭冷却分离后得到生物炭，筛分后循环利用；收集所得精制生物油，根据需要对低温等离子体协同催化装置内的催化剂进行再生处理；将收集的精制生物油用萃取剂进行萃取，然后将得到的萃取液蒸馏去除二氯甲烷，得到有机相。本发明克服了现有技术中精制生物油制取技术中存在的缺陷，具有生物炭循环回收利用率高，催化剂再生效率高，有机相连续制备效率高，且有机相产率和品质高的特点。

技术领域

本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种精制生物油有机相的连续制备方法。

背景技术

随着经济的高速发展，大量化石能源被不断消耗，导致了能源日益枯竭以及环境污染日趋严重。丰富的生物质资源在利用过程中具有CO₂净零排放，硫氧化物和氮氧化物排放量少等优点。采用热解技术将生物质转化为生物油，是生物质资源转化利用、提高能量密度的有效途径之一。而传统热解方法存在传热传质阻碍大、热量利用率低、生物质受热不均等问题，制约着生物质能的高效转化利用。微波热解技术由于独特的传热传质规律和更高的加热均匀性，且对物料尺寸没有特殊要求，能量消耗较低，得到研究者的普遍关注。但是对纯生物质直接进行微波热解较为困难，根本原因在于生物质较差的微波吸收性能限制了微波独特的“体加热”效应，影响了生物质热解转化效率。加入适量微波吸收剂能加快生物质的升温速度，提高生物质的热解效率。目前，各类研究中添加到生物质中的微波吸收剂主要有碳化硅、活性炭、石墨等，因而每次生物质微波热解都会消耗一定数量的专门吸收剂，经济性较差，且使用后吸收剂的分离回收较为困难，循环使用性较差。

生物质直接热解所得生物油具有高含水量、高含氧量、高黏度、低热值等特点，严重阻碍了其推广使用，必须对其进行精制。在生物油提质研究中，借助酸性择形分子筛的催化作用进行生物质热解气的在线催化裂解被认为是最具发展前景的技术路线之一，受到国内外研究者的广泛关注。沸石分子筛HZSM-5因其具有独特的酸性分布和孔道结构而表现出较好的催化裂解性能。但在生物油催化裂解过程中，HZSM-5易结焦失活(FanY S,CaiYX,LiXH,et al.Coking characteristics and deactivation mechanism of the HZSM-5zeolite employed in the upgrading ofbiomass-derived vapors,Journal ofIndustrial and Engineering Chemistry,2017,46:139-149.)；产物中多环芳香烃含量较高(Sun L Z,Zhang X D,Chen L,et al.Comparison of catalytic fast pyrolysis ofbiomass to aromatic hydrocarbons over ZSM-5and Fe/ZSM-5catalysts.Journal ofAnalytical and Applied Pyrolysis,2016,121:342-346.)。

众多学者对HZSM-5进行了各种金属和非金属元素改性研究，这些元素改性均会在一定程度上提高催化剂对某类反应的选择性，并增强稳定性，但助催化作用机理不尽相同，且很难实现精制生物油有机相产率和热值的同步提升，往往以牺牲产率来提高热值。其中，利用Ti改性的HZSM-5(Ti/HZSM-5)进行生物油的在线催化裂解，可明显提高对轻质烃类的选择性，延缓催化剂的结焦失活，在各种改性分子筛中表现较好(CaiYX,FanYS,Li XH,etal.Preparation of refined bio-oil by catalytic transformation of vaporsderived from vacuum pyrolysis of rape straw over modified HZSM-5.Energy,2016,102:95-105.)。然而，Ti改性物种及其作用机制尚不明确，且有机相产率与热值亦很难同时得到提升。