[发明专利]磷类催化剂在生物质制备生物燃油中的应用

说明书

技术领域

本发明是关于生物质综合利用技术领域，特别涉及磷类催化剂在生物质低温制备生物燃油中的应用。

背景技术

Funda Ates，Ayse E.Pütün，Ersan Pütün，在《J.Anal.Appl.Pyrolysis》(73(2005)29～304)“Catalytic pyrolysis of prennial shrub，Euphorbia rigida in thewater vapour atmosphere”一文中披露了在饱和水蒸气条件下催化热解Euphorbia rigida(一种大戟属植物)，当使用的Co-Mo催化剂的含量达到20％时，得到最大产量为42.56％的生物油，生物油中含有较多的极性物质。ErsanPütün，Basak Burcu Uzun，Ayse Eren Pütün，在《biomass&bioenergy》“Production of bio-fuels from cottonseed cake by catalytic pyrolysis under steamatmosphere”一文中披露了蒸气催化热解棉子饼过程中，使用20％(占原料质量)硅酸盐作催化剂时，所得到的生物油最大产量为31％，氧含量为11％～14％。Funda Ates，Ayse E.Pütün，Ersan Pütün，在《fuel》，Pyrolysis of two differentbiomass samples in fixed-bed reactor combined with two different catalysts一文中披露了两种商业催化剂DHC-32和HC-K 1.3Q在热解Euphorbia rigida和芝麻杆中所得到的生物油的产量和性质。其结果为：当使用占原料质量10％的催化剂，对于两种生物质的热解所得到的生物油的产量最大分别为26.1％，27.55％和26.5％，28.2％，氧含量为13.45％～23.05％。

另外，磷矿石的种类繁多，我国磷矿石的基本类型如表一所示。具体有独居石又称磷铈镧矿、磷钇石、磷灰石、氟磷灰石、氯磷灰石、羟磷灰石、碳磷灰石、碳氯铅矿、磷铝石、绿松石、蓝铁矿、铜铀云母、钙铀云母等。其化学制品用途极其广泛，如表二所示，但综合国内外文献，直接将其作为催化剂之一，应用于生物质热转化制备燃料以及可燃气，还未曾有过报道。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中将生物质热转化制备生物燃料以及可燃气所采用的催化剂结构复杂，以及催化剂难以制备或购买，催化剂产品价格昂贵，成本高且所得到的生物石油的氧含量高，组分中含有较多的极性物质，进一步分离较困难的不足，而使用磷类催化剂作为生物质热转化制备生物燃油(汽油、柴油、煤油馏份为主)及可燃气的催化剂，所获得的生物燃油的热值约是30～46MJ/kg，氧含量＜6％。

本发明的磷类催化剂在生物质制备生物燃油中的应用，是将磷类催化剂作为生物质制备生物燃油的催化剂，由生物质制备出生物燃油及可燃气。

本发明的磷类催化剂在生物质制备生物燃油中的应用，向经过粉碎、筛选的生物质原料中加入少量水，其中水与生物质原料的重量比是0.1～1.5，再加入磷类催化剂，磷类催化剂中的磷元素的含量占生物质原料重量的0.05～10％，将生物质与催化剂均匀混合后加入到密闭的反应釜或反应器中，对反应釜或反应器进行加热，在反应过程中无额外气化介质或预热气体补充的条件下，升温速率2～60℃/min，反应温度在300～600℃之间，收集所产生的气体，该气体为可燃气，可燃气的主要成分包含H₂、CH₄、CO等，可燃气的产率约为40～70％；对剩余的渣滓进行常压蒸馏处理，收集60～450℃的馏分，得到较高热值(热值是30～46MJ/kg)，低氧含量(＜6％)的生物燃油(组分包含汽油、柴油、煤油馏份)，其产量达10～20％。

所述的生物质原料是农作物秸秆、草本植物、木本植物或它们的任意混合物。

所述的农作物秸秆、草本植物、木本植物的长度小于30mm，优选长度为0.5～30mm。

所述的农作物秸秆选自稻草、麦草、玉米秸秆、大豆秸秆、棉花秸秆、红薯秧等中的一种或一种以上的混合物。

所述的草本植物选自芦苇、荻苇、芒杆、竹子、草坪的草屑等中的一种或一种以上的混合物。

所述的木本植物选自树木的落叶、木屑或它们的任意混合物等。

所述的生物燃油的热值是30～46MJ/kg，氧含量＜6％。