[发明专利]高沸点溶剂分离生物油的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物油的分离方法，特别涉及一种生物油的蒸馏方法。

背景技术

当今社会主要依赖于传统的化石能源，全球总能耗的74％来自煤炭、石油、天然气等矿物能源。化石能源的应用推动了社会的发展，但资源却在日益耗尽。生物质作为唯一能够直接转化为气体、液体、固体燃料的可再生能源，已经得到世界各国广泛的关注。其中生物质快速热解液化技术自上世纪80年代以来飞速发展，已经成为生物质液体燃料领域的新的研究热点。生物质快速热解可获得高达70％以上的液体产品-生物油，具有取代石油产品的巨大潜力，且生物油氮、硫含量低，不会造成环境污染。但是其自身的性质限制了其应用，目前只能作为初级燃料供锅炉和窑炉使用。生物油化学成分复杂，已鉴定的有机化合物在400种以上；热稳定性差，加热到80度以上，其黏度明显增加，直接加热蒸馏，易发生爆沸、结焦，残余大量黑色固体；与石油不同，生物油组分大部分是含氧化合物，高含氧量导致其热值只有16-19MJ；生物油含有大量的有机酸和酚，具有一定的酸性，对金属有腐蚀，高分子量的酚导致其不能完全汽化，故不能作为内燃机燃料使用。所以要使生物油作为石油替代品得到广泛的应用，就必须对其进行类似于石化工业的精炼，但是由于二者的化学成分和物理性质差别巨大，石化工业中许多成熟的方法在生物油体系中并不适用，必须寻找新的可行的方法对其进行精炼加工。生物油分离作为精炼过程的一部分，除了有利于催化转化，还能够得到若干的化学品。Gallivan等利用生物油不同组分亲水性和酸性强弱的差异，通过加入水无机酸、碱，可以分离得到酚、有机酸和中性化合物。为避免使用大量的酸和碱，Chum等在此基础上，使用有机溶剂萃取的方法完成了对生物油不同组分的分离。但该分离方法使用大量高挥发性有机溶剂，无疑给分离过程带来了污染问题和安全隐患。

发明内容

为了解决现有生物油不同组分的分离方法存在污染环境的问题，同时，为生物油精炼加工提供高级中间原料和高附加值化学品，本发明提供一种高沸点溶剂分离生物油的方法。

实现上述目的的技术解决方案如下：

本发明使用50-60份甘油作为辅助试剂，预先加入到容器中，搅拌下加热到200-250℃，再将原料30-50份生物油以恒定的流速加入到甘油中，加热保持甘油的温度，同时蒸出大量的馏分，馏分可按照沸点的不同通过精馏的方式分开。残余的甘油混合物待冷却到80℃时，在搅拌下缓缓加入到水中，析出大量的木质素沉淀物，离心或抽滤分离得木质素沉淀物和甘油滤液；木质素沉淀物经过过滤、洗涤和干燥即可获得裂解木质素。

过滤后的滤液加热除去水分和少量的挥发性有机物后，可得粗甘油，循环使用。从生物油和甘油中蒸出的水经过冷凝后，也可循环使用。当水中的有机物富集到较高浓度后，可以蒸馏分离得到更多的有机化合物。整个分离方案中蒸馏使用的热能均由生物油提供，实现分离过程中原料和能量的自给自足。具体的工艺流程见图1。

本发明是利用高沸点溶剂甘油在高温条件下挥发性低的性质，来作为溶剂溶解和稳定生物油中的不挥发组分：如碳水化合物、木质素，抑制其发生结焦，并且作为传热介质使生物油均匀的受热，防止蒸馏过程中由于黏度提高导致的局部过热。通过本发明方法可以使生物油分离与现有的石化工艺接轨，从而得到不同沸点的有机组分和裂解木质素。完全避免了无机酸、碱和挥发性有机溶剂的使用，避免了污染，提高了分离过程的环境友好性和安全性。另外，高沸点溶剂-甘油是生物柴油生产过程中的副产物，可以从生物质中大量获得。

本发明与现有技术比较还具有以下优点：

1、工艺操作简单，易于实现。

2、将生物油分离得到挥发性馏分和不挥发性木质素，利用率提高。

3、甘油和水回收循环使用，所需热能由生物油提供，降低了分离过程的经济成本。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图，

图2为馏分的GC-MS(气质联用)谱图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地描述，但这些实施例并不限制本发明的保护范围。

本发明中使用的生物油由安徽易能公司提供，原料为稻壳，生物油含水率27.65wt.％。实验中样品含水率根据ASTM D 1744标准，采用卡尔-费休法测定；甘油的含量根据内标法使用GC(气相色谱)测定；馏分通过GC-MS进行检测。

实施例1：