[发明专利]一种微藻催化液化制备生物油的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物工程和新能源领域，具体涉及一种以微藻为原料进行催化液化制备生物油的方法。

背景技术

随着化石燃料的逐渐枯竭以及使用化石燃料所引起的环境污染加剧，寻求可再生、无污染可替代新能源成为当务之急。在所有可再生新能源当中，生物质以其高产量、低污染、二氧化碳零排放等诸多优点而成为争相研究的热点。微藻作为一种重要的可再生生物质因其分布广、光合作用效率高、环境适应能力强、生长周期短等突出特点，而日益倍受关注。因此，微藻的利用与转化技术已逐渐成为国内外众多学者重点研究的课题之一，研究主要集中在微藻生物油燃料的制备领域。但利用传统方法大规模转化微藻制备生物油燃料存在两大壁垒：一是须筛选培养含油量高的藻种；二是须对收获的高水分藻种进行干燥并萃取其中的油份。所以，存在前期投入大、能源消耗高、原料利用率低等问题，且许多关键技术有待突破。因此，研究开发微藻生物油燃料制备新途径已迫在眉睫。

热解是一种热化学转化方法，可直接将生物质在高温下液化为粗生物油。根据升温速率的不同，可将热解分为快速热解和慢速热解。慢速热解的主要产物为焦炭、而快速热解的主要产品为生物油，且快速热解具有较高的生物质转化效率。国内外对于微藻的热解也有相关研究，如公开号为CN1446883A的专利公开了一种微藻快速热解制备生物油的方法，得到生物油的平均热值约为29MJ/kg。然而通过直接快速热解液化得到的生物油产率普遍较低，且热解油是一种棕黑色的粘稠液体，水分及氧、氮含量均较高，油的品质相对较差。因此，如何有效的在低能耗的条件下得到高品质生物油成为生物质液化油实际利用的另一个关注点。

在生物质的热解过程中，催化剂的使用可以有效地提高生物油的产率和改善生物油的品质。因此，催化剂的选择是催化热解技术的关键之一。目前，生物质热解所使用的催化剂主要包括沸石分子筛、碳酸盐、金属氧化物以及硅藻土等。如公开号为CN101624530A的专利公开了一种生物质液化油及其制备方法，通过热解技术将微藻进行热化学转化，反应中加入了碳酸盐催化剂，并得到了高品质的生物油。又如公开号为CN101514295A的专利公开了一种分子筛催化热解高含肪量微藻制备生物油的方法，利用HZSM-5、MCM-48或者HY分子筛催化剂得到了高品质高产率生物油。公开号为CN102531816A的专利公开了一种微藻催化裂解制取低碳烯烃的方法，其中使用了包括固体酸和固体碱催化剂进行裂解反应。然而，到目前为止，国内外对于负载型贵金属催化剂、钼基催化剂以及活性炭等在微藻催化热解中的应用鲜有报道，探究这些催化剂的对微藻热解的催化效果对微藻热解的进一步研究具有重大意义。

发明内容

本发明的目的在于：首先，考察不同类型催化剂对微藻催化热解液化行为的影响，从中筛选出效果较好的催化剂；其次，利用该催化剂探讨反应温度、时间、催化剂添加量以及还原性气体压力对生物油产率以及油品的影响规律，从而优选出最佳的微藻热解反应条件。

本发明实施例是这样实现的，一种利用微藻催化热解制备生物油的方法，所述方法包括如下步骤：

将干燥的微藻在粉碎机中进行粉碎，得到微藻颗粒；

称取处理好的微藻2.0g，置于间歇式高压反应釜中，添加催化剂，冲入高压还原性气体，密封；

将高压反应釜放入熔融盐中，控制温度在200～４10℃、反应时间在0～240min催化剂添加量0.02-1.2g，还原性气体气体压强2-10MPa；

反应结束后冷却反应釜，倾出反应釜内混合物；

用有机溶剂对反应混合物进行萃取，过滤除去滤渣得到有机相；

用旋转蒸发仪旋蒸除去有机相中的溶剂，剩余产物即为生物油产品。

进一步，所述的藻类包括小球藻、螺旋藻、微绿藻以及盐藻等。

进一步，所述的微藻颗粒的平均粒径在100目左右。

进一步，所述的催化剂为活性炭、Pd/C、Ru/C、Rh/C、Pt/C、Pt/C-S、MoS₂、Mo₂C、CoMo/γ-Al₂O₃。

进一步，其种类优选为贵金属催化剂，进一步优选为含Mo催化剂，进一步优选为Mo₂C；所述的催化剂的优选量为0.02～1.2g。

进一步，所述的高压还原性气体优选为氢气，其压强优选为2～10MPa。

进一步，所述的反应温度优选为200～410℃，进一步优选为290～350℃，进一步优选为310～330℃。