[发明专利]一种秸秆分级催化液化制备生物油的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物油的制备方法，具体是一种秸秆分级催化液化制备生物油的方法，属于生物质高效利用技术领域。

背景技术

生物质是地球上一种最有前景的能够制备燃料和化工原料的可再生资源。我国生物质资源丰富，仅农作物秸秆年产量就达7亿吨，约占世界秸秆总产量的30%。秸秆中有机质含量约15%，并含有氮、磷和钾等多种微量元素；秸秆中的纤维素、半纤维素、木质素、蛋白质等可被微生物分解，也可经热化学法获得化工原料或加工成饲料。然而，在农村只有小部分秸秆被当做饲料或肥料，大部分都被就地焚烧。一方面，秸秆的就地焚烧由于在燃烧过程中释放出大量的一氧化碳、氮氧化物、二氧化碳和大颗粒尘埃等，而严重降低大气的质量。另一方面，秸秆的就地焚烧会烧焦土壤，驱散土壤水分，加快有机质挥发，使得土壤团粒结构遭到破坏而严重破坏土壤结构；同时，秸秆的就地焚烧造成大量可再生能源的浪费。所以，目前最迫切的任务是将生物质秸秆大规模、高效的转化为高附加值、易储存、易运输的化工原料或能量密度高的代用液体燃料(生物油)。

目前，生物质液化反应的难点是液化率较低以及生物油产品品质不高，粘度大，化学性质不稳定，酸值高等，催化剂的加入将有助于这些问题的解决。这些催化剂的缺点：酸碱催化剂对反应设备有很强的腐蚀性，与生物油混在一起，增加了生物油精制与纯化步骤；负载型催化剂价格昂贵，与残渣无法分离，不能实现催化剂的回收再利用。

我们课题组此前采用共沉淀法将CaO、Al₂O₃和Fe₃O₄浸入NaOH水溶液，然后在马弗炉中高温煅烧制备出磁性催化剂，该催化剂在一定条件下被用于催化麦秆的超临界醇解^[6-8]。虽然得到生物油产率达95%以上，但是我们采用计算生物油产率的公式为：Y_L = m_L / m_秸秆，_daf× 100%，在这个醇解过程中，溶剂也参与了催化反应，但是它的质量未被帯入产率计算公式，所以生物油的产率较高。若将参与的溶剂质量带入公式Y_L =∑m_L/(m _秸秆，_daf+ m_{参与反应的溶剂})，生物油产率为50.6 %，虽然提高了产油率，但是总的产油率还不是很高。（附注：生物油和残渣的产率分别用Y_L和Y_S表示，计算公式为：Y_L =∑m_L/(m _秸秆，_daf+ m_{参与反应的溶剂})，Y_S = m_S/(m _秸秆，_daf+ m_{参与反应的溶剂})，其中m_L为当前反应温度点获得的液体产物的质量，m_S为醇解反应后获得的残渣的质量，m _秸秆，_daf为进行醇解反应所加入的无灰干燥的秸秆质量, m_{参与反应的溶剂}为参与反应的溶剂的质量。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种秸秆分级催化液化制备生物油的方法，一方面提高秸秆的液化率和产油率，另一方面实现催化剂的回收利用。同时，采用分级醇解的方法，实现最大程度利用秸秆液化获取生物油。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：包括以下步骤：