[发明专利]一种制备负载型固体碱催化剂及生物油的方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种生物油的方法，特别涉及一种负载型固体碱催化剂催化真空裂解生物质制取生物油的方法。

 

背景技术

随着化石能源的日渐紧缺，人们对各种可再生能源的研究也越来越深入，其中生物质能源以其低毒性、低污染和储量丰富开始受到人们关注。我国做为人口大国、农业大国、能耗大国，利用可再生能源改善现状，更具有现实意义。

生物质热化学转换技术是生物质能源利用技术的一种，其中真空裂解是以液相生物油为主要目标产物的一种技术，该技术在一定真空度和温度下使生物质转换成为不可凝燃气，生物油和焦炭三种能源形式。生物质在高温下首先转化成挥发份，该挥发份通过冷凝装置后，转化为生物油和不可凝燃气。专利CN101343547A公开了一种真空裂解分级制取生物油的方法，但冷凝装置设计的局限性限制了生物油的产率，而且整个体系处于负压状态，这对于样品的在线取样难以实现。CN1030252A公开的裂解油冷凝方法冷凝采取次一级冷凝液对前一级冷凝，可能会造成部分低沸点热敏性物质的聚合甚至结焦。目前，生物质热裂解方法普遍收率较低，通过催化可以提高生物油收率。专利CN101508619A公开了一种生物质与聚合物催化共裂解制取碳氢化合物的方法，但所用催化剂为废轮胎、聚乙希和日常废弃塑料等，催化剂原料繁多，且需要再次处理；这也使得生物油成分更加复杂，难以有效提高生物油产率。

 

发明内容

技术问题：本发明提供了一种制备简单，产物催化性能良好，能够有效提高生物油收率的制备负载型固体碱催化剂的方法，同时提供一种制备生物油的方法。

技术方案：本发明的制备负载型固体碱催化剂的方法，包括以下步骤：

    1 ) 将γ-Al₂O₃载体研磨成80~120目的颗粒，放入烘箱中烘12h；

    2）选取硝酸镁、硝酸钙、碳酸钠、碳酸钾中的任一种，溶解在去离子水中，配成浓度为0.2~0.4mol/L的金属盐溶液，将步骤1）中烘干的γ-Al₂O₃载体浸渍到金属盐溶液中，金属盐与γ-Al₂O₃的质量比1：4～1：10，浸渍时间48h；

3）将步骤2）中处理得到的悬浊液经抽滤后得到γ-Al₂O₃载体，在90~150℃条件下烘干，于400~600℃煅烧3~10h，得到粉状固体，即得到用于生物质真空裂解的负载型固体碱催化剂。

本发明的制备生物油的方法，通过催化真空裂解生物质来制取生物油，具体包括如下步骤：

    1）将白杨木屑筛选成40～100目的颗粒，放入真空干燥箱中烘10h；

    2）将按照上述方法所制得的负载型固体碱催化剂与步骤1）中处理得到的白杨木屑按质量比1：10～1：25均匀混合；

3）将步骤2）中处理得到的混合物放入管式炉中，在450~600℃、真空条件下裂解0.5～2h，产生的气体通过-20～0℃冷肼冷凝收集，即得到生物油。

有益效果：本发明相对现有技术，具有以下优点：    

首先，负载型固体碱催化剂制备简单，相比自催化反应，能够有效调控催化剂的制备条件以研究对反应的影响，并得到最优条件。

其次，负载型固体碱催化剂的主要成分为金属钙、镁、钠、钾的氧化物，避免了稀有贵金属和有毒金属的使用，不仅绿色环保而且显著降低了生产成本；而且该催化剂具有较高的催化效率，生物油收率可达59.64%。

最后，采用真空环境裂解，能够降低生物质的裂解温度，快速收集裂解气并冷凝得到生物油；催化剂的加入，大大提高了生物油的收率。

 

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步说明。

实施例1：

    （1）催化剂的制备过程： 

     1 ) 将γ-Al₂O₃载体研磨成80~120目的颗粒，放入烘箱中烘12h，准备称取26.0g该固体颗粒；γ-Al₂O₃是晶型是γ型的氧化铝。