[发明专利]一种超声波处理生物原油提高重油产率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物原油制备工艺中重油产物回收，是一种超声波辅助萃取生物原油重油产物及提高产率的方法。

背景技术

全球石油资源日益枯竭，我们生活的环境由于大量汽车尾气和温室气体排放而不断恶化。数年来，各国都在一直积极探索能够替代石油的能源及其生产技术，以期尽早解决不可避免的石油短缺问题。生物质是唯一可转化为液体燃料的可再生能源。生物质液化转化为液体燃料，不仅可以缓解能源的短缺，还可以具有减少大气污染，保护环境和综合利用资源的功能，开发生物质能有助于减轻温室效应和维持生态、改善生态环境。生物质水热液化的反应条件相对温和，对设备要求相对较低，易于工业化规模生产，所以作为生物质资源高效利用途径之一。

水热液化制备生物原油工艺的产物分离过程直接影响产油率。根据分离方法的不同所得到的生物原油在产量及组成成分上均有很大差异。从渣油中萃取重油组分常使用的方法有回流法、索式提取法及浸泡提取法等。生物质都含有灰分，反应结束后，渣油中包含有灰分物质与部分固体残渣，部分重油产物被吸附、包裹在固体残渣表面及内部。传统的萃取方式不能将其萃取完全，且这些方法存在着工序时间过长、操作复杂、效率低、萃取剂挥发污染环境及重油萃取过程中产物损耗量大等缺点。

频率在20KHz以上的声波称之为超声波。其原理是利用超声波强化提取媒质的有效成分，是一种物理破碎过程。超声波对媒质主要产生独特的机械振动作用和空化作用。当超声波振动时，能产生并传递强大的能量，引起媒质质点以大的速度和加速度进入振动状态，使媒质结构发生变化，促使有效成分进入溶剂中。同时在液体中还会产生空化作用，即在有相当大的破坏应力的作用下，液体内形成空化泡的现象。当超声波的形成气泡后突然破裂（闭合）的瞬间能产生超过1000个大气压力，这种连续不断产生的瞬间高压强烈冲击物体表面。产物油渣与萃取剂混合过程中，使用超声波技术可以加快渣油中重油产物溶解效率，吸附在固体残渣上的有机成分可以脱离表面吸附作用，溶于萃取剂，提高产物重油的回收率。超声辅助萃取法是应用超声波强化提取媒质的有效成分，是一种物理萃取过程。当超声波振动时能产生并传递强大的能量，引起媒质质点以大的速度和加速度进人振动状态，使媒质结构发生变化，促使有效成分进入溶剂中，同时在液体中还会产生空化作用，即在有相当大的破坏应力的作用下，液体内形成空化泡的现象。超声波与索氏萃取相比超声波萃取技术主要优点：①成穴作用增强了系统的极性，会提高萃取效率；②超声波辅助萃取允许添加萃取剂以进一步增大液相的极性；适合不耐热的目标成分的萃取；④操作时间比索氏萃取短。生物原油产物重油含有多种不稳定有机化合物，回收产物过程中要求处理环境温和，因此适合使用超声波萃取辅助技术。

超声波技术现广泛应用于工业、食品、制药等领域中，主要对油脂、中药等特殊成分进行萃取分离，获得很高的使用效率。特别是在中药提取过程中，超声波萃取是重要的核心技术手段。超声提取从无到广泛使用，在以往的试验研究中，人们在不断地确认超声提取法的优点。如上所述，超声提取法与许多传统的提取方法相比较，确实显示出其独到的便利之处，能提高重油的提取速率、缩短工作时间，节省溶剂的消耗、提取率高，因而在小型实验室里人们广为用之。但因所采用的超声波仪器的种类和指标各异、提取瓶厚薄和放置随意等原因，某一成分的超声提取效果无法统一衡量。目前国内外还未有使用超声波萃取或辅助萃取水热液化反应后重油的报道。本发明针对生物原油制备过程中重油回收环节，为提高转化率及原料液化率而提出有效解决方法。

发明内容

本发明的目的是提出一种生物原油制备工艺中的超声波辅助萃取重油技术，在提高生物原油重油产率的同时可以降低该工艺中产物分离环节中所用能耗。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种超声波处理生物原油提高重油产率的方法，该方法包括如下步骤：

a.取一定量的原料干物质与去离子水混合，使得在得到的混合物中，原料干物质的质量分数为15%～25%，将上述混合物装入水热液化反应釜中；

b.调节密封后的反应釜，充入氮气排除反应釜内空气，并使反应釜内压强达到初始压强，开动搅拌器，检查气密性后，开始升温反应；

c.反应结束后，将混合物进行抽滤分离;

d.将分离出的渣油与体积浓度为98%的丙酮按1:10～12（g:ml）混合，使用超声波发生器进行萃取处理;

e.萃取处理后，将混合产物进行抽滤，将丙酮相分离出来，回收丙酮，从而得到重油。