一种生物油分子蒸馏重质馏分的分离方法技术

本发明专利技术涉及一种生物油分子蒸馏重质馏分的分离方法，将生物油经过分子蒸馏得到的重质馏分加入到有机溶剂A中，得到混合溶液；继续加入去离子水分离，得到高分子量热解木质素和澄清溶液I；将澄清溶液I减压蒸馏除去有机溶剂A，随后分离获得低分子量热解木质素和澄清溶液II；利用有机溶剂B对澄清溶液II进行萃取，得到单酚类化合物和澄清溶液III；对澄清溶液III进行加热处理，分离除去产生的沉淀物，得到澄清溶液IV；澄清溶液IV通过装载有吸附剂的层析柱，用溶剂C洗脱得到糖类化合物。该分离方法能够对重质馏分进一步分离利用，实现生物油高附加值化学品与制取燃料的有机统一，以提高生物油的总体利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物油的分离与提纯工艺，具体涉及一种生物油分子蒸馏重质馏分的分离方法。
技术介绍
生物质主要由纤维素、半纤维素和木质素三大组分构成，其中纤维素和半纤维素在热解过程中会产生5～10wt％的糖类化合物，然而这些化合物在催化提质过程中容易生成焦炭，造成催化剂失活和反应器堵塞等问题，且部分化合物如左旋葡聚糖具有较高的价值。因此对生物油中糖类化合物的分离不仅可以避免这一问题，也可以获得高富集的糖类化合物，用于提取高价值的左旋葡聚糖或者进一步发酵制取乙醇、5-羟甲基糠醛、丁醇等化学品或燃料。生物油中化合物种类高达三百多种，化合物的极性也分布较为广泛，由于糖类化合物往往具有很好的亲水性，因而水提取法是最为普遍的分离方法。一方面，水相分离可以将生物油中的一些低热值含氧化物如乙酸、水、5-羟甲基糠醛、糠醛等与糖类化合物一起分离出来，提高热解木质素的燃料特性；另一方面，上述化合物的脱除也减少了热解木质素后续催化提质的复杂性和原料消耗，得到的热解木质素还可以用于替代酚类化合物制取化学品。分子蒸馏技术可以将生物油初步分为蒸出馏分(轻质和中质)和重质馏分，其中小分子物质如乙酸、羟基丙酮、糠醛、水、苯酚等单酚类物质可以富集蒸出馏分中，糖类以及酚类聚合物由于分子量较高，基本保留在重质馏分中。重质馏分十分粘稠，在常温下表现为半固体，很难直接利用水有效地将其中的热解木质素分离出来。公开号为CN102206141A的中国专利公开了一种生物油的分子蒸馏分离方法，包括：将生物油原油进行颗粒与水分脱除预处理后获得的预处理后的生物油经分子蒸馏分离过程，在蒸馏温度为常温至200℃，蒸馏压力为10Pa至1800Pa下，获得生物油馏分；以获得的生物油中质馏分为原料，在蒸馏温度为常温至200℃，蒸馏压力为10Pa至1800Pa下，经多次分子蒸馏分离过程，提取生物油馏分内的羧酸类、醛类、酮类、醇类、酚类或糖类化合物。本发明工艺将分子蒸馏分离技术引入热敏性生物油的分离领域,解决了分离过程中生物油品质下降与结焦的问题，可提供特性各异的生物油馏分和多种高附加值化工产品。公开号为CN103484575A的中国专利提供一种利用生物油热解糖组分水解制备可发酵糖的方法。在生物油中加入水，利用超声水浴锅混合处理，再离心分离，对滤液进行过滤，得到生物油水相组分；在生物油水相组分加入乙醚，去除乙醚相，得到水相，用二氯甲烷对水相萃取，得到热解糖水溶液，蒸发得到热解糖组分，将其溶于稀硫酸溶液中，得到可发酵糖组分的水解液；对其用活性炭进行脱毒处理，最后在水解糖溶液中加入固体氢氧化钡调pH值，去除固体硫酸钡沉淀物，得到可发酵糖液。公开号为CN102703212A的中国专利公开了一种用于生物油各组分分离的精制方法，包括如下步骤：(1)生物油经水洗，得水洗液和水洗残渣；(2)水洗液减压蒸馏得糖类和水相，水洗残渣干燥后用乙酸乙酯萃取，得萃取液和不溶性残渣；(3)萃取液减压蒸馏得酚类，不溶性残渣干燥即可。本专利技术具有以下优点：采用水洗、减压蒸馏、萃取等简单工艺过程将生物油分成水相、糖类、酚类以及不溶性残渣四个部分，提高生物油的附加值。上述现有技术中不存在针对重质馏分进行分离提纯的方法，以及对重质馏分的进一步利用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种生物油分子蒸馏重质馏分的分离方法，解决生物油分子蒸馏重质馏分的进一步利用问题，实现提取生物油高附加值化学品与制取燃料的有机统一，以提高生物油的总体利用率。本专利技术所提供的技术方案为：一种生物油分子蒸馏重质馏分的分离方法，步骤如下：1)将生物油经过分子蒸馏得到的重质馏分加入到有机溶剂A中，得到混合溶液，所述的有机溶剂A与重质馏分的体积比不小于1；继续加入去离子水，所述的去离子水的体积为混合溶液的2倍以上，然后分离，得到重均分子量高于847g/mol的高分子量热解木质素和澄清溶液I；2)将澄清溶液I减压蒸馏除去有机溶剂A，随后分离获得重均分子量为186～647g/mol的低分子量热解木质素和澄清溶液II；3)利用有机溶剂B对澄清溶液II进行萃取，得到单酚类化合物和澄清溶液III；4)对澄清溶液III进行加热处理，分离除去产生的沉淀物，得到澄清溶液IV；5)澄清溶液IV通过装载有吸附剂的层析柱，并用溶剂C洗脱，洗脱液过滤浓缩得到糖类化合物。上述技术方案中，由于重质馏分十分粘稠，在常温下表现为半固体，很难直接利用水有效地将其中的热解木质素分离出来。在重质馏分中引入强极性有机溶剂，可以有效地破坏重质馏分中结合较为紧密的化学键，达到稀释的目的，再通过加水和蒸馏可以将其中的不同活性的热解木质素分级沉淀出来，随后通过萃取将富集的酚类化合物萃取出来，剩余的溶液再通过热处理和层析法获得高富集的糖类化合物组分。所采用的分离技术必须按照一定的顺序依次进行。由于生物油中所含化合物种类高达三百多种以上，且极性、分子量、沸点等也跨度较大，很难利用单一的分离手段获得较高纯度的族类化合物，因此需要通过一系列耦合的分离技术实现对生物油中的族类化合物的分级分离。步骤1)中所述的生物油一般由农林业废弃物和草本类植物等生物质快速热裂解制取得到，农林业废弃物和草本类植物为常见的柳桉、菠萝松、樟子松、稻壳、稻杆、海藻等。所选的生物质经过干燥、粉碎和筛分等程序后，选取粒径为0.45～1mm的物料在流化床快速热裂解液化试验台上进行热裂解，裂解温度为500～550℃，冷凝所得的液体即为生物油。生物油原油的含水量一般为30wt％左右，同时还有焦炭等固体颗粒，为了保证在分离过程不受到这些固体颗粒物的影响，首先对生物油进行抽滤处理。生物油可利用分子蒸馏技术进行初级分离，所选取的实验参数可在较宽的范围内调节：压力10Pa～6000Pa，温度室温～100℃，转速>100rpm，进料量0.1～30mL/min。不同的实验工况可以实现生物油中族类化合物分布的改变。作为优选，所述生物油分离所用分子蒸馏的实验条件为压力10Pa～1000Pa，温度50～80℃，转速>100rpm，进料量0.1～10mL/min。将生物油中的活性较高的小分子化合物尽量富集在蒸出馏分中，用于进一步制取液体燃料，实现其高效转化，而重质馏分在此条件下的得率为30～50wt％，主要富集单酚、热解木质素和糖类等沸点较高、分子量较高的难以转化的化合物。作为优选，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物油分子蒸馏重质馏分的分离方法，其特征在于，步骤如下：1)将生物油经过分子蒸馏得到的重质馏分加入到有机溶剂A中，得到混合溶液，所述的有机溶剂A与重质馏分的体积比不小于1；继续加入去离子水，所述的去离子水的体积为混合溶液的2倍以上，然后分离，得到重均分子量高于847g/mol的高分子量热解木质素和澄清溶液I；2)将澄清溶液I减压蒸馏除去有机溶剂A，随后分离获得重均分子量为186～647g/mol的低分子量热解木质素和澄清溶液II；3)利用有机溶剂B对澄清溶液II进行萃取，得到单酚类化合物和澄清溶液III；4)对澄清溶液III进行加热处理，分离除去产生的沉淀物，得到澄清溶液IV；5)澄清溶液IV通过装载有吸附剂的层析柱，并用溶剂C洗脱，洗脱液过滤浓缩得到糖类化合物。

【技术特征摘要】
1.一种生物油分子蒸馏重质馏分的分离方法，其特征在于，步骤如下：
1)将生物油经过分子蒸馏得到的重质馏分加入到有机溶剂A中，得到混
合溶液，所述的有机溶剂A与重质馏分的体积比不小于1；继续加入去离子
水，所述的去离子水的体积为混合溶液的2倍以上，然后分离，得到重均分
子量高于847g/mol的高分子量热解木质素和澄清溶液I；
2)将澄清溶液I减压蒸馏除去有机溶剂A，随后分离获得重均分子量为
186～647g/mol的低分子量热解木质素和澄清溶液II；
3)利用有机溶剂B对澄清溶液II进行萃取，得到单酚类化合物和澄清溶
液III；
4)对澄清溶液III进行加热处理，分离除去产生的沉淀物，得到澄清溶
液IV；
5)澄清溶液IV通过装载有吸附剂的层析柱，并用溶剂C洗脱，洗脱液
过滤浓缩得到糖类化合物。
2.根据权利要求1所述的生物油分子蒸馏重质馏分的分离方法，其特征
在于，所述的有机溶剂A为极性溶剂，且沸点低于100℃。
3.根据权利要求1或2所述的生物油分子蒸馏重质馏分的分离方法，其
特征在于，所述的有机溶剂A选自甲醇、乙醇、四氢呋喃中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的生物油分子...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树荣，王誉蓉，朱玲君，周劲松，骆仲泱，倪明江，岑可法，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33