一种利用生物质微波热解制备生物油的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用生物质微波热解制备生物油的方法，包括以下步骤：首先是将生物质原料干燥粉碎成粒径为2‑5mm的颗粒，加入酸性溶液，混合均匀后进行蒸汽爆破，然后固液分离，液体回收利用，固体转移至微波反应裂解器中，加入微波添加剂和催化剂，进行微波热解，所生成的热解挥发分使用多级冷凝进行回收，固液分离，得到生物油。该方法得到的生物油产率高，制备过程中没有有毒物质释放，制备成本低，经济环保。

Method for preparing biological oil by microwave pyrolysis of biomass

The invention discloses a method for preparing bio oil by microwave pyrolysis of biomass, which comprises the following steps: the first is the raw material is dried and crushed into particle size of 2 5mm particles, adding acid solution, mixing steam blasting, and solid-liquid separation, liquid recycling, solid transfer to microwave reaction pyrolysis reactor in addition, microwave additive and catalyst, microwave pyrolysis, pyrolysis generated using multistage condensation recovery, solid-liquid separation, bio oil. The method has the advantages of high yield of bio oil, no release of toxic substances in the preparation process, low preparation cost and environmental protection.

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及生物化工领域，具体的涉及一种利用生物质微波热解制备生物油的方法。
技术介绍
：中国的生物质资源丰富，每年产生大约7.3×109t的农业废弃物，相当于1.2×1017kJ的能源。此外，中国还有3.7×107m3的林木废弃物，相当于5.8×1015kJ的能量。生物质通常是通过燃烧而获得能量，在中国主要商业用途是用于发电，尽管已经对燃烧炉进行不断的改进工艺，但是直接燃烧还是存在能源效率低和易导致环境污染等问题。因此，生物质作为一种替代能源，通过热解等技术将其转化成为一种高质量的生物质产物，并通过高新技术获得能量，而不是利用燃烧产生的能量，可以部分的替代石油燃料并释放出无污染气体。微波热解由于其独特的传热传质规律和更好的加热均匀性，有利于减少热解副反应的发生，而且对物料尺寸大小没有特别要求，能量消耗也较低，正日益受到关注。A.Dominguez等将微波加热与传统电热炉加热作为对比，对污泥热解进行了研究，结果显示，可直接将含大量水分的污泥进行微波热解，无需干燥，减少了大量的能量消耗。Miura等对木块微波加热快速裂解进行了研究，研究表明，由于微波的“内加热”形式，其中心温度高于表面温度，形成“热点”。这有利于挥发分从中心逸出，减少挥发分发生二次裂解反应，影响生物油收率。目前报道的生物质微波裂解技术获得液体产率远远低于快速裂解，究其原因：一是生物质的升温速率不够快速；二是生物质在微波反应器内停留时间较长；三是生物质热解产物不能够迅速移出。综合分析，最根本的原因就是生物质较差的微波吸收性质限制了微波独特的“体加热”效应，使得生物质更多时间停留在较低温度区间，影响了生物质的热解效率。由此可见，很难实现单纯靠生物质中本身存在的微波吸收因子(水分、微量元素Na+、K+等)提升升温速率以提高生物油收率的目的，需要加入额外的微波吸收剂适当强化生物质体系的微波吸收性能。
技术实现思路
：本专利技术提供了一种利用生物质微波热解制备生物油的方法，该方法收率高，制备成本低，工艺条件温和，对环境无污染。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种利用生物质微波热解制备生物油的方法，包括以下步骤：首先是将生物质原料干燥粉碎成粒径为2-5mm的颗粒，加入酸性溶液，混合均匀后进行蒸汽爆破，然后固液分离，液体回收利用，固体转移至微波反应裂解器中，加入微波添加剂和催化剂，进行微波热解，所生成的热解挥发分使用多级冷凝进行回收，固液分离，得到生物油；其中，所述微波添加剂的制备方法包括以下步骤：(1)向市政污泥中依次加入纳米二氧化钛、煤矸石粉、萃取剂、激发剂，搅拌混合均匀，得到污泥混合物；(2)将步骤(1)制得的污泥混合物放入微波炉中进行微波光催化处理，得到微波添加剂。作为上述技术方案的优选，所述酸性溶液为草酸、乙酸、丙酸、丁二酸、己二酸、柠檬酸中的一种，其质量浓度为2-3wt％。作为上述技术方案的优选，所述蒸汽爆破的条件为：处理温度为180-200℃，处理时间为1-3min，处理压力为0.5-1.0MPa。作为上述技术方案的优选，微波热解时，固体、微波添加剂、催化剂的质量比为10：(0.5-3)：(0.1-0.5)。作为上述技术方案的优选，所述催化剂为Ni/Al2O3、Co/Al2O3中的一种。作为上述技术方案的优选，所述生物质原料为玉米秸秆、稻壳、麦秆、木块、树叶、树枝以及酸处理、蒸汽爆破、酶解等预处理的木质纤维素处理料中的一种或几种。作为上述技术方案的优选，所述微波热解的过程为：先在300-500℃下热解5-10min，然后升温至600-650℃热解至没有气体产生为止，此过程微波功率密度为(5-10)×105W/m3。作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，市政污泥、纳米二氧化钛、煤矸石粉、萃取剂、激发剂的质量比为80：(0.05-0.1)：(2-6)：(1-3)：(1-3)。作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述激发剂为氢氧化钙。作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述微波光催化处理的条件为微波温度为100-500℃，处理时间为30s-100s。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术采用市政污泥通过微波处理制备微波添加剂，变废为宝，该添加剂可以有效提高生物质的升温速率，热解产物可以可以迅速移出，从而有效提高了生物油的收率；(2)本专利技术利用市政污泥制备微波添加剂的过程中，添加适量的煤矸石粉，，其可以将微波能量集中到污泥体系，提高了微波的使用效率，制得微波添加剂产率高；(3)该方法制备条件温和，对设备要求低，制备过程中无有毒物质释放，经济环保。具体实施方式：为了更好的理解本专利技术，下面通过实施例对本专利技术进一步说明，实施例只用于解释本专利技术，不会对本专利技术构成任何的限定。实施例1一种利用生物质微波热解制备生物油的方法，包括以下步骤：首先是将玉米秸秆干燥粉碎成粒径为2-5mm的颗粒，加入质量浓度为2wt％的草酸，混合均匀后在温度为180℃，压力为0.5MPa下进行蒸汽爆破1-3min，然后固液分离，液体回收利用，固体转移至微波反应裂解器中，加入微波添加剂和催化剂，混合均匀后先在300℃下热解5min，然后升温至600℃热解至没有气体产生为止，此过程微波功率密度为5×105W/m3，所生成的热解挥发分使用多级冷凝进行回收，固液分离，得到生物油；固体、微波添加剂、催化剂的质量比为10：0.5：0.1；其中，所述微波添加剂的制备方法包括以下步骤：(1)向市政污泥中依次加入纳米二氧化钛、煤矸石粉、萃取剂、激发剂，搅拌混合均匀，得到污泥混合物，其中，市政污泥、纳米二氧化钛、煤矸石粉、萃取剂、激发剂的质量比为80：0.05：(2-6)：1：1；(2)将步骤(1)制得的污泥混合物放入微波炉中在温度为100℃下进行微波光催化处理，得到微波添加剂。实施例2一种利用生物质微波热解制备生物油的方法，包括以下步骤：首先是将稻壳干燥粉碎成粒径为2-5mm的颗粒，加入质量浓度为3wt％的乙酸，混合均匀后在温度为200℃，压力为1.0MPa下进行蒸汽爆破1-3min，然后固液分离，液体回收利用，固体转移至微波反应裂解器中，加入微波添加剂和催化剂，混合均匀后先在500℃下热解10min，然后升温至650℃热解至没有气体产生为止，此过程微波功率密度为10×105W/m3，所生成的热解挥发分使用多级冷凝进行回收，固液分离，得到生物油；固体、微波添加剂、催化剂的质量比为10：3：0.5；其中，所述微波添加剂的制备方法包括以下步骤：(1)向市政污泥中依次加入纳米二氧化钛、煤矸石粉、萃取剂、激发剂，搅拌混合均匀，得到污泥混合物，其中，市政污泥、纳米二氧化钛、煤矸石粉、萃取剂、激发剂的质量比为80：0.1：6：3：3；(2)将步骤(1)制得的污泥混合物放入微波炉中在温度为500℃下进行微波光催化处理，得到微波添加剂。实施例3一种利用生物质微波热解制备生物油的方法，包括以下步骤：首先是将麦秆干燥粉碎成粒径为2-5mm的颗粒，加入质量浓度为2.2wt％的丙酸，混合均匀后在温度为190℃，压力为0.6MPa下进行蒸汽爆破1-3min，然后固液分离，液体回收利用，固体转移至微波反应裂解器中，加入微波添加剂和催化剂，混合均匀后先在350℃下热解6min，然后升温至6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用生物质微波热解制备生物油的方法，其特征在于，包括以下步骤：首先是将生物质原料干燥粉碎成粒径为2‑5mm的颗粒，加入酸性溶液，混合均匀后进行蒸汽爆破，然后固液分离，液体回收利用，固体转移至微波反应裂解器中，加入微波添加剂和催化剂，进行微波热解，所生成的热解挥发分使用多级冷凝进行回收，固液分离，得到生物油；其中，所述微波添加剂的制备方法包括以下步骤：(1)向市政污泥中依次加入纳米二氧化钛、煤矸石粉、萃取剂、激发剂，搅拌混合均匀，得到污泥混合物；(2)将步骤(1)制得的污泥混合物放入微波炉中进行微波光催化处理，得到微波添加剂。

【技术特征摘要】
1.一种利用生物质微波热解制备生物油的方法，其特征在于，包括以下步骤：首先是将生物质原料干燥粉碎成粒径为2-5mm的颗粒，加入酸性溶液，混合均匀后进行蒸汽爆破，然后固液分离，液体回收利用，固体转移至微波反应裂解器中，加入微波添加剂和催化剂，进行微波热解，所生成的热解挥发分使用多级冷凝进行回收，固液分离，得到生物油；其中，所述微波添加剂的制备方法包括以下步骤：(1)向市政污泥中依次加入纳米二氧化钛、煤矸石粉、萃取剂、激发剂，搅拌混合均匀，得到污泥混合物；(2)将步骤(1)制得的污泥混合物放入微波炉中进行微波光催化处理，得到微波添加剂。2.如权利要求1所述的一种利用生物质微波热解制备生物油的方法，其特征在于，所述酸性溶液为草酸、乙酸、丙酸、丁二酸、己二酸、柠檬酸中的一种，其质量浓度为2-3wt％。3.如权利要求1所述的一种利用生物质微波热解制备生物油的方法，其特征在于：所述蒸汽爆破的条件为：处理温度为180-200℃，处理时间为1-3min，处理压力为0.5-1.0MPa。4.如权利要求1所述的一种利用生物质微波热解制备生物油的方法，其特征在于：微波热解时，固体、微波添加剂、催化剂的质量比为10：(0.5-3)：(0.1-0.5)。5.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永林，
申请(专利权)人：陈永林，
类型：发明
国别省市：浙江;33