木质纤维素生物质与餐厨废油共液化制备生物油的方法及系统技术方案

一种木质纤维素生物质与餐厨废油共液化制备生物油的方法，将全组分木质纤维素生物质和餐厨废油进行收集、混合，通过水热液化方法使混合原料在高温高压条件下进行共液化反应，利用餐厨废油与木质纤维素生物质组分间的协同作用，强化生物油的生成，实现生物质、餐厨废油的无害化和能源化利用。以及提供一种木质纤维素生物质与餐厨废油共液化制备生物油的系统。本发明专利技术提出的方法与系统能够实现农业林业废弃物和餐厨废油的无害化处置和能源化利用，相对于纤维素类生物质单独水热液化，共液化可提高生物油产率、改善生物油品质。改善生物油品质。改善生物油品质。

【技术实现步骤摘要】
木质纤维素生物质与餐厨废油共液化制备生物油的方法及系统


[0001]本专利技术属于生物质能源及其制备
，尤其是一种木质纤维素生物质与餐厨废油共液化制备生物油的方法及系统，实现餐厨废油的能源化利用并强化木质纤维素生物质制备生物油液体燃料。

技术介绍

[0002]全球面临着能源枯竭以及环境污染严重等系列问题，开发可再生替代能源已成为人类可持续发展的首要任务。生物质资源是仅次煤、石油和天燃气的第四大资源，总的含量大、来源丰富，相对于化石能源具有可再生的优势。然而当前，生物质资源没有得到合适的处置，比如稻秆，中国每年的产生量近2亿吨，但大部分仍处于露天堆积或露天焚烧，不仅造成大量的资源浪费，而且对环境造成不利的影响。故对生物质资源的转化利用成为当前全球研究的热点。近年来，对生物质资源的转化利用探索了多种途径。其中，水热液化指的是将生物质置于水的亚临界条件(温度为280℃～370℃，压力为10～22MPa)，转化为以生物油为主要产品，水相、固相和气相为副产品的反应过程。相对于热解、焚烧等其他转化方式，水热液化具有无需干燥处理等优势，特别适用于含水量较多的生物质。然而研究发现，对于单一生物质的水热液化，生物油的产率不高，生物油中氧元素较高，导致其品质需要改善。
[0003]随着经济的快速发展，人们对生活质量和饮食的要求不断提高，这产生了大量的餐饮垃圾，其中包括餐厨废油。餐厨废油主要包括地沟油、潲水油、煎炸废油等。餐厨废油不仅包含铅、镉、砷等重金属，还含有黄曲霉毒素B1等致癌物质。餐厨废油处置不当将对人类健康和自然环境造成严重的危害。目前，餐厨废油资源化处理技术主要有以餐厨废油作为原料生产硬脂酸和油酸、肥皂、混凝土制品脱模剂、生物柴油、表面活性剂等产品。餐饮废油的资源化利用方式需根据实际的方式进行选择。由于餐厨废油具有游离脂肪酸和含水量较高的特点，可考虑将其作为水热液化的原料。

技术实现思路

[0004]为了克服已有技术的不足，本专利技术提供一种木质纤维素生物质与餐厨废油共液化制备生物油的方法及系统，将全组分木质纤维素生物质和餐厨废油进行收集、混合，通过水热液化方法使混合原料在高温高压条件下进行共液化反应。利用餐厨废油与木质纤维素生物质组分间的协同作用，强化生物油的生成，实现生物质、餐厨废油的无害化和能源化利用。所产生的副产气体和固体残碳，收集并进行回收利用，提高能量转化率。
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种木质纤维素生物质与餐厨废油共液化制备生物油的方法，包括以下步骤：
[0007]1)餐厨废油由餐厨垃圾分离获得，纤维素类生物质从农业、林业废弃物获得；
[0008]2)将餐厨废油与纤维素生物质按比例放入混合单元得到反应原料，再与水溶剂混合而成混合溶液；
[0009]3)将混合溶液置于水热反应单元，密封反应容器，之后向内通入惰性气体以排除空气并调节初始反应压力，随后加热进行反应；
[0010]4)反应结束后，待反应装置冷却至室温，收集气相产物至回收存储单元，固液混合产物置于容器内；
[0011]5)固液混合物在固液分离单元中分离，分离之后所得固体经干燥得固相产物，并收集至回收存储单元；
[0012]6)固液分离单元分离所得液相引入油水分离单元，分离水相与油相。分离得到得水相通过与水溶剂混合进行循环利用，分离的油相经精制单元析出有机溶剂，最终所得的油保存在生物油存储单元。
[0013]进一步，所述步骤2)中，原料混合单元中的木质纤维素生物质是农林业废弃物得一种或几种的组合。
[0014]再进一步，所述步骤3)中，水热反应单元的反应装置是反应釜，惰性气体为氮气，反应时，将反应釜加热至反应温度并停留一段时间。
[0015]所述步骤4)和步骤5)中，分离后收集至回收存储单元得气相和固相产品进行综合利用。
[0016]所述步骤6)中，油水分离单元分离获得的水相产品引入步骤2) 的混合单元。
[0017]所述步骤6)中，油相精制所得生物油得存储单元处于低温环境。
[0018]一种木质纤维素生物质与餐厨废油共液化制备生物油的系统，包括原料收集单元、原料混合单元、水热反应单元、固液分离单元、油水分离单元、油相精制单元、固相气相回收单元和生物油存储单元，所述原料收集单元与原料混合单元连接，所述原料混合单元与水热反应单元的进料口连接，所述水热反应单元的气相出口与固相气相回收单元连接，所述水热反应单元的固液相出口与固液分离单元连接，所述固液分离单元的固体出口与固相气相回收单元连接，所述固液分离单元的液体出口与油水分离单元连接，所述油水分离单元的油体出口与油相精制单元，所述油相精制单元与生物油存储单元连接。
[0019]进一步，所述所述油水分离单元的水体出口与水热反应单元的进料口连接。这样可以循环利用。
[0020]本专利技术提出一种以亚临界水为反应溶剂，餐厨废油与全组分木质纤维素生物质共液化制备生物油的方法。利用餐厨废油与木质纤维素生物质之间的共液化协同作用，提高木质纤维素生物质单独水热液化生物油的产率，并改善生物油品质。
[0021]本专利技术的有益效果主要表现在：
[0022](1)使用餐厨废油和木质纤维素生物质作为原料制备生物油，可有效缓解传统化石能源短缺和环境污染等系列问题。
[0023](2)餐厨废油来源广泛，将餐厨废油作为原料制备生物油可实现餐厨废油的无害化处置与能源化利用。
[0024](3)水热反应无需对餐厨废油等高含水原料进行干燥处理，减少了反应过程中的能量消耗和投资成本，能量利用率高，反应产物易于分离，反应时间短，有助于实现工业化。
[0025](4)餐厨废油与木质纤维素生物质在亚/超临界条件下水热共液化具有显著的协同效应，相比于单一木质纤维素生物质的水热液化，能强化生物油的产生，减少固相产率，有效提高生物油产率和改善生物油品质。
[0026](5)共液化产生的水相进行循环利用，无废水溶液。反应生成的气体和固体可回收利用，能量利用率较高。
附图说明
[0027]图1是木质纤维素生物质与餐厨废油共液化制备生物油的方法的流程图。
[0028]图2是水热反应釜的结构示意图；其中，
①
为电磁搅拌器，
[0029]②
为热电偶，
③
为进气阀，
④
为压力表，
⑤
为安全阀，
⑥
为控制器，
⑦
为电炉，
⑧
为出气阀，
⑨
为冷却水。
[0030]图3是稻秆与餐厨废油质量比对水热液化产物分布的影响。
[0031]图4是稻秆原料与(实施例1，实施例2)水热液化后固相产物的热失重TG曲线和DTG曲线(热重升温速率20℃/min、氮气流率 25mL/min)。
具体实施方式
[0032]下面结合附图对本专利技术作进一步描述。
[0033]参照图1～图4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种木质纤维素生物质与餐厨废油共液化制备生物油的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1)餐厨废油由餐厨垃圾分离获得，纤维素类生物质从农业、林业废弃物获得；2)将餐厨废油与纤维素生物质按比例放入混合单元得到反应原料，再与水溶剂混合而成混合溶液；3)将混合溶液置于水热反应单元，密封反应容器，之后向内通入惰性气体以排除空气并调节初始反应压力，随后加热进行反应；4)反应结束后，待反应装置冷却至室温，收集气相产物至回收存储单元，固液混合产物置于容器内；5)固液混合物在固液分离单元中分离，分离之后所得固体经干燥得固相产物，并收集至回收存储单元；6)固液分离单元分离所得液相引入油水分离单元，分离水相与油相，分离得到得水相通过与水溶剂混合进行循环利用，分离的油相经精制单元析出有机溶剂，最终所得的油保存在生物油存储单元。2.如权利要求1所述的木质纤维素生物质与餐厨废油共液化制备生物油的方法，其特征在于，所述步骤2)中，原料混合单元中的木质纤维素生物质是农林业废弃物得一种或几种的组合。3.如权利要求1或2所述的木质纤维素生物质与餐厨废油共液化制备生物油的方法，其特征在于，所述步骤3)中，水热反应单元的反应装置是反应釜，惰性气体为氮气，反应时，将反应釜加热至反应温度并停留一段时间。4.如权利要求1或2所述的木质纤维素生物...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩龙，张诚琨，夏佳，郭会，巫平江，乌悦伦，马凯莉，赵江林，信长健，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：