一种微波加热催化农作物废弃物快速液化的方法技术

本发明专利技术提供了一种微波加热催化农作物废弃物液化的方法，该方法采用将农作物废弃物加入到多元醇和硫酸中，微波加热，控制温度在１５０～１８０℃，液化反应１０～３０分钟。本发明专利技术利用微波辅助加热以及反应催化效应，实现了对农作物废弃物的快速液化，极大提高了农作物废弃物液化的效率和液化效果，液化率达到９０％以上；该方法操作快速、简便、高效，极大地降低了农作物废弃物液化的成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及农作物废弃物利用的方法，具体地说，涉及一种将农 作物废弃物快速液化并可大大提高液化效果的制备生物质多元醇的 方法。
技术介绍
随着社会对能源需求的日益增长，主要能源化石燃料在迅速减 少。因此，世界各国开始广泛关注农林生物质资源的开发利用，以替 代传统能源。我国是一个农业大国，农作物秸秆资源十分丰富，储量很大，2005 年我国的秸秆产量超过6.68亿吨。随着农村经济的发展、能源结构 的变化和农村常住人口及劳动力的减少，作为农村生活用能的秸秆显 著降低，越来越多的秸秆被直接焚烧掉，引起了严重的环境污染。亟 待开发秸秆利用的新途径和新方法，以改变当前能源短缺和环境污染 与大量的秸秆资源闲置浪费的矛盾。秸杆纤维原料虽然具有贮存能量、可再生、易分解等相对理想的 物理化学性质，但由于密度小、热值低、难溶、难熔等特性，难以直 接利用；以农作物秸秆为原料，通过一定的技术条件下液化后，成为 含有大量羟基的具有高反应活性的液态物质，即生物质多元醇，以替 代传统化工原料用于合成各种高分子材料，近年来受到广泛关注，农 作物秸秆液化技术不仅开辟了农林废弃物综合利用的新途径，而且有 助缓解对石化资源的依赖，减少环境污染。目前对于秸秆生物质的液化技术主要釆用油洛加热(90 ~ 200°C ) 催化秸秆液化，液化时间较长， 一般需1 2小时(CN101172932A、 CN101186559A、 CN101186560A等)，釆用廉价的乙二醇为液化剂时液化得率仅为60~70%，釆用价格较高的聚乙二醇或碳酸乙烯酯液化 得率也仅能达到80~卯％,因此传统液化技术存在液化时间长、效率 低、成本高等缺点，不利于大规模应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决农作物废弃物常规加热液化时间长，液化 率低等问题，提供一种微波加热催化农作物废弃物液化的方法，以实 现快速高效将农作物废弃物液化。为了实现本专利技术目的，本专利技术的一种微波加热催化农作物废弃物 液化的方法，该方法包括步骤将农作物废弃物加入到多元醇和硫酸 中，微波加热，控制温度在150 180°C，液化反应10 30分钟。其中，所述农作物废弃物为玉米秸秆、小麦秸秆、稻草秸秆、棉 杆或玉米芯。所述农作物废弃物可先粉碎至20 100目。本专利技术可选用密闭控温、功率可调的微波加热装置，微波功率控 制在400~ IOOOW。所述多元醇为液化剂，采用乙二醇，或是聚乙二醇400与甘油体 积比4:1的混合物。所述农作物废弃物加入量占所述多元醇重量的20 ~ 30%。所述硫酸为催化剂，以98%浓硫酸为佳，其加入量为所述多元醇 重量的3~5%。本专利技术釆用将微波辅助加热技术引入到农作物废弃物的液化中， 经微波加热及催化作用，能快速将物料加热并是对液化反应起到催化 作用。经过将微波加热与传统油洛进行比较，发现釆用微波加热的液 化率明显高于传统油洛的液化率，如图1所示。因此，本专利技术能克服内将农作物废弃物快速液化的效果，液化率达到卯％以上。该方法操 作快速、简便、高效，极大地降低了农作物废弃物液化的成本。附图说明图1为用微波加热和油洛加热分别对玉米秸秆进行液化制备多 元醇的效果比较图。具体实施例方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。 实施例l将玉米秸秆粉碎至40目，称取玉米秸秆粉6 g加入液化剂乙二 醇20 g和0.7 g催化剂98%浓硫酸，即秸秆质量为液化剂质量的30%， 浓硫酸为液化剂质量的3.5%，设定微波温度160°C，微波功率600W， 釆用密闭式微波加热方式，磁力搅拌液化反应25分钟，得到玉米秸 杆液化产物生物质多元醇。经检测，该液化条件下玉米秸杆的液化率达到94.6%。 实施例2将玉米秸秆粉碎至40目，玉米秸秆粉中加入液化剂聚乙二醇400 与甘油4:1 (v/v)混合物和催化剂98%浓硫酸，液化剂质量为25 g,秸 秆质量为液化剂质量的20%，浓硫酸为液化剂质量的3.5%,设定微 波温度150°C，微波功率400W,釆用密闭式微波加热，磁力搅拌液 化反应20分钟，得到玉米秸秆液化产物生物质多元醇。经检测，该液化条件下玉米秸秆的液化率达到92.4%。 实施例3将玉米芯粉碎至40目，玉米芯粉中加入液化剂乙二醇和催化剂 98%浓硫酸，液化剂质量为250g,玉米芯质量为液化剂质量的20%， 浓硫酸为液化剂质量的5.0%,设定微波温度150'C,微波功率1000W, 采用密闭式微波加热，磁力搅拌液化反应20分钟，得到玉米芯液化 产物生物质多元醇。该液化条件下玉米芯的液化率达到91.5%。 实施例4将小麦秸秆粉碎至20目，小麦秸秆粉中加入液化剂乙二醇和催 化剂98%浓硫酸，液化剂质量为25 g，秸秆质量为液化剂质量的20%， 浓硫酸为液化剂质量的3.5%，设定微波温度16(TC，微波功率600 W，釆用密闭式微波加热，磁力搅拌液化反应20分钟，得到小麦秸秆液化产物生物质多元醇。该液化条件下玉米秸秆的液化率达到92.2%。 实施例5将玉米秸秆粉碎至40目，玉米秸秆粉中加入液化剂乙二醇和催 化剂98%浓硫酸，液化剂质量为25g，秸秆质量为液化剂质量的25%， 浓硫酸为液化剂质量的3.0%,设定微波温度18(TC,微波功率600W, 釆用密闭式微波加热，磁力搅拌液化反应30分钟，得到玉米秸秆液 化产物生物质多元醇。该液化条件下玉米秸秆的液化率达到96.5%。 实施例6将玉米秸秆粉碎至100目，玉米秸秆粉中加入液化剂乙二醇和催 化剂98%浓硫酸，液化剂质量为25 g,秸秆质量为液化剂质量的20%, 浓硫酸为液化剂质量的3.0%，设定微波温度180°C，微波功率600W, 釆用密闭式微波加热，磁力搅拌液化反应IO分钟，得到玉米秸秆液 化产物生物质多元醇。该液化条件下玉米秸秆的液化率达到91.2%。 实施例7将玉米秸秆粉碎至40目，玉米桔秆粉中加入液化剂乙二醇和催 化剂98%浓硫酸，液化剂质量为25g，秸秆质量为液化剂质量的20%, 浓硫酸为液化剂质量的3.5%，设定微波温度180°C，微波功率600W， 釆用密闭式微波加热，磁力撹拌液化反应20分钟，得到玉米秸秆液 化产物生物质多元醇。该液化条件下玉米秸秆的液化率达到97.1%。 试验例将玉米秸杆粉碎至40目，玉米秸秆粉中加入液化剂乙二醇和催 化剂98%浓硫酸，液化剂质量为25g，秸秆质量为液化剂质量的30%， 浓硫酸为液化剂质量的3.5%，设定微波温度160°C，微波功率600W， 釆用密闭式微波加热，磁力搅拌分别液化反应5， 10, 15， 20, 25， 30分钟，得到不同微波加热液化时间玉米秸秆液化率如图1。将玉米秸秆粉碎至40目，玉米秸秆粉中加入液化剂乙二醇和催 化剂98%浓硫酸，液化剂质量为25g,秸秆质量为液化剂质量的30%， 浓硫酸为液化剂质量的3.5%,设定油洛温度16(TC，机械搅拌分别液化反应30, 60， 90， 120分钟，得到不同油洛加热液化时间的玉米秸 秆液化率如图1。从图1中可以看出微波加热在30分钟以内即可将90%以上的玉 米秸秆液化，而油洛加热液化1~2小时液化率也仅在70%左右，因 此微波加热液化能大大缩短液化时间，显著提高液化效率，是一种快 速高效的液化方法。虽然，上文中已经用 一般性说明及具体实施方案本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种农作物废弃物的液化方法，其特征在于，包括步骤：将农作物废弃物加入到多元醇和硫酸中，微波加热，控制温度在１５０～１８０℃，液化反应１０～３０分钟。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩鲁佳，肖卫华，赵艳艳，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]