一种绿色节能环保的液体燃料及其制备方法与流程

文档序号:26013087发布日期:2021-07-23 21:34阅读:186来源:国知局
本发明属于新能源
技术领域
,涉及一种绿色节能环保的液体燃料及其制备方法。
背景技术
:近年来石油资源的持续消耗惊人,由于石油资源有限,其价格随着储备量的减少也在不断攀升,无法满足经济发展需求。而且,石油燃烧会产生大量尾气,尾气中含有颗粒物、氮氧化物和碳氢化合物等,造成严重的环境污染。为了缓解石油资源依赖,并避免石油燃烧对环境造成的污染,人们对可再生能源的研究投入了极大的热情,而生物液体燃料就是近年来颇受关注的一种可再生能源。生物液体燃料是一种清洁并且可持续循环使用的能源类型,可以通过热化学转化法,利用固体生物质为原料在一定的温度和压力下,经过一系列复杂的物理化学反应,使固体生物质转化为液体燃料。热化学转化法分为直接液化和间接液化两种方法,前者工艺过程复杂,能耗高而且生产过程中产生的焦油难以去除,后者的转化率比较低,一般低于45w.t.%(以干物质的重量计)。但是现有的生物质燃料存在燃烧不彻底和浪费严重的问题,这直接导致了积碳高和燃料利用率低,已经成为制约当前生物液体燃料发展的一大瓶颈。技术实现要素:有鉴于此,本发明的目的在于提供一种绿色节能环保的液体燃料及其制备方法,生物质转化率高,热值高,灰分低。为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:一种绿色节能环保的液体燃料的制备方法,具体步骤如下:(1)先将米糠利用正戊烷、异丁醇、乙酸乙酯的混合溶剂进行亚临界流体萃取,得到米糠油和残渣ⅰ;(2)然后将米糠油引入含有催化剂ⅰ的反应器中,第一次催化裂解,得到气相ⅰ和残渣ⅱ;(3)再将残渣ⅰ、残渣ⅱ混合后,热解反应,得到热解气和残渣ⅲ,弃残渣ⅲ,热解气通入含有催化剂ⅱ的反应器中,第二次催化裂解,得到气相ⅱ;(4)最后合并气相ⅰ、气相ⅱ,冷凝,即得所述的液体燃料;其中,催化剂ⅰ是利用氧化钴负载钯而得;催化剂ⅱ是以过铼酸铵、三氯化钌、二氧化锰纳米线和柠檬酸水溶液为原料,经煅烧复合而得。优选的,步骤(1)中,在混合溶剂中,正戊烷、异丁醇、乙酸乙酯的体积比为1:0.25~0.35:0.05~0.07。优选的,步骤(1)中,亚临界流体萃取的工艺条件为:提取压力为0.5~0.7mpa,提取温度为45~55℃,提取时间为50~60分钟,解析温度为62~66℃。优选的,步骤(2)中,第一次催化裂解的工艺条件为:反应温度300~400℃,反应时间90~120分钟,催化剂ⅰ的流速为200~300kg/(m2·s)。优选的,步骤(3)中,热解反应的工艺条件为:在无氧条件下,以150~170℃/分钟的升温速率升温至750~850℃,保温处理2~3分钟。优选的,步骤(3)中,第二次催化裂解的工艺条件为:反应温度350~450℃,反应时间180~220分钟,催化剂ⅱ的流速为400~500kg/(m2·s)。优选的,步骤(3)中,以重量份计,催化剂ⅰ的制备方法如下:先将1份氧化钴粉末加入5~7份质量浓度5~8%硝酸钯溶液中,然后边搅拌边加入质量浓度25~27%氨水溶液,直至ph=9,继续搅拌10~12小时,过滤取滤渣,80~100℃干燥5~7小时,在氢气氛围下,升温至230~250℃,保温2~3小时,即得所述的催化剂ⅰ。优选的,步骤(3)中,以重量份计,催化剂ⅱ的制备方法如下:(a)先将1份过铼酸铵加入8~10份80~90℃水中,搅拌至溶解,自然冷却至室温,加入2~3份三氯化钌,搅拌至溶解,得到混合液;(b)然后向混合液中加入0.7~0.9份二氧化锰纳米线,超声波振荡分散均匀,边搅拌边缓慢加入20~25份质量浓度30~40%柠檬酸水溶液,加热至55~65℃,保温搅拌,得到前驱体;(c)最后将前驱体转移至管式炉内,氮气气氛下煅烧,即得所述的催化剂ⅱ。优选的,步骤(b)中,二氧化锰纳米线的制备方法如下:先向高锰酸钾溶液中逐滴滴入醋酸水溶液,搅拌混匀,然后逐滴滴入氯化钾水溶液,持续搅拌40~50分钟,接着转移至带聚四氟乙烯内衬的水热反应釜内,200~210℃反应5~6小时,自然冷却至室温(25℃),离心,洗涤,干燥,即得二氧化锰纳米线。进一步优选的,在滴入醋酸水溶液和氯化钾水溶液的过程中保持搅拌,搅拌速率为200~300转/分钟,滴加完毕后搅拌速率调整为600~800转/分钟;高锰酸钾溶液、醋酸水溶液和氯化钾水溶液的体积比为1:0.2~0.3:0.05~0.08,它们的质量浓度分别为5~6%、20~30%、25~35%;利用水洗涤2~3次,干燥的工艺条件为:60~70℃干燥10~15小时。进一步优选的,步骤(b)中,柠檬酸水溶液的投料时间为30~40分钟。进一步优选的,步骤(c)中,煅烧的具体方法如下:先以15~20℃/分钟的升温速率升温至400~500℃,保温2~3小时,然后以4~6℃/分钟的升温速率升温至650~750℃,保温3~5小时,自然冷却至室温即可。利用上述制备方法得到的一种绿色节能环保的液体燃料。本发明的有益效果在于:本发明先将米糠利用正戊烷、异丁醇、乙酸乙酯的混合溶剂进行亚临界流体萃取,得到米糠油和残渣ⅰ;然后将米糠油引入含有催化剂ⅰ的反应器中,第一次催化裂解,得到气相ⅰ和残渣ⅱ;再将残渣ⅰ、残渣ⅱ混合后,热解反应,得到热解气和残渣ⅲ,弃残渣ⅲ,热解气通入含有催化剂ⅱ的反应器中,第二次催化裂解,得到气相ⅱ;最后合并气相ⅰ、气相ⅱ,冷凝,得到一种液体燃料,实现了米糠的较高转化率转化,该液体燃料的热值高,灰分低,绿色节能环保,推广价值高。本发明的液体燃料是以米糠为原料制得,实现了米糠的再利用,绿色环保。先将米糠中的米糠油采用亚临界流体萃取的方法分离出来,米糠油直接采用催化剂ⅰ进行第一次催化裂解,催化剂ⅰ是利用氧化钴负载钯而得,通过钯、氧化钴的协同作用,实现了米糠油的催化裂解。残渣ⅰ、残渣ⅱ混合后,热解反应,得到热解气,热解气通入含有催化剂ⅱ的反应器中,进行第二次催化裂解,催化剂ⅱ是以过铼酸铵、三氯化钌、二氧化锰纳米线和柠檬酸水溶液为原料,经煅烧复合而得。在煅烧过程中,形成多孔碳结构,表面修饰铼、钌、二氧化锰纳米线,比表面积大,大大提高了催化裂解性能。本发明通过米糠的初步分离,分别处理,实现了米糠的高转化率转化,也保证了充分的催化裂解,大大提高了产品的热值,降低灰分。具体实施方式下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。实施例1:一种绿色节能环保的液体燃料的制备方法,具体步骤如下:(1)先将米糠利用正戊烷、异丁醇、乙酸乙酯的混合溶剂进行亚临界流体萃取,得到米糠油和残渣ⅰ;(2)然后将米糠油引入含有催化剂ⅰ的反应器中,第一次催化裂解,得到气相ⅰ和残渣ⅱ;(3)再将残渣ⅰ、残渣ⅱ混合后,热解反应,得到热解气和残渣ⅲ,弃残渣ⅲ,热解气通入含有催化剂ⅱ的反应器中,第二次催化裂解,得到气相ⅱ;(4)最后合并气相ⅰ、气相ⅱ,冷凝,即得所述的液体燃料;其中,催化剂ⅰ是利用氧化钴负载钯而得;催化剂ⅱ是以过铼酸铵、三氯化钌、二氧化锰纳米线和柠檬酸水溶液为原料,经煅烧复合而得。步骤(1)中,在混合溶剂中,正戊烷、异丁醇、乙酸乙酯的体积比为1:0.25:0.07。步骤(1)中,亚临界流体萃取的工艺条件为:提取压力为0.5mpa,提取温度为55℃,提取时间为50分钟,解析温度为66℃。步骤(2)中,第一次催化裂解的工艺条件为:反应温度300℃,反应时间120分钟,催化剂ⅰ的流速为200kg/(m2·s)。步骤(3)中,热解反应的工艺条件为:在无氧条件下,以170℃/分钟的升温速率升温至750℃,保温处理3分钟。步骤(3)中,第二次催化裂解的工艺条件为:反应温度350℃,反应时间220分钟,催化剂ⅱ的流速为400kg/(m2·s)。步骤(3)中,催化剂ⅰ的制备方法如下:先将1g氧化钴粉末加入7g质量浓度5%硝酸钯溶液中,然后边搅拌边加入质量浓度27%氨水溶液,直至ph=9,继续搅拌10小时,过滤取滤渣,100℃干燥5小时,在氢气氛围下,升温至250℃,保温2小时,即得所述的催化剂ⅰ。步骤(3)中,催化剂ⅱ的制备方法如下:(a)先将1g过铼酸铵加入10g80℃水中,搅拌至溶解,自然冷却至室温,加入3g三氯化钌,搅拌至溶解,得到混合液;(b)然后向混合液中加入0.7g二氧化锰纳米线,超声波振荡分散均匀,边搅拌边缓慢加入25g质量浓度30%柠檬酸水溶液,加热至65℃,保温搅拌,得到前驱体;(c)最后将前驱体转移至管式炉内,氮气气氛下煅烧,即得所述的催化剂ⅱ。步骤(b)中,二氧化锰纳米线的制备方法如下:先向高锰酸钾溶液中逐滴滴入醋酸水溶液,搅拌混匀,然后逐滴滴入氯化钾水溶液,持续搅拌40分钟,接着转移至带聚四氟乙烯内衬的水热反应釜内,210℃反应5小时,自然冷却至室温(25℃),离心,洗涤,干燥,即得二氧化锰纳米线。在滴入醋酸水溶液和氯化钾水溶液的过程中保持搅拌,搅拌速率为300转/分钟,滴加完毕后搅拌速率调整为600转/分钟;高锰酸钾溶液、醋酸水溶液和氯化钾水溶液的体积比为1:0.3:0.05,它们的质量浓度分别为6%、20%、35%;利用水洗涤2次,干燥的工艺条件为:70℃干燥10小时。步骤(b)中,柠檬酸水溶液的投料时间为40分钟。步骤(c)中,煅烧的具体方法如下:先以15℃/分钟的升温速率升温至500℃,保温2小时,然后以6℃/分钟的升温速率升温至650℃,保温5小时,自然冷却至室温即可。实施例2:一种绿色节能环保的液体燃料的制备方法,具体步骤如下:(1)先将米糠利用正戊烷、异丁醇、乙酸乙酯的混合溶剂进行亚临界流体萃取,得到米糠油和残渣ⅰ;(2)然后将米糠油引入含有催化剂ⅰ的反应器中,第一次催化裂解,得到气相ⅰ和残渣ⅱ;(3)再将残渣ⅰ、残渣ⅱ混合后,热解反应,得到热解气和残渣ⅲ,弃残渣ⅲ,热解气通入含有催化剂ⅱ的反应器中,第二次催化裂解,得到气相ⅱ;(4)最后合并气相ⅰ、气相ⅱ,冷凝,即得所述的液体燃料;其中,催化剂ⅰ是利用氧化钴负载钯而得;催化剂ⅱ是以过铼酸铵、三氯化钌、二氧化锰纳米线和柠檬酸水溶液为原料,经煅烧复合而得。步骤(1)中,在混合溶剂中,正戊烷、异丁醇、乙酸乙酯的体积比为1:0.35:0.05。步骤(1)中,亚临界流体萃取的工艺条件为:提取压力为0.7mpa,提取温度为45℃,提取时间为60分钟,解析温度为62℃。步骤(2)中,第一次催化裂解的工艺条件为:反应温度400℃,反应时间90分钟,催化剂ⅰ的流速为300kg/(m2·s)。步骤(3)中,热解反应的工艺条件为:在无氧条件下,以150℃/分钟的升温速率升温至850℃,保温处理2分钟。步骤(3)中,第二次催化裂解的工艺条件为:反应温度450℃,反应时间180分钟,催化剂ⅱ的流速为500kg/(m2·s)。步骤(3)中,催化剂ⅰ的制备方法如下:先将1g氧化钴粉末加入5g质量浓度8%硝酸钯溶液中,然后边搅拌边加入质量浓度25%氨水溶液,直至ph=9,继续搅拌12小时,过滤取滤渣,80℃干燥7小时,在氢气氛围下,升温至230℃,保温3小时,即得所述的催化剂ⅰ。步骤(3)中,催化剂ⅱ的制备方法如下:(a)先将1g过铼酸铵加入8g90℃水中,搅拌至溶解,自然冷却至室温,加入2g三氯化钌,搅拌至溶解,得到混合液;(b)然后向混合液中加入0.9g二氧化锰纳米线,超声波振荡分散均匀,边搅拌边缓慢加入20g质量浓度40%柠檬酸水溶液,加热至55℃,保温搅拌,得到前驱体;(c)最后将前驱体转移至管式炉内,氮气气氛下煅烧,即得所述的催化剂ⅱ。步骤(b)中,二氧化锰纳米线的制备方法如下:先向高锰酸钾溶液中逐滴滴入醋酸水溶液,搅拌混匀,然后逐滴滴入氯化钾水溶液,持续搅拌50分钟,接着转移至带聚四氟乙烯内衬的水热反应釜内,200℃反应6小时,自然冷却至室温(25℃),离心,洗涤,干燥,即得二氧化锰纳米线。在滴入醋酸水溶液和氯化钾水溶液的过程中保持搅拌,搅拌速率为200转/分钟,滴加完毕后搅拌速率调整为800转/分钟;高锰酸钾溶液、醋酸水溶液和氯化钾水溶液的体积比为1:0.2:0.08,它们的质量浓度分别为5%、30%、25%;利用水洗涤3次,干燥的工艺条件为:60℃干燥15小时。步骤(b)中,柠檬酸水溶液的投料时间为30分钟。步骤(c)中,煅烧的具体方法如下:先以20℃/分钟的升温速率升温至400℃,保温3小时,然后以4℃/分钟的升温速率升温至750℃,保温3小时,自然冷却至室温即可。实施例3:一种绿色节能环保的液体燃料的制备方法,具体步骤如下:(1)先将米糠利用正戊烷、异丁醇、乙酸乙酯的混合溶剂进行亚临界流体萃取,得到米糠油和残渣ⅰ;(2)然后将米糠油引入含有催化剂ⅰ的反应器中,第一次催化裂解,得到气相ⅰ和残渣ⅱ;(3)再将残渣ⅰ、残渣ⅱ混合后,热解反应,得到热解气和残渣ⅲ,弃残渣ⅲ,热解气通入含有催化剂ⅱ的反应器中,第二次催化裂解,得到气相ⅱ;(4)最后合并气相ⅰ、气相ⅱ,冷凝,即得所述的液体燃料;其中,催化剂ⅰ是利用氧化钴负载钯而得;催化剂ⅱ是以过铼酸铵、三氯化钌、二氧化锰纳米线和柠檬酸水溶液为原料,经煅烧复合而得。步骤(1)中,在混合溶剂中,正戊烷、异丁醇、乙酸乙酯的体积比为1:0.3:0.06。步骤(1)中,亚临界流体萃取的工艺条件为:提取压力为0.6mpa,提取温度为50℃,提取时间为55分钟,解析温度为63℃。步骤(2)中,第一次催化裂解的工艺条件为:反应温度350℃,反应时间100分钟,催化剂ⅰ的流速为250kg/(m2·s)。步骤(3)中,热解反应的工艺条件为:在无氧条件下,以160℃/分钟的升温速率升温至800℃,保温处理3分钟。步骤(3)中,第二次催化裂解的工艺条件为:反应温度400℃,反应时间200分钟,催化剂ⅱ的流速为450kg/(m2·s)。步骤(3)中,催化剂ⅰ的制备方法如下:先将1g氧化钴粉末加入6g质量浓度6%硝酸钯溶液中,然后边搅拌边加入质量浓度26%氨水溶液,直至ph=9,继续搅拌11小时,过滤取滤渣,90℃干燥6小时,在氢气氛围下,升温至240℃,保温2.5小时,即得所述的催化剂ⅰ。步骤(3)中,催化剂ⅱ的制备方法如下:(a)先将1g过铼酸铵加入9g85℃水中,搅拌至溶解,自然冷却至室温,加入2.5g三氯化钌,搅拌至溶解,得到混合液;(b)然后向混合液中加入0.8g二氧化锰纳米线,超声波振荡分散均匀,边搅拌边缓慢加入22g质量浓度35%柠檬酸水溶液,加热至60℃,保温搅拌,得到前驱体;(c)最后将前驱体转移至管式炉内,氮气气氛下煅烧,即得所述的催化剂ⅱ。步骤(b)中,二氧化锰纳米线的制备方法如下:先向高锰酸钾溶液中逐滴滴入醋酸水溶液,搅拌混匀,然后逐滴滴入氯化钾水溶液,持续搅拌45分钟,接着转移至带聚四氟乙烯内衬的水热反应釜内,205℃反应5.5小时,自然冷却至室温(25℃),离心,洗涤,干燥,即得二氧化锰纳米线。在滴入醋酸水溶液和氯化钾水溶液的过程中保持搅拌,搅拌速率为300转/分钟,滴加完毕后搅拌速率调整为700转/分钟;高锰酸钾溶液、醋酸水溶液和氯化钾水溶液的体积比为1:0.25:0.06,它们的质量浓度分别为5.5%、25%、30%;利用水洗涤3次,干燥的工艺条件为:65℃干燥12小时。步骤(b)中,柠檬酸水溶液的投料时间为35分钟。步骤(c)中,煅烧的具体方法如下:先以18℃/分钟的升温速率升温至450℃,保温2.5小时,然后以5℃/分钟的升温速率升温至700℃,保温4小时,自然冷却至室温即可。对比例1一种绿色节能环保的液体燃料的制备方法,具体步骤如下:(1)先将米糠利用正戊烷进行亚临界流体萃取,得到米糠油和残渣ⅰ;(2)然后将米糠油引入含有催化剂ⅰ的反应器中,第一次催化裂解,得到气相ⅰ和残渣ⅱ;(3)再将残渣ⅰ、残渣ⅱ混合后,热解反应,得到热解气和残渣ⅲ,弃残渣ⅲ,热解气通入含有催化剂ⅱ的反应器中,第二次催化裂解,得到气相ⅱ;(4)最后合并气相ⅰ、气相ⅱ,冷凝,即得所述的液体燃料;其中,催化剂ⅰ是利用氧化钴负载钯而得;催化剂ⅱ是以过铼酸铵、三氯化钌、二氧化锰纳米线和柠檬酸水溶液为原料,经煅烧复合而得。步骤(1)中,亚临界流体萃取的工艺条件为:提取压力为0.5mpa,提取温度为55℃,提取时间为50分钟,解析温度为66℃。步骤(2)中,第一次催化裂解的工艺条件为:反应温度300℃,反应时间120分钟,催化剂ⅰ的流速为200kg/(m2·s)。步骤(3)中,热解反应的工艺条件为:在无氧条件下,以170℃/分钟的升温速率升温至750℃,保温处理3分钟。步骤(3)中,第二次催化裂解的工艺条件为:反应温度350℃,反应时间220分钟,催化剂ⅱ的流速为400kg/(m2·s)。步骤(3)中,催化剂ⅰ的制备方法如下:先将1g氧化钴粉末加入7g质量浓度5%硝酸钯溶液中,然后边搅拌边加入质量浓度27%氨水溶液,直至ph=9,继续搅拌10小时,过滤取滤渣,100℃干燥5小时,在氢气氛围下,升温至250℃,保温2小时,即得所述的催化剂ⅰ。步骤(3)中,催化剂ⅱ的制备方法如下:(a)先将1g过铼酸铵加入10g80℃水中,搅拌至溶解,自然冷却至室温,加入3g三氯化钌,搅拌至溶解,得到混合液;(b)然后向混合液中加入0.7g二氧化锰纳米线,超声波振荡分散均匀,边搅拌边缓慢加入25g质量浓度30%柠檬酸水溶液,加热至65℃,保温搅拌,得到前驱体;(c)最后将前驱体转移至管式炉内,氮气气氛下煅烧,即得所述的催化剂ⅱ。步骤(b)中,二氧化锰纳米线的制备方法如下:先向高锰酸钾溶液中逐滴滴入醋酸水溶液,搅拌混匀,然后逐滴滴入氯化钾水溶液,持续搅拌40分钟,接着转移至带聚四氟乙烯内衬的水热反应釜内,210℃反应5小时,自然冷却至室温(25℃),离心,洗涤,干燥,即得二氧化锰纳米线。在滴入醋酸水溶液和氯化钾水溶液的过程中保持搅拌,搅拌速率为300转/分钟,滴加完毕后搅拌速率调整为600转/分钟;高锰酸钾溶液、醋酸水溶液和氯化钾水溶液的体积比为1:0.3:0.05,它们的质量浓度分别为6%、20%、35%;利用水洗涤2次,干燥的工艺条件为:70℃干燥10小时。步骤(b)中,柠檬酸水溶液的投料时间为40分钟。步骤(c)中,煅烧的具体方法如下:先以15℃/分钟的升温速率升温至500℃,保温2小时,然后以6℃/分钟的升温速率升温至650℃,保温5小时,自然冷却至室温即可。对比例2一种绿色节能环保的液体燃料的制备方法,具体步骤如下:(1)先将米糠利用正戊烷、异丁醇、乙酸乙酯的混合溶剂进行亚临界流体萃取,得到米糠油和残渣ⅰ;(2)然后将米糠油引入含有催化剂ⅰ的反应器中,第一次催化裂解,得到气相ⅰ和残渣ⅱ;(3)再将残渣ⅰ、残渣ⅱ混合后,热解反应,得到热解气和残渣ⅲ,弃残渣ⅲ,热解气通入含有催化剂ⅱ的反应器中,第二次催化裂解,得到气相ⅱ;(4)最后合并气相ⅰ、气相ⅱ,冷凝,即得所述的液体燃料;其中,催化剂ⅰ是利用氧化钴负载钯而得;催化剂ⅱ是以三氯化钌、二氧化锰纳米线和柠檬酸水溶液为原料,经煅烧复合而得。步骤(1)中,在混合溶剂中,正戊烷、异丁醇、乙酸乙酯的体积比为1:0.25:0.07。步骤(1)中,亚临界流体萃取的工艺条件为:提取压力为0.5mpa,提取温度为55℃,提取时间为50分钟,解析温度为66℃。步骤(2)中,第一次催化裂解的工艺条件为:反应温度300℃,反应时间120分钟,催化剂ⅰ的流速为200kg/(m2·s)。步骤(3)中,热解反应的工艺条件为:在无氧条件下,以170℃/分钟的升温速率升温至750℃,保温处理3分钟。步骤(3)中,第二次催化裂解的工艺条件为:反应温度350℃,反应时间220分钟,催化剂ⅱ的流速为400kg/(m2·s)。步骤(3)中,催化剂ⅰ的制备方法如下:先将1g氧化钴粉末加入7g质量浓度5%硝酸钯溶液中,然后边搅拌边加入质量浓度27%氨水溶液,直至ph=9,继续搅拌10小时,过滤取滤渣,100℃干燥5小时,在氢气氛围下,升温至250℃,保温2小时,即得所述的催化剂ⅰ。步骤(3)中,催化剂ⅱ的制备方法如下:(a)先将3g三氯化钌加入10g水中,搅拌至溶解,得到混合液;(b)然后向混合液中加入0.7g二氧化锰纳米线,超声波振荡分散均匀,边搅拌边缓慢加入25g质量浓度30%柠檬酸水溶液,加热至65℃,保温搅拌,得到前驱体;(c)最后将前驱体转移至管式炉内,氮气气氛下煅烧,即得所述的催化剂ⅱ。步骤(b)中,二氧化锰纳米线的制备方法如下:先向高锰酸钾溶液中逐滴滴入醋酸水溶液,搅拌混匀,然后逐滴滴入氯化钾水溶液,持续搅拌40分钟,接着转移至带聚四氟乙烯内衬的水热反应釜内,210℃反应5小时,自然冷却至室温(25℃),离心,洗涤,干燥,即得二氧化锰纳米线。在滴入醋酸水溶液和氯化钾水溶液的过程中保持搅拌,搅拌速率为300转/分钟,滴加完毕后搅拌速率调整为600转/分钟;高锰酸钾溶液、醋酸水溶液和氯化钾水溶液的体积比为1:0.3:0.05,它们的质量浓度分别为6%、20%、35%;利用水洗涤2次,干燥的工艺条件为:70℃干燥10小时。步骤(b)中,柠檬酸水溶液的投料时间为40分钟。步骤(c)中,煅烧的具体方法如下:先以15℃/分钟的升温速率升温至500℃,保温2小时,然后以6℃/分钟的升温速率升温至650℃,保温5小时,自然冷却至室温即可。对比例3一种绿色节能环保的液体燃料的制备方法,具体步骤如下:(1)先将米糠利用正戊烷、异丁醇、乙酸乙酯的混合溶剂进行亚临界流体萃取,得到米糠油和残渣ⅰ;(2)然后将米糠油引入含有催化剂ⅰ的反应器中,第一次催化裂解,得到气相ⅰ和残渣ⅱ;(3)再将残渣ⅰ、残渣ⅱ混合后,热解反应,得到热解气和残渣ⅲ,弃残渣ⅲ,热解气通入含有催化剂ⅰ的反应器中,第二次催化裂解,得到气相ⅱ;(4)最后合并气相ⅰ、气相ⅱ,冷凝,即得所述的液体燃料;其中,催化剂ⅰ是利用氧化钴负载钯而得。步骤(1)中,在混合溶剂中,正戊烷、异丁醇、乙酸乙酯的体积比为1:0.25:0.07。步骤(1)中,亚临界流体萃取的工艺条件为:提取压力为0.5mpa,提取温度为55℃,提取时间为50分钟,解析温度为66℃。步骤(2)中,第一次催化裂解的工艺条件为:反应温度300℃,反应时间120分钟,催化剂ⅰ的流速为200kg/(m2·s)。步骤(3)中,热解反应的工艺条件为:在无氧条件下,以170℃/分钟的升温速率升温至750℃,保温处理3分钟。步骤(3)中,第二次催化裂解的工艺条件为:反应温度350℃,反应时间220分钟,催化剂ⅰ的流速为400kg/(m2·s)。步骤(3)中,催化剂ⅰ的制备方法如下:先将1g氧化钴粉末加入7g质量浓度5%硝酸钯溶液中,然后边搅拌边加入质量浓度27%氨水溶液,直至ph=9,继续搅拌10小时,过滤取滤渣,100℃干燥5小时,在氢气氛围下,升温至250℃,保温2小时,即得所述的催化剂ⅰ。对比例4一种绿色节能环保的液体燃料的制备方法,具体步骤如下:(1)先将米糠热解反应,得到热解气和残渣,弃残渣,热解气通入含有催化剂的反应器中,催化裂解,得到气相;(2)气相冷凝,即得所述的液体燃料;其中,催化剂是以过铼酸铵、三氯化钌、二氧化锰纳米线和柠檬酸水溶液为原料,经煅烧复合而得。步骤(1)中,热解反应的工艺条件为:在无氧条件下,以170℃/分钟的升温速率升温至750℃,保温处理3分钟。步骤(1)中,催化裂解的工艺条件为:反应温度350℃,反应时间220分钟,催化剂的流速为400kg/(m2·s)。催化剂的制备方法如下:(a)先将1g过铼酸铵加入10g80℃水中,搅拌至溶解,自然冷却至室温,加入3g三氯化钌,搅拌至溶解,得到混合液;(b)然后向混合液中加入0.7g二氧化锰纳米线,超声波振荡分散均匀,边搅拌边缓慢加入25g质量浓度30%柠檬酸水溶液,加热至65℃,保温搅拌,得到前驱体;(c)最后将前驱体转移至管式炉内,氮气气氛下煅烧,即得所述的催化剂ⅱ。步骤(b)中,二氧化锰纳米线的制备方法如下:先向高锰酸钾溶液中逐滴滴入醋酸水溶液,搅拌混匀,然后逐滴滴入氯化钾水溶液,持续搅拌40分钟,接着转移至带聚四氟乙烯内衬的水热反应釜内,210℃反应5小时,自然冷却至室温(25℃),离心,洗涤,干燥,即得二氧化锰纳米线。在滴入醋酸水溶液和氯化钾水溶液的过程中保持搅拌,搅拌速率为300转/分钟,滴加完毕后搅拌速率调整为600转/分钟;高锰酸钾溶液、醋酸水溶液和氯化钾水溶液的体积比为1:0.3:0.05,它们的质量浓度分别为6%、20%、35%;利用水洗涤2次,干燥的工艺条件为:70℃干燥10小时。步骤(b)中,柠檬酸水溶液的投料时间为40分钟。步骤(c)中,煅烧的具体方法如下:先以15℃/分钟的升温速率升温至500℃,保温2小时,然后以6℃/分钟的升温速率升温至650℃,保温5小时,自然冷却至室温即可。试验例考察实施例1~3以及对比例1~4的制备方法的米糠转化率、以及所得液体燃料的品质(热值、灰分),结果见表1。米糠转化率的计算公式如下:转化率=【米糠原料总质量(干基)-反应后的固体残渣总质量(干基)】×100%/米糠原料总质量(干基);其中的米糠原料总质量(干基)指的是去除水分之后的干米糠的质量;反应后的固体残渣总质量(干基)是指去除液体部分后所残留的干的固体残渣的质量。使用hy-a9万能全自动量热仪测量热值,采用灼烧法检测灰分。表1.结果考察生物质转化率(%)热值(mj/kg)灰分(%)实施例191.142.61.8实施例291.342.91.7实施例391.943.41.5对比例185.938.82.6对比例282.135.23.2对比例379.232.63.9对比例470.327.65.1由表1可知,实施例1~3的米糠转化率高,所得液体燃料的热值高、灰分低,具有较好的燃烧品质。对比例1用正戊烷替换正戊烷、异丁醇、乙酸乙酯的混合溶剂,对比例2在制备催化剂ⅱ时略去过铼酸铵,对比例3用催化剂ⅰ替换催化剂ⅱ,对比例4略去米糠萃取出米糠油的步骤,米糠转化率明显降低,所得液体燃料的热值明显降低,灰分高,说明本发明对米糠的分离处理以及催化剂的组合使用,协同促进米糠转化,并提高了燃烧品质。最后说明的是,以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述,但本领域技术人员应当理解,可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变,而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。当前第1页12
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