专利名称：高压流体转化技术制备生物燃料的工艺的制作方法
高压流,化技术制备生物燃料的工艺
M领域本发明涉及一种高压流体转化技术制备生物燃料的工艺，特别是一种应用亚临界
/超临界流体制备生物液体燃料技术的工业化应用衛共技术工艺。属itx技术及制备领域。
背景技术：
液体燃料是维持现代社会正常运转的基石之一，是最重要的动力燃料。随着世界 经济的发展，全球性化石燃料资源日益枯竭，液体燃油的供应形势日趋严峻，能源短缺已经成为 制约世界各国经济发展的重要因素之一。因此，在石油资源曰趋枯竭、液体燃料需求量日益扩大 的多重压力下，寻找和开发液体燃料替代能源对保障国家能源安全、，经济社会可持续发展具 有重要战略意义。
在人类化石能源耗竭之后，人类能源只能依靠可再生能源如太阳能、风能、水能，但这些都 不能直接转化成液体燃料。生物质能是人类最早利用的能源，是唯一可再生的碳源，并可转化成 常规的固态、液态和气态燃料，也是人类为解决能源与环境双重危机而重点发展的能源类型。以 生物质为基础的生物燃料包括生物乙醇和生物柴油，它们被证明是良好的代用燃料。
生物质液化是把固Wt态的生物质经过一系列化学加工过程，使其转化成液体燃料(主要是 指汽油、柴油、液化石油气等液体烃类产品，有时也包括甲醇、乙醇等醇 料)的洁净利用技 术。根据化学加工过程的不同技术路线，液化可分为直接液化和间接液化。
生物质直接液化技术是把生物质在高压和一定温度下直接与溶剂反应转化为液体燃料的热 化学反应过程。 一般的直接液化技术都需要催化剂，反应过程具有较高的氢分压，以提高反腿 度，改善过程的稳定性，因此需要添加催化剂的生物质直接液化技术又称为化学催化法。根据生 物质直接液化妒过程的连续性可分为间歇式或连续式。但是化学催化法方法对原料要求高、反 应时间长、后分离过程复杂，增加生产育潔和生物液体燃料的生产成本。
发明内容
本发明的目的在克服现有技术的缺点，发明一种是利用林业或农业可燃固体废弃 物(如林业加工木屑、农作物秸秆等)，以及生活垃圾中的可燃质(如废旧轮胎、废塑料、包 装盒、废纸等)、植物油、动物油職猪油、牛油、鱼油等)和齢用油为原料，在高压反应器中， 连续进行亚临界，临界流体转化处理，实现生物质的7jC解和脂化反应，得到小分子的有机化合 ~~液态生物燃料，即高压流体转化技术制备生物燃料的工艺。该工艺能縮短制备生物液体燃 料的反应时间、提高生物液体燃料产率、简化生物液体燃料后处理工艺。
本发明高压流体转化技术制备生物燃料的工艺是 下列方式完成的将生物质原料输送到 泥浆化处理器(1)中进行预处理，得至鹏浆化生物质原料，将泥浆化生物质原料加压后输送到 高压反应器(3)中，连续进行亚临界鹏临界流体转化反应，完成生物质原料的水解和脂化反
应，获到小分子的有机化合t;~~液态生物燃料，液体生物燃料经分离器分离得生物燃料，生物
燃料的转率达75 96%。
所述生物质原料是固态生物质原料和液态生物质原料，固态生物质原料为林业可燃固体废弃 物、农业可燃固体废弃物、生活垃圾中的可燃质，液态生物质原料为废食用油、植物油、动物油
脂。固体生物质废弃物及生活垃圾先分拣，去掉不可燃成分，用净7jC或稀醋酸溶液对其进行净化
处理，以除去其中的尘土及其它杂质，净化处理的稀醋酸溶液重量百分浓度为5 20%，净化时间 为10 100min，加入量与原料重量比为1 10:1，在60 90°C的皿条件下干燥、粉碎至60目以 下后与循环油混合，在泥浆化处理器内进fi^页处理，泥浆化后送入泥浆化原料仓储存。
泥浆化生物质原料反应流体分为两股送入高压反应器， 一股占总质量15 30%的泥浆化顿 原料，经增压到0.15 30Mpa后直接输送到高压反应器中；另一股泥浆化M原料舰加压，先 输送到换热器中吸收反应产物中的余热，之后再ffl31预热器外加热到230 460-C，增压到0.15 45Mpa，通过管道输送到高压反应器中，两股泥浆化生物质原料相互混合。
混合后的泥浆化生物质原料在高压反应器内，经外加热继续加热到工艺，和压力条件后， 进行亚临界/超临界流体转化反应，完成生物质原料的水解和脂化，获到液态生物燃料产物，生物 质原料与醇类或水高压流体的摩尔比为1:1(K80，控制亚临界的反应压力为0.15 20MPa，温 度为255 35(TC，反应时间为5^90min;超临界反应控制的fK牛为:压力840MPa，温度25O450°C， 反应时间为2~40min。
高压反应器反应获得的液态生物燃料产物为高压、高温气体和液体，通过管道输送到换热器 中，将余热量传给输入的醇类或水流体，随后再将液态生物燃料产物输送到Mffi冷却器中，继续 冷却降压，得到轻油、水、临界流体醇类液体产物和不能冷凝的气体，气体逸出用于化工原料或
燃料。
液体产物输送到分离器内分离出醇类或水高压流体，未反应的生物质固体颗粒和其它杂质、 生物质油，生物质油再输送到用于循环油使用，其他杂质则作为生物质液体燃料产品，生物燃料 的转化率达75 96%。分离器完成脱醇和分离工作。工艺过程中产生的所有废水或ll^^净化器 净化后作为原料水循环使用，净化时间为4 30h。工艺过程中反应物外加热是通过热油锅炉加热 设备获得热量。
本发明工作原理是
1)将生物质(若是固体废弃物及生活垃m首先分拣并去掉不可燃成分，用净水或稀醋酸 溶、m其进行净化处理，以除去其中的尘土及其它杂质。净化处理的稀醋酸溶液重量百分浓度为 5 20%，净化时间为10 100min，加入量与原料重量比为1 10:1)在60 9(TC的温度条件下干 燥、粉碎至60目以下后与循环油混合，在泥浆化处理器内进行预处理，泥桨化后送入原料仓， 在高压流体的输送下送入高压反应器。
对于泥浆化处理后的生物质原料，为了便于输送，将反应流体分为两股送入高压反应器。一 股(占总质量流量的15 30%)经过增压到0.15 30MPa用于输送泥浆化生物质；另一股经过加 压，吸收反应产物的余热后，继续加热，当^S达到230 460'C，压力0.15 45MPa后送入反 应塔与泥浆化生物働昆合。对于液态类生物原料则将反应流体经加压，吸收反应产物的余热后， 继续加热，当鹏达到230 460。C，压力0.15 45MPa后送入反应塔与液态类生物原料混合。
混合后的原料经高压反应器内的加热设备继续加热到工艺鹏和压力劍牛后，进行亚临界/ 超临界转化反应。生物质和临界流体的摩尔比为1:10~80。控制亚临界的反应压力为0.15 20MPa， 温度为255 350"C，反应时间为5~90min。超临界反应控制的条件为压力840MPa， 25(M50。C，反应时间为2~40min。
高压反应器反应的产物为高压、高温气体和液体，利用换热器将热量传给反应物质(醇类或 水)，吸收余热后，继续冷却降压，得到轻油、水、临界流体醇类和不能冷凝的气体。气体逸出
用于tta:原料^料。
液体产物在分离器内分离出醇类或7k高压流体，未反应的生物质固体颗粒和其它杂质、生物
质油。生物质油一部分用于循环油4顿，其他则作为生物质液体燃料产品，如葡萄糖、果糖、 木糖、纤维二糖、糠醛、烷烃、链烷烃、烯烃、乙醇、对苯二甲酸、苯甲酸、醋酸、乙二醇、生 物柴油(脂肪酸甲酯)。分离装置可实现脱醇和分离的目的。
工艺过程中产生的所有废水或醇类经净化后作为原Mf盾环使用。净化器为魏净化吸附齐啲
陶瓷板，净化时间为4 30h。
反应流体的外加热^IE过热油锅炉加热设备获得热量。 如是液态类生物原料则直接加压后送入高压反应器进行转化反应。
对于液态生物质原料，反应流体经加压，吸收换热器中反应产物余热后，继续加热，当温度 达到230 460°C ，压力0.15 45 MPa后送入高压反应器与液态类混合。 本发明具有的优点及积极效果
1) 相对于化学催化法而言，縮短了生物油脂转化为生物液体燃料的时间。达到设计状态后， 不同的生物质，只需要0.540min就能将生物质转化成生物液体燃料。
2) 本发明技术实现了连续稳定帝恪生物燃料，简化了操作禾將的复杂性，便于IQ1W雄续 生产。
3) 本发明技术生物燃料产率高， 一般可达75 96%。
4) 本发明技术原料适应性广，z伊过禾级产品对环境无污染。
下面结合附图所示实施例。
图1是本发明工艺^S呈示意图。 图2为本发明工艺流程框图。
其中l一泥浆化处理器；2—泥浆化原料仓；3—高压反应器；4~^热器；5~^^!1冷却器; "分离器；7—升压泵；8~预热器；W争化器。 具体实駄式 实施例l休屑水解)
首先，将木屑粉碎，粒度控制在过60目，以水为超临界流体介质，按摩尔比为木屑冰=1:70 的比例SB1。 25。/。的水加压到23MPa用于输送泥浆化生物质原料，剩余的75%的7爐过加压、余
热换热和外加热，iUg达到40(TC后，进入反应塔与生物质原料混合。进入高压反应器的加热区 域进行再次加热，使得生物质混合原料达到超临界状态(温度390。C，压力达到27MPa)，并在反 应区^it行充分反应,反应时间为20min。超临界反应后的产物经过余热利用换热器和冷却降压设 备后，温度降为12(TC，压力降为0.25MPa。通过分离设备分离出7K和生物质液体轻油。水经过 净化后循环利用。生物油产率为86%。 实施例2赠物油酯化)
将植物油(油菜籽油)经加压泵到18Mpa送入高压反应器与升温加压为超临界状态的甲醇发 生酯化反应，生成生物柴油(脂肪酸甲酯)和甘油。甲醇通过加压、余热换热和外加热，温度达 到34(TC后，进入反应塔与生物质原料混合。甲醇与植物油的摩尔比为42:1。进入高压反应器的 加热区鄉行再次加热，使得生物质混合原料达到超临界状态(破35(TC，压力达到19MPa)， 并在反应区域进行充分反应，反应时间为4min。超临界反应后的产物经过余热利用换热器和冷却 降压设备后，温度降为12(TC，压力降为0,25MPa。通过分离设备分离出甲醇、甘油和生物柴油。 甲醇经3131滤净化后循环利用。生物油产率为95%。
权利要求
1、一种高压流体转化技术制备生物燃料的工艺，其特征在于将生物质原料输送到泥浆化处理器(1)中进行预处理，得到泥浆化生物质原料，将泥浆化生物质原料加压后输送到高压反应器(3)中，连续进行亚临界或超临界流体转化反应，完成生物质原料的水解和脂化反应，获到小分子的有机化合物——液态生物燃料，液体生物燃料经分离器分离得生物燃料，生物燃料的转率达75～96％。
2、 根据权利要求1戶脱的高压流條化技术制备生物燃料的工艺，其特征在于所述生物质原 料是固态生物质原料和液态生物质原料，固态生物质原料为林业可燃固体废弃物、农业可燃固体 废弃物、生活垃圾中的可燃质，液态生物质原料为齢用油、植物油、动物油脂。
3、 根据权利要求1或2所述高压流体转化技术制备生物燃料的工艺，其特征在于固体生物质废弃物及生活垃圾先分拣，去掉不可燃成分，用净zK或稀醋酸溶m其进行净化处理，以除去其中的尘土及其它杂质，净化处理的稀醋酸溶M量百分浓度为5 2战，净化时间为10 100min， 加入量与原料重量比为1 10:1，在60 90"的 斜牛下干燥、粉碎至60目以下后与循环油混 合，在泥浆化处理器内进fi^页处理，泥浆化后送入泥浆化原料仓储存。
4、 根据权利要求i或2所述高压流体转化技术制备生物^^料的工艺，其特征在于泥浆化生物 质原料反应流体分为两股送入高压反应器， 一股占总质量15 30%的泥浆化 原料，经增压到 0.15 30Mpa后直接输送到高压反应器中；另一股泥浆化生质原料通过加压，先输送到换热器中吸 收反应产物中的余热，之后再fflii预热器外加热到230 46(TC，增压到0.15 45 Mpa， ffi31管道 输送到高压反应器中，两股泥浆化生物质原料相互混合。
5、 根据权利要求l所述的高压流,化技术制备生物燃料的工艺，其特征在于混合后的泥浆 化生物质原料在高压反应器内，经外加热继续加热到工艺温度和压力^l牛后，进行亚临界/超临界 流,化反应，完成生物质原料的水解和脂化，获到液态生物燃料产物，生物质原料与醇类或7K 高压流体的摩尔比为1:1(T80，控制亚临界的反应压力为0.15 20 MPa，温度为255 350°C，反 应时间为5 90min;超临界反应控制的条件为:压力8 40MPa，〗 250 450°C，反应时间为2 40min。
6、 根据权利要求1或5所述的高压流鹏化技术制备生物燃料的工艺，^#征在于高压反应 器反应获得的液态生物燃料产物为高压、高温气体和液体，ffi31管道输送到换热器中，将余热量 传给输入的醇类或水流体，随后再将液态生物燃料产物输送到^ffi冷却器中，继续冷却降压，得 到轻油、水、临界流体醇类液体产物和不能冷凝的气体，气体逸出用于化工原料 料。
7、 根据权利要求6或所述的高压流体转化技术制备生物燃料的工艺，其特征在于液体产tlf俞 送到分离器内分离出醇类或7K高压流体，未反应的生物质固体颗粒和其它杂质、生物质油，生物 质油再输送到用于循环油使用，其他杂质则作为生物质液体燃料产品，生物燃料的转化率达75 96%。
8、 根据权利要求7m0M的高压流体转化技术制备生物燃料的工艺，其特征在于分离器完成 脱醇和分离工作。
9、 根据权利要求7^^f述的高压流体转化技术制备生物燃料的工艺，其特征在于工艺过程中 产生的所有废水或醇类经净化，化后作为原料水循环使用，净化时间为4 30h。
10、 根据权利要求7或所述的高压流体转化技术制备生物燃料的工艺，其特征在于工艺过程中 反应物外加热 1过热油锅炉加热设备获得热量。
全文摘要
本发明涉及一种高压流体转化技术制备生物燃料的工艺，特别是一种应用亚临界/超临界流体制备生物液体燃料技术的工业化应用提供技术工艺。属化工技术及制备领域。发明一种是利用林业或农业可燃固体废弃物(如林业加工木屑、农作物秸秆等)，以及生活垃圾中的可燃质(如废旧轮胎、废塑料、包装盒、废纸等)、植物油、动物油脂(猪油、牛油、鱼油等)和废食用油为原料，在高压反应器中，连续进行亚临界或超临界流体转化处理，实现生物质的水解和脂化反应，得到小分子的有机化合物——液态生物燃料，则高压流体转化技术制备生物燃料的工艺。该工艺能缩短制备生物液体燃料的反应时间、提高生物液体燃料产率、简化生物液体燃料后处理工艺。
文档编号C10G1/00GK101113348SQ20071006616
公开日2008年1月30日 申请日期2007年9月6日 优先权日2007年9月6日
发明者包桂蓉, 李一哲, 华 王, 胡建杭 申请人:昆明理工大学