技术简介：
本专利针对传统生物质液化反应中催化剂缺失导致的反应效率低、残渣多等问题，提出通过添加K、Na、Ca的盐酸盐、碳酸盐等无机盐作为催化剂，优化液化工艺。方法包括生物质干燥粉碎、催化剂配制、拌和干燥及液化反应，显著降低反应温度与时间，提升液化得率。
关键词：生物质液化，无机盐催化剂，反应效率
专利名称：催化生物质液化反应的方法
技术领域：
本发明涉及一种用无机盐催化生物质液化反应的方法。
背景技术：
本申请人曾在先申请了一项"竹粉液化物生产方法"(专利号200610052422. 9 )专利，该专利在液化前未对生物质用K、 Na、 Ca的盐酸盐、碳酸盐、碳酸氬盐作催化剂，进行催化处理，反 应时间相对长、>^应温度要求相对高，反应不甚充分，显示出残 渣较多，得率较低。国内外学者研究表明，生物质原料中除碳水化合物以外的 K、 Na、 Ca等无机元素在生物质热化学转化过程中起到重要的催 化作用，但在实际应用中，尚未检索到将上述无机元素在生物质 液化反应中作为催化剂参与反应的报道资料，生产实践中也还无 人问津。发明内容针对现有的生物质液化反应未采用无机盐作催化剂的催化 技术，本发明的目的是提供一种用无机盐催化生物质液化反应的 方法。上述目的用如下措施来实现本催化生物质液化反应的方法 按如下步骤进行A、 生物质的干燥与粉碎将包括木、竹、草、叶、秸杆的 生物质干燥成含水率为5%—20%，再粉碎成20—300目的粉状物；B、 催化剂的配制K、 Na、 Ca的盐酸盐、碳酸盐、碳酸氢 盐中至少一种盐，配制成低于各自饱和度浓度的水溶液，以略低于饱和浓度的优选；c、 拌和与再干燥将前道工序配制成的盐的水溶液与生物 质粉状物拌和均匀，将拌和物干'燥至含水率5%—18%;两者的比 例是在绝干状态下，盐占拌和物重量的0.1%—5%;d、 进行液化反应按已有技术用有机介质或用水作介质进 行液化。所说的步骤b催化剂的配制以将碳酸钾配制成低于其饱和 浓度的水溶液作催化剂优选。本发明的有益效果M应快、反应要求的温度低，在相同反 应时间和反应温度条件下，则加有上述盐类作催化剂的反应更充 分、残渣少、得率高。
具体实施方式本发明下面结合实施例作进一步详迷先将实施例1一9及 催化和液化反应相关参数列表1:实施例1i21 34 1 51 6789金属离于
Na' Ca"K'Na' Ca"酸根crHC(V催 化 反 应盐的水溶液浓度低于其饱和浓度盐与粉绝千重比0. 1-35320. 20.10. 841生物质原料木粉卄粉草粉竹粉叶粉秸粉草粉叶粉木粉粉碎粒度30-300目160305020030028025015080液 化 反 应反应温度90-120X:1051201151009010010595115保温反应时间 (h)首次0.20. 30. 20, 30. 30.20.40.20. 3二次1. 11.51. 01. 00. 81. 00. 91. 01. 2生物质加入 吾s (i 1 s n首次8010080505060304070里3 U 13 U更卫二次6050701005090206060介质加入量 (50-200重量份)苯酚12018030二甲給20D150100~f鹼200505020100酸加入量 (10-20重量份)草酸202010盐酸105硫酸101055乙酸'2020实施例1 (参见表1中实施例1各相应参数):r与ci—组成的kci作催化剂，配制〗氐于其饱和浓度的水，溶液，再将碎木片干燥至含水率为5%粉碎成160目，将两者拌匀， (比例是拌和物中绝干状态下KC1占木粉的3%),再干燥至含水 率10%,用这样的木粉140重量份、苯酚120重量份、乙酸20 重量份，将120重量份苯酚加入反应釜中搅拌，升温到120TC、 加入20重量份乙酸，先加入80重量份用KC1拌和的木粉，充分 拌匀，保温反应0. 2h(即12min)，再加入余下的60重量份木粉， 充分搅拌，保温反应1. lh即成。其余的实施例2是以NaCl作催 化剂，实施例3是以CaCh作催化剂，实施例4是以K2C03作催化 剂，余类推。表中共九项实施例，各项的工艺要求按表中相应栏 的参数，方法同实施例l，其中以实施例4优选。以上是一种盐作催化剂的情况，还可以用二种、三种或多种 盐作催化剂，只是采购原料和搅拌均匀时略烦些。二种以上盐时， 可将表l的各酸根分别与K+、 Na+、 Caw反应成的盐混合，对准实 施例1—9任一列的"盐与粉绝干比"以下参数进行操作即可， 不再另用文字细述，因此，上述表l实际上反映出超出九种实施 例的情况。尚需说明的是因采用的生物质原料的不同(如竹、木粉与叶、 草)、加入量的不同、温度不同、保温时间不同，生物质的投料 次数不同(一次投入还是分二次甚至三次投入)等因素，前述所 谓"与实施例1方法相同"是指原则和工序相同，工艺条件等方 面的差别按表1相应栏参数办理。还可对照本申请人的在先专利 "竹粉液化物生产方法"(CN200610052422. 9 )，即能发现拌有盐 类催化剂再液化，反应快，温度要求低。为mt催化效果，选用K2C03、 KC1和不同催化剂分别对竹粉进行液化处理，在苯酚介质中，酴竹比为2:1，根据不同液化温 度，竹材液化组分中的不挥发分、残渣率、结合酚、自由酚的变化对比列表2:<table>table see original document page 6</column></row><table>
表中的H+代表酸
试验结果显示，竹粉直接加酸(H+)液化和经过KCI处理， 在115TC条件下残渣率最低。用K2C03作催化剂，在温度为105 1C、 110TC、 1151C时残渣率低，反应充分，液化得率高。这可能 是^C03在液化过程中产生气相的C02，有利于苯酚向竹粉内的渗 透，又可增加促进生物质分解的K+, K+和C02使液化液粘度降低， 从而降低了液化反应的活化能而导致的结果。
以上是用酚类有机物作介质的液化实施例，以水作介质进行 高温高压液化的可比照进行。不细述，按相关的现有技术资料实 施。
权利要求
1. 一种催化生物质液化反应的方法，其特征是按如下步骤进行A、生物质的干燥与粉碎将包括木、竹、草、叶、秸杆的生物质干燥成含水率为5％-20％，再粉碎成20-300目的粉状物；B、催化剂的配制K、Na、Ca的盐酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐中至少一种盐，配制成低于各自饱和度浓度的水溶液；C、拌和与再干燥将前道工序配制成的盐的水溶液与生物质粉状物拌和均匀，将拌和物干燥至含水率5％-18％；两者的比例是在绝干状态下，盐占拌和物重量的0.1％-5％；D、进行液化反应按已有技术用有机介质或用水作介质进行液化。
2、 如权利要求1所述的催化生物质液化反应的方法，其特 征是所说的步骤B催化剂的配制是将碳酸钾配制成低于其饱和 浓度的水溶液作催化剂。
全文摘要
一种催化生物质液化反应的方法，按如下步骤进行A.生物质的干燥与粉碎将包括木、竹、草、叶、秸秆的生物质干燥成含水率为5％-20％，再粉碎成20-300目的粉状物；B.催化剂的配制K、Na、Ca的盐酸盐、碳酸盐、碳酸氢盐中至少一种盐，配制成低于各自饱和度浓度的水溶液；C.拌和与再干燥将前道工序配制成的盐的水溶液与生物质粉状物拌和均匀，两者的比例在绝干状态下，按盐点生物质重量的0.1％-5％，将拌和物干燥至含水率5％-18％；D.进行液化反应按已有技术用有机介质或用水作介质进行液化。本方法专用于生物质液化前的催化处理，具有反应快，反应温度低、反应充分、液化得率高的优点。
文档编号C10G1/00GK101270296SQ20081006148
公开日2008年9月24日 申请日期2008年5月5日 优先权日2008年5月5日
发明者傅深渊, 卢凤珠, 金永明 申请人:浙江林学院