专利名称：一种制备生物燃油的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备生物燃油的方法。主要用于生物质原料的再生利用和 废旧塑料的无害化处理与循环利用。
技术背景纤维素一木质素类生物质是指含纤维素、半纤维素和木质素为主的生物质， 主要来源有木材、竹子、农作物秸秆、果壳等。其转化汽车燃油的技术具有广 阔的发展前景，是新能源发展战略中的核心技术之一，超临界液化是一种热化 学转化方式。废旧塑料不及时处理会造成严重的环境污染，与生物质共液化中能实现无 害化再利用，并在液化过程中提高生物质原料的液化转化率，同时提高了生物 燃油的热值。超临界流体技术(Supercritical Fluid)是最近十多年发展起来的绿色化学技 术。超临界流体作为反应介质，具有高溶解力、高扩散性、可有效控制反应活 性和选择性。将这种技术应用于生物质热解，能在较低的温度下达到高液化率 的目的。以低碳醇为介质，具有成本低廉、液化率较高等优点。 发明内容本发明要解决的技术问题是提供一种制备生物燃油的方法，以甲醇或乙 醇为反应介质，在压力容器中加热并控制压力使其达到超临界状态，使生物质 与塑料在高压及中低温条件下裂解和溶解，将固体生物质分解转化为低分子量 的燃油，作为汽车发动机的燃料。本发明所采用的技术方案是制备生物燃油的方法，其特征在于包括以下a、 在反应装置中加入重量百分比为30 95%的甲醇或乙醇、重量百分比 为0~3%的催化剂，其余为粉碎至20 100目(粒径为0.18 0.9mm)的生物质与 塑料混合料；b、 将反应装置中的原料搅拌均匀后，升温升压，温度控制在250 35(TC，3压力控制在8 18MPa，并保持此状态0.5 6小时；c、待反应结束后，冷却反应装置至常温常压下，进行过滤，将制备得到 的反应物固液分离，得到液体状生物燃油。所述甲醇或乙醇的浓度为80 99v/v%，因甲醇或乙醇本身可作为汽车代用 燃料，故不必对反应后的混合物后作严格的液相分离，可混合使用，若需要对 反应后的混合物进行分离，则分离后的甲醇或乙醇可反复使用。所述催化剂为碳酸钾、氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾中的一种或任意几种 的混合物。所述生物质与塑料的混合原料中，塑料的重量百分比为5 30%。所述生物质原料为纤维素和木质素的混合体，其原料包括木材、竹子、农 作物秸秆、果壳中的一种或任意几种的混合物。所述塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、橡胶、聚酰胺中的一 种或任意几种的混合物。所述生物质颗粒度范围优选30 80目，温度范围优选260°C 320°C，压力 范围优选10 16MPa，反应时间范围优选1-5小时。所述生物质颗粒度范围最优选40 60目，温度范围最优选27(TC 30(TC， 压力范围最优选12 14MPa，反应时间范围最优选2-4小时。所述反应装置指耐压在20Mpa的压力容器，其压力可以调节或控制， 一般 可用高压反应釜。采用外部电加热法或内部电加热法。本发明的有益效果是1、本发明选用超临界甲醇或乙醇作为反应介质，具 有较低的临界温度和临界压力，即反应条件较低，甲醇或乙醇本身可作为汽车 代用燃料，故不必对反应后的混合物后作严格的液相分离，可混合使用，且相 对于其它醇类还具有价格较低的优势；2、本发明反应条件温和、对设备材料性 能要求较低，生物制原料的液化率可达45 92%; 3、生成的燃油主要成分为十 个碳以下的醇类、醚类和酯类，与汽油成分相当，且燃油成分大多带环状或支 链结构，其热稳定性好，自燃温度高，适合作为点燃式发动机的燃料，若与汽 油混合使用，具有较高的辛垸值，是良好的抗爆剂，燃油含氮量、含硫量和含 磷量很低，具有环境友好性；4、实现了废旧塑料的无害化处理，以及生物 原 料的再生利用，并获得了一定的经济价值。
具体实施方式
实施例1:以超临界乙醇为介质、以碳酸钾作为催化剂的毛竹和聚乙烯液 化燃油将50g过20目干燥后的毛竹锯末和0g聚乙烯保鲜膜、2.5g碳酸钾、300ml 浓度为98%的乙醇加入高压釜，密封后升温至28(TC，升压至12.4MPa，并在 该状态保持6小时，冷却降压至常温常压后进行过滤，固液分离，液体比反应 前增加了37.5g，液化率62.5%。余下的固体部分为固体碳、灰份(含催化剂) 和少量未分解生物质，其余为气体。所得到的液体为生物燃油与乙醇的混合物，因乙醇本身可作为汽车代用燃 料，故不必对反应后的混合物后作严格的液相分离，可混合使用，若需要对反 应后的混合物进行分离，则分离后的乙醇可反复使用。实施例2:以超临界乙醇为介质的毛竹和聚苯乙烯液化生物燃油将50g过20目干燥后的毛竹锯末和3.5g聚苯乙烯颗粒、300ml浓度为98% 的乙醇加入高压釜，密封后升温至290°C，升压至14MPa，并在该状态保持6 小时，冷却降压至常温常压后进行过滤，固液分离，液体质量259.5g，液体比 反应前增加了21g，液化率39.3%。余下的固体部分为固体碳、灰份和少量未分 解生物质，其余为气体。实施例3:以超临界甲醇为介质、以氢氧化钠为催化剂的毛竹和橡胶液化 燃油。将50g经干燥、且颗粒度为20目的毛竹锯末，5g废旧轮胎橡胶粉末，2.5g 氢氧化钠，300ml浓度为96y。的甲醇加入容积为1L的高压反应釜中，搅拌均匀 后密封升温至28(TC，升压至15.2MPa，并在该状态保持2小时，冷却降压至常 温常压后利用常规装置进行过滤，固液分离，得到的液体质量为267.6 g，液体 比反应前增加了 35.75g，液化率达65.0%。余下的固体部分为固体碳、灰份(含 催化剂)和少量未分解生物质，其余为气体。所得到的液体为生物燃油与甲醇的混合物，因甲醇本身可作为汽车代用燃 料，故不必对反应后的混合物后作严格的液相分离，可混合使用，若需要对反 应后的混合物进行分离，则分离后的甲醇可反复使用。实施例4:以超临界甲醇为介质、以碳酸钠为催化剂的稻草秸秆、花生壳、聚丙烯混合后液化燃油将664.05g经干燥、且颗粒度为20目的稻草秸秆和花生壳混合物(稻草秸 秆和花生壳的重量比为l: 1)、 34.95g的聚丙烯、lg碳酸钠、300g浓度为80。/c 的甲醇加入高压反应釜中，搅拌均匀后密封升温至25(TC，升压至8MPa，并在 该状态保持0.5小时，然后冷却降压至常温常压后利用常规装置进行过滤，固 液分离。实施例5:以超临界甲醇为介质，以碳酸钾为催化剂的杉木、聚酰胺混合 物液化燃油将50g经干燥且颗粒度为80目的杉木锯末、15g聚酰胺、2.5g碳酸钾、300ml 浓度为96%的甲醇加入高压反应釜中，搅拌均匀后密封升温至280'C，升压至 14.0MPa，并在该状态保持4小时，冷却后利用常规装置进行过滤，固液分离。 实施例6:以超临界甲醇为介质，以氢氧化钾为催化剂的杉木、聚氯乙烯 混合物液化燃油将"g经干燥且颗粒度为100目的杉木锯末、6g聚氯乙烯、30g氢氧化钾、 950g浓度为99。/。的甲醇加入高压反应釜中，搅拌均匀后密封升温至35(TC，升 压至18MPa，并在该状态保持6小时，冷却后利用常规装置进行过滤，固液分 离。实施例7:以超临界甲醇为介质，以氢氧化钠为催化剂的毛竹、聚氯乙烯 混合物液化燃油将50g经干燥、且颗粒度为60目的毛竹锯末，3g聚氯乙烯，2.5g氢氧化 钠，300ml浓度为96%的甲醇加入高压反应釜中，搅拌均匀后密封升温至300°C， 升压至13MPa，并在该状态保持3小时，冷却降压至常温常压后利用常规装置 进行过滤，固液分离。
权利要求
1、一种制备生物燃油的方法，其特征在于包括以下步骤a、在反应装置中加入重量百分比为30～95％的甲醇或乙醇、重量百分比为0～3％的催化剂，其余为粉碎至20～100目的生物质与塑料混合料；b、将反应装置中的原料搅拌均匀后，升温升压，温度控制在250～350℃，压力控制在8～18MPa，并保持此状态0.5～6小时；c、待反应结束后，冷却反应装置至常温常压下，进行过滤，将制备得到的反应物固液分离，得到液体状生物燃油。
2、 根据权利要求l所述的制备生物燃油的方法，其特征在于所述甲醇或 乙醇的浓度为80~99v/v%。
3、 根据权利要求l所述的制备生物燃油的方法，其特征在于所述催化剂 为碳酸钾、氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾中的一种或任意几种的混合物。
4、 根据权利要求l所述的制备生物燃油的方法，其特征在于所述生物质与塑料的混合原料中，塑料的重量百分比为5~30%。
5、 根据权利要求l所述的制备生物燃油的方法，其特征在于所述生物质原料为纤维素和木质素的混合体，其原料包括木材、竹子、农作物秸秆、果壳 中的一种或任意几种的混合物。
6、 根据权利要求l所述的制备生物燃油的方法，其特征在于所述塑料为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、橡胶、聚酰胺中的一种或任意几种的 混合物。
7、 根据权利要求1或2所述的制备生物燃油的方法，其特征在于所述生物质颗粒度范围优选30~80目，温度范围优选260'C 32(TC，压力范围优选 10 16MPa，反应时间范围优选1-5小时。
8、 根据权利要求1或2所述的制备生物燃油的方法，其特征在于所述生 物质颗粒度范围最优选40 60目，温度范围最优选27(TC 30(TC，压力范围最优 选12 14MPa，反应时间范围最优选2-4小时。
全文摘要
本发明涉及一种制备生物燃油的方法。其目的是使生物质与塑料在高压及中低温条件下裂解和溶解，将固体生物质分解转化为低分子量的燃油。解决该问题的技术方案是包括以下步骤a.在反应装置中加入重量百分比为30～95％的甲醇或乙醇、重量百分比为0～3％的催化剂，其余为粉碎至20～100目(粒径为0.18～0.9mm)的生物质与塑料混合料；b.将反应装置中的原料搅拌均匀后，升温升压，温度控制在250～350℃，压力控制在8～18MPa，并保持此状态0.5～6小时；c.待反应结束后，冷却反应装置至常温常压下，进行过滤，将制备得到的反应物固液分离，得到液体状生物燃油。本发明可作为汽车发动机的燃料。
文档编号C10B53/02GK101659875SQ20091015312
公开日2010年3月3日 申请日期2009年9月16日 优先权日2009年9月16日
发明者彭锦星, 邵千钧 申请人:浙江林学院