专利名称：双溶剂萃取分离生物油多联产的方法
技术领域：
本发明涉及一种生物油的分 级分离多联产方法，特别涉及一种生物油的双溶剂萃 取方法。
背景技术：
能源与环境问题已经受到人们的广泛关注。随着经济的蓬勃发展，能源供应不足 与环境污染越来越突出，目前化石燃料不仅很难满足人类社会工业发展的需要，而且由于 开采过度带来了严重的大气污染，造成了 “酸雨”、“温室效应”等一系列问题，给人类的生存 环境带来了非常严重的后果。因此，世界各国都开始致力于开发清洁的可再生能源，以代替 传统化石能源和缓解环境危机。生物质能作为一种重要的可再生能源，在使用过程中几乎 不产生环境污染，并且实现CO2的“近零排放”。生物质能的环境友好性使之成为未来可持 续发展能源系统的重要组成部分。生物质的多功能特性在能源危机、环境污染、生态失衡等 背景下，促进了世界各国加快生物质能技术开发和生物质资源应用的步伐。美国在2002年 制定了《生物质技术路线图》，欧盟2006年发布《生物质能行动计划》等。我国2004年的 《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中将生物质能技术列为可再生能源重点技术发展 领域。生物质能源的研究进行的如火如荼，但也暴露出没有立足资源现状以及研究开发实 力，盲目跟从的趋势。发展生物质能源急需要科学的引导，实现循序渐进，快速发展，以利于 充分发挥生物质能源的多功能性。预计到21世纪中叶，各种生物质可再生能源将占全球总 能耗的40%以上。生物油的优点不仅在于它是无温室气体排放的能量来源，而且它可以降 低目前人类社会对化石燃料的依赖，实现可持续发展。但是生物油中复杂的化学组成导致 其性质较差，高含水量、高含氧量、高粘度、高酸度、存储易老化分层等等。所有这些缺点导 致生物油不易燃烧，还不能大规模地应用。到目前为止，国内外对于生物质热解工艺的了解 已经非常成熟，已开发出不同种类的热解反应器，获得了使得产量最大化的相关参数，但是 上述生物油的缺点更要求生物油品质最大化。国内外已有不少学者在进行生物油品质提升 方面的研究，而生物油的分级分离多联产技术作为生物油提质的一部分，不仅有利于最大 程度的使用生物油，提升其品质，而且能够得到高价值的化工产品。
发明内容
技术问题为了解决生物油在存储过程中易发生老化的现象，同时作为生物油品 质提升的一部分以及能够获得高附加值的化工产品，本发明提供了一种双溶剂萃取分级分 离生物油多联产的方法。技术方案本发明首先使用50-70份的乙醚作为溶剂，以均勻的速度加入到30-50 份的生物油中，搅拌混合物约20分钟，静止分层。收集上层溶液_乙醚可溶物和下层溶 液_乙醚不溶物。接着取60-70份的二氯甲烷作为溶剂，以均勻的速度加入到30-40份的 乙醚不溶物中，搅拌混合物约20分钟，静置分层。收集上层溶液_ 二氯甲烷可溶物和下层 溶液-二氯甲烷不溶物。
乙醚可溶物作为生物油的衍生物，由于分离出了大分子的木质素部分，因此其物 化性能跟生物油相比有显著的提高。可以作为性质稳定的燃料使用。接下来对二氯甲烷可溶物进行减压过滤和冷冻干燥，冷冻干燥温度为-50°C。冷 冻干燥压力为0.024mBar。得到低分子量的热解木质素粉末。对二氯甲烷不溶物采用同样的减压过滤以及冷冻干燥，冷冻干燥温度为-50°C。 冷冻干燥压力为0.024mBar。得到高分子量的热解木质素粉末。本发明利用生物油中大分子的木质素组分不易溶于乙醚的性质，利用乙醚作为萃 取剂，萃取出影响生物油老化性质最严重的木质素组分，得到生物油的衍生物-乙醚可溶 物。本发明方法可以很好地解决生物油易老化的缺点，并且对于分离出来的木质素组分进 行深加工后，可以作为很好的化工产品。本发明还具有以下优点1、将生物油萃取分离得到乙醚可溶物、大分子木质素以及小分子木质素，利用率
尚ο2、萃取剂乙醚、二氯甲烷均可通过旋转蒸发的方式回收循环利用。利用率高，降低 了生物油分离的成本代价。3、该工艺操作简单，容易实现生物油的多联产。
图1为本发明的工艺流程图，图2为生物油的GC-MS(气质联用)谱图，图3为生物油衍生物-乙醚可溶物的GC-MS (气质联用)谱图。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步的描述。为了证明本发明的可重复性，进行了 三组实施例。本发明使用的生物油由芬兰著名的VTT公司提供，原料为软木。生物油含水率为 28. 05wt. %。试验中样品含水率根据ASTM D 1744标准，采用卡尔费修法测定。实施例1 取20g乙醚，在室温条件下，以均勻的速度加入到IOg生物油中，搅拌混合物约20 分钟，静止分层。分离出上层溶液，转移至旋转蒸发仪，蒸发出乙醚，得到乙醚可溶物4. Ig, 因此生物油中乙醚可溶物的产率为41wt. %。称量下层溶液，重量为5. 4g，即乙醚不溶物的 产率为54%。此时，生物油的利用率为95wt. %。取15g 二氯甲烷，在室温条件下，以均勻的速度加入到5. 4g乙醚不溶物中，搅拌混 合物约20分钟，静止分层。分离出上层溶液，移至旋转蒸发仪，蒸发出二氯甲烷，得到二氯 甲烷可溶物，对二氯甲烷可溶物进行减压过滤，然后将样品置于-50°C、0. 024mBar的冷冻 干燥机内48小时。最后得到均勻的低分子木质素粉末。称重为1. Sg。因此生物油中低分 子木质素粉末产率为18wt. %。对二氯甲烷不溶物采用减压过滤后，将样品同样置于-50°C、0. 024mBar的冷冻干 燥机内48小时。最后得到均勻的高分子木质素粉末。称重为2.6g。因此生物油中低分子木质素粉末产率为26wt. %。综上，实施例1中生物油在整个分离过程中的利用率为85wt%。实施例2 取20g乙醚，在室温条件下，以均勻的速度加入到IOg生物油中，搅拌混合物约20 分钟，静止分层。分离出上层溶液，转移至旋转蒸发仪，蒸发出乙醚，得到乙醚可溶物3. 8g， 因此生物油中乙醚可溶物的产率为38wt. %。称量下层溶液，重量为5. 2g，即乙醚不溶物的 产率为52%。此时，生物油的利用率为90wt. %。取15g 二氯甲烷，在室温条件下，以均勻的速度加入到5. 5g乙醚不溶物中，搅拌混 合物约20分钟，静止分层。分离出上层溶液，移至旋转蒸发仪，蒸发出二氯甲烷，得到二氯 甲烷可溶物，对二氯甲烷可溶物进行减压过滤，然后将样品置于-50°C、0. 024mBar的冷冻 干燥机内48小时。最后得到均勻的低分子木质素粉末。称重为1.9g。因此生物油中低分 子木质素粉末产率为19wt. %。对二氯甲烷不溶物采用减压过滤后，将样品同样置于-50°C、0. 024mBar的冷冻干 燥机内48小时。最后得到均勻的高分子木质素粉末。称重为2.9g。因此生物油中低分子 木质素粉末产率为29wt. %。综上，实施例2中生物油在整个分离过程中的利用率为86wt%。实施例3 取20g乙醚，在室温条件下，以均勻的速度加入到IOg生物油中，搅拌混合物约20 分钟，静止分层。分离出上层溶液，转移至旋转蒸发仪，蒸发出乙醚，得到乙醚可溶物3. 7g， 因此生物油中乙醚可溶物的产率为37wt. %。称量下层溶液，重量为5. 5g，即乙醚不溶物的 产率为55%。此时，生物油的利用率为92wt. %。取15g 二氯甲烷，在室温条件下，以均勻的速度加入到5. 5g乙醚不溶物中，搅拌混 合物约20分钟，静止分层。分离出上层溶液，移至旋转蒸发仪，蒸发出二氯甲烷，得到二氯 甲烷可溶物，对二氯甲烷可溶物进行减压过滤，然后将样品置于-50°C、0. 024mBar的冷冻 干燥机内48小时。最后得到均勻的低分子木质素粉末。称重为1.6g。因此生物油中低分 子木质素粉末产率为16wt. %。对二氯甲烷不溶物采用减压过滤后，将样品同样置于-50°C、0. 024mBar的冷冻干燥机内48小时。最后得到均勻的高分子木质素粉末。称重为2. Sg。因此生物油中低分子 木质素粉末产率为28wt. %。综上，实施例3中生物油在整个分离过程中的利用率为81wt%。
权利要求
一种双溶剂萃取分离生物油多联产的方法，其特征在于该方法包括以下步骤1)、取50-70份的乙醚作为溶剂，以均匀的速度加入到30-50份的生物油中，搅拌混合物约20分钟，静止分层；收集上层溶液-乙醚可溶物和下层溶液-乙醚不溶物；接着对乙醚可溶物进行旋转蒸发，蒸馏出溶剂乙醚；2)、取60-70份的二氯甲烷作为溶剂，以均匀的速度加入到30-40份的乙醚不溶物中，搅拌混合物约20分钟，静置分层；收集上层溶液-二氯甲烷可溶物和下层溶液-二氯甲烷不溶物；接着对二氯甲烷可溶物进行旋转蒸发，蒸馏出二氯甲烷。
2.根据权利要求1所述的双溶剂萃取分离生物油多联产的方法，其特征在于对步骤 2)中得到的二氯甲烷可溶物进行减压过滤，接着进行冷冻干燥得到相对低分子量的热解木 质素粉末。
3.根据权利要求1所述的双溶剂萃取分离生物油多联产的方法，其特征在于对步骤 2)中得到的二氯甲烷不溶物进行减压过滤，接着进行冷冻干燥得到相对高分子量的热解木 质素粉末。
4.根据权利要求1所述的双溶剂萃取分离生物油多联产的方法，其特征在于所述乙 醚、二氯甲烷可作为萃取剂循环利用。
全文摘要
双溶剂萃取分离生物油多联产的方法首先使用乙醚作为溶剂，在常温、常压下对生物油进行萃取，从而得到乙醚可溶物(ES)；剩下的乙醚不溶物(EIS)在常温、常压下通过添加二氯甲烷，得到二氯甲烷可溶物(DCMS)以及二氯甲烷不溶物(DCMIS)。这两种产物再进行低温干燥，可以得到木质素组分。乙醚、二氯甲烷这两种溶剂都可以采用旋转蒸发的方法进行回收，循环利用。本发明方法可以有效地分离出生物油中的木质素组分(该组分经再加工可制备高附加值的化工产品)，乙醚可溶物作为生物油的衍生物物化性质有很大的提高。避免了整体生物油在存储过程中的老化问题。本发明工艺操作简单，易于实现生物油的多联产应用。
文档编号C10G53/06GK101798524SQ20101011384
公开日2010年8月11日 申请日期2010年2月25日 优先权日2010年2月25日
发明者仲兆平, 姜小祥 申请人:东南大学