一种提高木质素热解油产率与调整热解油组成的方法
【专利摘要】本发明公开了一种提高木质素热解油产率与调整热解油组成的方法，所述方法以木质素为原料，将原料和添加剂充分混合后，设定热解反应温度为400~700℃,通入高纯氮气，先排尽反应器内的空气，当反应器中的温度达到设定温度时，将混合物料置入反应器中的热解器控温区，控制热解时间2~5min，再用高纯氮气将热解产生的焦油吹至装有一定量甲醇的孟氏洗瓶，以收集液相产物，用排饱和食盐水法收集不凝气，反应结束后自然降温，收集固体产物。本发明通过添加剂与木质素的充分混合，提高了木质素热解油产率，调整了热解油的组成，得到的热解油中稠环芳烃含量显著降低。
【专利说明】一种提高木质素热解油产率与调整热解油组成的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及新能源【技术领域】，具体涉及提高木质素热解油产率和调整热解油组成的方法。
【背景技术】
[0002]生物质是唯一能够同时提供气体、液体和固体燃料的可再生能源。由于液体产品具有储存、运输方便和能量密度高等优点，所以以此为基础，可以实现生物质资源的规模化和现代化利用，并且有望在未来化石燃料不足时，使生物质资源成为重要的替代能源。虽然生物油以目前的品质、稳定性和生产成本还无法与传统矿物燃油相比，但随着生物质热解液化工艺和各种提高生物油稳定性的技术的发展，以及有关生物油应用的各项标准被制定出来，生物油产品将会具有越来越强的竞争力，其应用前景十分光明。
[0003]直接热解液化被认为是最有前途的生物质液化技术，发展十分迅速，其基本过程都是通过快速加热的方式使组成生物质的高分子聚合物裂解成低分子有机物蒸汽，并采用骤冷的方法，将其凝结成液体一生物油。
[0004]木质素是一种复杂的、非结晶性的、三维网状具有芳香环结构的天然有机高分子化合物，与纤维素、半纤维素等一起构成植物的主要骨架。在针叶木中，木质素的含量为25%?35%’阔叶木中含量达20%?25%，单子叶禾本科植物中含量一般为15%?20%。由于木质素存在结构复杂、物理化学性质不均一、分离提取困难及易缩合等诸多问题，使其至今没有被很好地利用。本发明主要以木质素为原料，通过添加剂来提高木质素热解油得率以及调整热解油组成。
【发明内容】
[0005]本发明旨在提出一种提高木质素热解油产率与调整热解油组成的方法，以提高木质素的利用率，改善木质素热解油的品质。
[0006]本发明的技术方案如下:
一种提高木质素热解油产率与调整热解油组成的方法，所述方法以木质素为原料，将原料和添加剂充分混合后，设定热解反应温度为40(T7(Krc，通入高纯氮气，先排尽反应器内的空气，当反应器中的温度达到设定温度时，将混合物料置入反应器中的热解器控温区，控制热解时间2飞min，再用高纯氮气将热解产生的焦油吹至装有一定量甲醇的孟氏洗瓶，以收集液相产物，用排饱和食盐水法收集不凝气，反应结束后自然降温，收集固体产物。
[0007]上述方法中，所述木质素为各类木质素，例如:碱木质素、EMAL木质素或磨木木质素。
[0008]上述方法中，所述添加剂包括氯化钾、氧化铜或氧化铝中的一种以上。
[0009]上述方法中，所述添加剂与木质素的质量比不超过3:50。
[0010]上述方法中，所述混合充分是通过碾磨方式混合均匀来实现的。
[0011]上述方法中，所述高纯氮气的纯度为99.999%，其流速为0.2?2L/min。
[0012]与现有技术相比，本发明的优势为:
本发明通过木质素与添加剂的充分混合，再进行热解，提高了液相产物的得率，工艺简单，成本较低；得到的热解油中酚类物质含量增加，稠环芳烃及呋喃类物质含量降低。
[0013]
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为热解产物三组分得率与氧化铜添加量的关系图；
图2为热解油主要成分与氧化铜添加量的关系图。
[0015]
【具体实施方式】
[0016]下面通过实施例对本发明做进一步说明，但这些实施例并不限制本发明的保护范围。
[0017]实施例1
称取1.0g毛竹EMAL木质素倒入瓷舟内，将瓷舟置于管式炉内石英管的一端。热裂解试验时，开启加热电源，将炉体温度设置为600°C，通入高纯氮气(99.999%，流量0.5L/min) 30min,以吹尽石英管中的空气。当加热到预设温度，待温度恒定后，将装有样品的瓷舟迅速推至管式炉内的石英管中央进行热裂解反应，反应时间2min。采用冷阱捕集方法进行热解产物的收集，将高纯氮气流量调节至1.2L/min，载气中的挥发分通入置于冰盐浴中的孟氏洗瓶内，以500mL甲醇为吸收溶剂。不凝气体采用排饱和食盐水集气法进行体积的定量测定，测定完毕用集气袋进行收集。木质素热裂解后得到的固体焦炭待冷到室温后移至硅胶干燥器中以便称量。经分析，气相产物得率29.78% (质量百分比，下同)，固相产物得率28.30%,液相产物得率41.92%。液相产物经GC-MS分析后，稠环芳烃峰面积百分含量14.85%，苯并呋喃类峰面积百分含量11.11%，酚类峰面积百分含量41.47%。
[0018]实施例2
称取1.0g毛竹EMAL木质素置于玛瑙碾钵中，再加入0.0lg氧化铜粉末，碾磨后，将混合物倒入瓷舟中，其余步骤与实施例1相同。经分析，气相产物得率27.86%，固相产物得率25.75%，液相产物得率46.39%。液相产物经GC-MS分析后，稠环芳烃峰面积百分含量12.43%，苯并呋喃类峰面积百分含量10.75%，酚类峰面积百分含量41.89%。
[0019]实施例3
称取1.0g毛竹EMAL木质素置于玛瑙碾钵中，再加入0.05g氧化铜粉末，碾磨后，将混合物倒入瓷舟中，其余步骤与实施例1相同。经分析，气相产物得率20%，固相产物得率25.9%，液相产物得率54.1%。液相产物经GC-MS分析后，稠环芳烃峰面积百分含量8.77%，苯并呋喃类峰面积百分含量8.72%，酚类峰面积百分含量56.43%ο
[0020]图1为实施例1-3热解产物三组分得率分析，图2为热解油成分分析。
[0021]从图1中可以明显看出，随着氧化铜添加量的增加，热解产物中液相产物得率明显增加，而从图2中看出稠环芳烃的含量也随氧化铜添加量的增加而减小，从而说明氧化铜的添加提高了木质素热解油的得率，同时又调节了热解油的组成。
【权利要求】
1.一种提高木质素热解油产率与调整热解油组成的方法，其特征在于，所述方法以木质素为原料，将原料和添加剂充分混合后，设定热解反应温度为40(T70(TC，通入高纯氮气，先排尽反应器内的空气，当反应器中的温度达到设定温度时，将混合物料置入反应器中的热解器控温区，控制热解时间2飞min，再用高纯氮气将热解产生的焦油吹至装有一定量甲醇的孟氏洗瓶，以收集液相产物，用排饱和食盐水法收集不凝气，反应结束后自然降温，收集固体产物。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述木质素为碱木质素、EMAL木质素或磨木木质素。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述添加剂包括氯化钾、氧化铜或氧化铝中的一种以上。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述添加剂与木质素的质量比不超过 3:50。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述混合充分是通过碾磨方式混合均匀来实现的。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述高纯氮气的纯度为99.999%，其流速为0.2?2L/min。
【文档编号】C10G1/00GK104357075SQ201410599886
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月31日 优先权日:2014年10月31日
【发明者】武书彬, 程皓 申请人:华南理工大学