本發(fā)明涉及一種連續(xù)式水熱液化制備生物油的方法，特別適用于微藻連續(xù)水熱液化制備生物油，屬于可再生生物質(zhì)能源應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

生物質(zhì)能源是繼煤、石油、天然氣之后的第四大能源，具有清潔、可再生、來源廣泛、資源豐富等顯著特點(diǎn)，因而如何合理有效的利用這一資源引起了國內(nèi)外學(xué)者的普遍關(guān)注。其中，通過生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化制備的生物燃料可作為傳統(tǒng)化石燃料的替代燃料，能夠緩解化石燃料短缺及其利用導(dǎo)致的相關(guān)環(huán)境污染問題。

目前，熱裂解和水熱液化是最為常見的生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化方法。熱裂解技術(shù)是在中溫、較短的停留時(shí)間以及無氧的條件下將生物質(zhì)快速熱解成液體生物油、固體殘?zhí)亢筒豢衫淠龤怏w的過程。然而，該工藝需要對(duì)原料進(jìn)行能量密集的干燥脫水處理，且熱裂解所得的生物油存在產(chǎn)率低、氧含量高、穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，限制了在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用。相比之下，水熱液化無須對(duì)原料進(jìn)行干燥脫水處理，尤其適合高含水量的生物質(zhì)，反應(yīng)溫度（150~350℃）也明顯低于熱裂解技術(shù)，且通過水熱液化所得的生物油產(chǎn)率高、氧含量較低，熱值與柴油相近，對(duì)原料具有廣泛的通用性。

傳統(tǒng)的水熱液化工藝是在間歇式高溫高壓反應(yīng)釜力進(jìn)行，雖然工藝簡(jiǎn)單，易于操作，但是該反工藝只適用于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模研究制備生物油，對(duì)反應(yīng)設(shè)備要求嚴(yán)格，存在最大的技術(shù)缺陷是不能夠直接實(shí)現(xiàn)工業(yè)化放大生產(chǎn)。如何能夠?qū)崿F(xiàn)生物油的連續(xù)式生產(chǎn)，是該工藝由實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)化放大生產(chǎn)的必經(jīng)之路，也是該技術(shù)面臨的最直接的問題，因而開發(fā)一種新型高效的連續(xù)式水熱液化制備生物油的方法具有重要意義。

連續(xù)式水熱液化與傳統(tǒng)的間歇式水熱液化的最大不同之處就在于可實(shí)現(xiàn)連續(xù)給料并且源源不斷的生產(chǎn)生物油，從而實(shí)現(xiàn)生物油的商業(yè)化生產(chǎn)。同時(shí)，連續(xù)式水熱液化可對(duì)反應(yīng)過程進(jìn)行合適的調(diào)控，避免間歇式水熱液化的高耗時(shí)和高耗能，有利于獲得更高的液化率及產(chǎn)油率，經(jīng)濟(jì)可行性更可靠。雖然關(guān)于間歇式水熱液化制備生物油的相關(guān)專利多種多樣，但是關(guān)于連續(xù)式水熱液化制備生物油的方法卻未見報(bào)道，因而，本發(fā)明公開了一種可實(shí)現(xiàn)連續(xù)式水熱液化制備生物油的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服傳統(tǒng)間歇式水熱液化能耗高、時(shí)間長和難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)等不足，本發(fā)明提供了一種連續(xù)式水熱液化制備生物油的方法，可實(shí)現(xiàn)生物油的連續(xù)生產(chǎn)，為水熱液化工藝的工業(yè)化放大生產(chǎn)提供了一條途徑。

本發(fā)明所采用的具體實(shí)施步驟為：

（1）將生物質(zhì)經(jīng)粉碎機(jī)粉碎成顆粒粉末后與水充分混合均勻制成具有一定濃度的生物質(zhì)料漿液；

（2）采用料漿泵將混合均勻的生物質(zhì)料漿液送入預(yù)熱器中預(yù)熱并保溫一段時(shí)間；

（3）接著送入連續(xù)流動(dòng)管式反應(yīng)器中，加熱至預(yù)設(shè)溫度進(jìn)行水熱液化反應(yīng)；

（4）待反應(yīng)結(jié)束后，對(duì)反應(yīng)混合物進(jìn)行固液分離得到固體殘?jiān)鸵后w混合物，將固體殘?jiān)稍铮?/p>

（5）對(duì)步驟（4）得到的液體混合物進(jìn)行油水分離得到目標(biāo)產(chǎn)物生物油和水相產(chǎn)物。

本發(fā)明的方法中，所述生物質(zhì)為農(nóng)林業(yè)廢棄物或海藻生物質(zhì)。

進(jìn)一步地，所述生物質(zhì)為秸稈、木屑、微藻或大藻生物質(zhì)。

進(jìn)一步地，所述生物質(zhì)為微藻生物質(zhì)。

步驟（1）中，所述生物質(zhì)的顆粒粒徑為80~200目；所述生物質(zhì)料漿液中的固體濃度為5~30%。

步驟（2）中，所述預(yù)熱器的預(yù)熱溫度為80~120℃，保溫時(shí)間為0~3min。

步驟（3）中，所述連續(xù)流動(dòng)管式反應(yīng)中的反應(yīng)壓力為50~250bar，水熱液化反應(yīng)的溫度為300~350℃，反應(yīng)的時(shí)間為5~20min。

步驟（4）中，所述固體殘?jiān)稍锏臏囟葹?05℃，時(shí)間為8~12h。

步驟（5）中所述生物油可以進(jìn)一步加氫精制成生物柴油和汽油，作為內(nèi)燃機(jī)替代燃料；所述水相中的有機(jī)物可氣化成可燃性氣體，作為工業(yè)或民用燃。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）以資源豐富、種類繁多的生物質(zhì)為原料制備清潔可再生的替代燃料，可緩解化石燃料危機(jī)和減少對(duì)環(huán)境的污染，實(shí)現(xiàn)能源利用與環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

（2）相比于傳統(tǒng)的間歇式水熱液化制備生物油，連續(xù)式水熱液化制備生物油能夠明顯的減少能源消耗和縮短工藝時(shí)間，且液化率和生物油產(chǎn)率較高。

（3）連續(xù)式水熱液化可以連續(xù)不斷的生產(chǎn)生物油，經(jīng)濟(jì)可行性較高，易于工業(yè)化放大生產(chǎn)。

（4）微藻是地球上唯一有潛力替代化石燃料的生物質(zhì)，可大規(guī)模人工培養(yǎng)，連續(xù)式水熱液化尤其適合微藻藻漿液化制備生物油。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中一種連續(xù)式水熱液化制備生物油的方法的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

將生物質(zhì)經(jīng)粉碎機(jī)粉碎成粒徑為80~200目的粉末后與水充分混合均勻制成固體濃度為5~30%的生物質(zhì)料漿液；采用料漿泵將混合均勻的生物質(zhì)料漿液送入預(yù)熱器中預(yù)熱，預(yù)熱溫度為80~120℃，保溫時(shí)間為0~3min；接著送入連續(xù)流動(dòng)管式反應(yīng)器中進(jìn)行水熱液化反應(yīng)，反應(yīng)壓力為50~250bar，反應(yīng)溫度為300~350℃，反應(yīng)時(shí)間為5~20min；待反應(yīng)結(jié)束后，對(duì)反應(yīng)混合物進(jìn)行固液分離得到固體殘?jiān)后w混合物，分離后的固體殘?jiān)母稍餃囟葹?05℃，時(shí)間為8~12h；隨后進(jìn)一步對(duì)液體混合物進(jìn)行油水分離得到目標(biāo)產(chǎn)物生物油和水相產(chǎn)物；其中生物油可以進(jìn)一步加氫精制成生物柴油和汽油，作為內(nèi)燃機(jī)替代燃料，水相中的有機(jī)物可氣化成可燃性氣體，作為工業(yè)或民用燃?xì)狻?/p>

實(shí)施例1

（1）將微藻螺旋藻經(jīng)粉碎機(jī)粉碎成粒徑為80目的粉末后與水充分混合均勻制成固體濃度為15%的生物質(zhì)料漿液；

（2）采用料漿泵將混合均勻的微藻料漿液送入預(yù)熱器中預(yù)熱，預(yù)熱溫度為80℃，保溫時(shí)間為1min；

（3）接著送入連續(xù)流動(dòng)管式反應(yīng)器中進(jìn)行水熱液化反應(yīng)，反應(yīng)壓力為200bar，反應(yīng)溫度為320℃，反應(yīng)時(shí)間為15min；

（4）待反應(yīng)結(jié)束后，對(duì)反應(yīng)混合物進(jìn)行固液分離得到固體殘?jiān)后w混合物，分離后的固體殘?jiān)母稍餃囟葹?05℃，時(shí)間為8h；

（5）隨后進(jìn)一步對(duì)液體混合物進(jìn)行油水分離得到目標(biāo)產(chǎn)物生物油和水相產(chǎn)物；

微藻連續(xù)水熱液化的產(chǎn)油率約為42.6%，液化率為88.3%，熱值為34.5MJ/kg，其中生物油可以進(jìn)一步加氫精制成生物柴油和汽油，作為內(nèi)燃機(jī)替代燃料，水相中的有機(jī)物可氣化成可燃性氣體，作為工業(yè)或民用燃。

實(shí)施例2

（1）將水稻秸稈經(jīng)粉碎機(jī)粉碎成粒徑為120目的粉末后與水充分混合均勻制成固體濃度為25%的生物質(zhì)料漿液；

（2）采用料漿泵將混合均勻的水稻秸稈生物質(zhì)料漿液送入預(yù)熱器中預(yù)熱，預(yù)熱溫度為90℃，保溫時(shí)間為3min；

（3）接著送入連續(xù)流動(dòng)管式反應(yīng)器中進(jìn)行水熱液化反應(yīng)，反應(yīng)壓力為220bar，反應(yīng)溫度為350℃，反應(yīng)時(shí)間為20min；

（4）待反應(yīng)結(jié)束后，對(duì)反應(yīng)混合物進(jìn)行固液分離得到固體殘?jiān)后w混合物，分離后的固體殘?jiān)母稍餃囟葹?05℃，時(shí)間為8h；

（5）隨后進(jìn)一步對(duì)液體混合物進(jìn)行油水分離得到目標(biāo)產(chǎn)物生物油和水相產(chǎn)物；

水稻秸稈連續(xù)水熱液化的產(chǎn)油率約為32.8%，液化率為79.6%，熱值為30.1MJ/kg，其中生物油可以進(jìn)一步加氫精制成生物柴油和汽油，作為內(nèi)燃機(jī)替代燃料，水相中的有機(jī)物可氣化成可燃性氣體，作為工業(yè)或民用燃?xì)狻?/p>

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。