專利名稱：生物質(zhì)液化油及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物工程與能源領(lǐng)域，特別涉及生物質(zhì)液化油及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，全球石油需求日益增加，國際能源署表示預(yù)計全球石油需
求平均每年上升1%，從現(xiàn)在起到2015年，全球每天必須要額外增產(chǎn)700萬桶石油， 才能避免在未來近十年間出現(xiàn)明顯的能源供需不平衡。能源危機的出現(xiàn)不僅嚴(yán)重地 阻礙國家的經(jīng)濟發(fā)展，更威脅到國家安全，因此各國紛紛開展可再生能源和綠色能 源的研究。
但是目前對生物柴油的研究往往因為轉(zhuǎn)化機理不清，產(chǎn)率低，成本高而無法真 正解決能源短缺問題。因此選取合適的、低成本的原料來積極發(fā)展和生產(chǎn)生物柴油 己成為大勢所趨。
人畜糞便具有有機物含量高、原料豐富、熱值較高、產(chǎn)率高的特點，因此是制 備生物質(zhì)液化油的極佳材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供生物質(zhì)液化油及其制備方法，利用該方法得到的生物質(zhì) 液化油具有產(chǎn)率高、熱值高、含氫量高、含氧量低等特點。
本發(fā)明提供的生物質(zhì)液化油的制備方法，是將糞便置于反應(yīng)釜內(nèi)，熱解得到生 物質(zhì)液化油。
上述糞便是雞、鴨、鵝、豬和/或人的糞便。
為了便于攪拌，可將糞便加水適當(dāng)稀釋。上述糞便中的固體含量占1%-90% (質(zhì) 量百分比)，優(yōu)選糞便中的固體含量占10-60% (質(zhì)量百分比)，更優(yōu)選糞便中的固 體含量占10%-30% (質(zhì)量百分比)。
上述反應(yīng)釜內(nèi)可具有保護性氣氛或不具有保護性氣氛，所述保護性氣氛是將載 氣通入反應(yīng)釜后得到的還原性氣氛或惰性氣氛。反應(yīng)釜內(nèi)通入載氣，驅(qū)趕空氣，可 避免原料與反應(yīng)釜內(nèi)的氧氣發(fā)生反應(yīng)，防止生物質(zhì)液化油的產(chǎn)率降低。
上述還原性氣氛所用的載氣為還原性氣體，所述還原性氣體可為氫氣或一氧化碳。所述惰性氣氛所用的載氣是惰性氣體或氮氣，該惰性氣體可以包括所有的惰性 氣體。
上述熱解的反應(yīng)溫度為230°C-600°C，優(yōu)選為275°C-350°C，更優(yōu)選為280°C -295。C;所述熱解的反應(yīng)時間為0-80分鐘，不包括0分鐘，優(yōu)選為10-40分鐘， 更優(yōu)選為20-25分鐘。
為了加快反應(yīng)進程和促使反應(yīng)完全，可在熱解的反應(yīng)中加入催化劑，所述催化 劑與糞便的固體的質(zhì)量之比為(2-10) : 100;所述催化劑為碳酸鹽。
利用本發(fā)明提供的方法制備的生物質(zhì)液化油也屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
本發(fā)明的另一目的在于提供生物質(zhì)液化油作為生物質(zhì)燃料油的應(yīng)用。 本發(fā)明的又一目的在于提供生物質(zhì)液化油在制備柴油、汽油或煤油中的應(yīng)用。 將本發(fā)明提供的生物質(zhì)液化油通過常規(guī)方法加工即可得到柴油、汽油或煤油。 本發(fā)明提供的生物質(zhì)液化油的制備方法，是通過人畜糞便在液化裝置中反應(yīng)，
經(jīng)冷卻、排除多余氣體后得到生物質(zhì)液化油。該方法制備生物質(zhì)液化油達到了 1: 3 的能量輸入輸出效率。本發(fā)明還具有以下有益效果
1、 利用人畜糞便生物質(zhì)液化可獲得高質(zhì)量的生物質(zhì)液化油。以木材、農(nóng)作物
秸稈為原料的快速熱解得到的生物質(zhì)液化油的氫含量為6.2%，氧為37.3%，而本發(fā) 明得到的平均值氫含量為8.7%，氧含量為11.4%，所以人畜糞便生物質(zhì)液化油的H (氫)含量比木材或農(nóng)作物秸稈的生物質(zhì)液化油高，但0 (氧)含量則較低，并且 氫和碳的摩爾比為l: (1.5-2.0)，因此人畜糞便生物質(zhì)液化油的熱值更高，平均 高達34. 65MJ/kg，同時較為穩(wěn)定。
2、 利用人畜糞便生物質(zhì)液化制備的生物質(zhì)液化油具有良好的環(huán)境效益。反應(yīng) 后廢水因為含有大量的N、 P、 K等元素而成為優(yōu)質(zhì)肥料，剩余固體小于原料總固體 的5%，氣態(tài)產(chǎn)物主要為C02。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明并不限于以下實施例。
下述實施例中，如無特殊說明，均為常規(guī)方法。
下述實施例中，所述百分含量如無特殊說明，均為質(zhì)量百分含量。
實施例l、未加入催化劑，不通入載氣制備生物質(zhì)液化油
一、制備生物質(zhì)液化油
1、收集鴨糞，然后稀釋成含20%的總固體量的原料。2、糞便的熱解將1000g樣品裝入帶攪拌槳的2升高壓反應(yīng)釜內(nèi)，密封。反
應(yīng)溫度為285'C，恒溫反應(yīng)26分鐘后開始冷卻，待溫度降低到4(TC時卸下排 氣閥，取出由鴨糞生產(chǎn)的生物質(zhì)液化油。剩余含有N、 P和K的污水可作為肥 料。
二、生物質(zhì)液化油的品質(zhì)分析
1、 生物質(zhì)液化油的熱值
按照《石油產(chǎn)品熱值測定法》(GB/T384—81)提供的方法檢測由鴨糞生產(chǎn)的 生物質(zhì)液化油的熱值，實驗重復(fù)3次，平均值達34.25MJ/kg。利用本實施例的步驟 一提供的方法來制備生物質(zhì)液化油，其能量輸入輸出效率達l: 3。
2、 生物質(zhì)液化油的產(chǎn)率分析
將得到的由鴨糞生產(chǎn)的生物質(zhì)液化油除以原料的總揮發(fā)性固體的質(zhì)量，得到生 物質(zhì)液化油的產(chǎn)率，達70%以上。其中，揮發(fā)性固體(VS)表示三種物質(zhì)(水樣中 的懸浮物、膠體和溶解性物質(zhì))中的有機物。
揮發(fā)性固體的質(zhì)量的計算方法將瓷坩堝洗凈并在60(TC馬弗爐中灼燒lh，取 出冷卻，取原料樣品置于坩堝內(nèi)，然后放入干燥箱內(nèi)在105士2X:下干燥至恒重，得 到的是總固體的質(zhì)量，記作a克，將干燥后的樣品放入馬弗爐中，在60(TC灼燒2h， 取出冷卻稱重，得到的質(zhì)量記作b克，則總揮發(fā)固體的量=(a-b)克。
3、 生物質(zhì)液化油的含氫量、含氧量分析
按照《石油工業(yè)新技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范手冊》提供的方法測定生物質(zhì)液化油的含氫 量和含氧量。
實驗重復(fù)3次，由鴨糞生產(chǎn)的生物質(zhì)液化油的含氫量平均高達7.9%，比木材或 農(nóng)作物秸稈的生物質(zhì)液化油中的含氫量(6.2%)高；由鴨糞生產(chǎn)的生物質(zhì)液化油的 含氧量平均為12.9%，比木材或農(nóng)作物秸稈的生物質(zhì)液化油中的含氧量(37.2%)低。
實施例2、未加入催化劑，以氮氣為保護性氣體制備生物質(zhì)液化油 一、制備生物質(zhì)液化油
1. 收集豬糞，然后稀釋成含20%的總固體量的原料。
2. 糞便的熱解將1000g樣品裝入帶攪拌槳的2升高壓反應(yīng)釜內(nèi)，密封。將氮 氣通入高壓反應(yīng)釜以驅(qū)趕空氣，使糞便原料在惰性氣氛中熱解，反應(yīng)溫度為28(TC， 恒溫反應(yīng)25分鐘后開始冷卻，待溫度降低到35。C時卸下排氣閥，取出生物質(zhì)液化油。剩余含有N、 P和K的污水可作為肥料。 二、生物質(zhì)液化油的品質(zhì)分析
1、 生物質(zhì)液化油的熱值
按照實施例1提供的方法檢測由豬糞生產(chǎn)的生物質(zhì)液化油的熱值，實驗重復(fù)3 次，平均值達34. 32MJ/kg。利用本實施例的步驟一提供的方法來制備生物質(zhì)液化油， 其能量輸入輸出效率達l: 3。
2、 生物質(zhì)液化油的產(chǎn)率分析
按照實施例1提供的方法計算得到生物質(zhì)液化油的產(chǎn)率，達71%以上。
3、 生物質(zhì)液化油的含氫量、含氧量分析
按照實施例1提供的方法測定生物質(zhì)液化油的含氫量和含氧量。 實驗重復(fù)3次，由豬糞生產(chǎn)的生物質(zhì)液化油的含氫量平均高達8. 1%，比木材或 農(nóng)作物秸稈的生物質(zhì)液化油中的含氫量(6.2%)高；豬糞的生物質(zhì)液化油的含氧量 為12.5%，比木材或農(nóng)作物秸稈的生物質(zhì)液化油中的含氧量(37.2%)低。
實施實例3、加入催化劑，以氫氣為載氣制備生物質(zhì)液化油
一、 生物質(zhì)液化油的制備
1. 收集人的糞便，將人的糞便制成含25%的總固體量的原料，待用。
2. 將800克的原料及17克的催化劑(碳酸鈉)送入帶攪拌槳的2升高壓反應(yīng) 釜內(nèi)，密封。用氫氣驅(qū)趕反應(yīng)釜內(nèi)空氣，碳酸鈉作為催化劑，反應(yīng)溫度為295。C， 恒溫反應(yīng)20分鐘后，冷卻，當(dāng)溫度降低到45'C時，卸下排氣閥，得到人糞的生物 質(zhì)液化油。剩余含有N、 P和K的污水可作為肥料。
二、 生物質(zhì)液化油的品質(zhì)分析
1、 生物質(zhì)液化油的熱值
由人糞生產(chǎn)的生物質(zhì)液化油的熱值(按照實施例l提供的方法檢測)，實驗重 復(fù)3次，平均值達34.97MJ/kg。利用本實施例的步驟一提供的方法來制備生物質(zhì)液 化油，其能量輸入輸出效率達l: 3。
2、 生物質(zhì)液化油的產(chǎn)率分析
按照實施例1提供的方法計算由人糞生產(chǎn)的生物質(zhì)液化油的產(chǎn)率，達75%以上。
3、 生物質(zhì)液化油的含氫量、含氧量分析
按照實施例1提供的方法測定生物質(zhì)液化油的含氫量、含氧量，實驗重復(fù)3次，由人糞生產(chǎn)的生物質(zhì)液化油的含氫量平均高達8. 6%，比木材或農(nóng)作物秸稈的生物質(zhì)
液化油中的含氫量6.2%高；人糞的生物質(zhì)液化油的含氧量為11.9%,比木材或農(nóng)作 物秸稈的生物質(zhì)液化油中的含氧量37. 2%低。
實施例4、加入催化劑，以氦氣為載氣制備生物質(zhì)液化油
一、 生物質(zhì)液化油的制備
1. 收集雞的糞便，將雞的糞便制成含10%的總固體量的原料，待用。
2. 將800克的原料及2克的催化劑(碳酸鉀)送入帶攪拌槳的2升高壓反應(yīng)釜 內(nèi)，密封。將氦氣通入高壓反應(yīng)釜以驅(qū)趕空氣，溫度為30(TC，碳酸鉀作為催化劑， 恒溫反應(yīng)22分鐘后，冷卻，當(dāng)溫度降低到45i:時，卸下排氣陶，得到由雞糞生產(chǎn) 的生物質(zhì)液化油。剩余含有N、 P和K的污水可作為肥料。
二、 生物質(zhì)液化油的品質(zhì)分析
由雞糞生產(chǎn)的生物質(zhì)液化油的產(chǎn)率、熱值、含氫量和含氧量等各項指標(biāo)與實施 例3相同。
權(quán)利要求
1、生物質(zhì)液化油的制備方法，是將糞便置于反應(yīng)釜內(nèi)，熱解得到生物質(zhì)液化油。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述糞便是雞、鴨、鵝、豬和/或 人的糞便。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述糞便中的固體含量占1%-100% (質(zhì)量百分比)，優(yōu)選糞便中的固體含量占10-60% (質(zhì)量百分比)，更優(yōu)選糞便中的固體含量占10%-30% (質(zhì)量百分比)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的方法，其特征在于所述反應(yīng)釜內(nèi)具有保護性 氣氛，所述保護性氣氛是將載氣通入反應(yīng)釜后得到的還原性氣氛或惰性氣氛。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于所述還原性氣氛所用的載氣為還 原性氣體，所述還原性氣體為氫氣或一氧化碳；所述惰性氣氛所用的載氣是惰性氣體 或氮氣。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述熱解的反應(yīng)溫度為230°C-600 °C，優(yōu)選為275"-35(TC，更優(yōu)選為280°C-295°C;所述熱解的反應(yīng)時間為0-80分鐘， 不包括0分鐘，優(yōu)選為10-40分鐘，更優(yōu)選為20-25分鐘。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的方法，其特征在于所述熱解的反應(yīng)中加入催 化劑，所述催化劑與糞便的固體的質(zhì)量之比為(2-10) : 100;所述催化劑為碳酸鹽。
8、 權(quán)利要求1-7任一所述的方法制備的生物質(zhì)液化油。
9、 權(quán)利要求8所述的生物質(zhì)液化油作為生物質(zhì)燃料油的應(yīng)用。
10、 權(quán)利要求8所述的生物質(zhì)液化油在制備柴油、汽油或煤油中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生物質(zhì)液化油及其制備方法。本發(fā)明提供的生物質(zhì)液化油的制備方法，是將糞便置于反應(yīng)釜中熱解得到生物質(zhì)液化油。上述反應(yīng)釜內(nèi)可具有保護性氣氛，所述保護性氣氛是將氣體通入高壓反應(yīng)釜得到的還原性氣氛或惰性氣氛。熱解的反應(yīng)溫度為230℃-600℃，所述熱解的反應(yīng)時間為0-80分鐘。在熱解的反應(yīng)中可加入催化劑，所述催化劑為碳酸鹽。該方法制備生物質(zhì)液化油達到了1∶3的能量輸入輸出效率，生物質(zhì)液化油的熱值平均高達34.65MJ/kg，同時較為穩(wěn)定。
文檔編號C10G1/00GK101575530SQ20091008447
公開日2009年11月11日 申請日期2009年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月15日
發(fā)明者張景來 申請人:張景來