CN112920861A - 一种轻质生物油制备燃料的方法 - Google Patents

一种轻质生物油制备燃料的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112920861A
CN112920861A CN202110080896.9A CN202110080896A CN112920861A CN 112920861 A CN112920861 A CN 112920861A CN 202110080896 A CN202110080896 A CN 202110080896A CN 112920861 A CN112920861 A CN 112920861A
Authority
CN
China
Prior art keywords
oil
light bio
bio
reaction
steps
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110080896.9A
Other languages
English (en)
Inventor
张会岩
赵勃
周敬皓
肖睿
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southeast University
Original Assignee
Southeast University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southeast University filed Critical Southeast University
Priority to CN202110080896.9A priority Critical patent/CN112920861A/zh
Publication of CN112920861A publication Critical patent/CN112920861A/zh
Priority to PCT/CN2021/131628 priority patent/WO2022156342A1/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/02—Liquid carbonaceous fuels essentially based on components consisting of carbon, hydrogen, and oxygen only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2200/00—Components of fuel compositions
    • C10L2200/04—Organic compounds
    • C10L2200/0461—Fractions defined by their origin
    • C10L2200/0469—Renewables or materials of biological origin
    • C10L2200/0476—Biodiesel, i.e. defined lower alkyl esters of fatty acids first generation biodiesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种轻质生物油制备燃料的方法，其特征在于，步骤为：步骤一：将轻质生物油变成醇类物质；步骤二：将变成的醇类物质变成醚类物质。所述步骤二，将变成的醇类物质变成醚类物质的方法是：在变成的醇类物质中，加入含有双键的液态烯烃，通过加成反应生成高品质的醚类物质。本发明将生物油通过加成反应生成高品质的醚类物质，作为含氧添加剂使用。本方法不仅可以提高轻质生物油中各组分的分子量，改善其燃烧性能，从而提高它的利用价值；而且能很好地解决由于轻质生物油成分复杂直接催化提质带来的效率较低、产物选择性差的问题。

Description

一种轻质生物油制备燃料的方法
技术领域
本发明属于生物油催化提质领域，具体涉及一种轻质生物油改性提质制备高品质醚类燃料的方法。
背景技术
生物油是指在隔绝空气的条件下将生物质进行裂解获得的一种不透明的、呈深红褐色或者掠黑色，具有特殊的刺激性气味的液体。它具有原料来源广、可再生、便于储存和运输等特点，是一种潜在的化工和液体燃料来源。虽然生物油具有很大的潜在价值，但目前仍然存在稳定性差，酸性强，粘性高，氧含量高且能量密度低等诸多缺点，因此只能在锅炉等产热和发电设备进行初级应用，要想实现更高的利用价值，必须对其进行催化提质。
目前，生物油的提质方法很多，主要有加氢脱氧、催化裂解等，这些方法一般都在高温下进行，因此催化剂容易结焦失活，且制得的产物主要为烃类燃料，因此反应过程中氢耗和能耗都较高，而制取的烃类燃料在燃烧过程中也会带来诸多问题。与传统烃类燃料相比，含氧燃料在燃烧过程中，由于能够提供额外的氧，不仅会使得燃料燃烧更充分，而且能减少有害物排放，是一种良好的烃类燃料替代品。
生物油作为一种含氧量很高的物质，含氧量达到了40wt%~50wt%。其中生物油中的轻质组分，俗称轻质生物油，含有酸类、酮类、醛类等多种含氧化合物，很适合用于制备含氧燃料。虽然轻质生物油是一种良好的制备含氧燃料的原料，但是由于轻质油中组分十分复杂，如果直接进行催化提质制备含氧燃料不仅效率很低，而且产物的选择性也很差。因此，提高轻质生物油的转化效率和产物的选择性，制备更高品质的含氧燃料在轻质生物油提质中显得尤为重要。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中的不足，本发明提供的轻质生物油改性提质制备高品质醚类燃料的方法，与轻质生物油催化提质的传统方法相比，该方法分两步进行，先对轻质生物油进行预提质，再对预提质油进行加成反应醚类物质，这样解决因直接利用轻质生物油为原料而造成的轻质生物油转化率低，目标产物分散、选择性差的问题，而且该方法生产的物质主要是醚类，因此相较于醇类物质而言，燃烧性能更好。
技术方案：
一种轻质生物油制备燃料的方法，其特征在于，步骤为：
步骤一：将轻质生物油变成醇类物质；
步骤二：将变成的醇类物质变成醚类物质。
将变成的醇类物质变成醚类物质的方法是：在变成的醇类物质中，加入含有双键的液态烯烃，通过加成反应生成高品质的醚类物质。
所述加成反应的反应温度为50~100 ℃，加成反应所用的催化剂为树脂类催化剂。
树脂类催化剂选用Amberlyst-15。
所述步骤二中的液态烯烃类添加剂为辛烯和异丁烯。
所述步骤一，通过催化加氢反应的方法将轻质生物油变成醇类物质。
所述催化加氢反应的反应温度是100~160℃，氢气初压是3~7 MPa，反应时间是3~6h。
所述催化加氢反应所用的催化剂是雷尼镍。以镍铝合金粉为原料，通过20~30%%浓度的NaOH溶液进行洗涤脱铝获得。这样处理是为了降低镍铝合金粉铝的含量，同时起到造孔，增大催化剂比表面积，提高其催化活性的作用。
本发明制备方法具有以下两大优势：
原料优势：轻质生物油中含有酸类、酮类、醛类等多种含氧化合物，这使得它的含氧量很高，且醛类和酮类中含有不饱和的碳氧双键，很适合作为制备醚类燃料的原料。
醚类本身的优势：1.相比于烃类燃料而言，由于醚类中含有氧，若作为添加剂加入汽柴油中，可以使得燃料燃烧更加充分，减少炭烟的排放；2.相对于醇类而言：醚类分子量更高，必然热值更高，而且作为含氧添加剂，能让汽油获得更高的辛烷值，能降低柴油的凝固点，从而使得汽柴油的应用范围更广。
本发明与现有方法相比具有以下有益效果：
1.本发明所提供的方法是制备醚类含氧燃料，与传统的制备烃类燃料的方式相比，不仅降低了氢耗，而且所制得的醚类燃料在燃烧过程中碳烟排放量更低，从而更加环保。
2.本发明所提供的方法反应条件更为温和，与传统的催化加氢、催化裂化等方法相比，催化剂不容易结焦，从而使用时间更长，降低了成本。
3.本发明所提供的方法分两步进行，在制备醚类物质前先把轻质油预提质成了醇类物质，这样可以改善直接利用轻质油而带来的转化率低、目标产物选择性差的问题。
4.本发明所提供的方法中由于是采用醇和烯烃加成的方法生成醚类物质，与传统的醇类直接缩合产生醚类的方法，操作更为简单，产物选择性也更强，只需改变加入液态烃的链长就可获得不同分子量的醚类产物。
5.生物油中分为大分子成分和小分子成分，大分子成分称为重质组分，该部分物质受热易聚合，而小分子物质相对不易聚合，因此本发明通过加热蒸馏的方式，可以将大分子和小分子物质分开，而获得的小分子物质即被称为轻质生物油。这样可以根据生物油中不同组分的性质实现其的梯级利用。
附图说明
图1 为本发明实施例1的方法流程图；
图2为本发明实施例2的方法流程图；
图3为本发明实施例3的方法流程图。
具体实施方式
下面将对照附图和具体实施例对本发明作出进一步地详细阐述，所述实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1
本发明生物油制备燃料的方法，如图1所示，具体步骤如下：
步骤一：对轻质生物油进行预提质，变成醇类物质。具体可采用如下操作：
将轻质生物油置于催化提质系统中，进行加氢催化处理，反应压力为6 MPa，反应温度为140 ℃，反应时间为4 h，催化剂为Raney Ni。该步骤中，轻质生物油与催化剂的质量比为20:1。
反应结束后，对系统降温处理，降至常温后，将反应物取出过滤，获取富含醇类的预提质生物油。
步骤二：将变成的醇类物质变成醚类物质。具体可采用如下操作：
将预提质油再次置于催化提质系统中，同时加入异丁烯以及催化剂Amberlyst-15，进行加成反应。反应温度为100 ℃，反应时间为3 h。预提质油与异丁烯的比例为1:1。
反应结束后，冷却，过滤，得到醚类含氧添加剂。
实施例2
本发明生物油制备燃料的方法，见图2所示，具体步骤如下：
步骤一：采用松木原料，通过热解的方式，制备轻质生物油。
步骤二：将收集到的轻质生物油置于催化提质系统中，进行加氢催化处理，反应压力为7 MPa，反应温度为120 ℃，反应时间为6 h，催化剂为Raney Ni。轻质生物油与催化剂的质量比为15：1。反应结束后，对系统降温处理，降至常温后，将反应物取出过滤，获取富含醇类的预提质生物油。
步骤三：将预提质油再次置于催化提质系统中，同时加入辛烯以及催化剂Amberlyst-15，进行加成反应。反应温度为80℃，反应时间为3h，且预提质油与辛烯的按照质量比1:1反应结束后，冷却，过滤，得到醚类含氧添加剂。
实施例3
本发明生物油制备燃料的方法，见图3所示，具体步骤如下：
步骤一：采用松木原料制备轻质生物油，步骤如下：
松木原料在鼓风干燥箱里温度为105℃的条件下干燥12 h，将干燥好的松木在立式炉中进行热解，热解温度为450~550℃，在本实例中，热解温度采用500℃，N2流速为0.45L/min，保温时间为1.5 h。热解过程中产生的生物油由装置先经图3中喷淋系统脱除重质组分后，轻质生物油经过冷凝系统收集，收集结束后再通过尾气处理系统进行净化。
步骤二：将收集到的轻质生物油置于催化提质系统中，进行加氢催化处理，反应压力为3 MPa，反应温度为100 ℃，反应时间为3 h，催化剂为Raney Ni。反应结束后，对系统降温处理，降至常温后，将反应物取出过滤，获取富含醇类的预提质生物油。
步骤三：将预提质油再次置于催化提质系统中，同时加入辛烯以及催化剂Amberlyst-15，进行加成反应。反应温度为60 ℃，反应时间为3 h，且预提质油与辛烯的比例为1:1反应结束后，冷却，过滤，得到醚类含氧添加剂。
本发明实施例中使用的催化剂Raney Ni，制备方法如下：在配有磁力搅拌的500mL三口瓶中配制20％的NaOH水溶液。将镍铝合金粉缓慢加入溶液中，保持溶液温度为50±2℃，持续搅拌1.5 h后静置。除去上清液后，用蒸馏水洗涤至p H值为8左右，再用乙醇洗涤5次，即得Raney-Ni催化剂。制备好的催化剂在无水乙醇中冷藏密封，保存待用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种轻质生物油制备燃料的方法，其特征在于，步骤为：
步骤一：将轻质生物油变成醇类物质；
步骤二：将变成的醇类物质变成醚类物质。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二，将变成的醇类物质变成醚类物质的方法是：在变成的醇类物质中，加入含有双键的液态烯烃，通过加成反应生成高品质的醚类物质。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述加成反应的反应温度为50~100 ℃，加成反应所用的催化剂为树脂类催化剂。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：树脂类催化剂选用Amberlyst-15。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤二中的液态烯烃类添加剂为辛烯和异丁烯。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一，通过催化加氢反应的方法将轻质生物油变成醇类物质。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述催化加氢反应的反应温度是100~160℃，氢气初压是3~7 MPa，反应时间是3~6 h。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述催化加氢反应所用的催化剂是雷尼镍。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：雷尼镍的制备方法是：以镍铝合金粉为原料，通过20~30%%浓度的NaOH溶液进行洗涤脱铝获得。
10.根据权利要求1-9任一所述的方法，其特征在于：步骤一中的轻质生物油为采用松木原料制备；采用松木原料制备轻质生物油的方法是：通过模板法聚合成炭除去热解油中的大分子物质，再蒸馏分离出所需的轻质生物油；热解温度为500 ℃，N2流速为0.3 L/min，保温时间为1.5 h；模板法制炭的温度为150 ℃。
CN202110080896.9A 2021-01-21 2021-01-21 一种轻质生物油制备燃料的方法 Pending CN112920861A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110080896.9A CN112920861A (zh) 2021-01-21 2021-01-21 一种轻质生物油制备燃料的方法
PCT/CN2021/131628 WO2022156342A1 (zh) 2021-01-21 2021-11-19 一种轻质生物油制备燃料的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110080896.9A CN112920861A (zh) 2021-01-21 2021-01-21 一种轻质生物油制备燃料的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112920861A true CN112920861A (zh) 2021-06-08

Family

ID=76163945

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110080896.9A Pending CN112920861A (zh) 2021-01-21 2021-01-21 一种轻质生物油制备燃料的方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN112920861A (zh)
WO (1) WO2022156342A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022156342A1 (zh) * 2021-01-21 2022-07-28 东南大学 一种轻质生物油制备燃料的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1079244A (zh) * 1992-02-07 1993-12-08 Nrg-技术公司 生产多沸点醚汽油组分的组合物和方法
CN1349964A (zh) * 2000-10-19 2002-05-22 奥克森诺奥勒芬化学股份有限公司 制备高纯度残液ⅱ和甲基叔丁基醚的方法
CN110964548A (zh) * 2019-12-24 2020-04-07 东南大学 一种生物质基长链醇醚类含氧添加剂及其制备方法与应用

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101671237A (zh) * 2009-09-26 2010-03-17 颜乔子 废塑料炼制醚类含氧化合物的方法
WO2015006269A1 (en) * 2013-07-08 2015-01-15 Battelle Memorial Institute Upgrading of bio-oil by reaction with olefins in the presence of a catalyst
CN112920861A (zh) * 2021-01-21 2021-06-08 东南大学 一种轻质生物油制备燃料的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1079244A (zh) * 1992-02-07 1993-12-08 Nrg-技术公司 生产多沸点醚汽油组分的组合物和方法
CN1349964A (zh) * 2000-10-19 2002-05-22 奥克森诺奥勒芬化学股份有限公司 制备高纯度残液ⅱ和甲基叔丁基醚的方法
CN110964548A (zh) * 2019-12-24 2020-04-07 东南大学 一种生物质基长链醇醚类含氧添加剂及其制备方法与应用

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022156342A1 (zh) * 2021-01-21 2022-07-28 东南大学 一种轻质生物油制备燃料的方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022156342A1 (zh) 2022-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Okolie et al. Next‐generation biofuels and platform biochemicals from lignocellulosic biomass
Shylesh et al. Novel strategies for the production of fuels, lubricants, and chemicals from biomass
JP6752399B2 (ja) 生物由来油の接触水素添加と接触分解のカップリングによる芳香族炭化水素とオレフィンの製造方法及び装置
Zeng et al. Catalytic pyrolysis of natural algae from water blooms over nickel phosphide for high quality bio-oil production
CA2779017C (en) Process for converting biomass to hydrocarbons and oxygenates
Palankoev et al. Promising processes for producing drop-in biofuels and petrochemicals from renewable feedstock
CN112920861A (zh) 一种轻质生物油制备燃料的方法
CN101831328B (zh) 一种绿色燃油及其制备方法
CN103756794A (zh) 一种地沟油加氢生产第二代生物柴油的方法
CN102876376A (zh) 一种提高煤焦油加氢生产汽柴油的方法
CN107814676B (zh) 一种十氢萘及四氢萘的制备方法
CN110078687B (zh) 一种2-甲基四氢呋喃的制备方法
CN114471666B (zh) 一种铬锌改性分子筛负载双金属催化剂及其制备与在木质素解聚中的应用
CN110923001A (zh) 一种木质纤维素生物质制备低冰点、高密度、高热安定性特种燃料的方法
Wang et al. Kinetics and products distribution study on the catalytic effect of Zn/HZSM-5 over pyrolysis of chlorella through TG-FTIR and Py-GC/MS
KR20120009689A (ko) 케톤으로부터 파라핀 제조 방법
CN110205205B (zh) 一种富酚类生物油馏分的催化加氢饱和方法
CN110093179A (zh) 一种木质素重质油提质制备生物含氧燃料的方法
Kumar et al. Higher alcohols as diesel engine fuel
CN109704931A (zh) 七氧化二铼催化氢解木质素芳醚键的方法
CN107446611A (zh) 一种航空煤油用环烷烃及芳烃的制备方法
CN103756723A (zh) 一种生物柴油和煤焦油加氢生产高十六烷值柴油的方法
CN109321269A (zh) 松树流出物同时裂解-氢化制备生物油和单萜烷烃的方法
CN115261146B (zh) 一种木质素耦合动/植物油制备新型生物柴油的方法
CN102059136B (zh) 糠醛乙酸加氢酯化反应复合双功能催化剂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210608