[发明专利]一种竹材生物液态能源的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用竹材制备生物液态能源的方法。

背景技术

能源和粮食是人类赖以生存的基本物质保障。目前，世界范围内的能源消耗主要是以煤炭、石油和天然气为主的常规不可再生性能源，因而其资源量是非常有限的。能源危机和生态危机日益凸现，且能源已成为一个制约我国经济迅速发展的瓶颈，原油进口也成为我国能源安全的重大隐患。开发可再生的、清洁的生物能源具有重要的战略意义。生物能源是指通过植物光合作用，把太阳能变成有机物而储藏的能量，包括各种植物、人畜粪便及有机废物转化成的能源，如薪柴、沼气、生物柴油、燃料乙醇、农作物秸秆、城乡有机垃圾、工农业废水等。有人估算生物能源的现存量为18000亿t，其中90％是森林资源，但目前仅有秸秆和植物油料能应用于液态生物能源。从林业废料(如树皮、锯末、灌木条)、秸秆中尽快寻找和发展替代石油的新能源是当务之急，是中国能源战略的迫切需要。因此，发展生物能源将不但对我国而且对人类生态环境都作出巨大的贡献。

生物液态能源生产技术主要包括：化学法、生物酶合成法、工程微藻法。

(1)化学法目前生物柴油主要是利用化学法生产，即动物和植物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇在酸或碱性催化剂和高温(230℃～250℃)下进行酯化反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，再经洗涤和干燥即得生物柴油。甲醇和乙醇在生产过程中可循环使用，生产设备与一般设备相同，生产过程中可产生10％左右的副产品一甘油。此种方法的缺点主要是：工艺较复杂，醇必须过量，后续工艺必须有相应的醇回收装置，能耗较高，酯化物难于回收，成本较高，生产过程中有废碱液排放。

(2)生物酶合成法生物酶合成法是用动物油脂和低碳醇通过脂肪酶进行转酯化发应，制备相应的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合成生物柴油具有条件温和、醇用量小、无污染排放的优点。但目前主要问题有：对甲醇及乙醇的转酯化率低，一般仅为40％～60％。由于目前脂肪酶对长链脂肪醇的酯化或转酯化有效，而对短链脂肪醇(如甲醇或乙醇)转化率低，而且短链醇对酶有一定毒性，酶的使用寿命短。副产物甘油和水难于回收。

(3)工程微藻法工程微藻法是一种全新的生产生物柴油的方法。这种方法是利用微藻(工程小环藻)来生产生物柴油，它通过提高微藻中脂质含量(从5％提高到60％)来提高生物柴油的产量。美国国家可更新实验室(NREL)通过现代生物技术建成了脂质含量在60％的“工程微藻”。利用“工程微藻”生产柴油的优越性在于：微藻生产能力高、用海水作为天然培养基可节约农业资源(比陆生植物单产油脂高几十倍)、生产的生物柴油不含硫，燃烧时不产生有害气体，不污染环境。

目前，我国人工速生林种植面积具世界第一，人工林竹材是我国重要的工业纤维原料林树种，是用于制浆造纸和人造板的理想原料。但近年来，中国竹材资源日益紧缺，其价格不断攀升，导致各类林木的砍伐期逐渐缩短，特别是杉树、松树、落叶松等的砍伐期已缩至5～10年。竹材的抽提物含量较高，在制浆造纸中，不仅浪费大量的漂白剂及助剂，而且加大废水的毒性，造成巨大的环境污染和极大的资源浪费，在人造板生产浪费大量的胶粘剂。为了充分利用资源，减少环境污染，提高竹材的综合利用率，对抽提物的研究已引起国内外研究者的高度重视。经过长达10多年的研究，发现竹材抽提物定向热解的方法，此种方法有望解决涉及林业、制浆、造纸、能源和环境保护的重要问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、易于操作、可控性好、成本低的竹材生物液态能源的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的竹材生物液态能源的制备方法，制备步骤包括：

(1)、利用溶剂从竹材中提取抽提物，然后在5-100℃温度、0-0.99MPa真空下蒸发、回收溶剂，得到竹材抽提物；

(2)、按照添加量以质量百分比计为0-5％将催化剂与竹材抽提物均匀混合，然后放入热裂解炉中，充入惰性气体，然后迅速升温200-900℃，将热裂汽冷却至60℃以下，得到粗油；

(3)、在20-80℃温度、0.01-0.99MPa真空下，蒸馏，馏出物冷却后得到生物液态能源。

上述步骤1中所述的竹材系指各类竹材。

上述步骤1中所述的溶剂是指乙酸乙酯、乙酸、乙醇、丙酮、苯、甲苯、乙醚其中一种或任意比例的混合物，其各溶剂的纯度≥90％。

上述步骤2中所述的惰性气体是指氮气、氦气、二氧化碳其中一种或任意比例的混合物。