[发明专利]一种制备富烃生物燃油的方法

说明书

本发明为一种制备富烃生物燃油的方法。公开了一种用于生产富芳烃生物燃油的催化剂及其制备方法，包括：微波热解木质素形成木质素生物炭原料。将称取好的锌盐溶于过量去离子水中，在搅拌时加入粉碎、洗涤、干燥后的生物炭粉末；将溶液在60℃水浴中利用磁力搅拌器连续搅拌6h；然后抽滤、成型，在105℃烘箱中烘15h；接着在以氮气和氢气的混合气氛围(99:1)的管式炉中550℃结晶、成型，制成改性后的锌‑生物炭催化剂。本发明改性后的催化剂能够提高木质素催化热解所得到生物油产率及芳烃的选择性，可应用于相关的催化热解转化技术中。

技术领域

本发明属于生物质催化热解技术领域，具体涉及一种用于生产富芳烃生物燃油的催化剂及其制备的方法。

背景技术

现今化石燃油已渐渐不能满足人类的需要，急需发现可替代的新型能源，来缓解日益紧张的能源危机问题和环境污染问题。我国作为农业大国生物质能资源广泛，包括玉米、小麦、水稻等农作物秸秆及稻谷壳、甘蔗农产品加工剩余物，每年可达几亿吨。生物质已被确定为用于生产可再生能源最有前途的原料。但是在生物质转化为液体燃油过程中仍然存在很多问题，如：所得液体油产率和品质较低，选择性较差，催化剂活性较低、易失活等，因此必须提高生物质热解液体产物的产率和品质。另外，热解过程中除了获得生物油，还会产生大量的生物炭，生物炭是由于生物质在无氧获缺氧状态下，经高温热解后形成的固体产物，其本身含有一些矿物元素如Ca、Mg、Zn等碱金属元素，此外，生物炭具有发达的空隙和比表面积，因此，本研究拟以微波热解生物质形成的生物炭产物为基础，经过过渡金属氧化物对其进行改性，制备一种生物炭催化剂，以这种生物炭催化剂来解决热解实验中生物油产率和品质等问题。

生物质主要有纤维素、半纤维素和木质素组成。在木本植物中，木质素占25％，是世界上第二位最丰富的有机物(纤维素是第一位)。木质素是由三种醇单体(对香豆醇、松柏醇、芥子醇)形成的一种复杂酚类聚合物。近年来利用木质素热解生产生物油已经得到许多关注。但利用微波热解木质素生成的固体产物(生物炭)来制备催化剂还鲜有报道。因此，本研究拟通过微波辅助热解制备木质素衍生生物炭，并在所生成的生物炭表面负载过渡金属氧元素以调节木质素衍生生物炭催化剂的理化性质，在微波热解木质素制备生物燃料过程中提高原料转化率，减少积炭的形成，提高催化剂的活性、选择性及使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于生产富芳烃生物燃油的催化剂及其制备方法，以得到改性后的催化剂，从而提高生物质催化热解反应中液体产率和品质，具体体现在提高原料转化率及生物油的化学组分选择性，减少催化剂积炭的形成，提高催化剂的活性及选择性。

为了解决上述技术问题，本发明以木质素微波热解衍生生物炭为催化剂载体原料，揭示负载过渡金属氧化物对所制备生物炭催化剂的影响，通过XRD、SEM等分析手段分析所制备的过渡金属改性生物炭催化剂微观形态变化、活性组分与载体的结合方式以及分布状态，具体技术方案如下：

一种用于生产富芳烃生物燃油的催化剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

S₁、微波热解木质素获得生物炭；将木质素原料根据需用量称重并放置在石英烧瓶反应器内，将微波热解参数设定为反应温度500℃，微波功率为750W，为使木质素热解反应发生较完全，从而获得较纯净的生物炭，反应时间设定为30分钟；

S₂、生物炭粉末的制备：将所述生物炭从石英烧瓶反应器中倒出并冷却至室温；由于木质素在微波热解时，容易形成粘结在一起块状生物炭产物。为了制备经过渡金属改性的生物炭催化剂，先要将微波热解生成的木质素衍生生物炭粉碎成细粉，然后筛分以确保尺寸的均匀性，从而获得生物炭粉末；

S₃、用去离子水反复洗涤所述生物炭粉末，以从生物炭粉末结构中除去污染物并且打开生物炭表面孔，得纯净的生物炭粉末；

S₄、将所述纯净的生物炭粉末在105℃的烘箱中干燥15h以除去多余水分，得干燥生物炭粉末；