[发明专利]通过添加乙酸乙酯提高生物油稳定性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高生物油稳定性的方法，特别涉及一种通过添加乙酸乙酯提高生物油稳定性的方法。

背景技术

能源与环境的双重危机是本世纪面临的重大挑战。按世界上目前已探明的能源储量，石油将在40年内枯竭，天然气将在60年内耗尽，煤炭资源尚可开采200年左右。同时，化石燃料的大量使用会导致酸雨、温室效应，从而引发植被破坏，生物物种多样性降低等一系列生态环境问题，严重影响社会经济的可持续发展。

生物质能源是仅次于石油、天然气、煤炭的第四大能源，基于其绿色、清洁、可再生、原料来源丰富等优点，对生物质能源的开发研究成为各国工作的重点。我国《可再生能源中长期发展规划》中提出：逐步提高优质清洁可再生能源在能源结构中的比例，力争到2020年使可再生能源消费量达到能源消费总量的15％，使可再生能源技术具有明显的市场竞争力。

上世纪70年代爆发的石油危机使人们开始重视生物质液化技术的研究。生物质热裂解是生物质液化技术的重要方式之一，由于具有广阔的工业化前景而备受人们关注。生物质热裂解技术是指生物质在无氧或缺氧条件下加热升温引起生物质高分子裂解产生生物油、可燃气及木炭。与生物质相比，通过生物质热裂解制取的生物油，其能量密度得到大幅提高，同时更便于运输和储藏，不仅可以直接用于现有锅炉等设备的燃烧，而且可通过进一步改进加工使其品质接近于柴油等化石燃料的品质，此外还可以分离提取出高附加值的化学品。以此为基础，可以实现生物质资源的规模化和现代化利用。但是，生物油在常温下会缓慢发生一系列的聚合反应导致其粘度增加，当增加到一定程度时性质均匀的生物油就会产生分层。此外，生物油还具有高点火温度，高粘度，强腐蚀性，与化石燃料不混容，高残碳含量等共性，这使得生物油很难直接应用于现有设备，必须进一步改善其相关性质，其中最关键的是提高其稳定性。

在存储过程中，不饱和键之间会发生缓慢的聚合或缩聚反应，羟基与羧基会发生酯化反应，羟基与羰基会发生醚化反应，这些老化反应导致生物油的平均分子量增加，宏观表现为粘度增大。对玉米秆生物油在不同温度下的运动粘度进行测定，发现当温度低于85℃时，生物油的粘度随着温度升高而减小，符合液体粘温通用关系式；当温度高于85℃时，生物油的粘度随着温度升高而上升。研究结果表明，生物油内部存在聚合、酯化等反应，小分子物质反应生成大分子物质，导致生物油表观粘度增大，且高温有利于反应进行。因此，将生物油存放在低温环境下可以抑制反应，增加稳定性。

生物质原料本身具有的水分和热裂解反应过程生成的水，加上生物油具有很强的吸湿性，会吸收空气中的水分子，同时，生物油内部发生的一系列老化反应也会产生一定量的水分子，因此生物油的含水率很高。生物油中含有一定量的水可以降低其粘度，改变体系pH，但随着存放时间延长，水分含量超过了一定限度(30％)，生物油内部各组分间极性差别逐渐扩大，原本均一的液体就很难保持均匀，会出现分层：一相为高度粘稠的物质；另一相为含有水和可溶性物质的液相。

目前，很多学者对如何提高生物油稳定性做了大量的研究，如，通过催化加氢，催化裂解，气相催化，水蒸气重整以及乳化等方式，也可以混合一些有机溶剂来改善其品质。本发明是在前一阶段通过添加丙酮来提高生物油稳定性的研究基础上，通过添加乙酸乙酯来改善生物油稳定性。并且通过对文献的检索发现，通过添加乙酸乙酯来改善生物油稳定性的研究尚未见报道。

发明内容

本发明针对生物油稳定性差，粘度随存贮时间变化大问题，提供一种添加乙酸乙酯提高生物油稳定性的方法。生物油内部的老化反应会产生水，含水率增加会导致生物油理化性质不稳定，引起分层；降低生物油含水率，可以提高其稳定性。pH值是评价生物油是否稳定的另一个指标，pH值下降，有利于老化反应进行，因此控制pH值可以提高生物油稳定性。粘度作为评价生物油内部是否发生老化反应的重要的指标，其绝对值越小，相对增长率越小，则说明生物油内部老化反应得到抑制，稳定性得到提高。通过测试未添加与添加乙酸乙酯的生物油含水率、运动粘度(25℃)以及pH值(25℃)随存贮时间的变化发现，添加乙酸乙酯能有效抑制含水率的增加，在一定程度上提高其pH值，并能极大程度地降低生物油的粘度。因此，本发明对进一步扩大生物油的应用范围具有积极的指导意义。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：通过向生物油中添加乙酸乙酯提高生物油稳定性。具体为以松木木屑为原料，采用上海交通大学农业与生物学院生物质能工程中心自主研制的鼓泡流化床生物质快速热裂解装置制取生物油，向新制取的生物油中添加一定量乙酸乙酯，混合均匀后置于密闭容器中，放入恒温箱内，在40℃条件下存贮。