一種半纖維素重油的生產工藝的製作方法
2023-05-19 17:12:01
專利名稱：一種半纖維素重油的生產工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー種生物質燃油的生產エ藝，特別涉及以造紙黑液中主要成分半纖維素素為原料與重油進行乳化混合形成生物質重油的生產エ藝。
背景技術：
重油是是石油提煉中的下腳料，其主體組分中含有15% -30%左右的膠質、浙青質，並含有多種金屬、非金屬、灰分、水分以及硫分等有害物質。同時，它也是ー種高熱值的燃料油，含碳量高達85 %左右，熱值在9000大卡以上，閃點達120°C以上，具有良好的儲運安全性能，是冶金、建材、化工、輕エ、食品、電力、航運等行業的重要熱能源，尤其在能源較為短缺的沿海エ業發達地區及高耗能企業已成為其主要燃料。作為燃料，重油的凝點高、粘度大、流動性差，使燃燒霧化效果受到嚴重影響，而且隨石油產品加工深度的不斷提高，重油燃燒性能大幅下降，造成燃燒不完全，燃料消耗浪費嚴重，並加大了汙染物質的排放。為了改善重油在常溫下的粘度和燃燒狀況，國內外已發展了很多技術，例如日本特開平4-20593、4-20594、1-313594等，一般是在重油中加入水合乳化剤，加熱乳化，形成由粒徑1-100 μ m分散相的油包水或水包油乳液，在乳化後直接進入燃燒器以改善重油的燃燒狀況，或改善乳化劑品種和増大用量，使重油乳液在常溫下有較低的粘度和較長時間的穩定性。但所有一切措施都只是限於使重油成為乳化油，生產所得的乳化重油雖然具有較好的燃燒性和尾氣排放性，粘度也較重油得到了一定的改善，但依然存在粘度大、含水後燃燒熱值大大降低的缺點。半纖維素廣泛存在於植物中，針葉材含15% 20%，闊葉材和禾本科草類含15% 35%，在造紙行業產生的黑色黑液中的含量也極為豐富，但一直沒有得到很好的應用。半纖維素作為ー種生物高分子，具有較高的熱能，並在鹼水中具有很高的溶解度。本エ藝就是基於該思路提出以造紙等行業提取纖維素後的黑液為原料，採用酸析法獲得木質素和半纖維素混合物，加入氨水和雙氧水將木質素轉化為水溶性銨化木質素，沉澱即為半纖維素，溶於鹼水獲得高濃度的半纖維素溶液。然後以丙酮作為降粘劑溶解重油，同半纖維素溶液進行納米乳化混合形成半纖維素重油，形成一種新的生物質液體燃料。該燃料較傳統的乳化重油相比具有粘度低、流動性好、熱值高、著火性好的特點。
發明內容
本發明涉及ー種生物質燃油的生產エ藝，特別涉及以造紙黑液中主要成分半纖維素素為原料與重油進行乳化混合形成生物質重油的生產エ藝。以造紙等行業提取纖維素後的黑液為原料，採用酸析法獲得木質素和半纖維素混合物，加入氨水和雙氧水將木質素轉化為水溶性銨化木質素，沉澱即為半纖維素，沉澱溶於鹼水獲得高濃度的半纖維素溶液。然後以一定量丙酮作為降粘劑溶解重油，同半纖維素溶液在乳化劑作用下進行納米乳化混合形成半纖維素重油。本發明的優點
I本發明エ藝通過採用丙酮作為降粘劑溶解重油後與半纖維素溶液進行常溫乳化，無需高溫乳化。2本發明所得的半纖維素重油具有粘度低、流動性好、熱值高、著火性好的優點，可以不經過預熱直接用於重油鍋爐的燃燒。3本發明エ藝操作流程簡單，節能環保，重現性好，成本低廉，易於放大至產業化生產。
4本發明所應用的半纖維素來源為為エ業廢渣、廢液，量大價廉，是ー種可再生資源。
具體實施方案下面對本發明的實施例作進ー步詳細描述以造紙等行業提取纖維素後的黑液為原料，採用酸析法獲得木質素和半纖維素混合物，加入氨水和雙氧水將木質素轉化為水溶性銨化木質素，沉澱即為半纖維素，沉澱溶於鹼水獲得高濃度的半纖維素溶液。然後以一定量丙酮作為降粘劑溶解重油，同半纖維素溶液在乳化劑作用下進行納米乳化混合形成半纖維素重油。所述黑液可以是任何相關生產エ藝中所得以鹼木質素和半纖維素為主要成分的廢液或副產物，優選鹼法造紙エ藝所得的黑液，其中半纖維素的質量百分含量不得低於10%，優選範圍為20%以上。所述酸析法用酸為醋酸，pH值為2。所述的銨化反應條件為酸析所得木質素和半纖維素混合物與濃氨水質量比為1:0. 05，木質素和半纖維素混合物與雙氧水質量比為1:0. 02，反應溫度為80°C，反應時間為50分鐘。所述沉澱半纖維素溶於鹼水為氫氧化鈉或氫氧化鉀,鹼水pH值為10-14,獲得的半纖維素溶液的質量百分濃度為20%-30%。所述的降粘劑丙酮與重油混合的質量比為l:2(Tl:5。所述乳化劑可以以任何兩種或三種含有親水基團或親油基團的表面活性劑為乳化劑組方，其混合後的HLB值範圍為9 13，優選範圍為l(Tll，並以山梨糖醇酐油酸酯(Span-80)和十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)的組合作為乳化劑的優選組方，其質量百分比例為O. 25% 2%，優選範圍為O. 5 1%。所述的半纖維素溶液在半纖維素重油成品中的質量百分含量為10%_30%，優選範圍為15% 20%ο實例I :取造紙行業提取纖維素後的黑液50kg，採用pH=2的醋酸析法獲得木質素和半纖維素16. 8kg，加入O. 84kg氨水和O. 336kg雙氧水在溫度為80°C反應50分鐘，將其中的木質素轉化為水溶性銨化木質素，離心獲得沉澱半纖維素7. 14kg，沉澱溶於pH=12氫氧化鈉水中配製成質量濃度為30%的半纖維素溶液；同時以5. 55kg丙酮作為降粘劑溶解49. 95kg重油；再將同半纖維素溶液與重油丙酮溶液HLB=IO. 5，用量為半纖維素重油成品1%的乳化劑(乳化劑有Span-80和CTAB組成)作用下進行納米乳化混合，形成含有30%半纖維素溶液的半纖維素重油。
實例2:取造紙行業提取纖維素後的黑液50kg，採用pH=2的醋酸析法獲得木質素和半纖維素16. 8kg，加入O. 84kg氨水和O. 336kg雙氧水在溫度為80°C反應50分鐘，將其中的木質素轉化為水溶性銨化木質素，離心獲得沉澱半纖維素7. 14kg，沉澱溶於pH=10氫氧化鈉水中配製成質量濃度為30%的半纖維素溶液；同時以11. Ikg丙酮作為降粘劑溶解44. 4kg重油；再將同半纖維素溶液與重油丙酮溶液HLB=Il,用量為半纖維素重油成品O. 8%的乳化劑(乳化劑有Span-80和CTAB組成)作用下進行納米乳化混合，形成含有30%半纖維素溶液的半纖維素重油。權利要求
1.ー種半纖維素重油的生產エ藝，包括以下步驟以造紙等行業提取纖維素後的黑液為原料，採用酸析法獲得木質素和半纖維素混合物，加入氨水和雙氧水將木質素轉化為水溶性銨化木質素，沉澱即為半纖維素，沉澱溶於鹼水獲得高濃度的半纖維素溶液。然後以一定量丙酮作為降粘劑溶解重油，同半纖維素溶液在乳化劑作用下進行納米乳化混合形成半纖維素重油。
2.按照權利要求I所述的ー種半纖維素重油的生產エ藝，其特徵在於，所用的黑液可以是任何相關生產エ藝中所得以鹼木質素和半纖維素為主要成分的廢液或副產物，優選鹼法造紙エ藝所得的黑液，其中半纖維素的質量百分含量不得低於10%，優選範圍為20%以上。
3.按照權利要求I所述的ー種半纖維素重油的生產エ藝，其特徵在於，酸析法所用酸為醋酸，pH值為2。
4.按照權利要求I所述的ー種半纖維素重油的生產エ藝，其特徵在於，銨化反應條件為酸析所得木質素和半纖維素混合物與濃氨水質量比為1:0. 05，木質素和半纖維素混合物與雙氧水質量比為1:0. 02，反應溫度為80°C，反應時間為50分鐘。
5.按照權利要求I所述的ー種半纖維素重油的生產エ藝，其特徵在於，沉澱半纖維素溶於鹼水為氫氧化鈉或氫氧化鉀，鹼水pH值為10-14,獲得的半纖維素溶液的質量百分濃度為 20%-30%。
6.按照權利要求I所述的ー種半纖維素重油的生產エ藝，其特徵在幹，降粘劑丙酮與重油混合的質量比為l:2(Tl:5。
7.按照權利要求I所述的ー種半纖維素重油的生產エ藝，其特徵在於，乳化劑可以以任何兩種或三種含有親水基團或親油基團的表面活性劑為乳化劑組方，其混合後的HLB值範圍為9 13，優選範圍為l(Tll，並以山梨糖醇酐油酸酯(Span-80)和十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)的組合作為乳化劑的優選組方，其質量百分比例為O. 25% 2%，優選範圍為O.5 1%。
8.按照權利要求I所述的ー種半纖維素重油的生產エ藝，其特徵在於，半纖維素溶液在半纖維素重油成品中的質量百分含量為10%-30%，優選範圍為15% 20%。
全文摘要
一種半纖維素重油的生產工藝，以造紙等行業提取纖維素後的黑液為原料，採用酸析法獲得木質素和半纖維素混合物，加入氨水和雙氧水將木質素轉化為水溶性銨化木質素，沉澱即為半纖維素，沉澱溶於鹼水獲得高濃度的半纖維素溶液。然後以一定量丙酮作為降粘劑溶解重油，同半纖維素溶液在乳化劑作用下進行納米乳化混合形成半纖維素重油。本工藝生產的半纖維素重油具有粘度低、流動性好、熱值高、著火性好的優點，可以不經過預熱直接用於重油鍋爐的燃燒。
文檔編號C10L1/192GK102719283SQ201210230429
公開日2012年10月10日 申請日期2012年7月5日 優先權日2012年7月5日
發明者劉文俊, 孫志強, 孫文峰, 孫曉莉, 張軍, 張寶友, 張瑩, 李汶罡, 楊逢建, 祖元剛, 祖柏實, 葛雲龍, 趙修華, 趙春健, 路祺 申請人:東北林業大學, 祖元剛