一種利用微藻油直接生產生物柴油的方法
2023-11-30 14:07:31
專利名稱：一種利用微藻油直接生產生物柴油的方法
技術領域：
本發明屬生物能源技術領域，具體是一種利用微藻油直接生產生物柴油的方法。
背景技術：
能源是世界發展和經濟增長的最基本的驅動力，是人類賴以生存的基礎，在全球經濟高速發展的今天，國際能源安全已上升到了國家的高度，人類在享受能源帶來的經濟發展、科技進步等利益的同時，也遇到一系列無法避免的能源安全挑戰，能源短缺、資源爭奪以及過度使用能源造成的環境汙染等問題威脅著人類的生存與發展。當前使用最為廣泛的能源如石油和煤炭面臨著以下兩大難題伴隨開採導致石油及煤炭能源日益減少；使用石油及煤炭能源造成嚴重環境汙染(如二氧化碳CO2造成的溫室效應)。因此，人們開始尋找新的替代能源，其中生物能源由於其清潔環保和可再生性而具有巨大的優越性和發展潛力。美國和西歐發達國家已經利用玉米、大豆、油棕等經濟作物生產生物柴油作為石油的替代品，而我國由於人口多，耕地少的現實條件限制，無法實現這種以傳統農業為基礎的生物能源生產方式。近來研究證實，從含油藻類提取的微藻油中提煉生物柴油的效率比從同樣面積的植物種植實現的燃料生產效率高，此外，微藻的養殖不佔用耕地資源，且使用 CO2作為碳源而清潔環保。目前以微藻為原料生產微藻油的生產工藝已趨成熟，是將CO2 (如燃煤發電廠富含 CO2的煙道氣)引入光生物反應器中進行微藻培養收集，由高壓均質機破壁，再由高速離心機分離得到固、液兩相，液相經油水分離裝置分離出主要成分為甘油三酯的微藻油。當前以微藻油為原料製備生物柴油的常用方法是酯交換法，即用甲醇和微藻油 (甘油三酯)在不同條件下發生酯交換反應生成脂肪酸甲酯，各種脂肪酸甲酯可作為生物柴油使用。酯交換法主要分酸催化和鹼催化兩種。酸催化的酯化反應需要較高的溫度，耗能較高，易產生酸性汙水；鹼催化反應速率快，但容易產生皂化，且在後處理中容易產生鹼性汙水。因此，以酯交換法生產生物柴油存在如下缺陷1、由於脂肪酸甲酯是含氧化合物，燃燒熱值不高，並不是最理想的生物柴油組分；2、會產生大量汙染，破壞環境；3、生成的脂肪酸甲酯(生物柴油)中含有丙三醇和殘留的甲醇，需要進一步分餾提純，從而使成本提高， 不利於規模化生產。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術的不足而提供一種利用微藻油直接生產生物柴油的方法，利用負載型含鎳催化劑將微藻油的主要成分甘油三酯直接轉化為不含氧的脂肪烷烴，且不使用汙染環境的甲醇、強酸或強鹼，工藝過程簡單、清潔環保、能耗低，產物十六烷值、燃燒熱值更高。本發明所採用的技術方案一種利用微藻油直接生產生物柴油的方法，其步驟如下
1、取含油微藻經培養、收集、破壁、離心和分離後得到微藻油；2、將微藻油稀釋後導入反應器(由於微藻油黏度較大，經製備得到的微藻油須經溶劑稀釋以增加流動性，溶劑可選用已生產出的生物柴油)，同時向反應器持續通入足量的氫氣(H2)，並將催化劑加入反應器中，催化劑加入量佔總物料的質量百分比為0.5% 20%，在壓力為20 80bar，溫度為200 500°C的條件下使微藻油與氫氣反應直接生成生物柴油(脂肪烷烴)、水(H2O)、丙烷(C3H8)、甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)和一氧化碳(CO) 的氣液混合物。所述催化劑為負載型鎳(Ni)催化劑，是以鎳的各種無機及有機鹽類作為鎳 (Ni)的前驅體，按質量百分比將1 20%的鎳(Ni)負載在金屬氧化物載體或酸性載體上 (其方法可採用浸漬法、離子交換法等常用的負載型催化劑製備方法製備)，然後在80 120°C下乾燥2 20h，再於350 550°C下煅燒2 8h，最後在氫氣(H2)條件下，在350 550°C下還原2 8h。所述反應器為釜式反應器、固定床反應器、流動床反應器或鼓泡塔反應器。所述金屬氧化物載體是&02、ZnO或Al2O3。所述酸性載體是無定型矽鋁或分子篩。3、將步驟2中得到的氣液混合物在氣液分離裝置中分離成液相產物和氣相產物； 液相產物包含生物柴油(脂肪烷烴)和H2O,進一步通過油水分離裝置分離出生物柴油(脂肪烷烴)進而儲存到儲存罐中，待用。本發明所用催化劑催化原理和使用條件微藻油的主要成分為甘油三酯，在催化劑作用下會發生反應(反應路徑如下)，其中使用的催化劑以10% (質量百分比)Ni負載在^O2上(10Wt% NiArO2)為例。反應溫度為2OO 500°C，壓力2O 8Obar
權利要求
1.一種利用微藻油直接生產生物柴油的方法，其特徵在於，其步驟如下1)、取含油微藻經培養、收集、破壁、離心和分離後得到微藻油；2)、將微藻油稀釋後導入反應器，同時向反應器持續通入足量的氫氣，並將催化劑加入反應器中，催化劑加入量佔總物料的質量百分比為0. 5% 20%，在壓力為20 80bar，溫度為200 500°C的條件下使微藻油與氫氣反應直接生成生物柴油、水、丙烷、甲烷、二氧化碳和一氧化碳的氣液混合物；所述催化劑為負載型鎳催化劑，是以鎳的各種無機及有機鹽類作為鎳的前驅體，按質量百分比將1 20%的鎳負載在金屬氧化物載體或酸性載體上， 然後在80 120°C下乾燥2 20h，再於350 550°C下煅燒2 8h，最後在氫氣條件下， 在；350 550°C下還原2 8h ；3)、將步驟2中得到的氣液混合物在氣液分離裝置中分離成液相產物和氣相產物；液相產物包含生物柴油和H2O,進一步通過油水分離裝置分離出生物柴油進而儲存到儲存罐中，待用。
2.根據權利要求1所述的利用微藻油直接生產生物柴油的方法，其特徵在於所述反應器為釜式反應器、固定床反應器、流動床反應器或鼓泡塔反應器。
3.根據權利要求1所述的利用微藻油直接生產生物柴油的方法，其特徵在於所述金屬氧化物載體是&02、ZnO或Al2O315
4.根據權利要求1所述的利用微藻油直接生產生物柴油的方法，其特徵在於所述酸性載體是無定型矽鋁或分子篩。
全文摘要
本發明屬生物能源技術領域，具體是一種利用微藻油直接生產生物柴油的方法，是將含油微藻經破壁、離心分離後得到微藻油；微藻油在催化劑的作用下與氫氣反應直接生成氣液混合物；將氣液混合物在氣液分離裝置中分離成液相產物和氣相產物；液相產物進一步通過油水分離裝置分離出生物柴油進而儲存到儲存罐中，待用。本發明利用負載型含鎳催化劑將微藻油直接轉化為不含氧的脂肪烷烴，且不產生環境汙染型產物，具有工藝過程簡單、清潔環保、能耗低等優點，所得生物柴油十六烷值、燃燒熱值高，對滿足日益增長的燃料需求有重要現實意義，同時具有良好的經濟和社會效益。
文檔編號C10G3/00GK102260518SQ20111017691
公開日2011年11月30日 申請日期2011年6月16日 優先權日2011年6月16日
發明者於彥哲, 孫小勇, 謝波浪 申請人:海南朗潔新能源科技有限公司