一種生物燃油的製備方法
2023-05-26 20:01:51
專利名稱：一種生物燃油的製備方法
技術領域：
本發明涉及能源和節能環保領域，具體是指一種新型生物燃油的高效率製備方法。
背景技術：
隨著我國經濟的高速發展，汽車保有量迅猛增加，據公安部交管局統計，2010年9 月底我國機動車保有量已經達到了 1.99億輛。由於汽車保有量的急速增加，中國石油對外 依存度也水漲船高。中國石油和化學工業聯合會的數據顯示，2010年上半年，中國石油表觀 消費量達2. 2億噸，同比增長15. 1 %，對外依存度高達55 %以上。按目前的汽車保有量增 長勢頭，預計在數年之內我國的石油消費量將很快翻一番。能源是人類社會發展不可缺少的重要資源，是關係國家經濟命脈與國防安全的重 要戰略物資。近年來，隨著全球能源危機的日益緊迫以及環境汙染問題的日益尖銳，開發新 型綠色可再生能源已經受到了世界各國的高度重視。因此，在我國開發一種能直接用於汽車燃油的新型生物燃油高效率製備技術具有 重要的社會意義和經濟價值。目前，有關生物燃油製備的專利有「利用生物質原料製取液體燃料的方 法」(CN101168679A)、「生物質油的製備工藝及其裝置」(CN1844317A)、「用植物廢棄物生產 生物柴油和土壤調節劑的方法」(CN101007957A)、「一種植物乾餾製取生物柴油及其製備方 法」(CN101245^9A)、「一種生物質固體燃料及加工工藝」(CN101307^6A)等。這些專利首 先需對原料進行乾燥、粉碎、篩分，然後進行酶水解糖化、乙醇發酵或裂解等，最後通過甲酯 化製備脂肪酸甲酯或其他生物燃油。工藝過程複雜，原料範圍窄，製得的燃油品質低，需經 蒸餾、分離等處理後方能用於汽車燃油，且高品質燃油收率低。關於生物質原料成型加工的專利有「一種生物質固化炭化氣化綜合應用方 法」(CN1810928A)、「用作氣化原料的生物質成型顆粒加工方法」(CN1745891A)、「一種生物 質秸稈成型機」(CN1915631A)、「生物質能源顆粒成型機」(C擬880434A)、「一種生物質固體 燃料及加工工藝」(CN101307^56A)等。這些專利需對原料進行乾燥、粉碎、篩分或炭化處理 後再進行擠壓成型，工藝過程繁雜，能耗高(即能源利用率低)，且未涉及新型(高品質)生 物燃油的製備。此外，有一篇利用螺杆擠壓製備生物燃油的專利「利用螺杆擠壓機製備生物燃油 和可燃氣的方法」(CN101045874A)，採用螺杆擠壓機，對含水的生物質原料進行壓縮推進， 通過調節生物質原料在螺杆擠壓機加熱區域的停留時間，製備低含氧量、高熱值的生物燃 油和可燃氣。該專利雖對原料進行了脫水處理，但既未涉及炭化過程，又未涉及碳含量問 題，且也未涉及氣化和費託合成，因此，製得的生物燃油品質低、收率低，需進行蒸餾、分離 處理後方能用於汽車燃油。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術中存在的不足，提供一種新型生物燃油 的高效率製備方法。本發明以生物質、礦物質、生活垃圾、城市汙泥為原料，採用熱擠壓成型 技術，使原料脫水、炭化成一定形狀和大小的高碳含量固體，通過氣化工藝和費託合成製備 新型生物燃油。本發明原料範圍廣、生產成本低、氣化及費託合成效率高、生產工藝易於控 制，生物燃油收率高、質量好(C9以上烴含量大於90vOl% )。本發明的目的通過如下技術方案實現一種生物燃油的製備方法，其步驟為a)將含碳原料投入熱擠壓成型機進行熱擠 壓成型，製成高碳含量固體；b)將高碳含量固體投入氣化爐氣化，製備氫氣和一氧化碳合 成氣；c)將合成氣通入費託合成塔製備生物燃油氣；d)對生物燃油氣進行冷凝、分離得到 生物燃油。所述含碳原料包括生物質、礦物質、生活垃圾和城市汙泥。所述步驟a)中熱擠壓成型的溫度為20_1180°C，壓力為0. 0001-500MPao所述高碳含量固體中的碳含量為30-99. 9wt%。所述步驟b)中氣化溫度為180-1200°C，製得的合成氣中含有氫氣M_80%、一氧 化碳 12-40vol%。所述費託合成製得的燃油氣組成為C2_C4烴l-3vol%、C5-C8烴3-5vol%、C9以 上烴大於90vol%。所述費託合成後的未反應氣體再導入費託合成塔進行燃油合成。所述生物質為秸稈、稻草、甘蔗渣、木材、木屑、樹枝、生物藻及草類等生物質。所述礦物質為煤炭等含碳礦物。本發明與現有技術相比，具有如下優點和有益效果1、本發明原料來源廣，既可以使用秸稈、稻草、甘蔗渣、木材、木屑、樹枝、生物藻及 草類等生物質原料，也可以使用煤炭等礦物原料、餐廚廢棄物等生活垃圾以及城市汙泥。2、本發明通過熱擠壓成型製備一定形狀和大小的高碳含量固體，有利於氣化工藝 的穩定，操作方便。3、本發明氣化轉化率高(大於80% )，可製備高濃度的氫氣(可大於70VOl% )， 有利於高品質生物燃油的生產，且費託合成轉化率高(大於70-80% )。
圖1是本發明裝置圖。
具體實施例方式下面結合實施例，對本發明做進一步的詳細說明參見圖1，含碳原料投入熱擠壓成型機後，在溫度20_1180°C，壓力0. 0001-500MPa 條件下，脫水、炭化變成一定形狀和大小的高碳含量固體，將其導入氣化爐，在溫度 180-1200°C及水蒸氣條件下氣化為氫氣和一氧化碳，經淨化、加壓後導入費託合成塔合成 生物燃油氣，氣體經冷凝、分離後製得高品質生物燃油。實施例1
第一步將小麥秸稈投入熱擠壓成型機，在720°C、350MI^條件下製得含碳量 99. 9wt%的固體物。第二步將固體物投入氣化爐，在870°C條件下氣化，製得含62. 4vo 1 %氫氣、 29. 2vol %—氧化碳的合成氣(其餘成份為(X)2和CH4等)。第三步合成氣經淨化、壓縮後導入費託合成塔，製得C2-C4烴1. 5vol %、C5-C8烴
4.2vol%, C9以上烴93. 6vol %的生物燃油。實施例2第一步將稻草投入熱擠壓成型機，在1180°C、0. OOOlMPa條件下製得含碳量 52. Iwt %的固體物。第二步將固體物投入氣化爐，在1200 °C條件下氣化，製得含80. Ovol %氫氣、 18. 9Vol%—氧化碳的合成氣(其餘成份為CO2和CH4等)。第三步合成氣經淨化、壓縮後導入費託合成塔，製得C2-C4烴1. Ovol %、C5-C8烴 3. Ovol %、C9以上烴94. Ivol %的生物燃油。實施例3第一步將甘蔗渣投入熱擠壓成型機，在350°C、56MPa條件下製得含碳量73. 5wt% 的固體物。第二步將固體物投入氣化爐，在180°C條件下氣化，製得含Ovo 1 %氫氣、 40. Ovol %—氧化碳的合成氣(其餘成份為(X)2和CH4等)。第三步合成氣經淨化、壓縮後導入費託合成塔，製得C2-C4烴3. Ovol %、C5-C8烴 3. 9vol%, C9以上烴90. Ovol %的生物燃油。實施例4第一步將蘋果樹枝投入熱擠壓成型機，在2(TC、500MPa條件下製得含碳量 48. 7wt%的固體物。第二步將固體物投入氣化爐，在950°C條件下氣化，製得含58.3Vol%氫氣、 27. 4Vol%—氧化碳的合成氣(其餘成份為CO2和CH4等)。第三步合成氣經淨化、壓縮後導入費託合成塔，製得C2-C4烴2. Ivol C5-C8烴
5.Ovol%,C9以上烴91.8vol%的生物燃油。實施例5第一步將煤炭投入熱擠壓成型機，在760°C、3MPa條件下製得含碳量85. 2%的固 體物。第二步將固體物投入氣化爐，在1000°C條件下氣化，製得含53.7Vol%氫氣、 26. Svol %—氧化碳的合成氣(其餘成份為CO2和CH4等)。第三步合成氣經淨化、壓縮後導入費託合成塔，製得C2-C4烴1. 2vol %、C5-C8烴 3. Ivol %、C9以上烴93. 3vol %的生物燃油。實施例6第一步將餐廚垃圾投入熱擠壓成型機，在180°C、210MI^條件下製得含碳量 65. 7%的固體物。第二步將固體物投入氣化爐，在470°C條件下氣化，製得含43.6Vol%氫氣、 25. Ivol %—氧化碳的合成氣(其餘成份為(X)2和CH4等)。
第三步合成氣經淨化、壓縮後導入費託合成塔，製得C2-C4烴2. 6vol %、C5-C8烴 4. 4vol%, C9以上烴90. 5vol %的生物燃油。實施例7第一步將城市汙泥投入熱擠壓成型機，在60(TC、l(K)MPa條件下製得含碳量 30.0%的固體物。第二步將固體物投入氣化爐，在1000 °C條件下氣化，製得含52. 2V01%氫氣、 30. 7Vol%—氧化碳的合成氣(其餘成份為CO2和CH4等)。第三步合成氣經淨化、壓縮後導入費託合成塔，製得C2-C4烴2. 8vol %、C5-C8烴 4. 8vol%, C9以上烴90. 3vol %的生物燃油。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定 本發明的具體實施方式
僅限於此，對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫 離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應當視為屬於本發明由所 提交的權利要求書確定專利保護範圍。
權利要求
1.一種生物燃油的製備方法，其特徵在於，步驟為a)將含碳原料投入熱擠壓成型機 進行熱擠壓成型，製成高碳含量固體；b)將高碳含量固體投入氣化爐氣化，製備氫氣和一 氧化碳合成氣；C)將合成氣通入費託合成塔製備生物燃油氣；d)對生物燃油氣進行冷凝、 分離得到生物燃油。
2.根據權利要求1所述的一種生物燃油的製備方法，其特徵在於所述含碳原料包括 生物質、礦物質、生活垃圾和城市汙泥。
3.根據權利要求1所述的一種新型生物燃油的高效率製備方法，其特徵在於所述步 驟a)中熱擠壓成型的溫度為20-1180°C，壓力為0. 0001_500MPa。
4.根據權利要求1所述的一種新型生物燃油的高效率製備方法，其特徵在於所述高 碳含量固體中的碳含量為30-99. 9wt%。
5.根據權利要求1所述的一種新型生物燃油的高效率製備方法，其特徵在於所 述步驟b)中氣化溫度為180-1200°C，製得的合成氣中含有氫氣M-80%和一氧化碳 12-40vol%。
6.根據權利要求1所述的一種新型生物燃油的高效率製備方法，其特徵在於所述 費託合成製得的燃油氣組成為C2-C4烴l-3vol%、C5-C8烴3-5vol%、C9以上烴大於 90vol%。
7.根據權利要求1所述的一種新型生物燃油的高效率製備方法，其特徵在於所述費 託合成後的未反應氣體再導入費託合成塔進行燃油合成。
8.根據權利要求1所述的一種新型生物燃油的高效率製備方法，其特徵在於所述生 物質為秸稈、稻草、甘蔗渣、木材、木屑、樹枝、生物藻及草類等生物質。
9.根據權利要求1所述的一種新型生物燃油的高效率製備方法，其特徵在於所述礦 物質為煤炭等含碳礦物。
全文摘要
本發明公開了一種生物燃油的製備方法。本發明以生物質、礦物質、生活垃圾、城市汙泥為原料，採用熱擠壓成型技術，使原料脫水炭化成一定形狀和大小的高碳含量固體，通過氣化工藝和費託合成製備新型生物燃油。本發明原料範圍廣、生產成本低、氣化及費託合成效率高、生產工藝易於控制，生物燃油收率高、質量好，適用於工業化大生產。
文檔編號C10J3/06GK102140361SQ20111004461
公開日2011年8月3日 申請日期2011年2月24日 優先權日2011年2月24日
發明者何俊超, 何能德, 橋本芳郎, 稅安澤, 馬俊鋒, 高新成 申請人:西安市寶潤實業發展有限公司