一种利用秸秆生物炭制备高品质液体燃料的方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116023959A(43)申请公布日2023.04.28(21)申请号202210784013.7(22)申请日2022.07.05(71)申请人谭中欣地址430070湖北省武汉市洪山区狮子山街1号华中农业大学资源与环境学院(72)发明人谭中欣周雨倩(51)Int.Cl.C10B53/02(2006.01)C10B57/00(2006.01)C10B57/10(2006.01)C10G1/00(2006.01)C10G1/06(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种利用秸秆生物炭制备高品质液体燃料的方法(57)摘要本发明公开了一种利用秸秆生物炭制备高品质液体燃料的方法、该秸秆生物炭液体燃料的制备成本和燃烧性能。其制备过程合理充分地利用了水稻秸秆资源，制备后物料的能量回收率达到了100％，拓宽了我国有机废弃物资源化利用的途径，完全符合绿色可持续发展理念。相较于固体燃料和普通液体燃料，该液体燃料具备燃烧热效应高、制备成本低及燃烧后污染小，易清洁等优点。所述的高品质液体燃料中水稻秸秆生物炭质量占比为19.01％、燃料热值为41.928MJ/kg、生产成本为4.30元/L。CN116023959ACN116023959A权利要求书1/1页1.一种利用秸秆生物炭制备高品质液体燃料的方法，其特征在于：该方法是借鉴技术已经非常成熟的煤直接液化法，并在此基础上，将制备系统设计成了循环系统，对溶解后的液体产物(LF150)进行减压蒸馏得到最终的秸秆生物炭高品质液体燃料(CLF90)，分离出的供氢溶剂流回至溶解系统再用来制备液体燃料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：选择400℃的水稻秸秆生物炭(RSC4)和供氢溶剂四氢化萘(THN)作为制备秸秆生物炭高品质液体燃料的原料，并将其以1:8的质量比在150℃的温度和5MPa的压力下在高温高压反应釜内溶解液化。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：溶解产物分离后，将LF150进行减压蒸馏，浓缩到原始质量的10%，得到CLF90；对于残留了LF150的滤渣，通过丙酮完全转移至蒸馏器进行减压蒸馏，分离THN的同时蒸干滤渣得到最终的固体残渣(SR)，作为道路石油沥青的替代材料被利用。4.根据权利要求1和2所述的制备方法，其特征在于：所述的生物炭是以水稻秸秆为原料，于特制的热解炉内隔氧热解炭化而来，其元素分析和溶解性能都与煤液化通常所用的低阶煤类似，所以生物炭可以作为煤炭的代替能源来制备液体燃料，同时还可以拓宽我国有机废弃物资源化利用的途径。5.根据权利要求4所述的热解过程，其特征在于：以水稻秸秆(RS)为原料，热解温度为400℃，热解氛围为N2，气体流速为20ml/min，热解初始温度为20℃，在最高温度下的停留时间为20min，冷却至室温后研磨过60目筛制备成粒径均匀的RSC4。6.根据权利要求5所述的热解过程，其特征在于：目前我国的生物炭制备技术及设备都已经非常成熟，已达到商业化量产程度，足以支撑秸秆生物炭高品质液体燃料的商业化生产。7.根据权利要求1和3所述的秸秆生物炭高品质液体燃料，其特征在于：CLF150中RSC4质量占比为19.01%、燃料的热值为41.928MJ/kg、生产成本为4.30元/L。8.根据权利要求1、3和7所述的秸秆生物炭高品质液体燃料，其特征在于：所述的生物炭几乎是纯C，燃料燃烧时几乎不产生硫化物等污染物和灰分，也没有刺激性的气味，即对环境污染极小；另外该液体燃料燃烧后基本没有有机物残留，则其不仅燃烧充分，而且易于清洁。9.一种秸秆生物炭高品质液体燃料的制备方法，其特征在于：（1）收集水稻秸秆经粉碎后过60目筛，获取水稻秸秆粉末RS，在60℃下干燥24h，置于烘箱内备用；（2）将烘干的秸秆粉末置于热解管中，设置热解初始温度为20℃，升温速率为20℃/min，目标温度为400℃，目标温度停留时间为20min，热解气氛为N2，气体流速为20ml/min，冷却至室温后研磨过60目筛制备成粒径均匀的RSC4；（3）将烘干的RSC4和THN以1:8的质量比加入高温高压反应釜中。反应釜先用0.5MPaN2清洗至少三次以排空其内部的O2，然后在室温下加H2压力到5MPa，并且将反应釜以5℃/min的加热速度加热至150℃保持15min；（4）待反应釜冷却至室温，经固液分离后，将液体产物LF150进行减压蒸馏，浓缩到原始质量的10%，得到CLF90，另外，对于残留了LF150的滤渣，通过丙酮完全转移至蒸馏器进行减压蒸馏，分离THN的同时蒸干滤渣得到最终的固体残渣SR；（5）两次蒸馏得到的THN重新回至溶解系统来制备初始液体燃料，如此循环往复；SR作为道路石油沥青的替代材料被利用。