一種用生物質(zhì)全組分制備車用生物燃油的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物質(zhì)能利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用生物質(zhì)全組分制備車用生物燃油的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前全球汽車保有量約為8億輛，到2020年預(yù)計(jì)將達(dá)到12億輛，屆時(shí)，車用燃油將占世界石油總消耗量的62%以上。因此，龐大的汽車保有量以及消費(fèi)市場的快速增長，勢必造成原油消費(fèi)總量的快速增長以及較高的對(duì)外依存度，給能源安全性和經(jīng)濟(jì)性造成巨大的壓力。另一方面，化石能源在使用過程中會(huì)新增大量溫室氣體二氧化碳的排放，同時(shí)產(chǎn)生一些有污染的煙氣，從而威脅全球生態(tài)環(huán)境。因此，尋求新的車用替代燃料已迫在眉睫。
[0003]與太陽能、風(fēng)能等新型可再生能源形式相比，生物質(zhì)能同時(shí)具有能量形態(tài)和物質(zhì)形態(tài)，更利于能量的儲(chǔ)存和向液體燃料的轉(zhuǎn)化，在替代最具戰(zhàn)略性的石油資源方面具有其它可再生能源難以比擬的優(yōu)勢。生物質(zhì)能源在第一次石油危機(jī)之后成為替代石油的首要可再生能源選擇。農(nóng)業(yè)局部生產(chǎn)過剩是生物質(zhì)能源發(fā)展的直接推動(dòng)力。以中國為例，中國生物質(zhì)資源量可達(dá)65億噸/年，以平均熱值為15，000千焦/公斤計(jì)算，折合理論資源為30億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，相當(dāng)于中國目前年總能耗的80-90%。因此，合理有效開發(fā)生物質(zhì)能可以在一定程度上改變現(xiàn)有的能源格局。
[0004]生物質(zhì)全組分以稻殼、棉花桿、麥桿、玉米芯、麥殼等農(nóng)林廢棄物，通過一系列有效方式，如發(fā)酵、熱化學(xué)轉(zhuǎn)化可將生物質(zhì)有效轉(zhuǎn)化為生物燃?xì)?，但尚未有轉(zhuǎn)化為生物燃油的報(bào)道。熱解技術(shù)可以使得部分生物質(zhì)組分轉(zhuǎn)化為生物油，但油品成分復(fù)雜，需要經(jīng)過嚴(yán)格的精制、提質(zhì)等工序后才能車用，導(dǎo)致制油成本過高，且其組分轉(zhuǎn)化為油品的利用率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能顯著提高生物質(zhì)柴油/汽油產(chǎn)率目的的用生物質(zhì)全組分制備車用生物燃油的方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下:
[0007]用生物質(zhì)全組分制備車用生物燃油的方法，包括如下步驟:
[0008]I)使用生物質(zhì)全組分制備車用生物燃油的裝置，所述裝置包括:進(jìn)料倉2通過螺旋進(jìn)料器3與流化床5的下部連接;螺旋進(jìn)料器3的外壁包被有換熱器4 ；流化床5頂部的出料口通過管道與旋風(fēng)分離器6的上部連接，旋風(fēng)分離器6的底部連接有集炭罐12，旋風(fēng)分離器6的頂部通過管道與第一氣液分離器7連接;第一氣液分離器7的底部與第一收集罐13連接，第一氣液分離器7的下部通過管道與第二閥門29連接后再與固定床8的頂部連接;輕油儲(chǔ)罐16通過管道依次與第三流動(dòng)栗21和第二預(yù)熱器22連接后再與固定床8的頂部連接;CO儲(chǔ)罐23通過管道與固定床8的頂部連接，H2儲(chǔ)罐24通過管道與固定床8的頂部連接;固定床8的底部與第二氣液分離器9連接，第二氣液分離器9的底部與第二收集罐25連接，第二氣液分離器9的下部通過管道依次與煤氣表10和儲(chǔ)氣柜11連接;重油儲(chǔ)罐14通過管道依次與第一流動(dòng)栗17和第一三通27連接后再與流化床5的中部連接，第一三通27通過管道與第一閥門28連接后再與重油儲(chǔ)罐14連接;載氣瓶I通過管道與第二三通26連接，第二三通26分別通過管道與進(jìn)料倉2的頂部和第一預(yù)熱器20連接，第一預(yù)熱器20通過管道與流化床5的底部連接;水罐15通過管道依次與第二流動(dòng)栗18、第三預(yù)熱器19連接后再與流化床5的底部連接；
[0009]2)關(guān)閉第一閥門28、將生物質(zhì)原料稻殼放置于進(jìn)料倉2，打開載氣瓶I;在流化床5中加入催化劑A;開啟第一預(yù)熱器20并調(diào)節(jié)第一預(yù)熱器20內(nèi)部的溫度至350°C-45(TC;調(diào)整載氣至400-5000ml/min，并吹掃20min(還可以在10-30min選任意的數(shù))；開啟流化床5并調(diào)節(jié)流化床5內(nèi)部的溫度至3500C-5500C ;開啟旋風(fēng)分離器6，在固定床8中加入催化劑B，開啟固定床8并調(diào)節(jié)固定床8內(nèi)的溫度在190°C-400°C和壓力在2.1MPa-3.5MPa;開啟換熱器4并調(diào)節(jié)換熱器4內(nèi)的溫度在0°C-10°C;開啟第一氣液分離器7和第二氣液分離器9，調(diào)節(jié)第一氣液分離器7和第二氣液分離器9的溫度為-10?0°C;開啟螺旋進(jìn)料器3、⑶儲(chǔ)罐23和出儲(chǔ)罐24，進(jìn)行熱解反應(yīng);反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉螺旋進(jìn)料器3、載氣瓶1、CO儲(chǔ)罐23、H2儲(chǔ)罐24、流化床5、旋風(fēng)分離器6、固定床8、換熱器4、第一氣液分離器7、第二氣液分離器9和第一預(yù)熱器20;在第二收集罐25中收集終產(chǎn)物生物汽油/生物柴油，尾氣通過煤氣表10進(jìn)入儲(chǔ)氣柜11中儲(chǔ)存；從集炭罐12中收集的生物炭放入進(jìn)料倉2中；從第一收集罐13收集的生物油進(jìn)行蒸餾，分別獲得生物油水相、生物油輕質(zhì)組分和生物油重質(zhì)組分:將生物油水相放入水罐15中，生物油輕質(zhì)組分放入輕油儲(chǔ)罐16中，將生物油重質(zhì)組分放入重油儲(chǔ)罐14中；
[0010]3)關(guān)閉第二閥門29，在固定床8中加入催化劑C，開啟固定床8并調(diào)節(jié)固定床8內(nèi)的溫度在100°C-180°C和壓力在4MPa-8MPa;開啟第二氣液分離器9，調(diào)節(jié)第二氣液分離器9的溫度為-10?0°C ;開啟第二預(yù)熱器22并調(diào)節(jié)第二預(yù)熱器22的溫度在100°C-180°C ;開啟H2儲(chǔ)罐24，開啟第三流動(dòng)栗21;進(jìn)行催化加氫反應(yīng);反應(yīng)結(jié)束后，開啟第二閥門29，關(guān)閉第三流動(dòng)栗21、H2儲(chǔ)罐24、固定床8、第二預(yù)熱器22和第二氣液分離器9;在第二收集罐25中收集終產(chǎn)物生物汽油/生物柴油，尾氣通過煤氣表10進(jìn)入儲(chǔ)氣柜11中儲(chǔ)存；
[0011]4)打開載氣瓶I;在流化床5中加入催化劑D;開啟第一預(yù)熱器20并調(diào)節(jié)第一預(yù)熱器20內(nèi)部的溫度至350°C_450°C;調(diào)整載氣至400-5000ml/min，并吹掃20min(還可以在10-30min選任意的數(shù))；開啟流化床5并調(diào)節(jié)流化床5內(nèi)部的溫度至600°C-1500°C ;開啟旋風(fēng)分離器6，在固定床8中加入催化劑B，開啟固定床8并調(diào)節(jié)固定床8內(nèi)的溫度在190°C-400°C和壓力在2.1MPa-3.5MPa;開啟換熱器4并調(diào)節(jié)換熱器4內(nèi)的溫度在0°C_10°C;開啟第三預(yù)熱器19并調(diào)節(jié)第三預(yù)熱器19的溫度控在300 °C-450 °C;開啟第一氣液分離器7和第二氣液分離器9，調(diào)節(jié)第一氣液分離器7和第二氣液分離器9的溫度為-10?(TC;開啟螺旋進(jìn)料器3、第一流動(dòng)栗17、第二流動(dòng)栗18、CO儲(chǔ)罐23和出儲(chǔ)罐24，進(jìn)行催化共氣化反應(yīng);反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉第一流動(dòng)栗17、第二流動(dòng)栗18、螺旋進(jìn)料器3、第一預(yù)熱器20、第三預(yù)熱器19、載氣瓶1、CO儲(chǔ)罐23、H2儲(chǔ)罐24、流化床5、旋風(fēng)分離器6、固定床8、換熱器4、第一氣液分離器7和第二氣液分離器9;開啟第一閥門28;在第二收集罐25中收集終產(chǎn)物生物汽油/生物柴油，尾氣通過煤氣表10進(jìn)入儲(chǔ)氣柜11中儲(chǔ)存。
[0012]催化劑A優(yōu)選:ZSM-5、白云石、HY、Ni/Al203、水滑石、氧化鈣、三氧化二鋁、氧化鎂、Exxon、木炭、活化鋁、高嶺石、蒙脫石、伊利石、菱美石、方解石、橄欖石或鐵礦石。
[0013]催化劑B 優(yōu)選:0)-111/^02、23]\1-5、附/^1203、附-1%整體式催化劑或？6203。
[0014]催化劑0優(yōu)選:Raney_N1、Pt或 Pd。
[0015]催化劑D優(yōu)選:Ν?/θ-Α12θ3、煅燒巖石、橄欖石、黏土礦、木炭、活化鋁、沸石或Ni/ΑΙ2Ο3 O
[0016]載氣優(yōu)選:Ar、He、N2、CO2、空氣、O2、H2或 H2O。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):
[0018]1、利用本發(fā)明的方法可以將生物質(zhì)全組分轉(zhuǎn)化為車用生物燃油。
[0019]2、利用本發(fā)明的裝置還可以在稻殼、棉花桿、麥桿、玉米芯、麥殼等農(nóng)林廢棄物中加入石化煉制剩余殘?jiān)⒉惋嫃U油、生物質(zhì)原油淤漿等為原料進(jìn)行操作，或直接以石化煉制剩余殘?jiān)?、餐飲廢油、生物質(zhì)原油淤漿等為原料進(jìn)行操作。
[0020]3、利用本發(fā)明的方法使車用生物燃油產(chǎn)率高。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為用生物質(zhì)全組分制備車用生物燃油的裝置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面通過附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0023]用生物質(zhì)全組分制備車用生物燃油的方法，包括如下步驟:
[0024]I)使用生物質(zhì)全組分制備車用生物燃油的裝置(見圖1)，所述裝置包括:進(jìn)料倉2通過螺旋進(jìn)料器3與流化床5的下部連接;螺旋進(jìn)料器3的外壁包被有換熱器4;流化床5頂部的出料口通過管道與旋風(fēng)分離器6的上部連接，旋風(fēng)分離器6的底部連接有集炭罐12，旋風(fēng)分離器6的頂部通過管道與第一氣液分離器7連接;第一氣液分離器7的底部與第一收集罐13連接，第一氣液分離器7的下部通過管道與第二閥門29連接后再與固定床8的頂部連接；輕油儲(chǔ)罐16通過管道依次與第三流動(dòng)栗21和第二預(yù)熱器22連接后再與固定床8的頂部連接;CO儲(chǔ)罐23通過管道與固定床8的頂部連接，H2儲(chǔ)罐24通過管道與固定床8的頂部連接;固定床8的底部與第二氣液分離器9連接，第二氣液分離器9的底部與第二收集罐25連接，第二氣液分離器9的下部通過管道依次與煤氣表10和儲(chǔ)氣柜11連接;重油儲(chǔ)罐14通過管道依次與第一流動(dòng)栗17和第一三通27連接后再與流化床5的中部連接，第一三通27通過管道與第一閥門28連接后再與重油儲(chǔ)罐14連接;載氣瓶I通過管道與第二三通26連接，第二三通26分別通過管道與進(jìn)料倉2的頂部和第一預(yù)熱器20連接，第一預(yù)熱器20通過管道與流化床5的底部連接;水罐15通過管道依次與第二流動(dòng)栗18、第三預(yù)熱器19連接后再與流化床5的底部連接。
[0025]2)關(guān)閉第一閥門28、將生物質(zhì)原料稻殼放置于進(jìn)料倉2，打開載氣瓶I;在流化床5中加入ZSM-5(催化劑A);開啟第一預(yù)熱器20并調(diào)節(jié)第一預(yù)熱器20內(nèi)部的溫度至350°C-450°C;調(diào)整載氣至400-5000ml/min，并吹掃20min(還可以在10-30min選任意的數(shù))；開啟流化床5并調(diào)節(jié)流化床5內(nèi)部的溫度至350 °C-550 °C;開啟旋風(fēng)分離器6，在固定床8中加入Co-Mn/Si02(催化劑B)，開啟固定床8并調(diào)節(jié)固定床8內(nèi)的溫度在190°C-400°C和壓力在2.1MPa-3.5MPa;開啟換熱器4并調(diào)節(jié)換熱器4內(nèi)的溫度在0°C-10°C;開啟第一氣液分離器7和第二氣液分離器9，調(diào)節(jié)第一氣液分離器7和第二氣液分離器9的溫度為-10?(TC;開啟螺旋進(jìn)料器
3、C0儲(chǔ)罐23和出儲(chǔ)罐24，進(jìn)行熱解反應(yīng);反應(yīng)結(jié)束后，關(guān)閉螺旋進(jìn)料器3、載氣瓶1、C0儲(chǔ)罐23、H2儲(chǔ)罐24、流化床5、旋風(fēng)分離器6、固定床8、換熱器4、第一氣液分離器7、第二氣液分離器9和第一預(yù)熱器20;在第二收集罐25中收集終產(chǎn)物生物汽油/生物柴油，尾氣通過煤氣表10進(jìn)入儲(chǔ)氣柜11中儲(chǔ)存;從集炭罐12中收集的生物炭放入進(jìn)料倉2中；從第一收集罐13收集的生物油進(jìn)行蒸餾，分別獲得生物油水相、生物油輕質(zhì)組分和生物油重質(zhì)組分:將生物油水相放入水罐15中，生物油輕質(zhì)組分放入輕油儲(chǔ)罐16中，將生物油重質(zhì)組分放入重油儲(chǔ)罐14中；
[0026]3)關(guān)閉第二閥門29，在固定床8中加入Ran