专利名称：一种木材生物液态能源的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种生物液态能源的制备方法，特别是涉及一种木材 生物液态能源的制备方法。
技术背景能源和粮食是人类赖以生存的基本物质保障。目前，世界范围内 的能源消耗主要是以煤炭、石油和天然气为主的常规不可再生性能 源，因而其资源量是非常有限的。能源危机和生态危机日益凸现，且 能源已成为一个制约我国经济迅速发展的瓶颈，原油进口也成为我国 能源安全的重大隐患。开发可再生的、清洁的生物能源具有重要的战 略意义。生物能源是指通过植物光合作用，把太阳能变成有机物而储 藏的能量，包括各种植物、人畜粪便及有机废物转化成的能源，如薪 柴、沼气、生物柴油、燃料乙醇、农作物秸秆、城乡有机垃圾、工农业废水等。有人估算生物能源的现存量为18000亿t，其中90%是森 林资源，但目前仅有秸秆和植物油料能应用于液态生物能源。从林业 废料(如树皮、锯末、灌木条)、秸秆中尽快寻找和发展替代石油的 新能源是当务之急，是中国能源战略的迫切需要。因此，发展生物能 源将不但对我国而且对人类生态环境都作出巨大的贡献。生物液态能源生产技术主要包括化学法、生物酶合成法、工程 微藻法。(1)化学法目前生物柴油主要是利用化学法生产，即动物和植 物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇在酸或碱性催化剂和高温(230°C 250 °C)下进行酯化反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，再经洗涤和干 燥即得生物柴油。甲醇和乙醇在生产过程中可循环使用，生产设备与 一般设备相同，生产过程中可产生10%左右的副产品一甘油。此种方 法的缺点主要是工艺较复杂，醇必须过量，后续工艺必须有相应的 醇回收装置，能耗较高，酯化物难于回收，成本较高，生产过程中有 废碱液排放。(2)生物酶合成法生物酶合成法是用动物油脂和低碳醇通过 脂肪酶进行转酯化发应，制备相应的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合成生 物柴油具有条件温和、醇用量小、无污染排放的优点。但目前主要问 题有对甲醇及乙醇的转酯化率低， 一般仅为40% 60%。由于目前脂 肪酶对长链脂肪醇的酯化或转酯化有效，而对短链脂肪醇.(如甲醇或乙醇)转化率低，而且短链醇对酶有一定毒性，酶的使用寿命短。副 产物甘油和水难于回收。(3)工程微藻法工程微藻法是一种全新的生产生物柴油的方 法。这种方法是利用微藻(工程小环藻)来生产生物柴油，它通过提 高微藻中脂质含量(从5%提高到60%)来提高生物柴油的产量。美国 国家可更新实验室(NREL)通过现代生物技术建成了脂质含量在60% 的"工程微藻"。利用"工程微藻"生产柴油的优越性在于微藻生 产能力高、用海水作为天然培养基可节约农业资源(比陆生植物单产 油脂高几十倍)、生产的生物柴油不含硫，燃烧时不产生有害气体， 不污染环境。目前，我国人工速生林种植面积具世界第一，人工林木材是我国 重要的工业纤维原料林树种，是用于制浆造纸和人造板的理想原料。 但近年来，中国木材资源日益紧缺，其价格不断攀升，导致各类林木 的砍伐期逐渐縮短，特别是杉树、松树、落叶松等的砍伐期已缩至5 10年。幼龄木材的抽提物含量高达12%，在制浆造纸中，不仅浪费大 量的漂白剂及助剂，而且加大废水的毒性，造成巨大的环境污染和极 大的资源浪费，在人造板生产浪费大量的胶粘剂。为了充分利用资源， 减少环境污染，提高木材的综合利用率，对抽提物的研究己引起国内 外研究者的高度重视。经过长达10多年的研究，发现木材抽提物定向 热解的方法，此种方法有望解决涉及林业、制浆、造纸、能源和环境 保护的重要问题。 发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、易于操作、可 控性好、成本低木材生物液态能源的制备方法。为了解决上述技术问题，本发明提供的木材生物液态能源的制备方法，制备步骤包括(1) 、利用溶剂从木材材中提取抽提物，然后在5-10(TC温度、 0-0.99MPa真空下蒸发、回收溶剂，得到木材抽提物；(2) 、按照添加量为质量百分比为0 — 5%的催化剂与木材抽提物 均匀混合，然后放入热裂解炉中，充入惰性气体，然后迅速升温200 —900°C，将热裂汽冷却至60°C以下，得到粗油；(3) 、在20-80。C温度、0. 01-0. 99MPa真空下，蒸馏，馏出物冷 却后得到生物液态能源。上述步骤1中所述的木材系指各类杉树、桉树、杨树、泡桐、藜 蒴栲、松树或落叶松的木材。上述步骤1中所述的溶剂是指乙酸乙酯、乙酸、乙醇、丙酮、苯、 甲苯、乙醚其中一种或任意比例的混合物，其中各溶剂的纯度》90%。上述步骤2中所述的惰性气体是指氮气、氦气、二氧化碳其中一种或任意比例的混合物。上述步骤2中所述的催化剂是指二氧化钛、二氧化硅、三氧化二 Ig0t^昆ttl， iMi 昆tl:匕力m二氧化钍m二氧化硅111三氧化二铅=(0一10): (0.001 — 10): ( 0.001 — 10)。采用上述技术方案的木材生物液态能源的制备方法，将木材次要 成分定向转化为液态能源成分，可用于替代汽油、柴油等。本发明不 仅可以提高木材的附加值，而且可以缓解我国液态能源的不足，具有 良好的社会效益、环境效益和经济效益。本发明工艺简单、易于操作、 可控性好、成本低、易于产业化，具有十分广泛的应用前景。综上所述，本发明是一种工艺简单、易于操作、可控性好、成本 低木材生物液态能源的制备方法。
具体实施方式
通过下面给出的本发明的具体实施例可以进一步清楚地理解本 发明，但下述实施例并不是对本发明的限定。实施例1:木材生物液态能源的制备方法，制备步骤包括(1) 、利用乙酸乙酯溶剂(纯度》90%)从杉树的木材中提取抽提 物，然后在10(TC温度、OMPa真空下蒸发、回收溶剂，得到木材抽提 物；(2) 、按照添加量为质量百分比为5%的催化剂与木材抽提物均匀 混合，催化剂是指二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铝的混合物，质量混合比为m二氧化钍m二氧化硅m三氧化二铝^10: 10: 10，然后放入热裂解炉中，充入氮气惰性气体，然后迅速升温70(TC，将热裂汽冷却 至60°C以下，得到粗油；(3) 、在60。C温度、O.OlMPa真空下，蒸馏，馏出物冷却后得到生物液态能源。 实施例2:木材生物液态能源的制备方法，制备步骤包括(1) 、利用乙酸溶剂(纯度》90%)从松树的木材中提取抽提物， 然后在80。C温度、0.99MPa真空下蒸发、回收溶剂，得到木材抽提物；(2) 、按照添加量为质量百分比为4%的催化剂与木材抽提物均匀 混合，催化剂是指二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铝的混合物，质量 、混A比为m二氧化钍m二氧化硅m三氧化二招二5: 0.001: 0.01， ^后方文入 热裂解炉中，充入氦气惰性气体，然后迅速升温20(TC，将热裂汽冷 却至6(TC以下，得到粗油；(3) 、在5(TC温度、O.OlMPa真空下，蒸馏，馏出物冷却后得到生物液态能源。 实施例3:木材生物液态能源的制备方法，制备步骤包括(1) 、利用乙醇溶剂(纯度》90%)从落叶松的木材中提取抽提物，然后在6(TC温度、0.50MPa真空下蒸发、回收溶剂，得到木材抽提物；(2) 、按照添加量为质量百分比为1%的催化剂与木材抽提物均匀混合，催化剂是指二氧化硅、三氧化二铝的混合物，质量混合比为 m二氧化硅:ms氧化二招二3: 0.001，然后放入热裂解炉中，充入二氧化碳 惰性气体，然后迅速升温60(TC，将热裂汽冷却至60°C以下，得到粗 油；(3) 、在2(TC温度、0.99MPa真空下，蒸馏，馏出物冷却后得到 生物液态能源。实施例4:木材生物液态能源的制备方法，制备步骤包括(1) 、利用丙酮溶剂(纯度》90%)从杨树的木材中提取抽提物， 然后在4(TC温度、0.99MPa真空下蒸发、回收溶剂，得到木材抽提物；(2) 、将木材抽提物放入热裂解炉中，充入氮气惰性气体，然后 迅速升温90(TC，将热裂汽冷却至6CTC以下，得到粗油；(3) 、在80。C温度、0.99MPa真空下，蒸馏，馏出物冷却后得到 生物液态能源。实施例5:木材生物液态能源的制备方法，制备步骤包括(1) 、利用苯和甲苯任意比例的混合物溶剂(纯度》90%)从桉树 的木材中提取抽提物，然后在5。C温度、0.99MPa真空下蒸发、回收 溶剂，得到木材抽提物；(2) 、按照添加量为质量百分比为2%的催化剂与木材抽提物均匀 混合，催化剂是指二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铝的混合物，质量 昆^比力m二氧化駄m二氧化硅瓜三氧化二铝=2: 0.1: 0.5， ％ 方文入B( ^ 解炉中，充入氮气、氦气和二氧化碳任意比例的混合物惰性气体，然后迅速升温40(TC，将热裂汽冷却至60°C以下，得到粗油；(3) 、在2(TC温度、O.OlMPa真空下，蒸馏，馏出物冷却后得到生物液态能源。 实施例6:木材生物液态能源的制备方法，制备步骤包括(1) 、利用乙醚溶剂(纯度》90%)从藜熟栲的木材中提取抽提物， 然后在IO'C温度、0.99MPa真空下蒸发、回收溶剂，得到木材抽提物；(2) 、按照添加量为质量百分比为0.5%的催化剂与木材抽提物均匀混合，催化剂是指二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铝的混合物，质 fi 昆t比为m二氧化駄m二氧化硅111三氧化二铝=(1: 2: 3， ^ ^方文入^ ^解炉中，充入氮气惰性气体，然后迅速升温300'C，将热裂汽冷却至 6(TC以下，得到粗油；(3)、在3(TC温度、0.20MPa真空下，蒸馏，馏出物冷却后得到生物液态能源。 实施例7:木材生物液态能源的制备方法，制备步骤包括(1) 、利用乙酸乙酯、乙酸、乙醇、丙酮、苯、甲苯和乙醚任意比例的混合物溶剂(纯度》90%)从泡桐的木材中提取抽提物，然后在 95。C温度、OMPa真空下蒸发、回收溶剂，得到木材抽提物；(2) 、按照添加量为质量百分比为4. 5%的催化剂与木材抽提物均 匀混合，催化剂是指二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铝的混合物，质 fi》昆A比力m二氧化统m二氧化硅111三氧化二招=1: 0.001: 0.01， ％ 方文 入热裂解炉中，充入氮气惰性气体，然后迅速升温450'C，将热裂汽 冷却至60°C以下，得到粗油；(3) 、在75'C温度、0. lOMPa真空下，蒸馏，馏出物冷却后得到 生物液态能源。
权利要求
1.一种木材生物液态能源的制备方法，其特征是制备步骤包括(1)、利用溶剂从木材材中提取抽提物，然后在5-100℃温度、0-0.99MPa真空下蒸发、回收溶剂，得到木材抽提物；(2)、按照添加量为质量百分比为0-5％的催化剂与木材抽提物均匀混合，然后放入热裂解炉中，充入惰性气体，然后迅速升温200-900℃，将热裂汽冷却至60℃以下，得到粗油；(3)、在20-80℃温度、0.01-0.99MPa真空下，蒸馏，馏出物冷却后得到生物液态能源。
2、 根据权利要求1所述的木材生物液态能源的制备方法，其特 征是所述的木材系指各类杉树、桉树、杨树、泡桐、藜蒴栲、松树 或落叶松的木材。
3、 根据权利要求1所述的木材生物液态能源的制备方法，其特征是所述的溶剂是指乙酸乙酯、乙酸、乙醇、丙酮、苯、甲苯、乙醚其中一种或任意比例的混合物，其中各溶剂的纯度》90%。
4、 根据权利要求1所述的木材生物液态能源的制备方法，其特征是所述的惰性气体是指氮气、氦气、二氧化碳其中一种或任意比例的混合物。
5、 根据权利要求l所述的木材生物液态能源的制备方法，其特征是所述的催化剂是指二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铝的混合物， M量、混t比为m二氧化钛m二氧化硅111三氧化二铝=(0一10): (O.OOl一lO):(0. 001— 10)。
全文摘要
本发明公开了一种木材生物液态能源的制备方法，制备步骤包括(1)利用溶剂从木材材中提取抽提物，然后在5-100℃温度、0-0.99MPa真空下蒸发、回收溶剂，得到木材抽提物；(2)按照添加量为质量百分比为0-5％的催化剂与木材抽提物均匀混合，然后放入热裂解炉中，充入惰性气体，然后迅速升温200-900℃，将热裂汽冷却至60℃以下，得到粗油；(3)在20-80℃温度、0.01-0.99MPa真空下，蒸馏，馏出物冷却后得到生物液态能源。本发明不仅可以提高木材的附加值，而且可以缓解我国液态能源的不足，具有良好的社会效益、环境效益和经济效益。本发明工艺简单、易于操作、可控性好、成本低、易于产业化，具有十分广泛的应用前景。
文档编号C10G1/08GK101235313SQ20081003068
公开日2008年8月6日 申请日期2008年2月27日 优先权日2008年2月27日
发明者吴义强, 彭万喜, 洪 陈 申请人:中南林业科技大学