一種生物質催化轉化的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于生物質資源化有效利用領域，特別涉及一種生物質催化轉化的方法。
【背景技術】
[0002]生物質主要來源于農業廢物、林業廢物和城市綠化廢物等，具有分布廣泛、產量巨大、環境友好和可再生性等特點，是潛在能源與化工原料的重要資源。迄今為止，國內外對生物質的處理利用技術主要包括物理轉化、化學轉化和生物轉化。水熱轉化是利用高溫高壓的水使生物質在密閉反應釜內發生復雜的物理化學反應的處理技術。因其操作簡單、反應條件溫和、原料無需干燥等優點受到了越來越多地關注。
[0003]水是生物質水熱轉化必備的反應物、溶劑，水的特性對轉化過程和化學反應路徑都有著重要的影響，也是降低處理費用的關鍵。合理調控和利用水的特性促進生物質水熱轉化過程可以加速生物質水熱轉化技術的推廣應用。豆腐泔水是利用黃豆加工豆腐過程中產生的廢物，經自然發酵后含有豐富的乳酸和琥珀酸，利用發酵后的豆腐泔水作為生物質水熱轉化的反應溶劑，不僅對水熱轉化反應有催化作用，使生物質水熱轉化以提高產物品質、降低反應條件的低成本催化成為可能；同時充分利用了豆腐泔水、減少了其再處理的費用，對水資源的合理利用和生物質的處理有重要意義。目前相關研究未見報道。

【發明內容】

[0004]針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種生物質催化轉化的方法，該方法基于發酵后的豆腐泔水中富含乳酸和琥珀酸的特點，利用豆腐泔水作為溶劑與生物質共同進行水熱轉化，以提高生物質水熱轉化目標產物品質和水資源利用率。
[0005]為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案:
一種生物質催化轉化的方法，步驟如下:
(1)將收集的豆腐泔水自然發酵，生物質進行自然風干后破碎處理；
(2)發酵后的豆腐泔水與破碎處理后的生物質按質量比1:1~10:1混合，送入反應釜；
(3)將裝有豆腐泔水和生物質混合物料的反應釜進行加熱碳化，反應結束后，冷卻、收集、過濾分離得到固體產物可作為燃料或化工原料。
[0006]所述生物質為玉米稻桿、小麥稻桿、木肩、樹枝、甘鹿渣或花生殼中的至少一種。
[0007]所述步驟(I)破碎處理使生物質的粒徑小于4cm。
[0008]所述步驟(I)中豆腐泔水自然發酵1~5天。
[0009]所述步驟(3)中的加熱碳化的反應溫度分為兩個階段，第一階段反應溫度為175~195°C，反應時間為10~60分鐘，第二階段反應溫度為225~255°C，反應時間為3~8小時。
[0010]與現有技術相比，本發明的效果為:
(I)利用發酵后的豆腐泔水作為溶劑，使生物質進行水熱轉化，充分發揮豆腐泔水中富含的乳酸和琥珀酸的催化作用，使得豆腐泔水即是水熱轉化必不可少的溶劑，又是生物質水熱炭化有效和低成本的催化劑；
(2)采用兩段反應溫度控制的水熱轉化處理工藝，使發酵后的豆腐泔水中的乳酸和琥珀酸溶解于水中，并能充分擴散至生物質中，提高豆腐泔水的催化效果；
(3)利用豆腐泔水作為水熱炭化的反應物和溶劑，提高了水資源的利用率，減少了豆腐泔水的再處理費用。
【具體實施方式】
[0011]
下面通過實施例對本發明所提供的一種生物質催化轉化的方法進行詳細說明。
[0012]實施例1
本實施例的生物質催化轉化的方法，步驟如下:(I)首先將收集的豆腐泔水自然發酵I天，玉米秸桿自然風干后破碎為粒徑小于4cm ; (2)發酵后的豆腐泔水與破碎后的玉米秸桿按質量比1:1混合，送入反應釜；(3)加熱裝有豆腐泔水和玉米秸桿混合物料的反應釜進行碳化反應，第一段反應溫度175 °C，反應時間為10分鐘，第二段反應溫度為225 °C，反應時間3小時，反應結束后，冷卻、收集、過濾分離得到固體產物可作為燃料或化工原料。
[0013]經檢測分析可知，本實施例固體產物含碳量為59.12%ο
[0014]
實施例2
本實施例的生物質催化轉化的方法，步驟如下:(I)首先將收集的豆腐泔水自然發酵2天，小麥秸桿自然風干后破碎為粒徑小于4cm ; (2)發酵后的豆腐泔水與破碎后的小麥秸桿按質量比10:1混合，送入反應釜；(3)加熱裝有豆腐泔水和小麥秸桿混合物料的反應釜進行碳化反應，第一段反應溫度195 °C，反應時間為60分鐘，第二段反應溫度為255 °C，反應時間8小時，反應結束后，冷卻、收集、過濾分離得到固體產物可作為燃料或化工原料。
[0015]經檢測分析可知，本實施例固體產物含碳量為65.31%。
[0016]實施例3
本實施例的生物質催化轉化的方法，步驟如下:(I)首先將收集的豆腐泔水自然發酵3天，木肩自然風干后破碎為粒徑小于4cm ; (2)發酵后的豆腐泔水與破碎后的木肩按質量比1:1混合，送入反應釜；(3)加熱裝有豆腐泔水和木肩混合物料的反應釜進行碳化反應，第一段反應溫度175°C，反應時間為10分鐘，第二段反應溫度為225°C，反應時間3小時，反應結束后，冷卻、收集、過濾分離得到固體產物可作為燃料或化工原料。
[0017]經檢測分析可知，本實施例固體產物含碳量為65.12%ο
[0018]實施例4
本實施例的生物質催化轉化的方法，步驟如下:(I)首先將收集的豆腐泔水自然發酵5天，花生殼自然風干后破碎為粒徑小于4cm ; (2)發酵后的豆腐泔水與破碎后的花生殼按質量比10:1混合，送入反應釜；(3)加熱裝有豆腐泔水和花生殼混合物料的反應釜進行碳化反應，第一段反應溫度195°C，反應時間為60分鐘，第二段反應溫度為255°C，反應時間8小時，反應結束后，冷卻、收集、過濾分離得到固體產物可作為燃料或化工原料。
[0019]經檢測分析可知，本實施例固體產物含碳量為72.18%ο
[0020]實施例5 本實施例的生物質催化轉化的方法，步驟如下:(I)首先將收集的豆腐泔水自然發酵4天，甘蔗渣自然風干后破碎為粒徑小于4cm ; (2)發酵后的豆腐泔水與破碎后的甘蔗渣按質量比5:1混合，送入反應釜；(3)加熱裝有豆腐泔水和甘蔗渣混合物料的反應釜進行碳化反應，第一段反應溫度180°C，反應時間為30分鐘，第二段反應溫度為240°C，反應時間5小時，反應結束后，冷卻、收集、過濾分離得到固體產物可作為燃料或化工原料。
[0021]經檢測分析可知，本實施例固體產物含碳量為68.25%。
[0022]實施例6
本實施例的生物質催化轉化的方法，步驟如下:(I)首先將收集的豆腐泔水自然發酵4天，樹枝自然風干后破碎為粒徑小于4cm ; (2)發酵后的豆腐泔水與破碎后的樹枝按質量比8:1混合，送入反應釜；(3)加熱裝有豆腐泔水和樹枝混合物料的反應釜進行碳化反應，第一段反應溫度185°C，反應時間為20分鐘，第二段反應溫度為250°C，反應時間4小時，反應結束后，冷卻、收集、過濾分離得到固體產物可作為燃料或化工原料。
[0023]經檢測分析可知，本實施例固體產物含碳量為70.65%。
[0024]實施例7
本實施例的生物質催化轉化的方法，步驟如下:(I)首先將收集的豆腐泔水自然發酵3天，玉米秸桿、小麥秸桿自然風干后破碎為粒徑小于4cm ; (2)發酵后的豆腐泔水360g與破碎后的玉米秸桿30g、小麥秸桿30g混合后送入反應釜；(3)加熱裝有豆腐泔水、玉米秸桿和小麥秸桿混合物料的反應釜進行碳化反應，第一段反應溫度182°C，反應時間為25分鐘，第二段反應溫度為230°C，反應時間6小時，反應結束后，冷卻、收集、過濾分離得到固體產物可作為燃料或化工原料。
[0025]經檢測分析可知，本實施例固體產物含碳量為71.46%ο
[0026]實施例8
本實施例的生物質催化轉化的方法，步驟如下:(I)首先將收集的豆腐泔水自然發酵5天，甘蔗渣、花生殼自然風干后破碎為粒徑小于4cm ; (2)發酵后的豆腐泔水SlOg與破碎后的甘蔗渣40g、花生殼50g混合后，送入反應釜；(3)加熱裝有豆腐泔水和甘蔗渣、花生殼混合物料的反應釜進行碳化反應，第一段反應溫度190°C，反應時間為20分鐘，第二段反應溫度為245°C，反應時間5小時，反應結束后，冷卻、收集、過濾分離得到固體產物可作為燃料或化工原料。
[0027]經檢測分析可知，本實施例固體產物含碳量為68.65%。
【主權項】
1.一種生物質催化轉化的方法，其特征在于步驟如下: (1)將收集的豆腐泔水自然發酵，生物質進行自然風干后破碎處理； (2)發酵后的豆腐泔水與破碎處理后的生物質按質量比1:1~10:1混合，送入反應釜； (3)將裝有豆腐泔水和生物質混合物料的反應釜進行加熱碳化，反應結束后，冷卻、收集、過濾分離得到固體產物。2.根據權利要求1所述的生物質催化轉化的方法，其特征在于:所述生物質為玉米秸桿、小麥秸桿、木肩、樹枝、甘蔗渣或花生殼中的至少一種。3.根據權利要求1所述的生物質催化轉化的方法，其特征在于:所述步驟(I)破碎處理使生物質的粒徑小于4cm。4.根據權利要求1所述的一種生物質催化轉化的方法，其特征在于:所述步驟(I)中豆腐泔水自然發酵1~5天。5.根據權利要求1所述的一種生物質催化轉化的方法，其特征在于:所述步驟(3)中的加熱碳化的反應溫度分為兩個階段，第一階段反應溫度為175~195°C，反應時間為10~60分鐘，第二階段反應溫度為225~255°C，反應時間為3~8小時。
【專利摘要】本發明公開了一種生物質催化轉化的方法，步驟如下：（1）將收集的豆腐泔水自然發酵，生物質進行自然風干后破碎處理；（2）發酵后的豆腐泔水與破碎處理后的生物質按質量比1:1~10:1混合，送入反應釜；（3）將裝有豆腐泔水和生物質混合物料的反應釜進行加熱碳化，反應結束后，冷卻、收集、過濾分離得到固體產物可作為燃料或化工原料。利用發酵后的豆腐泔水作為溶劑，使生物質進行水熱轉化，充分發揮豆腐泔水中富含的乳酸和琥珀酸的催化作用；采用兩段反應溫度控制的水熱轉化處理工藝，使發酵后的豆腐泔水中的乳酸和琥珀酸溶解于水中，并能充分擴散至生物質中，提高豆腐泔水的催化效果。
【IPC分類】B01J19/00, C10L5/44, C10B53/02, C10B57/04, C10B57/02
【公開號】CN105062518
【申請號】CN201510414201
【發明人】郭淑青, 董向元
【申請人】中原工學院
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月15日