生物质热解油的系统利用及脱水脱酸工艺
发布时间：2021-10-21 02:07
对生物油组成及组分馏程分布进行分析,基于处理量1000 kg/h中试流程设计,提出以燃料为主线、化学品为增值点的产品系统利用方案。针对生物油分离精制的关键环节——水和酸的分离,设计2种满足不同产品需求的精馏流程,可得到低酚木醋液产品的两塔方案和在此基础上增加粗乙酸产品的三塔方案,并通过调整各塔产品分割比例和操作压力,实现塔器间热量耦合,降低能耗。结果表明:2种方案分别可分别节约蒸汽和循环水消耗40%和33%,得到的木醋液中酚类含量均不超过0.22%,可保证农牧用产品的安全性。
【文章来源】：太阳能学报. 2020,41(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
生物油主要有机组分的沸点分布
由图1分布特点，经前期实验验证，本文提出以精馏分离为主（图2所示）的下游产品利用方案，其中利用精馏将其中易于燃烧的部分分离得到燃油粗品，将燃烧性欠佳的酚类等物质分离得到化学品作为利润增值点，同时得到木醋液（富水部分）、粗乙酸及生物沥青，因此低沸点的水、乙酸分离是整个生物油利用的基础环节，分离方案的经济性是整个精制工艺的重要考虑。目前，木醋液的使用标准和市场化推广尚不成熟，大量企业无法处理热解得到的木醋液，而木醋液应用主要定位于农林业、畜牧业、食品、环境、抑菌等方面，如农药添加剂、土壤改良剂、植物生长促进剂、食品添加剂、脱臭剂和保鲜剂等[16]。诸多研究对于木醋液中的酚类组分考虑甚少，酚类物质固然有一定的杀菌消毒作用，但若不控制其浓度也会对环境和人体产生损害[17]。
如工艺流程（图3）所示，热解液相产物S101进入脱轻塔T101，将一部分水和轻沸物从原料里脱除，塔顶气相经E103和E104两级冷凝，一部分回流入塔，另一部分S102采出，塔釜液S103进入醋液塔T201后，脱除剩余的水和醋酸，塔釜脱除水和乙酸的物流S203作为后续燃料及富酚油原料。2个塔顶产品物流可混合成为乙酸相对含量为6.90%的稀醋液（水77.04%、酯类1.72%、醛类6.29%、酮类5.40%、酚类0.02%、其他酸类2.63%），可作为农牧产品叶面肥、土壤改良剂、植物生长剂、畜牧业消毒剂等使用[20]。吴巧美等[21]用传统静置法结合乙醚萃取脱水得到热解终温450℃时的精制木醋液，其组成为：酸类8%、酚类24%、酮类22%、醛类8%、醇类3%、酯类4%。隋海清等[22]利用四级冷凝，将几乎所有有机酸和80%以上水分聚集在0～20℃馏分中，但各级馏分仍含有5%以上的酚类。贺博[23]利用分子蒸馏，在70℃、60 Pa的工况下得到轻质、中质和重质3种馏分，虽然能保证酸类组分和左旋葡聚糖分别集中在轻质和重质馏分中，但3种馏分中酚类都达到30%～60%，各馏分醇类和醛类的含量也很接近，需进一步分离才能利用，主要物流组分见表2。本流程所得稀醋液中酚类含量极低，这也是本产品方案设计的一个重点考虑，得到无酚低毒的木醋液，为产品推广提供技术保障。另外，前2个塔能将水和酸全部分离出去，为后续产品利用和分离提供保障。
【参考文献】：
期刊论文
[1]联立双氧水氧化和催化酯化生物油提质研究[J]. 郭姝君,鲁俊祥,常杰,付严. 太阳能学报. 2017(07)
[2]超声波与添加醇和乳化剂乳化提质热解生物油研究[J]. 许细薇,李治宇,庄文俞,孙焱,蒋恩臣. 农业机械学报. 2017(05)
[3]水中酚类化合物的检测方法研究进展[J]. 罗尔伦,王杰,黎永乐. 现代食品. 2017(06)
[4]不同温度下木屑热解制备木醋液实验研究[J]. 吴巧美,张守玉,候宝鑫,郑红俊,邓文祥,刘大海,唐文蛟. 太阳能学报. 2016(06)
[5]生物油中酚类物质的富集工艺优化研究[J]. 邹勇,尉芹,郑冀鲁,李宏伟,马希汉. 西北林学院学报. 2016(01)
[6]木醋液的来源、成分及其应用研究进展[J]. 刘长风,李敏,高品一,闫晓琳,李欣燕. 中国农学通报. 2016(01)
[7]生物质热解气分级冷凝对生物油特性的影响[J]. 隋海清,李攀,王贤华,邹俊,李相鹏,陈汉平. 化工学报. 2015(10)
[8]生物质热解挥发物两级冷凝器的设计[J]. 蒋恩臣,熊磊明,王明峰,苏旭林,郭信辉,赵创. 东北农业大学学报. 2014(05)
[9]水-乙酸-糠醛三元体系相平衡数据关联与共沸精馏过程模拟[J]. 孙毅,谢清若,韦藤幼,童张法. 化工学报. 2011(07)
[10]生物油酸性组分分离精制研究[J]. 郭祚刚,王树荣,朱颖颖,骆仲泱,岑可法. 燃料化学学报. 2009(01)
硕士论文
[1]生物油萃取分离富酚油及改性脲醛树脂胶粘剂的研究[D]. 田启魁.北京林业大学 2012
[2]生物油的分级分离和初步改性[D]. 贺博.浙江大学 2007
本文编号：3448032
【文章来源】：太阳能学报. 2020,41(05)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
生物油主要有机组分的沸点分布
由图1分布特点，经前期实验验证，本文提出以精馏分离为主（图2所示）的下游产品利用方案，其中利用精馏将其中易于燃烧的部分分离得到燃油粗品，将燃烧性欠佳的酚类等物质分离得到化学品作为利润增值点，同时得到木醋液（富水部分）、粗乙酸及生物沥青，因此低沸点的水、乙酸分离是整个生物油利用的基础环节，分离方案的经济性是整个精制工艺的重要考虑。目前，木醋液的使用标准和市场化推广尚不成熟，大量企业无法处理热解得到的木醋液，而木醋液应用主要定位于农林业、畜牧业、食品、环境、抑菌等方面，如农药添加剂、土壤改良剂、植物生长促进剂、食品添加剂、脱臭剂和保鲜剂等[16]。诸多研究对于木醋液中的酚类组分考虑甚少，酚类物质固然有一定的杀菌消毒作用，但若不控制其浓度也会对环境和人体产生损害[17]。
如工艺流程（图3）所示，热解液相产物S101进入脱轻塔T101，将一部分水和轻沸物从原料里脱除，塔顶气相经E103和E104两级冷凝，一部分回流入塔，另一部分S102采出，塔釜液S103进入醋液塔T201后，脱除剩余的水和醋酸，塔釜脱除水和乙酸的物流S203作为后续燃料及富酚油原料。2个塔顶产品物流可混合成为乙酸相对含量为6.90%的稀醋液（水77.04%、酯类1.72%、醛类6.29%、酮类5.40%、酚类0.02%、其他酸类2.63%），可作为农牧产品叶面肥、土壤改良剂、植物生长剂、畜牧业消毒剂等使用[20]。吴巧美等[21]用传统静置法结合乙醚萃取脱水得到热解终温450℃时的精制木醋液，其组成为：酸类8%、酚类24%、酮类22%、醛类8%、醇类3%、酯类4%。隋海清等[22]利用四级冷凝，将几乎所有有机酸和80%以上水分聚集在0～20℃馏分中，但各级馏分仍含有5%以上的酚类。贺博[23]利用分子蒸馏，在70℃、60 Pa的工况下得到轻质、中质和重质3种馏分，虽然能保证酸类组分和左旋葡聚糖分别集中在轻质和重质馏分中，但3种馏分中酚类都达到30%～60%，各馏分醇类和醛类的含量也很接近，需进一步分离才能利用，主要物流组分见表2。本流程所得稀醋液中酚类含量极低，这也是本产品方案设计的一个重点考虑，得到无酚低毒的木醋液，为产品推广提供技术保障。另外，前2个塔能将水和酸全部分离出去，为后续产品利用和分离提供保障。
【参考文献】：
期刊论文
[1]联立双氧水氧化和催化酯化生物油提质研究[J]. 郭姝君,鲁俊祥,常杰,付严. 太阳能学报. 2017(07)
[2]超声波与添加醇和乳化剂乳化提质热解生物油研究[J]. 许细薇,李治宇,庄文俞,孙焱,蒋恩臣. 农业机械学报. 2017(05)
[3]水中酚类化合物的检测方法研究进展[J]. 罗尔伦,王杰,黎永乐. 现代食品. 2017(06)
[4]不同温度下木屑热解制备木醋液实验研究[J]. 吴巧美,张守玉,候宝鑫,郑红俊,邓文祥,刘大海,唐文蛟. 太阳能学报. 2016(06)
[5]生物油中酚类物质的富集工艺优化研究[J]. 邹勇,尉芹,郑冀鲁,李宏伟,马希汉. 西北林学院学报. 2016(01)
[6]木醋液的来源、成分及其应用研究进展[J]. 刘长风,李敏,高品一,闫晓琳,李欣燕. 中国农学通报. 2016(01)
[7]生物质热解气分级冷凝对生物油特性的影响[J]. 隋海清,李攀,王贤华,邹俊,李相鹏,陈汉平. 化工学报. 2015(10)
[8]生物质热解挥发物两级冷凝器的设计[J]. 蒋恩臣,熊磊明,王明峰,苏旭林,郭信辉,赵创. 东北农业大学学报. 2014(05)
[9]水-乙酸-糠醛三元体系相平衡数据关联与共沸精馏过程模拟[J]. 孙毅,谢清若,韦藤幼,童张法. 化工学报. 2011(07)
[10]生物油酸性组分分离精制研究[J]. 郭祚刚,王树荣,朱颖颖,骆仲泱,岑可法. 燃料化学学报. 2009(01)
硕士论文
[1]生物油萃取分离富酚油及改性脲醛树脂胶粘剂的研究[D]. 田启魁.北京林业大学 2012
[2]生物油的分级分离和初步改性[D]. 贺博.浙江大学 2007
本文编号：3448032
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