一种纳米生物燃油及其制备方法和应用

本发明属于新能源，具体涉及一种纳米生物燃油及其制备方法和应用。

背景技术：

1、据统计，地球上每年所产生的生物质能总量约2200亿吨，相当于世界主要燃料贡献的10倍，而作为能源利用还不到总量的1％。据有关专家估计，未来生物质能可以满足25％的世界能源供给需求。由此可见，生物质能是一项非常具有发展潜力的能源。

2、秸秆是一种重要的生物质资源，以秸秆为原料制取成生物燃料，不仅减少了农业废弃物所造成的污染，而且还能节省石油资源。现有技术中利用秸秆制备生物燃料的方法主要为高温裂解法、高压高温水热溶液转换法和物理制粒法，但高温裂解法和高压高温水热溶液转换法的能源耗费较高，成本较高；而物理制粒法一般是将秸秆作为锅炉燃料，秸秆的利用率较低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种纳米生物燃油及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法能耗低且成本低，秸秆的利用率较高。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种纳米生物燃油的制备方法，包括以下步骤：

4、将秸秆与酸溶液混合进行水解处理，得到水解产物；

5、将所述水解产物与碱性催化剂混合进行开环反应，得到开环产物；

6、将所述开环产物与加氢还原催化剂混合进行加氢反应，得到改性生物油；

7、将所述改性生物油进行蒸馏，得到精制生物油；

8、将所述精制生物油与纳米添加剂、活化因子混合，得到纳米生物燃油。

9、优选地，所述酸溶液为硫酸和/或盐酸；所述酸溶液的溶质质量分数为1～3％；所述秸秆与酸溶液的料液比为1g：10～20ml。

10、优选地，所述水解处理的温度为50～70℃，时间为2～4h。

11、优选地，所述碱性催化剂包括吡啶类衍生物、氮杂环衍生物或者三叠氮类衍生物；所述水解产物与碱性催化剂的质量比为1：0.0005～0.02；所述加氢还原催化剂包括钯碳、瑞尼镍、金属氧化物或者镍-钼硫化物；所述开环产物与加氢还原催化剂的质量比为1：0.05～2。

12、优选地，所述蒸馏为分子蒸馏；所述分子蒸馏的温度为50～110℃，压力为5.3～103pa，真空度为-0.04～-0.8mpa。

13、优选地，所述精制生物油包括生物汽油、生物煤油和生物柴油；所述蒸馏包括：

14、将所述改性生物油进行第一蒸馏，分别得到生物汽油和第一物料；所述第一蒸馏的温度为50～68℃，压力为79～103pa；

15、将所述第一物料进行第二蒸馏，分别得到生物煤油和第二物料；所述第二蒸馏的温度为68～96℃，压力为42～79pa；

16、将所述第二物料进行第三蒸馏，得到生物柴油；所述第三蒸馏的温度为96～110℃，压力为5.3～40pa。

17、优选地，所述纳米添加剂包括烷氧烃类化合物、聚氧醚类化合物、醇酚胺类化合物、纳米金属粉和有机溶剂；所述活化因子包括甲基叔丁基醚和2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚中的至少一种；所述精制生物油与纳米添加剂、活化因子的质量比为700～1500：1：0.05～0.1。

18、优选地，所述纳米添加剂中，所述烷氧烃类化合物、聚氧醚类化合物、醇酚胺类化合物和纳米金属粉的质量比为2.0～2.6：1.5～2.0：4.0～4.5：0.004～0.005。

19、本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的纳米生物燃油。

20、本发明提供了上述技术方案所述的纳米生物燃油在交通运输、能源供应或化工原料上的应用。

21、本发明提供了一种纳米生物燃油的制备方法，包括以下步骤：将秸秆与酸溶液混合进行水解处理，得到水解产物；将所述水解产物与碱性催化剂混合进行开环反应，得到开环产物；将所述开环产物与加氢还原催化剂混合进行加氢反应，得到改性生物油；将所述改性生物油进行蒸馏，得到精制生物油；将所述精制生物油与纳米添加剂、活化因子混合，得到纳米生物燃油。本发明通过水解处理将秸秆中的半纤维素转化成包括木糖、阿拉伯糖和甘露糖在内的单糖，将纤维素降解转化成葡萄糖，将木质素降解成多种单环芳香族化合物；同时，本发明采用催化法将水解产物进行开环，改变水解产物的分子结构，再在催化剂的作用下，将所得开环产物经加氢还原成为分子量不同的混合直链烃类；再者，本发明通过蒸馏将改性生物油中的多种成分进一步分离，得到精制生物油；最后，本发明在精制生物油中添加纳米添加剂和活化因子制备得到纳米生物燃油，其中，纳米添加剂和活化因子能够提高生物油的分散、抗氧化、促燃、防腐及防锈性能，在实际应用时还能降低生物油燃烧生成的污染物。本发明提供的制备方法能耗低且成本低，秸秆的利用率较高，按照本发明提供的制备方法能够高效且环保地制备得到高能量的纳米生物燃油。

技术特征：

1.一种纳米生物燃油的制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述酸溶液为硫酸和/或盐酸；所述酸溶液的溶质质量分数为1～3％；所述秸秆与酸溶液的料液比为1g：10～20ml。

3.根据权利要求1～2任一项所述的制备方法，其特征在于，所述水解处理的温度为50～70℃，时间为2～4h。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱性催化剂包括吡啶类衍生物、氮杂环衍生物或者三叠氮类衍生物；所述水解产物与碱性催化剂的质量比为1：0.0005～0.02；

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述蒸馏为分子蒸馏；所述分子蒸馏的温度为50～110℃，压力为5.3～103pa，真空度为-0.04～-0.8mpa。

6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，所述精制生物油包括生物汽油、生物煤油和生物柴油；所述蒸馏包括：

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米添加剂包括烷氧烃类化合物、聚氧醚类化合物、醇酚胺类化合物、纳米金属粉和有机溶剂；所述活化因子包括甲基叔丁基醚和2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚中的至少一种；所述精制生物油与纳米添加剂、活化因子的质量比为700～1500：1：0.05-0.1。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述纳米添加剂中，所述烷氧烃类化合物、聚氧醚类化合物、醇酚胺类化合物和纳米金属粉的质量比为2.0～2.6：1.5～2.0：4.0～4.5：0.004～0.005。

9.权利要求1～8任一项所述制备方法制备得到的纳米生物燃油。

10.权利要求9所述的纳米生物燃油在交通运输、能源供应或化工原料上的应用。

技术总结本发明提供了一种纳米生物燃油及其制备方法和应用，属于新能源技术领域。本发明所述纳米生物燃油的制备方法包括以下步骤：将秸秆与酸溶液混合进行水解处理，得到水解产物；将所述水解产物与碱性催化剂混合进行开环反应，得到开环产物；将所述开环产物与加氢还原催化剂混合进行加氢反应，得到改性生物油；将所述改性生物油进行蒸馏，得到精制生物油；将所述精制生物油与纳米添加剂、活化因子混合，得到纳米生物燃油。本发明提供的制备方法能耗低且成本低，秸秆的利用率较高，得到了高能量的纳米生物燃油。技术研发人员：刁全平,郭华,罗维巍,吕琳琳,回瑞华受保护的技术使用者：鞍山师范学院技术研发日：技术公布日：2024/1/25