| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; 实质审查; 驳回; |
| 专利有效性 | 无效专利 | 当前状态 | 驳回 |
| 申请号 | CN201110099183.3 | 申请日 | 2011-04-20 |
| 公开(公告)号 | CN102219666A | 公开(公告)日 | 2011-10-19 |
| 申请人 | 同济大学; | 申请人类型 | 学校 |
| 发明人 | 曹江林; 金放鸣; 芦曼; 刘维; 钟恒; 田颖; | 第一发明人 | 曹江林 |
| 权利人 | 同济大学 | 权利人类型 | 学校 |
| 当前权利人 | 同济大学 | 当前权利人类型 | 学校 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：上海市 | 城市 | 当前专利权人所在城市：上海市杨浦区 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：上海市杨浦区四平路1239号 | 邮编 | 当前专利权人邮编： |
| 主IPC国际分类 | C07C53/06 | 所有IPC国际分类 | C07C53/06 ; C07C51/41 ; C07C49/08 ; C07C45/41 |
| 专利引用数量 | 1 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 上海科盛知识产权代理有限公司 | 专利代理人 | 林君如; |
| 摘要 | 本 发明 涉及用 生物 质 废弃物制备丙 酮 和 甲酸 钙 的方法，属于生物质废弃物资源化利用技术领域。首先，在 水 热条件下，将生物质废弃物水热 氧 化为乙酸和甲酸；然后，在产物中加入石灰中和，得到乙酸钙和甲酸钙的混合溶液，干燥后得到乙酸钙和甲酸钙混合物；加热该混合物，使其中的乙酸钙分解为 碳 酸钙和丙酮，冷凝回收产生的丙酮；最后，利用溶解-过滤法将溶于水的甲酸钙和难溶于水的碳酸钙分离。与 现有技术 相比，本发明成功实现了生物质废弃物的资源化利用，同时不会带来二次污染，具有良好的实际应用价值。 | ||
| 权利要求 | 1.用生物质废弃物制备丙酮和甲酸钙的方法，其特征在于，该方法将生物质废弃物水热氧化的最终产物用石灰进行中和，干燥后得到乙酸钙和甲酸钙的混合物；再通过控制温度的加热处理，使乙酸钙分解生成目标产物丙酮和残渣碳酸钙；最后再通过溶解-过滤的方法将难溶于水的碳酸钙从甲酸钙中分离即可。 |
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| 说明书全文 | 用生物质废弃物制备丙酮和甲酸钙的方法技术领域[0001] 本发明涉及属于生物质废弃物资源化利用技术领域，尤其是涉及一种用生物质废弃物制备丙酮和甲酸钙的方法。 背景技术[0002] 生物质废弃物主要包括农林业废弃物、含有机质的工业废水和城市生活有机废物等。这些生物质废弃物大多被直接倾倒、填埋，而没有进行进一步的处理。事实上这些生物质废弃物也是一种宝贵的可再生资源，不合理的处置方式不仅污染了环境，而且造成资源的极大浪费。为此生物质废弃物的资源化利用日益引起人们的关注。 [0003] 目前，处理生物质废弃物的方法主要有直接燃烧技术、汽化技术、生物质乙醇技术、制氢技术、热裂解技术和水热转化技术等等。其中，水热技术转化生物质废弃物为有机资源的研究，近年来在国内外受到广泛的关注，被认为是一种新型环保的处理环境污染物的新方法。 [0004] 水热反应是指在150～600℃的高温、高压下，以水作为溶剂进行的反应。是近年来兴起并迅速发展的一种高级氧化技术，具有反应速度快，易分解难降解化学物质，能耗低甚至可回收热等特点(水热氧化是在水中进行的燃烧反应，是一个放热反应，当有机物浓度大于2％时，不需外加热量即可进行自燃，当有机物浓度大于5％时还有余热可回收)，因此尤其倍受瞩目。水热条件下水与普通水相比，水的密度、离子积、粘度及介电常数都会发生急剧变化，表现出类似于粘稠气体的特性，这些特性使其成为处理有机废物的理想介质。 [0005] 近年来水热技术已经应用于生物质的处置和资源化处理，并且取得了很好的效果。已有研究表明，利用水热氧化技术可高效、快速地将生物质废弃物转化为乙酸和甲酸。因此，本专利提出一种用生物质废弃物制备丙酮和甲酸钙的方法，具体就是将生物质废弃物水热氧化得到的乙酸和甲酸混合酸用石灰中和、干燥得到乙酸钙和甲酸钙的混合物，然后利用乙酸钙和甲酸钙分解温度的差异，控制温度使乙酸钙分解，得到目标产物丙酮和残渣碳酸钙，最后利用溶解-过滤的方法将残渣碳酸钙从甲酸钙溶液中分离。 发明内容[0007] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现： [0008] 用生物质废弃物制备丙酮和甲酸钙的方法，其特征在于，该方法将生物质废弃物水热氧化的最终产物用石灰进行中和，干燥后得到乙酸钙和甲酸钙的混合物；再通过控制温度的加热处理，使乙酸钙分解生成目标产物丙酮和残渣碳酸钙；最后再通过溶解-过滤的方法将难溶于水的碳酸钙从甲酸钙中分离即可。 [0009] 该方法包括以下步骤： [0010] (1)将生物质废弃物和氧化剂送入高温、高压的水热反应器中，在200～450℃，4～35MPa条件下，经30s～8min的水热氧化处理，之后将水热氧化产物过滤除去残渣，得到乙酸和甲酸的混合酸； [0011] (2)向步骤(1)制备得到的混合酸中加入石灰，得到乙酸钙和甲酸钙的混合溶液，经脱水干燥得到乙酸钙和甲酸钙固体混合物； [0012] (3)控制温度在150～170℃之间，对甲酸钙和乙酸钙的固体混合物进行加热处理，乙酸钙分解为碳酸钙和丙酮，冷凝回收生成的丙酮； [0013] (4)将甲酸钙和碳酸钙的混合物溶于水中，通过溶解-过滤分离水溶性的甲酸钙和难溶于水的碳酸钙，收集得到的甲酸钙即可。 [0014] 步骤(1)中所述的生物质废弃物包括不需要对其进行干化预处理秸秆废弃物、蔬菜废弃物或其它草本植物废弃物。 [0015] 步骤(1)中所述的生物质废弃物包括含苯酚或木质素的工业废水。 [0016] 步骤(1)中所述的水热氧化处理中加入的氧化剂为H2O2、O2或O3，该氧化剂的加入量为生物质废弃物的30～120wt％。 [0018] 步骤(1)中所述的水热反应条件为：温度200～450℃，压力4～35MPa，时间30s～8min。 [0019] 步骤(2)中所述的石灰为生石灰或熟石灰。 [0021] 步骤(3)中所述的加热处理所用的热源可来自步骤(1)中水热氧化处理产生的热量。 [0022] 与现有技术相比，本发明具有以下优点： [0023] (1)本发明在处理生物质废弃物，消除环境污染的同时，得到了具有较高价值的丙酮和甲酸钙，有效地实现了生物质废弃物的资源化。 [0025] 图1为本发明的工艺流程图。 具体实施方式[0026] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。 [0027] 实施例1 [0029] 以纤维素为反应物，H2O2为氧化剂，Ca(OH)2为催化剂，置于SUS 316水热管式反应器中，控制水填充率为35％。在温度为200～450℃、压力为4～35MPa条件下进行水热氧化反应。反应3min后将反应器迅速取出、冷却，中止反应。用HPLC定量分析表明，乙酸和甲酸的产率分别为8～36.5％和1～5.7％，乙酸和甲酸占到总产物的96.1～98.3％。 [0030] 在水热反应产物中加入石灰，得到甲酸钙和乙酸钙的混合溶液，将其干燥后得到乙酸钙和甲酸钙的混合物。控制温度在150～170℃，对乙酸钙和甲酸钙的混合物进行加热处理，冷凝回收乙酸钙分解产生的丙酮。乙酸钙分解产生的残渣碳酸钙和甲酸钙的混合物通过溶解-过滤的方法进行分离。分析结果表明，以乙酸和甲酸混合溶液中的酸含量为基准，丙酮的产率能达到95.6％，甲酸钙的回收率能达到98.2％。 [0031] 实施例2 [0032] 用蔬菜废弃物制丙酮和甲酸钙 [0033] 以蔬菜废弃物为反应物，蔬菜废弃物在反应前要进行清洗、粉碎、筛分的预处理，经预处理后蔬菜废弃物粒径为80～200目。以压缩O2或O3为氧化剂，Ca(OH)2为催化剂，置于SUS316水热管式反应器中，控制水填充率为35％。在温度为200～350℃、压力为4～25MPa条件下进行水热氧化反应。反应1min后将反应器迅速取出、冷却，中止反应。用HPLC定量分析表明，乙酸和甲酸的产率分别为6～23.6％和0.8～4.2％，乙酸和甲酸占到总产物的92.4～97.2％。 [0034] 后续步骤和实施例1相同。分析结果表明，以乙酸和甲酸混合溶液中的酸含量为基准，丙酮的产率能达到96.5％，甲酸钙的回收率能达到97.8％。 [0035] 实施例3 [0036] 用苯酚废水制丙酮和甲酸钙 [0037] 以含苯酚废水中的苯酚为反应物，将含苯酚废水、氧化剂H2O2和催化剂Ca(OH)2经混合、预热后输入连续流管式水热反应器中。在温度为200～300℃、压力为5～20MPa条件下进行水热氧化反应，反应物料在管式水热反应器中的停留时间为1.5min，反应结束后，产物经背压阀流出。用HPLC定量分析表明，乙酸和甲酸的产率分别为28.6％和4.2％，乙酸和甲酸占到总产物的95.6％。 [0038] 后续步骤和实施例1相同。分析结果表明，以乙酸和甲酸混合溶液中的酸含量为基准，丙酮的产率能达到95.5％，甲酸钙的回收率能达到96.2％。 [0039] 实施例4 [0040] 木质素制丙酮和甲酸钙 [0041] 本实施例中所述方法与实施例1基本相同，所不同的是：该实施例采用木质素作为反应物，反应时间延长至6min。用HPLC定量分析表明，乙酸和甲酸的产率分别为6～23.8％和0.9～3.5％，乙酸和甲酸占到总产物的90.1～92.2％。 [0042] 后续步骤和实施例1相同。分析结果表明，以乙酸和甲酸混合溶液中的酸含量为基准，丙酮的产率能达到96.2％，甲酸钙的回收率能达到97.6％。 [0043] 实施例5 [0044] 用生物质废弃物制备丙酮和甲酸钙的方法，将生物质废弃物水热氧化的最终产物用石灰进行中和，干燥后得到乙酸钙和甲酸钙的混合物；再通过控制温度的加热处理，使乙酸钙分解生成目标产物丙酮和残渣碳酸钙；最后再通过溶解-过滤的方法将难溶于水的碳酸钙从甲酸钙中分离即可，工艺流程如图1所示，具体包括以下步骤： [0045] (1)将秸秆废弃物和氧化剂H2O2送入水热反应器1中，该水热反应器1为高压釜式反应器，控制反应温度为200℃，反应压力为35MPa，氧化剂的加入量为秸秆废弃物的30wt％，水热氧化处理8min，将水热氧化产物过滤除去残渣，得到乙酸和甲酸的混合酸，水热氧化处理产生的热量经热交换器2可以导入至后续的干燥器3和加热分解器4中； [0046] (2)将制备得到的混合酸导入至中和反应器3中，加入生石灰，得到乙酸钙和甲酸钙的混合溶液，然后在干燥器4中加热蒸发进行脱水干燥得到乙酸钙和甲酸钙固体混合物，脱水干燥所用热源可来自步骤(1)中水热氧化处理产生的热量，产生的热量也可以返回至热交换器2中； [0047] (3)控制温度在150℃，对导入至加热分解器5中的甲酸钙和乙酸钙的固体混合物进行加热处理，加热处理所用的热源可来自步骤(1)中水热氧化处理产生的热量，产生的热量也可以返回至热交换器2中，乙酸钙分解为碳酸钙和丙酮，冷凝回收生成的丙酮； [0048] (4)将甲酸钙和碳酸钙的混合物溶于水中，通过溶解-过滤分离水溶性的甲酸钙和难溶于水的碳酸钙，收集得到的甲酸钙即可。 [0049] 实施例6 [0050] 用生物质废弃物制备丙酮和甲酸钙的方法，将生物质废弃物水热氧化的最终产物用石灰进行中和，干燥后得到乙酸钙和甲酸钙的混合物；再通过控制温度的加热处理，使乙酸钙分解生成目标产物丙酮和残渣碳酸钙；最后再通过溶解-过滤的方法将难溶于水的碳酸钙从甲酸钙中分离即可。具体包括以下步骤： [0051] (1)将含木质素的工业废水送入连续流管式反应器中，和氧化剂控制反应温度为450℃，反应压力为4MPa，向其中加入O2作为氧化剂，O2的加入量为含木质素的工业废水的 120wt％，水热氧化处理30s，之后将水热氧化产物过滤除去残渣，得到乙酸和甲酸的混合酸； [0052] (2)向步骤(1)制备得到的混合酸中加入熟石灰，得到乙酸钙和甲酸钙的混合溶液，经加热蒸发进行脱水干燥得到乙酸钙和甲酸钙固体混合物，脱水干燥所用热源可来自步骤(1)中水热氧化处理产生的热量； [0053] (3)控制温度在170℃，对甲酸钙和乙酸钙的固体混合物进行加热处理，加热处理所用的热源可来自步骤(1)中水热氧化处理产生的热量，乙酸钙分解为碳酸钙和丙酮，冷凝回收生成的丙酮； [0054] (4)将甲酸钙和碳酸钙的混合物溶于水中，通过溶解-过滤分离水溶性的甲酸钙和难溶于水的碳酸钙，收集得到的甲酸钙即可。 |
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