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一种木基生物质的高值化利用及其制备生物沥青的应用的制作方法

2022-02-22 17:47:21 来源:中国专利 TAG:


1.本发明属于生物质水热液化及生物沥青制备技术领域,具体涉及一种木基生 物质的高值化利用及其制备生物沥青的应用。


背景技术:

2.伴随着全球化进程的加快和能源消耗的日益增长,人类对能源的需求量正在 不断增加,同时,由于石油、煤炭等不可再生能源的储存量急剧下降,导致人类 对可持续替代能源材料的需求迫在眉睫。生物能源特别是生物沥青的开发深受国 内外研究者关注。生物沥青替代石油沥青在建设与养护沥青路面具有极大的应用 前景。然而,生物沥青的应用过程中存在着木基生物质利用效率低及生物沥青的 制备技术复杂等问题,严重限制了生物沥青的推广与应用。


技术实现要素:

3.为解决背景技术中存在的问题,本发明提供了一种绿色环保、经济、资源利 用率高的木基生物质的高值化利用及其制备生物沥青的应用。本发明将木基生物 质通过水热液化制备生物油和生物炭,然后利用生物油和生物炭部分替代石油沥 青制备生物沥青。
4.所述生物沥青是由10-50质量份的木基生物质水热液化产物、45-85质量份的 石油沥青、5质量份的增溶剂配制而成。
5.所述水热液化产物为生物油和生物炭。
6.所述石油沥青为70号石油沥青、90号石油沥青或sbs改性沥青。
7.所述木基生物质为林业固体废弃物。
8.所述水热液化产物的制备方法为:将木基生物质加入去离子水中,然后在 250-300℃、5-8mpa下水热液化反应20-60min,产物烘干去除水分,得到生物油 和生物炭的混合物。
9.所述烘干条件为105℃干燥12h。
10.所述生物沥青的制备方法为:将石油沥青在120-140℃加热至熔融状态,然后 在135℃油浴下加入水热液化产物和增溶剂,2000rpm高速剪切1h后即得到生物 沥青。
11.本发明的木基生物质的高值化利用具有生物油产率高、生物油和生物炭的比 例可由水热条件控制、生物油和生物炭可梯度利用、绿色环保、可再生等特点。 由其配制的木基生物沥青具有固废资源化利用率高、可部分替代石油沥青、降低 环境污染和能源消耗的优点。该生物沥青的应用方法简单、高效、快捷、经济、 环保。其中的水热液化产物(生物油和生物炭)可实现100%充分利用,其掺量最 高可达50%,相比传统生物沥青或石油沥青,综合成本可降低30%以上,可满足道 路铺装的使用要求,实现了生物质水热产物全生命周期的负碳排放,大幅缓解石 油沥青的使用压力,充分利用林业废弃物并降低沥青挥发性有机物的排放,产生 显著的经济社会效益。
附图说明
12.图1为本发明实施例中制备生物沥青的工艺路线图。
具体实施方式
13.以下实施例1-7中,木基生物质为松木、杨木、木质纤维素的混合物,松木、 杨木等木基固废取自太原东山,木质纤维素购于南昌市瑞腾化工有限公司。70号 石油沥青、90号石油沥青、sbs改性石油沥青均购于韩国sk innovation公司,各 项性能指标均符合规范jtg-f40-2017《公路沥青路面施工技术规范》和道路用生 物沥青技术条件。百分比含量均为质量百分比含量。
14.实施例1:
15.本实施例中木基生物质的高值化利用是指将平均粒径2mm的木基生物质经过 高温高压反应釜水热液化,利用去离子水作为溶解,滞留时间选用30min,温度选 用280℃,压力为6.5mpa,得到含水的水热液化产物(生物油和生物炭的混合物), 然后将水热液化产物经过简单烘焙(105℃干燥12h)去除水分,得到干燥的水热 液化产物。100%的水热液化产物可替代石油沥青,形成木基生物质的高值化利用 方法。
16.本实施例中木基生物沥青的配比为:10%的水热液化产物,85%的70号石油 沥青、5%的增溶剂三甲苯。
17.本实施例中木基生物沥青的制备方法为:用烘箱将石油沥青在135℃加热4h 至熔融状态,倒入400g熔融的石油沥青进入沥青取样器,在135℃下油浴加热1h 并加入水热液化产物和增溶剂三甲苯,油浴加热过程中用高速剪切仪以2000rpm 进行高速剪切,剪切完成后即得到生物沥青。按照规范jtge20-2019公路工程沥 青及沥青混合料试验规程进行生物沥青的针入度、软化点、延度及流变学特性测 试,将其与石油沥青用作路面材料时的使用性能要求进行对比,分析其作为路用 材料的可行性。
18.生物沥青的基本性能如表1所示,其中生物沥青的软化点为42℃,道路用生 物沥青技术条件规范要求大于等于40℃;生物沥青的针入度为65dmm,规范要求 60-80dmm之间;生物沥青15℃的延度为75cm,规范要求大于等于30cm,60℃ 抗车辙因子为1.25kpa,规范要求大于等于1kpa。
19.表1生物沥青的基本性能
[0020][0021]
实施例2:
[0022]
本实施例中木基生物质的高值化利用是指将平均粒径2mm的木基生物质经过 高温高压反应釜水热液化,利用去离子水作为溶解,滞留时间选用30min,温度选 用280℃,压力为6.5mpa,得到含水的水热液化产物(生物油和生物炭的混合物), 然后将水热液化产物经过简单烘焙(105℃干燥12h)去除水分,得到干燥的水热 液化产物。100%的水热液化产
物可替代石油沥青,形成木基生物质的高值化利用 方法。
[0023]
本实施例中木基生物沥青的配比为:20%的水热液化产物,75%的70号石油 沥青、5%的增溶剂三甲苯。
[0024]
本实施例中木基生物沥青的应用方法是指用烘箱将石油沥青在135℃加热4h 至熔融状态,倒入400g熔融的石油沥青进入沥青取样器,在135℃下油浴加热1h 并分别加入规定量的水热液化产物和增溶剂,油浴加热过程中用高速剪切仪以 2000rpm进行高速剪切,剪切完成后即得到生物沥青。按照规范jtge20-2019公 路工程沥青及沥青混合料试验规程进行生物沥青的针入度、软化点、延度及流变 学特性测试,将其与石油沥青用作路面材料时的使用性能要求进行对比,分析其 作为路用材料的可行性。
[0025]
生物沥青的基本性能如表2所示,其中生物沥青的软化点为45℃,道路用生 物沥青技术条件规范要求大于等于40℃;生物沥青的针入度为68dmm,规范要求 60-80dmm之间;生物沥青15℃的延度为69cm,规范要求大于等于30cm,60℃ 抗车辙因子为1.86kpa,规范要求大于等于1kpa。
[0026]
表2生物沥青的基本性能
[0027][0028]
实施例3:
[0029]
本实施例中木基生物质的高值化利用是指将平均粒径2mm的木基生物质经过 高温高压反应釜水热液化,利用去离子水作为溶解,滞留时间选用30min,温度选 用280℃,压力为6.5mpa,得到含水的水热液化产物(生物油和生物炭的混合物), 然后将水热液化产物经过简单烘焙(105℃干燥12h)去除水分,得到干燥的水热 液化产物。100%的水热液化产物可替代石油沥青,形成木基生物质的高值化利用 方法。
[0030]
本实施例中木基生物沥青的配比为:30%的水热液化产物,65%的70号石油 沥青、5%的增溶剂氢化蓖麻油。
[0031]
本实施例中木基生物沥青的应用方法是指用烘箱将石油沥青在135℃加热4h 至熔融状态,倒入400g熔融的石油沥青进入沥青取样器,在135℃下油浴加热1h 并分别加入规定量的水热液化产物和增溶剂,油浴加热过程中用高速剪切仪以 2000rpm进行高速剪切,剪切完成后即得到生物沥青。按照规范jtge20-2019公 路工程沥青及沥青混合料试验规程进行生物沥青的针入度、软化点、延度及流变 学特性测试,将其与石油沥青用作路面材料时的使用性能要求进行对比,分析其 作为路用材料的可行性。
[0032]
生物沥青的基本性能如表3所示,其中生物沥青的软化点为51℃,道路用生 物沥青技术条件规范要求大于等于40℃;生物沥青的针入度为72dmm,规范要求 60-80dmm之间;生物沥青15℃的延度为67cm,规范要求大于等于30cm,60℃ 抗车辙因子为2.32kpa,规范要求大于等于1kpa。
[0033]
表3生物沥青的基本性能
[0034][0035]
实施例4:
[0036]
本实施例中木基生物质的高值化利用是指将平均粒径2mm的木基生物质经过 高温高压反应釜水热液化,利用去离子水作为溶解,滞留时间选用30min,温度选 用280℃,压力为6.5mpa,得到含水的水热液化产物(生物油和生物炭的混合物), 然后将水热液化产物经过简单烘焙(105℃干燥12h)去除水分,得到干燥的水热 液化产物,以使100%的水热液化产物可替代石油沥青,形成木基生物质的高值化 利用方法。
[0037]
本实施例中木基生物沥青的配比为:40%的水热液化产物,55%的70号石油 沥青、5%的增溶剂氢化蓖麻油。
[0038]
本实施例中木基生物沥青的应用方法是指用烘箱将石油沥青在135℃加热4h 至熔融状态,倒入400g熔融的石油沥青进入沥青取样器,在135℃下油浴加热1h 并分别加入规定量的水热液化产物和增溶剂,油浴加热过程中用高速剪切仪以 2000rpm进行高速剪切,剪切完成后即得到生物沥青。按照规范jtge20-2019公 路工程沥青及沥青混合料试验规程进行生物沥青的针入度、软化点、延度及流变 学特性测试,将其与石油沥青用作路面材料时的使用性能要求进行对比,分析其 作为路用材料的可行性。
[0039]
生物沥青的基本性能如表4所示,其中生物沥青的软化点为53℃,道路用生 物沥青技术条件规范要求大于等于40℃;生物沥青的针入度为75dmm,规范要求 60-80dmm之间;生物沥青15℃的延度为62cm,规范要求大于等于30cm,60℃ 抗车辙因子为2.85kpa,规范要求大于等于1kpa。
[0040]
表4生物沥青的基本性能
[0041][0042]
实施例5:
[0043]
本实施例中木基生物质的高值化利用是指将平均粒径2mm的木基生物质经过 高温高压反应釜水热液化,利用去离子水作为溶解,滞留时间选用30min,温度选 用280℃,压力为6.5mpa,得到含水的水热液化产物(生物油和生物炭的混合物), 然后将水热液化产物经过简单烘焙(105℃干燥12h)去除水分,得到干燥的水热 液化产物,以使100%的水热液化产物可替代石油沥青,形成木基生物质的高值化 利用方法。
[0044]
本实施例中木基生物沥青的配比为:50%的水热液化产物,45%的70号石油 沥青、5%的增溶剂氢化蓖麻油。
[0045]
本实施例中木基生物沥青的应用方法是指用烘箱将石油沥青在135℃加热4h 至
熔融状态,倒入400g熔融的石油沥青进入沥青取样器,在135℃下油浴加热1h 并分别加入规定量的水热液化产物和增溶剂,油浴加热过程中用高速剪切仪以 2000rpm进行高速剪切,剪切完成后即得到生物沥青。按照规范jtge20-2019公 路工程沥青及沥青混合料试验规程进行生物沥青的针入度、软化点、延度及流变 学特性测试,将其与石油沥青用作路面材料时的使用性能要求进行对比,分析其 作为路用材料的可行性。
[0046]
生物沥青的基本性能如表5所示,其中生物沥青的软化点为58℃,道路用生 物沥青技术条件规范要求大于等于40℃;生物沥青的针入度为78dmm,规范要求 60-80dmm之间;生物沥青15℃的延度为52cm,规范要求大于等于30cm,60℃ 抗车辙因子为3.15kpa,规范要求大于等于1kpa。
[0047]
表5生物沥青的基本性能
[0048][0049]
实施例6:
[0050]
本实施例中木基生物质的高值化利用是指将平均粒径2mm的木基生物质经过 高温高压反应釜水热液化,利用去离子水作为溶解,滞留时间选用30min,温度选 用280℃,压力为6.5mpa,得到含水的水热液化产物(生物油和生物炭的混合物), 然后将水热液化产物经过简单烘焙(105℃干燥12h)去除水分,得到干燥的水热 液化产物,以使100%的水热液化产物可替代石油沥青,形成木基生物质的高值化 利用方法。
[0051]
本实施例中木基生物沥青的配比为:10%的水热液化产物,85%的90号石油 沥青、5%的增溶剂三甲苯。
[0052]
本实施例中木基生物沥青的应用方法是指用烘箱将石油沥青在135℃加热4h 至熔融状态,倒入400g熔融的石油沥青进入沥青取样器,在135℃下油浴加热1h 并分别加入规定量的水热液化产物和增溶剂,油浴加热过程中用高速剪切仪以 2000rpm进行高速剪切,剪切完成后即得到生物沥青。按照规范jtge20-2019公 路工程沥青及沥青混合料试验规程进行生物沥青的针入度、软化点、延度及流变 学特性测试,将其与石油沥青用作路面材料时的使用性能要求进行对比,分析其 作为路用材料的可行性。
[0053]
生物沥青的基本性能如表6所示,其中生物沥青的软化点为49℃,道路用生 物沥青技术条件规范要求42-52℃;生物沥青的针入度为95dmm,规范要求 80-100dmm之间;生物沥青10℃的延度为62cm,规范要求大于等于45cm,60℃ 抗车辙因子为2.32kpa,规范要求大于等于1kpa。
[0054]
表6生物沥青的基本性能
[0055][0056]
实施例7:
[0057]
本实施例中木基生物质的高值化利用是指将平均粒径2mm的木基生物质经过 高温高压反应釜水热液化,利用去离子水作为溶解,滞留时间选用30min,温度选 用280℃,压力为6.5mpa,得到含水的水热液化产物(生物油和生物炭的混合物), 然后将水热液化产物经过简单烘焙(105℃干燥12h)去除水分,得到干燥的水热 液化产物,以使100%的水热液化产物可替代石油沥青,形成木基生物质的高值化 利用方法。
[0058]
本实施例中木基生物沥青的配比为:10%的水热液化产物,85%的sbs改性 石油沥青、5%的增溶剂氢化蓖麻油。
[0059]
本实施例中木基生物沥青的应用方法是指用烘箱将石油沥青在135℃加热4h 至熔融状态,倒入400g熔融的石油沥青进入沥青取样器,在135℃下油浴加热1h 并分别加入规定量的水热液化产物和增溶剂,油浴加热过程中用高速剪切仪以 2000rpm进行高速剪切,剪切完成后即得到生物沥青。按照规范jtge20-2019公 路工程沥青及沥青混合料试验规程进行生物沥青的针入度、软化点、延度及流变 学特性测试,将其与石油沥青用作路面材料时的使用性能要求进行对比,分析其 作为路用材料的可行性。
[0060]
生物沥青的基本性能如表7所示,其中生物沥青的软化点为53℃,道路用生 物沥青技术条件规范要求大于等于50℃;生物沥青的针入度为61dmm,规范要求 60-80dmm之间;生物沥青5℃的延度为45cm,规范要求大于等于40cm,60℃抗 车辙因子为4.15kpa,规范要求大于等于1kpa。
[0061]
表7生物沥青的基本性能
[0062]
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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