[发明专利]由衍生自生物质的含氧化合物开始生产合成气的改进方法

说明书

本发明涉及一种由衍生自生物质的含氧化合物开始生产合成气的方法。

本发明属于由烃化合物和含氧化合物开始生产合成气和氢气的技术领域。 特别是本发明涉及由可通过例如甘油的生物质获得的烃氧化的化合物开始生产 合成气的催化部分氧化方法(CPO)。

“可再生”烃燃料、即来自生物质的燃料的生产迅速增长并且在多种因素影 响下保持增长。在最相关的因素中，可提到以下：

i)减少污染工业和机动车排放的环境影响的必要性；

ii)促进主要能源多样化的政治、社会和经济必要性；

iii)昂贵的石油成本。

可再生烃燃料由“生物质”获得，该术语指植物和动物源的物质，例如纤维 素、木质素、淀粉、糖、某些蛋白质，以及植物和动物油(D.L.Klass，“Biomass for renewable Energy，Fuels and Chemicals”，Academic Press，Sandiego 1998)。

植物油由约98-99％的脂肪酸甘油三酯和剩余部分的游离脂肪酸(1-2％) 组成。甘油三酯为具有与可由油获得的烃相似的碳原子数(16-22个碳原子)的 直链烃。

植物油可通过两种方法转化为柴油燃料，这产生两种不同类型的最终燃料： “绿色柴油”和“生物柴油”。

产生“绿色柴油”的方法基于植物油的加氢脱氧、脱羰和加氢异构化处理 (“Green diesel production from vegatable oil”；T.L.Marker，Peter Kokayeff， Chris Gosling，Giovanni Faraci，Carlo Perego，10^thTopical Conference on Refinery Processing；07 AiChe Spring National Meeting Houston，TX，April 23， 2007)。该化学方法可非常有效地集成于炼油经济。此外，最终产品“绿色柴油” 具有高辛烷值并且可以以任意想要的比例与所有炼油厂生产的用于柴油发动机 的其它燃料混合。

除了“绿色柴油”中含有的长链直链烃外，甘油三酯的加氢脱氧还产生丙烷， 一种可有效地在常规炼油厂中使用的烃。“绿色柴油”的生产反应中的其它副产 品为CO、CO₂和H₂O。

相反，产生“生物柴油”的方法基于植物油中所含的脂肪酸的酯交换反应。 植物油与甲醇的酯交换反应产生作为主产品的脂肪酸甲酯(通常称为FAME- 脂肪酸甲酯)和作为副产品的甘油。该方法可通过下述化学方程式[1]示意性地 表示(化学物质间的比例以体积表示)：

在生物柴油的生产方法中，甘油是大量产生的副产品(每10吨FAME产 生约1吨(纯度95％))。然而，尽管FAMEs为高品质的柴油燃料，甘油由于 其低热值(4,135kcl/kg)而不能用作燃料。

考虑到生物燃料生产的迅速发展以及由此在日益减少的成本下的高的甘油 可得性，除了在工业方法中(例如在氨和甲醇的生产中，或在炼油中)增加H₂的消耗，正在研究使用该化合物生产合成气的可能性。

从化学角度考虑，事实上，根据反应[2]，每个甘油分子可分解为三个CO 分子和4个H₂分子。在水的存在下，甘油的分解可与水气变换(WGS)反应[3] 并根据方程式[4]获得更高量的H₂。

ΔH°＝+60kcal/mol      [2]

ΔH°＝-9.8kcal/mol     [3]

ΔH°＝+30.6kcal/mol    [4]

此外，从热力学的角度考虑，甘油的蒸气转化(SR)方法(方程式[4])相 对于工业上生产H₂最广泛使用的方法，甲烷SR法(方程式[5])，不利之处较 少。

ΔH°＝+46.3kcal/mol    [5]