[发明专利]一种由煤和/或生物质制取轻质油品的方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤和/或生物质的综合加工方法，具体涉及用亚临界或超临界水处理煤和/或生物质以将其转化成轻质油品的方法。

背景技术

能源与环境问题已日益成为国际社会关注的焦点。煤炭仍然是目前全世界最主要的一次能源。如何更科学地开发和利用煤炭资源是世界各国都在积极思考的问题。传统的煤化工技术都是“高温破坏性”的“碳一化学”技术，以生产合成气或甲烷为主，这造成了煤炭中大量高附加值化学品的巨大流失，同时对环境的破坏也日趋严重。如何顺应煤炭形成自然规律，以更加温和、高效、清洁的方式开发利用煤炭资源，是摆在人们面前一个十分重要的问题。

随着化石能源的日益减少，以生物质例如粮食、植物秸秆、藻类等为代表的可再生能源的开发利用越来越受到人们的重视。生物质的传统利用是制沼气，而现代工业和运输业对于液态燃料的需求的急剧增加，如何由生物质制取液态燃料也成为研究的目标。

利用亚临界或超临界水处理煤和/或生物质制取轻质油品在能源领域属于前沿技术。到目前为止，世界上还没有成功商业化的成熟技术。但是各国都开展了积极研究，并取得了一定成果。

日本专利JP10251655(A)“一种超临界水处理煤的连续转化的方法”和JP10237457(A)“一种煤的超临界水转化的方法”均描述了煤在超临界水环境中的转化方法，尽管它们的最终产品中产生一部分油品，例如低沸点成分、轻质油、中质油、重质油和残渣，但这两篇专利中均未使用催化剂，油品组成复杂，沸点范围很宽，分离难度大。且其反应温度为400～600℃，温度较高，能耗更大。

本发明主要利用亚临界或超临界水，以较为温和的方式处理煤和/或生物质，旨在获得轻质化油品，同时副产高热值合成气，提高了煤炭和生物质的利用价值。与以上专利相比，本专利具有碳转化率高、最终生成的轻质油品收率高、工艺条件更加温和且系统能耗更低的优点。

发明概述

本发明提供了一种由煤和/或生物质制取轻质油品的方法，包括：

在氢气的存在下在催化剂的存在下在水的亚临界或超临界状态下处理包含煤和/或生物质的浆料，以产生包含轻质油品在内的反应产物。

发明详述

众所周知，物质可以固态、液态、气态和超临界状态等状态存在，物质所处的状态取决于它的温度、压力、密度、组成等状态参数。当物质的温度和压力同时高于其临界温度和临界压力时，则称其处于超临界状态。超临界状态不同于气态和液态，它具有特殊的物理化学性质。超临界水是超临界流体的一种。当温度高于374.1℃，压力高于22.12MPa时(本文所述压力均为绝对压力，下同)，水处于超临界状态，其性质发生了很大的改变。例如，在非超临界状态下，碱金属或碱土金属氢氧化物或碱金属或碱土金属碳酸盐在水中通常具有良好的溶解性，但在超临界状态的水中，它们的溶解度将急剧降低，以致于能从其水溶液中析出来。此外，超临界状态下的水具有优异的传质能力，这也使得它成为理想的反应介质。

在本发明的实施方案中，参见图1，以煤为例介绍了本发明的方法，但本领域技术人员可以理解的是，本发明的方法不仅适用于煤，而且适用于生物质或生物质与煤的混合物。所述生物质选自林产品、农产品、城市固体废物所含的有机质成分、海洋植物或它们的混合物

在本发明的实施方案中，所述煤可选自烟煤、无烟煤、褐煤或它们的混合物，优选褐煤，最优选高挥发份褐煤。用任何常规手段将煤粉碎成煤粉，煤粉的粒径不大于105微米，优选48-75微米。将该煤粉与水按一定比例混合在一起制备水煤浆，水煤浆浓度(即煤粉质量/水煤浆总质量×100％)为5-50％，优选20-50％。可以任选地加入分散剂和稳定剂以维持浆料状态。该水煤浆通过泵或其他输送设备输送到反应器中。