[发明专利]一种生物油制备多元醇类和饱和呋喃环类化合物的方法

说明书

技术领域

本发明为生物油制备多元醇类和饱和呋喃环类化合物的方法，涉及生物质转化为石油化工产品领域。

背景技术

随着石油资源的枯竭，人民生活水平的不断提高和对环境污染问题的逐渐重视，寻找新的可替代能源制备液体燃料和化工用品具有重要意义。生物质是惟一有机碳的来源，其开发和利用对保障我国能源的安全性和实现碳减排目标具有重要意义。

生物质制备液体燃料和化学品主要有两种途径：其一，生物发酵制生物乙醇，然后再对生物乙醇脱水制备乙烯等化工用品，但是生物发酵过程需要的时间较长，并且初期投资较大；其二，通过生物质气化、热解等热化学转化过程制备合成气和生物油等产品。其中快速热解技术由于可以将生物质快速的(2秒内)就地转化为容易运输的液体燃料--生物油(质量产率高达80％)而得到了飞速发展。但这种生物油含有300多种含氧化合物，具有热值低、酸度强、热不稳定性强等缺点，不能直接作为燃料应用在汽油和柴油发动机中，并且在储存和运输过程中容易分层、聚合和变质。为了扩大生物油的使用范围并能使其稳定地储存和运输，必须对其进行提质处理。催化加氢脱氧是目前生物油升级的主要途径之一。

催化加氢脱氧是指在高压(10-30MPa)、较高温度(250-400℃)、H₂或供氢溶剂和催化剂存在的条件下，把生物油中的氧主要以H₂O的形式脱除，从而达到大幅降低生物油中氧含量的目的，它是一种发展较早的生物炼制技术。传统催化加氢脱氧使用的主要是以Ni-Mo，Co-Mo和Ni-W的氧化物为活性物质，以γ-Al₂O₃为载体合成的催化剂。文献(Baldauf，W.，Balfanz，U.，Rupp M.Biomass Bioenergy 7(1994)237-244.)报道了350-370℃，30MPa压力下，分别采用Ni-Mo/Al₂O₃和Co-Mo/Al₂O₃作催化剂对生物油进行了加氢提质的试验结果。两种催化剂对生物油具有很好的催化脱氧效果，升级生物油的产率为30-35％，脱氧率在88-99.9％之间。但是直接催化加氢由于温度较高，生物油不稳定含氧化合物易于受热聚合而结焦，从而引起催化剂的失活和反应器的堵塞。并且传统的以氧化铝作为载体的催化剂很容易失活，随着温度的增加焦和加氢副产物甲烷的产率会大大增加，降低了升级油的产率。这种以脱氧为目的的催化加氢消耗大量的氢得到的却只是非能源的水，并且该工艺要在较高压力下进行，这不论对设备的材料还是对运行环境的要求都非常苛刻，如此高昂的提质成本严重阻碍了它的实际应用。实际上，含氧稳定化合物，比如醇类也可以作为很好的燃料和化学用品。在升级过程中如何保持生物油中氧(低能量消耗)，将其转化为稳定的含氧化合物是目前国际研究的热点。

发明内容

技术问题：本发明旨在解决生物油不稳定以及现有生物油加氢升级中目标产率过低、催化剂失活过快等问题，选择具有较高稳定性的加氢催化剂，提出一种将生物油高效转化为稳定化合物的方法，催化剂具有较强的稳定性。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提出了一种生物油选择性催化加氢制备多元醇类和饱和呋喃环类化合物的方法，该方法包括将生物油通过加水分离出水相和油相，得到的水相送入初级加氢反应器进行初级选择性加氢，然后进入深度加氢反应器进行深度选择性加氢，加氢产物通过气液分离器进行分离，得到的液体相即为多元醇类和饱和呋喃环类化合物；得到的油相溶于有机溶剂后送入初级加氢反应器进行初级选择性加氢，然后进入深度加氢反应器进行深度选择性加氢，加氢产物通过气液分离器进行分离，得到的液体相即为多元醇类和饱和呋喃环类化合物。

所述的选择性加氢在初级加氢和深度加氢两级气液反应器中进行，两反应器均由耐腐蚀材料加工而成。

所述的初级加氢催化剂为5wt％Ru/C，操作温度为100-150℃，深度加氢催化剂为5wt％Pt/C，操作温度为200-400℃，反应系统的压力为5-15MPa。

所述的油相溶解的有机溶剂为甲醇。