[发明专利]用于生产燃料组分的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于生产燃料组分的方法和系统，更具体地涉及由生物源材料生产燃料组分的方法和系统。所述方法包括以下步骤：对进料进行纯化，对经过纯化的进料进行精制，以形成烃类化合物的混合物，从该混合物分离液态烃类化合物，并进一步分馏成燃料组分。本发明还涉及通过本发明方法获得的燃料组分，以及所述燃料组分与包含该燃料组分的混合物的用途。

背景技术

生物源的原材料是各种生物燃料和生物燃料组分的潜在来源。可以将此类原材料进料通过催化反应器同时与氢气接触，将原材料转化成生物燃料。所得产物作为产物流从反应器排出，通过例如蒸馏对该产物流进一步分馏以形成生物燃料/生物燃料组分。

但是，从生物源的原材料生产生物燃料的过程涉及各种问题，例如生产过程中所使用的催化剂材料的中毒和堵塞。在生物源的原材料中存在杂质，例如金属和固体，它们会导致催化剂材料失活，并阻碍其正常工作。为了防止催化剂失活并延长其寿命，在将原材料进料到氢处理过程之前可以对其进行纯化和/或预处理。对生物源的原材料进行纯化以适合进料到催化工艺也是一个难题。现有技术对此描述了各种方法。但是，这些方法都存在问题，并且原材料的质量并不总是处于催化步骤能够以最高效的方式运行所要求的水平。

对生物源的原材料进行纯化和/或预处理以进料到催化加氢处理工艺的一种可能性是与酸性离子交换树脂进行离子交换。另一种可能性是使用如下方法，例如吸附在合适的材料上，离子交换，或者酸洗以去除碱金属和碱土金属（Na、K、Ca）。还有一种可能性是使用脱胶来去除原料中的金属。在90-105°C、300-500kPa(a)的情况下，用H₃PO₄、NaOH以及软水来清洗生物进料，并分离所形成的胶来进行所述脱胶。在脱胶阶段，从给料中去除了大量对氢处理催化剂有害的金属组分。

如果生物源的原材料含有妥尔油，则可通过对粗妥尔油进行脱沥青来从妥尔油去除杂质。对粗妥尔油进行蒸发（例如用薄膜蒸发器进行蒸发），得到经过脱沥青的妥尔油。美国专利文献5,705,722描述了将不饱和脂肪酸（例如妥尔油脂肪酸）转化成石脑油以及用于柴油燃料的十六烷改良剂。根据该专利文献，将包含妥尔油的给料进料通过含NiMo/CoMo催化剂的加氢脱氧反应器，在该反应器中所述包含妥尔油的给料与氢气接触。所得产物作为一个产物流从反应器排出，并通过蒸馏进一步分馏成石脑油和中间蒸馏物，该中间蒸馏物据称可用作十六烷改良剂。还从反应器排出残留物。但是，该工艺具有如下缺点，例如：生物燃料或生物燃料组分（即石脑油和十六烷改良剂）的产率低。这是由于在脱沥青中，大量用于加氢的有价值的原材料作为残留物（即沥青）发生损耗。根据该专利文献，残留物用作例如锅炉的燃料。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种用于实现所述工艺的方法和系统，从而克服上述问题。通过独立权利要求中所述的方法和系统实现了本发明的目的。从属权利要求中还揭示了本发明优选的实施方式。

本发明基于如下想法：对生物源材料进行纯化，对经过纯化的生物源材料进行加氢处理以形成烃类化合物的混合物，从所述烃类化合物的混合物分离气态化合物以形成液态烃类化合物，并对所述液态烃类化合物进行分馏以得到燃料组分。通过蒸发进行所述生物源材料的纯化。

本文中，通过蒸发指的是使两种或更多种组分相互分离（例如，气体与液体分离）的任意合适的分离方法，该分离方法是基于利用组分的蒸气压差。此类分离方法的例子是蒸发、闪蒸和蒸馏。合适的蒸发方法的例子是那些使用薄膜蒸发技术的蒸发方法。因而蒸发器可选自下组：薄膜蒸发器、降膜蒸发器、短路径蒸发器、板分子蒸馏室以及采用薄膜蒸发技术的任意其他蒸发器。蒸发单元可包含一个、两个、三个或者更多个蒸发器，它们可以是相同或者不同类型的，并且独立地选自上述合适的分离方法。如果蒸发单元包含超过一个蒸发器，则这些蒸发器是串联排列的。