[发明专利]转化固体生物质材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及转化固体生物质材料的方法和生产生物燃料和/或生物化学品的方法。

背景技术

随着矿物原油供给的减少,对于生产液体燃料来说使用可再生能源变得越来越重要。这些来自可再生能源的燃料通常被称为生物燃料。

由于不与食品生产发生竞争，由不可食用的可再生能源如纤维素材料衍生的生物燃料是优选的。这些生物燃料也被称为是第二代可再生或先进的生物燃料。但是大多数不可食用的可再生能源是固体材料，将其转化为液体燃料是繁杂的。

例如，WO2010/062611中描述的转化固体生物质为烃的方法需要三个催化转化步骤。首先固体生物质在约50-200℃的温度下操作的第一提升管中与催化剂接触以产生第一生物质-催化剂混合物和包含烃的第一产品(称作预处理)。随后将第一生物质-催化剂混合物加入在约200-400℃的温度下操作的第二提升管中，从而生产第二生物质-催化剂混合物和包含烃的第二产品(称作脱氧和裂化)；和最后将第二生物质质-催化剂混合物加入到在大于约450℃的温度下操作的第三提升管中，以生产废催化剂和包含烃的第三产品。最后一步被称为生产燃料或特殊化学产品的转化。WO2010/062611提到有可能制备在常规石油炼厂装置中共同处理的生物质。但是WO2010/062611的方法比较繁杂，因为它需要三个步骤，且每一个步骤均需要它自己的特定催化剂。

WO2010/135734描述了在炼厂装置中共处理生物质原料和炼厂原料的方法，包括在包含流化床反应器的炼厂装置中催化裂化生物质原料和炼厂原料，其中将氢从炼厂原料转移至生物质原料的碳和氧。在WO2010/135734的一个实施方案中，生物质原料包括多个平均粒度为50-1000微米的固体生物质颗粒。附带地，其中进一步提到可以将固体生物质颗粒预处理以增加其脆性、对催化转化的敏感性(例如通过烘烤、烘炒和/或烘焙)和/或与石油化工原料混合的容易度。

在由A.A.Lappas等人在Fuel,vol.81(2002)第2087-2095页中发表的标题为“Biomass pyrolysis In a circulating fluid bed reactor for production of fuels and chemicals”的文章中，描述了在循环流化床(CFB)反应器中生物质闪热解的方法。所述CFB反应器包括一个立式的提升管类型的反应器(7.08mm ID)。提升管的高度为165cm。由图1可以看出，所述提升管反应器看起来为基本垂直的外部提升管反应器，它通过基本水平的跨接管与汽提容器相连。在所有的试验中，应用由Rettenmaier GmbH提供的木质纤维素HBS150-500(粒度为200-400微米)作为生物质原料。在常规的生物质热解试验中，应用石英砂作为热载体。应用由希腊炼厂提供的商用平衡FCC催化剂实施生物质催化热解。在提升管温度为400-500℃下实施生物质热解实验。每次生物质热解运行需要2小时建立和加热装置和3小时的稳态操作。Lappas等人没有公开其中基本垂直的上游端位于容器外部而基本垂直的下游端位于容器内部的所谓的内部提升管反应器。

进一步改进上述方法将是本领域的进步。例如，为了将固体生物质原料的催化裂化放大至工业规模，所述方法可能需要改进以满足目前转化率、稳固维修和/或安全的要求。

发明内容

本发明方法就实现了这样一种改进。已经发现，通过向内部提升管反应器进料固体生物质材料，可以获得一种可操作更长时间的更安全方法。

因此，本发明提供一种转化固体生物质材料的方法，所述方法包括在提升管反应器中在超过400℃的温度下使固体生物质材料与催化裂化催化剂接触，以产生一种或多种裂化产品，基中所述提升管反应器为内部提升管反应器。

内部提升管反应器有利地避免了在提升管内任意的水平流动。

不希望被任何种类的理论所局限，据信当以90度接点连接上游外部提升管反应器与下游跨接管时(如Lappas等人所述)，在接点处会产生湍流。

现在首次发现当转化固体生物质材料时这种湍流可能会引起问题。例如任何未转化的固体生物质材料颗粒可能会由于上述湍流对构件造成磨蚀和/或磨损。

另外未转化的固体生物质材料颗粒可能会增加反应器中的结垢，特别是在下游跨接管中。未转化固体生物质材料的结垢和/或由于固体生物质材料转化造成的更多的焦炭有可能会造成下游跨接管的阻力和/或(部分或全部)堵塞。这反过来有可能影响提升管反应器中的活塞流行为，影响过程的稳定性和/或可靠性。