[发明专利]由生物质生产分馏和改质的烃燃料

说明书

多级加工生物质以生产至少两个分离的可互换的燃料流，一个以汽油沸点范围液体为主且另一个以柴油沸点范围液体为主。所述方法涉及加氢处理生物质以生产包括汽油和柴油沸腾材料的脱氧烃产物的加氢处理产物，然后将每个所述汽油和柴油沸腾材料与加氢处理产物分离和彼此分离。

相关申请的交叉引用

本申请请求于2012年10月4日提交的美国申请系列号13/644984的优先权的权益，其公开内容通过引用全文结合到本文。

发明背景。

发明领域

本发明涉及用于将生物质直接热化学转化为经分馏和改质的液体燃料例如特别是烃燃料如汽油和柴油沸点范围材料的集成方法。

相关技术的描述

常规的生物质热解（一般为快速热解）不使用或不需要H₂或催化剂并生产稠密的、酸性的、反应性液体产物，所述液体产物含有过程期间形成的水、油和炭。在典型的热解加工中，炭和灰搀和或混合。因此，下文涉及炭应理解为指的是包括或可包括炭和搀和或混合灰的材料。由于快速热解一般多数在惰性气氛中进行，将许多存在于生物质中的氧带入热解生产的油中，这提高了它们的化学反应性。通过常规热解产生的不稳定液体随时间趋于稠化并可反应至形成亲水和疏水相的点。显示用甲醇或其它醇稀释热解液体降低油的活性和粘度，但并不认为该方法是实际的或经济上可行的，因为会需要大量不可回收的醇以稳定和运输大量的热解液体。

在惰性环境中进行的常规热解中，水混溶性酸性液体产物为高度氧化和反应性的。常规的热解油的特征在于：范围100-200内的总酸数（TAN），对于聚合的低化学稳定性，由于水混溶性所导致的与石油烃的不相容性，非常高的含氧量（大约为按重量计的约40%），和低热值。结果，热解衍生的液体的稳定化、运输和利用存在疑问，且因为一般发生在常规热解和常规快速热解中的退化反应，使得该产物难以改质为液体燃料。此外，由于热解蒸汽中大量的氧气和自由基在蒸汽态中保持高度活性并且当它们与炭颗粒在屏障滤器表面上紧密接触时形成类沥青材料，使得由常规热解产生的炭与液体热解产物的分离呈现出重大技术挑战。因此，由于在滤器表面上的分离炭层中出现的炭和不稳定的油的反应，用于分离炭与热的热解蒸汽的滤器倾向于迅速闭塞。

通过加氢转化由常规快速热解生产的热解油的改质消耗大量的H₂并且极端的过程条件使其不经济。并且，这类加工中的反应为固有地不平衡，所述不平衡在于：由于需要高压，形成的水比该过程所需更多，同时消耗的H₂比由该过程产生的更多。这部分地导致了对H₂的外部来源的需求。在平衡过程中，所述过程所需的所有氢气由该过程产生，并消耗了大部分由该过程产生的水。此外，作为催化加氢转化过程的结果，当改质常规热解油时，由于存在于热解油中或来自所产焦炭的焦炭前体，加氢转化反应器常常堵塞。

通常，加氢热解是在有分子氢存在下进行的催化热解过程。加氢热解可能为不合适的名称，因为其可能会被认为是水成过程。然而，对于本领域技术人员，本方法上下文提供充足的明确性以避免这类误解。一般，常规加氢热解过程的目的是在单一的步骤中最大化液体产量。然而，在一个已知的情况中，加入了第二阶段反应，其目的是最大化烃产量并同时保持氧的高度除去。然而，即使这种方法还是损害了经济性，因为需要过度的内部压力连同H₂的外部来源。

因为这种低效性，保留了对由生物质经济生产烃燃料（特别是汽油和柴油沸点范围材料）的显著兴趣。

发明概述

本发明提供新的且紧凑的集成方法用于由生物质直接生产分馏的液体燃料，特别是改质的或高质量的烃燃料。该方法自身由其集成水平、工艺经济性（由独立生命周期和技术经济分析建立）、广泛的原料和成品质量区别于其它生物质到燃料的方法。