[发明专利]用于生产高质量液体燃料的生物质的加氢热解

说明书

本发明涉及用于生产高质量液体燃料的生物质的加氢热解。由生物质生产液体燃料的自我维持方法，其中生物质在包含分子氢和脱氧催化剂的反应容器中加氢热解，生产部分脱氧热解液体，该液体使用加氢转化催化剂加氢，生产基本E完全脱氧热解液体和包括CO和轻质烃气体(C₁‑C₄)的气体混合物。该气体混合物在蒸汽重整器中重整，生产重整的分子氢，其之后被引入反应容器中以加氢热解生物质。脱氧液体产物进一一步处理生产柴油和汽油燃料。

本申请是申请号为201080015232.4母案的分案申请。该母案的申请日为2010年4月5日；发明名称为“用于生产高质量液体燃料的生物质的加氢热解”。

技术领域

本发明涉及将生物质热化学转化成高质量液体燃料的集成方法。在一方面，本申请涉及主要地用于从生物质中产生高质量液体燃料自我维持方法。在另一方面，本发明涉及用于从生物质中产生高质量液体燃料的多级加氢热解方法。在另一方面，本发明涉及用于将生物质转化成高质量的液体燃料的加氢热解方法，其中所有的工艺流体均由生物质提供。在另一方面，本发明涉及用于将生物质转化为高质量液体燃料的加氢热解方法，其中该方法产品基本上只为液体产物和CO₂。

背景技术

传统的生物质热解，典型地快速热解，不利用或需要H₂或催化剂，并且生产出稠密的、酸性的、反应性液体产物，该液体产物包含水、油和在该方法的过程中形成的焦炭。由于快速热解最典型地在惰性气氛中进行，许多生物质中存在的氧被带入热解中产生的油中，其增加了它们的化学反应性。通过传统热解生产的不稳定液体随着时间的流逝趋于稠化，并且还可以对亲水和疏水相形成的点起反应。热解液体与甲醇或其它醇的稀释已经显示降低了油活性和粘度，但这一方法不被认为是实用的或经济上可行的，因为大量的不可再生的醇将是生产和运输大量热解液体必须的。

在惰性环境中进行的传统热解中，水可混溶的液体产物是高含氧的(oxygenated)和反应性的，具有100-200范围的总酸值(TAN)，对于聚合具有低化学稳定性，由于水混溶性和非常高的氧含量(大约40wt％)与石油烃是不相容的，并且具有低的热值。结果，这种产物的运输和利用是有问题的，并且由于通常出现在传统热解和传统快速热解中的逆行反应(retrograde reactions)，改质该产品成为液体燃料是困难的。此外，由于在热解蒸汽中大量的氧和自由基，它们保持高的反应性并且当它们在过滤器表面上与焦炭颗粒密切接触时形成了类沥青物质，因此将由传统热解产生的焦炭从液体热解产物中去除提出了技术的挑战。因此，用于从热的热解蒸汽中分离焦炭的过滤器很快堵塞，归因于发生在过滤器表面上的焦炭层上和内部的焦炭和油的反应。

传统的通过加氢转化快速热解生产的热解油的改质消耗太多的H₂，并且极端的工艺条件使其变得不经济。由于需要高压，反应固有地失去平衡，因此产生出太多的水和消耗太多的H₂。此外，由于在热解油中存在的或从作为催化作用结果的焦炭产物带来的焦炭前体，加氢转化反应器经常堵塞。

一般的，加氢热解是在分子氢存在下进行的催化热解方法。通常，传统的加氢热解方法的目的是在一个步骤中使液体产率最大化，并且甚至在一个已知的例子中，其中增加了第二级反应，目的是在获得高氧去除的同时使产率最大化。然而，即使这一方法也与经济相折衷，产生了需要外部H₂源和必须在过量内部压力下进行的系统。除了需要连续的氢气输入，这种传统的加氢热解方法产生了过量的、必须之后处理掉的H₂O。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供自我维持的、平稳的方法，使用加氢热解以将生物质转化为液体产物。对于自我维持，我们指的是，一旦引发，工艺不需要输入额外的来自外部来源的反应物、热或能量。