[发明专利]一种将生物质原料转化为清洁柴油的系统及方法

说明书

一种将生物质原料转化为清洁柴油的系统及方法，所述系统包括生物质气化单元、合成气净化单元、费托合成反应单元、加氢精制单元和加氢异构裂化单元。本发明提供的系统具有工艺流程短、集成度高、能效高、经济性好等优点。采用本发明提供的系统和方法，可以实现生物质的高效转化利用。

技术领域

本发明涉及一种将生物质原料转化为清洁柴油的系统和方法。

背景技术

生物燃料作为一种新型的环境友好的替代燃料将是降低化石燃料依存度和缓解温室气体排放等问题的较好选择。生物质可以通过生物化学转化、热解、费托合成和加氢脱氧等技术进行转化，其中费托合成是目前看来较为成熟和经济的技术路线。主要流程为生物质通过热化学工艺转化为含有氢气和一氧化碳的合成气，再通过费托合成反应生成烃类，烃类经过深加工可得到优质液体燃料。

中国专利CN101845319B公开一种以生物质为原料生产蜡以及燃料油的工艺，其特征是采用氧气法气化生物质，合成气经过焦油重整合净化后用于费托合成，采用三级固定床反应器串联形式进行费托合成，但是工艺复杂、流程长，需要较多的设备，投资较大。中国专利CN102703107B公开了一种生物质生产液体烃的方法，其特征是生物质气化得到的合成气与氢气混合，经过脱水和脱碳后进行费托合成，大部分尾气循环，少量尾气用于燃烧发电，该方法中氢气和合成气混合比例为1.1～1.7，需要匹配较大的制氢装置，大量的尾气循环能耗高。

费托合成反应传质和传热过程优化一直是研究的重点内容。虽然固定床和浆态床反应器费托合成技术已经在工业上应用，但传质和传热过程仍存在各种各样的问题。微通道反应器技术为费托合成提供了新的技术平台，可以实现高性能费托合成催化剂在等温条件反应，既克服了固定床反应器传热差、不能应用小粒度催化剂的缺点，也解决了浆态床反应器液相传质阻力和催化剂与产品分离的问题，使得微反应器费托合成技术在近些年来颇受关注。中国专利CN103418321B公开一种层叠型微通道反应器，反应器由上盖板、第一反应板、第二反应板、下盖板组成，两块反应板交替叠置可根据需要设置多组，并采用一个进口两个出口的设计，具有较高的反应均匀性，反应效率高，流体压力损失小的特点。但是流体的分布特别是多层反应板之间的流体分布没有考虑，容易产生流体偏流。中国专利CN101460395B公开了一种微通道反应器系统，该系统具有在其中进行放热反应的第一通道板组件和用于热交换的第二通道板组件，该反应器应用于水煤气变换反应，能有效的散去反应时产生的热量，提高催化剂寿命和转化率。中国专利CN100529020C公开了一种用于费托合成的微通道反应器，该反应器采用高度或宽度为10mm的处理微通道和热交换通道组成，在含有催化剂的处理微通道中发生费托合成反应，将H₂和CO转化为烃类，其中处理微通道和热交换通道形成热交换区，反应产生的热量由在热交换区由热交换通道内的介质吸收，处理微通道中催化剂负载于鳍状结构上。

发明内容

本发明的目的是在现有技术基础上提供一种将生物质原料转化为清洁柴油的系统和相关的应用方法。

本发明所提供的系统，包括生物质气化单元、合成气净化单元、费托合成反应单元、加氢精制单元和加氢异构裂化单元，其中：

(1)生物质气化单元内设置气化炉，气化炉具有生物质原料入口和粗合成气抽出线，粗合成气抽出线与合成气净化单元入口相连，合成气净化单元出口与净化合成气抽出线相连；

(2)费托合成反应单元内设置具有三维通道结构的费托合成反应器，净化合成气抽出线与费托合成反应器入口相连，费托合成反应器内具有费托合成催化剂，费托合成反应器的反应生成物抽出线与分离单元I入口相连，分离单元I具有重质烃抽出线和轻质烃抽出线；

(3)加氢精制单元内设置加氢精制反应器，轻质烃抽出线与加氢精制反应器入口相连，加氢精制反应器内具有加氢精制催化剂，加氢精制反应器的反应生成物抽出线与分离单元II入口相连，分离单元II具有石脑油抽出线、柴油抽出线和尾油抽出线；