[发明专利]利用生物油催化加氢耦合催化裂化制备芳香烃和烯烃的方法及装置

说明书

本发明提供一种利用生物油催化加氢耦合催化裂化制备芳香烃和烯烃的方法及装置。装置包括生物质热裂解制油系统，用于生物质制备生物油；生物油静置分层系统，用于分离上述生物油，轻质油输出至催化加氢系统并在低温低压条件下加氢提质，重质油输出给生物油催化裂化系统。催化加氢系统产品输出至生物油催化裂化系统与重质油一同催化裂化，催化裂化后的产品经分离提纯系统后得到纯度较高的芳香烃和烯烃产品。方法包括如下步骤：将生物质热裂解以制备生物油，获得的生物油静置分层，对重质油和经过催化加氢改制的轻质油混合后一同催化裂化并对产品分离提纯，实现生物油催化加氢耦合催化裂化的方法制备芳香烃和烯烃的目的。对能源节能减排有重要意义。

技术领域

本发明公开了一种利用生物油催化加氢耦合催化裂化制备芳香烃和烯烃的方法及装置，涉及生物质资源利用和低温低压催化加氢的领域。

背景技术

化石能源如石油、煤、天然气等是当今社会主要的能源来源，随着工业化的发展，世界对能源的需求量与时俱增。21世纪面对化石燃料能源的短缺且不可再生问题和使用化石燃料过程中造成的环境污染和温室效应等严峻形势，开发可再生新能源以及环境友好型能源已经显示出其必要性和迫切性。相比于其他可再生能源，如风能、太阳能、潮汐能和水能等，生物质能源因其是唯一一种可直接转化为液体燃料的可再生能源而备受关注。

热解技术，作为一种热化学方法，具有减轻二次污染、生成可储存性能源、S和重金属等有害元素被固定在炭黑中和可以回收重金属等特点，通过热解技术制备的生物油除了能量密度得到大幅度提升之外，还具有高粘度、强酸性、高含氧量、含水分多、灰分低和热值低等特点。

虽然生物油有替代化石燃料油的潜质，但因其高含水量(15％～30％)、高含氧量(呋喃类、酚类、醛类、酮类)、高黏度、低热值(发动机燃料一般42MJ/kg，而粗生物油热值一般20MJ/kg)和酸性较强(pH2.5左右)等性质，导致生物油具有化学稳定性差、燃烧值低、不互溶和腐蚀性等缺点，继而直接导致其只能作为锅炉燃料而不能作为车用燃料，并且由于生物油的高含氧量使其接触空气很容易粘结变硬。因此，想要实现生物油替代化石燃料油的目标必须对生物油进行精制。

现今生物油精制主要使用的方法如乳化，催化加氢，催化裂化，催化酯化等方法均有其使生物油精制难以工业化的缺点，但催化加氢和催化裂化是众多生物油精制工艺中较为成熟两种工艺，因此研究催化加氢和催化裂化有很实际的意义。

发明内容

本发明旨在解决针对生物油全组分进行的热化学催化方法升级生物油品质过程中，催化剂易结焦而丧失催化性能，带来工艺的稳定性与连续性降低问题，以及针对生物油中的重质油相和轻质油相组分单独进行热化学催化转化升级，没有实现生物油的全组分利用问题，提出了一种将重质油组分生物油和经加氢提质后的轻质油组分生物油共同进行催化裂化以制备芳香烃组分和烯烃组分的装置和方法，即一种利用生物油催化加氢耦合催化裂化制备芳香烃和烯烃的装置与方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种利用生物油催化加氢耦合催化裂化制备芳香烃和烯烃的装置与方法；本发明根据生物油的性质入手先将生物油的重质油相和轻质油相分开，对轻质油相在低温低压下进行催化加氢，将生物油中的醛类、酮类、酸类及C＝C等转化为小分子稳定的醇类和饱和呋喃类化合物，产品与重质油混合一起加氢裂化和分离提纯以获得芳香烃组分和烯烃组分。选择低温低压催化加氢轻质生物油和催化加氢耦合催化裂化技术是本发明的创新点，在工艺和技术上进行了创新，也对能源的节能减排有重要意义。

本发明的技术方案如下：

一种利用生物油催化加氢耦合催化裂化制备芳香烃和烯烃的方法；包括如下步骤:

1)将生物质原料加入热裂解装置发生热裂解反应；热裂解产物经旋风分离器将固体颗粒和油气分离；

2)油气通过换热器换热后进入冷凝器急冷获得生物油液体燃料，通入静置分离器，待生物油分层，分为重质油和轻质油；