[发明专利]生物质气化副产焦油与费托合成油混炼制燃料油的工艺与系统

说明书

本发明公开了一种生物质气化副产焦油与费托合成油混炼制燃料油的工艺与系统，该工艺是将生物质气化副产焦油经过焦油预处理过程进行改性提质，再将所得的提质焦油与费托合成油进行混合炼制，从而生产出燃料油；其中，焦油预处理过程包括对气化副产焦油进行加氢脱氧的步骤，参与混合炼制的提质焦油的质量为参与混合炼制的费托合成油质量的3％～21％。该系统包括气化装置、洗涤器、费托合成装置、焦油预处理装置、混炼装置和制氢装置。本发明极大地简化了气化副产物焦油的处理过程，增加了最终油品产量和质量。

技术领域

本发明涉及一种生物质利用技术，特别是指一种生物质气化副产焦油与费托合成油混炼制燃料油的工艺与系统。

背景技术

我国的能源结构单一，严重依赖于以煤为最主要构成的化石能源，而化石能源是一种不可再生资源，且在使用过程中产生了一系列的环境问题，如雾霾、温室效应等等，因此，大力开发可再生能源对于我国未来的发展有着重要意义。生物质能是一种总量大、绿色环保的可再生能源，具有广阔的发展前景。热解、气化技术是一种高效利用生物质能的方式，但在热解、气化过程中生产的生物质焦油具有含氧量高、酸性强、热稳定性差、含水量高等缺点，不易升级利用，且处置设备投资高。这也是制约生物质热解、气化技术高速发展的技术瓶颈之一。

生物质焦油与生物质基费托合成油相比，主要区别有：1)元素组成方面，生物质焦油氧含量约10％～40％，碳含量约60％～70％，氢含量约3％～12％，氮和硫含量很低；费托合成油氧含量约1～5％，碳含量约85～90％，氢含量约10％～15％，几乎不含氮和硫；2)官能团组成方面，生物质焦油含有几乎所有含氧官能团，如羟基、羧基、醛基、酮基、羰基等，且芳环数量基本为一，主要为芳香族类含氧衍生物；费托合成油主要为烃类产物，视不同的催化技术有所区别，如铁基高温费托技术其主要组成为烯烃类，而铁基低温费托技术其主要组成为链烷烃；3)物理-化学性质方面，生物质焦油密度一般大于1000kg/m³，热值低、粘度大、热稳定性差、酸性强、腐蚀性强，且随原料及制备工艺的不同，组成及性质差别很大；费托合成油密度较低，约600～850kg/m³；4)生物质焦油辛烷值低，一般40以下，生物质基费托合成油辛烷值高，约50～55。

现有工艺对生物质焦油的利用，主要是通过催化重整制备合成气。生物质焦油经过催化重整得到的合成气，再经费托合成转化为油品。该过程中重整催化剂表面易结碳，极易失活，对催化剂要求极高；且焦油催化重整为合成气，再费托合成为油，流程复杂，能源利用效率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物质气化副产焦油与费托合成油混炼制燃料油的工艺与系统，以实现对生物质气化副产焦油的有效利用。

为实现上述目的，本发明所提供的生物质气化副产焦油与费托合成油混炼制燃料油的工艺，是将生物质气化副产焦油经过焦油预处理过程进行提质改性，再将所得的提质焦油与费托合成油进行混合炼制(简称混炼)，从而生产出燃料油；其中，焦油预处理过程包括对气化副产焦油进行加氢脱氧的步骤，参与混合炼制的提质焦油的质量为参与混合炼制的费托合成油质量的3％～21％，该比例优选为6％～13％。所述生物质气化副产焦油是在生物质气化过程生产的粗合成气在净化过程(例如通过文丘里洗涤器洗涤冷却粗合成气)中捕集的生物质焦油。

优选地，所述焦油预处理过程还包括提化学品步骤，该步骤是对气化副产焦油进行精制以提取出其中的轻质高附加值化学品，剩余重质焦油再进行加氢脱氧。所述提化学品步骤通常包括脱水、脱渣、连续精馏等，用于提取苯酚、邻甲酚、对甲酚等，具体根据目标产物和工艺的不同而有所区别。

优选地，所述加氢脱氧步骤的反应条件为：采用Ni或Pd系催化剂，反应温度200～450℃，反应压力2.5～14.0MPa，氢油体积比 400～2500，液空速率0.5～10h^-1。