[发明专利]一种生物质多级催化裂解制备低碳烯烃的方法

权利要求书

1.一种生物质多级催化裂解制备低碳烯烃的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将生物质原料送入到流化床反应器，与裂解催化剂充分混合并使生物质原料发生脱氧裂解反应，从而得到热裂解产物；步骤(1)中所述的裂解催化剂为CaO、MgO、γAl₂O₃、MCM-41中的一种或多种；

(2)将步骤(1)得到的热裂解产物经旋风分离器分离得到固体产物和气相产物，其中固体产物包括失活的裂解催化剂和热解炭；

(3)将步骤(2)得到的气相产物送入冷凝装置进行气液分离，得到轻质生物油A和合成气；接着对合成气进行水煤气分离，得到混合气体A和混合气体B，其中，混合气体A包括H₂和CO，混合气体B包括CO₂和甲烷；

(4)将蒸汽发生器产生的水蒸气、步骤(3)得到的轻质生物油A和混合气体A同步通入到反应炉中，三者在烯烃合成催化剂的作用下转化为低碳烯烃合成物；步骤(4)中所述的烯烃合成催化剂为镁负载的氢型ZSM-5与铁负载的氢型ZSM-5形成的混合分子筛催化剂；

(5)将步骤(4)得到的低碳烯烃合成物经气液分离得到轻质生物油B和粗低碳烯烃气体，粗低碳烯烃气体经裂解气分离，得到纯低碳烯烃和混合气体C，其中，所述混合气体C包括二氧化碳、低碳烷烃和乙炔。

2.根据权利要求1所述的一种生物质多级催化裂解制备低碳烯烃的方法，其特征在于：步骤(1)中生物质原料的粒径范围为40目～80目，流化床反应器的重时空速为0.5h^-1～2h^-1，裂解催化剂与生物质原料的质量比1:1～10:1；裂解温度600～650℃。

3.根据权利要求1所述的一种生物质多级催化裂解制备低碳烯烃的方法，其特征在于：步骤(4)中反应炉的温度为600℃～700℃。

4.根据权利要求1所述的一种生物质多级催化裂解制备低碳烯烃的方法，其特征在于：步骤(4)中水蒸气与轻质生物油A的水碳摩尔数S/C比为3.5:1～5.5:1，混合气体A与轻质生物油A的体积比为0.25:1～1:1。

5.根据权利要求1～4任一项所述的一种生物质多级催化裂解制备低碳烯烃的方法，其特征在于：所述的裂解催化剂的粒径为80目～140目；步骤(4)中的所述烯烃合成催化剂与步骤(1)中的生物质原料的质量比为8:1～10:1，镁负载的氢型ZSM-5与铁负载的氢型ZSM-5的质量比为0.5:1～2:1，镁的负载量为5％～7％，铁的负载量为1％～3％。

6.根据权利要求1～4任一项所述的一种生物质多级催化裂解制备低碳烯烃的方法，其特征在于：镁负载的氢型ZSM-5与铁负载的氢型ZSM-5的载体的粒径均为60目～80目。

7.根据权利要求1～4任一项所述的一种生物质多级催化裂解制备低碳烯烃的方法，其特征在于：步骤(3)中的水煤气分离的过程包含膜分离、吸附和分馏。

8.根据权利要求1～4任一项所述的一种生物质多级催化裂解制备低碳烯烃的方法，其特征在于：步骤(5)中的轻质生物油B返回反应炉中再次参与烯烃合成反应。

9.根据权利要求1～4任一项所述的一种生物质多级催化裂解制备低碳烯烃的方法，其特征在于：步骤(5)中的裂解气分离包含冷却和精馏分离过程。