[发明专利]一种生物质和煤的转化工艺

说明书

本发明属于生物质利用、能源、化工技术领域，具体涉及一种生物质和煤的转化工艺。该转化工艺采用铁氧化合物、铁氧化合物的脱硫废剂或铁氧化合物的脱硫废剂的再生物中的至少一种作为催化剂，并采用含水浆液，同时控制反应体系中铁元素与硫元素的摩尔比，发现在CO存在下能有效地利用羰基化阻断生物质在裂解过程中的自由基缩聚，并实现CO和水的变换活性氢加氢，在该转化反应中，生物质固体无需脱水、可直接进行转化反应，在提高液化收率的同时，还能提高所制得油品的发热量，转化反应结束后，不会产生大量废水。

技术领域

本发明属于生物质利用、能源、化工技术领域，具体涉及一种生物质和煤的转化工艺。

背景技术

随着社会经济的快速发展，煤炭、原油、天然气、油页岩等化石类非再生能源日趋枯竭，与此同时，此种化石类非再生能源燃烧后所产生的CO₂、SO₂、NO_x等污染物所造成的环境污染也日益严重，这迫使人类不得不思考获取能源的途径及改善环境的方法。

目前，生物质液化技术成为获取能源的一种新的手段，该技术是生物质资源利用中的重要组成部分，其液化机理如下：生物质首先裂解成低聚体，然后再经脱水、脱羟基、脱氢、脱氧和脱羧基而形成小分子化合物，小分子化合物接着通过缩合、环化、聚合等反应而生成新的化合物。目前该技术主要分为间接液化和直接液化两大类，其中，生物质直接液化技术是指在溶剂或催化剂的作用下，采用水解、超临界液化或通入氢气、惰性气体，在适当的温度、压力下将生物质直接从固体液化成液体。整个过程中，主要涉及热解液化、催化液化和加压加氢液化等。

上述生物质液化工艺中，在进行液化之前，均需要对生物质原料进行脱水处理，增加了干燥成本，即便干燥，在整个工艺结束后，也会产生大量废水。再者上述液化工艺对反应气氛和催化剂要求严格，一般要采用纯氢气氛和贵金属催化剂，经济性较差。此外，上述液化工艺得到的油品的发热量偏低。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有的生物质液化工艺中，生物质原料需要脱水、反应气氛和催化剂要求严格、油品的发热量偏低及废水产生量大的缺陷，进而提供一种能耗低、固含量高、反应性能好、生物质原料无需脱水、反应气氛采用含CO的气氛、油品的发热量高、废水产生量低、甚至无废水产生的生物质和煤的转化工艺。

为此，本发明解决上述问题所采用的技术方案如下：

本发明所提供的生物质和煤的转化工艺，包括如下步骤：

1)配制含有催化剂、煤和生物质的含水浆液，包括：

生物质预处理：收集生物质，粉碎至粒径为0.2μm-5cm；

生物质压缩：将粉碎后的生物质进行压缩成型；

生物质二次粉碎：将压缩成型后的生物质再次粉碎处理，粉碎至粒径为0.1-500μm，得生物质粉末；

煤预处理：收集煤，粉碎至粒径为0.1-500μm；

将生物质粉末、煤粉与溶剂油混合，制浆，得到含水浆液；

其中，所述催化剂在上述步骤的中的任一步骤中加入，所述催化剂为铁氧化合物、铁氧化合物的脱硫废剂或铁氧化合物的脱硫废剂的再生物中的至少一种；

2)将所述含水浆液与纯CO或含CO的气体混合进行转化反应，反应体系中铁元素与硫元素的摩尔比为1:(0.5～5)，制得油品。

进一步地，向所述催化剂中加入含硫化合物至反应体系中铁元素与硫元素的摩尔比为1:(0.5～5)，优选为1：(0.5-2)，更优选为1：(1-2)。

进一步地，所述含硫化合物为硫磺、硫化氢、二硫化碳或其他常用含硫化合物中的至少一种。