[发明专利]含生物质进料的加氢热解

说明书

本申请涉及一种含生物质进料的加氢热解，公开了预处理城市固体废弃物(MSW)和其它含生物质进料的各种技术，所述进料可具有较差的质量且因此更难以或甚至不可能使用常规方法转化为较高价值液体产物(例如运输燃料)。此类常规方法可另外就单独转化所述进料的生物质部分来说令人满意。含生物质进料的预处理可一般包括在加氢热解步骤之前进行的步骤和任选地其它步骤，用以改变所述进料的一或多个特征，使其更容易地可升级。

本申请是申请日为2015年06月29日，申请号为201580041689.5，发明名称为“含生物质进料的加氢热解”的申请的分案申请。

相关申请案的交叉参考

本申请要求2014年7月1日提交的美国申请第14/321,147号的优先权，其内容以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及将各种含生物质进料，包括城市固体废弃物(MSW)和藻类热化学(热解)转化为高质量液态烃燃料的方法。

背景技术

生物质是指来源于活生物体或死生物体的生物材料且包括木质纤维素材料(例如木材)、水生材料(例如藻类、水生植物和海藻)，以及动物副产物和废弃物(例如内脏、脂肪和污水污泥)。在生物质的常规热解中，通常在惰性氛围中进行快速热解，获得致密、酸性、反应性液体生物油产物，其含有在方法期间形成的水、油和炭。存在于生物质中的许多氧最后驻留于生物油中，进而增加其化学反应性。

常规生物油的特征总酸值(TAN)在100-200范围内，使得其具高度腐蚀性。此外，此产物倾向于经历聚合，由于水混溶性和极高含氧量(约40重量％)而一般与石油烃不相容，且具有低热值。常规热解的不稳定生物油倾向于随时间推移而变稠且也可反应至形成亲水性相和疏水相的点。因此，此产物的运输和利用有问题。另外，难以将此产物升级为液态烃燃料，其归因于通常在常规热解方法，包括快速热解中出现的逆行反应。已显示用甲醇或其它醇稀释减少形成的生物油的活性和粘度，但由于使热解液体稳定化所需的大量不可回收的醇，此方法不被视为实际或经济上可行的。

在通过常规热解生成的炭仍呈气相时将其从液体热解产物去除呈现额外技术挑战。热解蒸气中的大量氧和自由基保持高度反应性且在与过滤器或其它固体分离器表面上的炭粒子接触时形成节距状材料。因此，用于从热的热解蒸气分离炭的装置可由于在此类装置表面上的炭层上和炭层内，以及多孔过滤器元件的孔隙内发生的炭和热解蒸气成分的反应而变得快速堵塞。最后，应注意使用常规加氢转化方法的热解油的升级消耗大量的H₂和满足产品质量要求所需的极端方法条件，包括高氢气压力，使得此类方法不经济。反应本质上不平衡，因为由于所需的高压，产生太多的水，同时消耗太多的H₂。另外，常规加氢转化反应器可由于存在于热解油中或来自由于催化产生的焦炭的反应性焦炭前体而快速产生高压差。

最近，已公开在生物质热解(即，加氢热解)中使用氢气。举例来说，已发现US 8,492,600中教示的加氢热解方法克服常规快速热解方法的多种缺点，包括上文所述的缺点，且导致多种其它处理优点。

各种进料可包含生物质，但在许多情况下还含有大量对于将此类进料转化为较高价值液体产物呈现技术挑战的其它材料，包括适用于运输燃料的含烃产物。举例来说，城市固体废弃物(MSW)可呈现基本上无成本的生物质(例如废木材、庭园废弃物和农业废弃物)和源自生物质的材料(例如纸、卡纸板、中密度纤维板(MDF)和颗粒板)的来源。但是，MSW还可含有大量非生物材料，例如塑料、玻璃、废金属等，其来源于石油或矿物。灰分(其是指在后续燃烧之后留下的非可燃固体粉末残余物(一般含有金属和/或金属氧化物))在一定程度上以非生物材料形式存在于生物质中。但是，MSW中的其它非生物材料的存在可导致相对于单独的MSW的生物质部分较高的总体而灰分含量。MSW中的非生物材料使升级方法复杂化，包括涉及在氢气存在下的热解(加氢热解)，和导致产生如运输燃料馏份的较高价值液体的任选地其它处理步骤的方法。