改进的催化快速热解工艺制造技术

本发明专利技术提供了改进的催化快速热解方法，其包括以下步骤：a)将生物质、特定的催化剂组合物和运输流体送入到保持在反应条件下的催化快速热解工艺流化床反应器中以产生粗流体产物流，b)将步骤a)的粗流体产物流送入到催化剂分离和汽提系统以产生分离的催化剂和流体产物流，c)将步骤b)的流体产物流送入到气/液分离系统以产生液相流和气相流，所述气相流包含苯、甲苯和二甲苯，d)将步骤c)的气相流送入到产物回收系统以回收苯、甲苯和二甲苯，以及e)将步骤d)的回收的甲苯的至少一部分再循环到步骤a)的流化床反应器。

Improved catalytic fast pyrolysis process

The present invention provides a method for improving the catalytic pyrolysis, which comprises the following steps: a) will be the catalyst composition of biomass, specific and transport of fluids into maintaining the catalytic fast pyrolysis process of fluidized bed reactor under the reaction conditions to produce crude fluid production logistics, b) will step a) crude fluid into the production logistics catalyst separation and stripping system to generate separate catalyst and fluid production logistics, c) will step b) fluid production logistics into the gas / liquid separation system to produce liquid flow and gas flow, the gas stream containing benzene, toluene and xylene, d) will step c) gas phase flow into the product recovery system in the recovery of benzene, toluene and xylene, and E) will step d) recovery of toluene at least a portion of the recirculation to step a) fluidized bed reactor.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改进的催化快速热解工艺专利
本专利技术涉及改进的催化快速热解方法。具体地，其涉及用于生产苯和二甲苯的改进的催化快速热解方法。专利技术背景对旅游和消费品的需求推动了通常从深层地下得到的化石燃料如煤和油的不断增长的消耗。通过采矿和钻探提取化石燃料常常伴有环境和政治成本。此外，随着越来越多的可用的化石燃料资源正被用尽；这已经导致寻求更昂贵的提取技术如压裂和深海钻探。此外，化石燃料的消耗造成更高水平的通常为一氧化碳形式的大气碳。为了减少这些问题，已经在将生物质转化为燃料和其他有用的化学品方面做出了大量的努力。与化石燃料不同，生物质是可再生的和碳中和的；即生物质衍生的燃料和化学品不导致增加的大气碳，因为生物质的生长消耗大气碳。绝大多数对生物质的工作已经包括了转化精炼的生物质(包括植物油、淀粉和糖)；然而，因为这些类型的精炼的生物质可以供选择地作为食物被消耗，因此甚至具有更大效用的是转化非食物生物质如农业废物(甘蔗渣、稻草、玉米秸秆、玉米壳等)，能源作物(如柳枝稷和锯齿草)，树木和森林废物，如木屑和锯屑，来自造纸厂的废物，塑料废物，再生塑料或藻类，以及有时被称为纤维素生物质的物质。生物质通常包括三种主要组分：木质素、半纤维素和纤维素。由于原料的特性，由生物质产生燃料和化学品需要不同于常规的石油基转化方法的专门的转化方法。高温、固体进料、高的水浓度、不寻常的分离和含氧副产物是生物质转化的部分特征，这不同于在石油提质中遇到的那些。因此，除了大量的努力，还存在许多必须克服的挑战以有效地由生物质生产化学品或燃料。各种生物质衍生的聚合物材料如木质素、纤维素和半纤维素可以被热解以产生芳族化合物、烯烃、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、水和其他产物的混合物。特别期望的热解的形式被称为催化快速热解(CFP)，其包括在催化流化床反应器中将生物质转化以产生芳香族化合物、烯烃和各种其他物质的混合物。所述芳香族化合物包括苯、甲苯、二甲苯(统称为BTX)，和萘，以及其他芳族化合物。所述烯烃包括乙烯、丙烯和较少量的较高分子量的烯烃。来自CFP工艺的粗流出物是复杂的混合物，其包含芳族化合物、烯烃、含氧化合物、链烷烃、H2、CH4、CO、CO2、水、炭、灰分、焦炭、催化剂粉末和许多其他化合物。从该复杂的混合物中制造、分离和回收各种组分，特别是被发现更有价值的那些，是越来越重要的。在美国专利公开No.2014/0107306A1中，描述了用于生物质热解和将至少一种热解产物转化成另一种化学化合物的方法和设备。后一种方法包括将含烃材料送入反应器，在反应器内在足以产生一种或多种热解产物的反应条件下将含烃材料的至少一部分热解，催化反应使热解产物的至少一部分，将烃产物的至少一部分分离，以及使烃产物的一部分反应以产生化学中间体。在美国专利No.8,277,643；美国专利No.8,864,984；美国专利公开No.2012/0203042A1；美国专利公开No.2013/0060070A1；美国专利公开No.2014/0027265A1；和美国专利公开No.2014/0303414A1中(其各自通过引用以其全文并入本文)，描述了适用于CFP的设备和方法。技术的一般性目标是提供高产率的BTX，因为它们通常是最有价值的产物。在目前用于CFP中的操作条件下，制得了比苯或者混合的二甲苯更多的甲苯产物。然而，由于甲苯的价值可以低于苯或二甲苯，因此期望提高在热解或CFP中来自生物质转化的苯和二甲苯的产量。在常规的芳族化合物加工中，可以在高压下操作的固定床反应器中和在加入的氢气的存在下通过歧化反应使甲苯转化成苯和二甲苯的平衡混合物。在美国专利No.4,052,476、4,851,604和6,958,305中公开了这样的歧化反应工艺；阐述了一组这样的机制的公开内容。这些工艺不会在CFP流化床中使生物质转化以产生增加量的苯和二甲苯。此外，美国专利No.7,563,358阐述了一组用于从烃进料生产苯、甲苯、二甲苯的芳族产物的机制的其他公开内容，所述烃进料包含：(a)C6+非芳族环状烃；(b)具有至少一个包含两个或更多个碳原子的烷基的C8+单环芳族烃；和(c)具有至少三个甲基的C9+单环芳族烃。鉴于目前的商业化实践和本领域的公开内容，需要一种提高来自催化热解工艺的苯和二甲苯的产量的简单经济的方法。本专利技术提供了这样的方法。专利技术概述本专利技术的各个方面包括提高的在CFP工艺中有用的和期望的苯和二甲苯产物的产率。本专利技术以经济改进的方法提供了这一点。本专利技术的方法的实施方案包括以下步骤：a)将生物质、催化剂组合物(如包含特征在于大于12的二氧化硅/氧化铝的摩尔比(SAR)和1至12的约束指数的结晶性分子筛的催化剂组合物)和运输流体送入到保持在反应条件下的CFP工艺流化床反应器以产生粗流体产物，b)将步骤a)的粗流体产物流送入到固体分离和汽提系统以产生分离的固体和流体产物流，c)将步骤b)的流体产物流送入到气/液分离系统以产生液相流和气相流，所述液相流包含选自水、炭(char)、焦炭、灰分、催化剂粉末及其组合的组分，和所述气相流包含苯、甲苯和二甲苯，d)将步骤c)的气相流送入到产物回收系统以回收苯、甲苯和二甲苯，以及e)将步骤d)的回收的甲苯的至少一部分再循环到步骤a)的流化床反应器。本专利技术的另一个实施方案包括这样的方法，其中步骤a)的催化剂的结晶性分子筛具有ZSM-5、ZSM-11、ZSM-12、ZSM-22、ZSM-23、ZSM-35、ZSM-38、ZSM-48、ZSM-50或其组合的结构。本专利技术方法的另一个实施方案包括这样的方法，其中步骤a)的催化剂的结晶性分子筛的特征在于大于12至240的SAR和5至10的约束指数，例如选自具有ZSM-5、ZSM-11、ZSM-22、ZSM-23或其组合的结构的那些的分子筛。本专利技术方法的另一个实施方案包括以下步骤：a)将生物质、包含具有ZSM-5的结构的结晶性分子筛的催化剂组合物和运输流体送入到保持在反应条件下的快速热解CFP工艺流化床反应器中以制造粗流体产物流，所述反应条件包括300至1000℃的温度和100至1500kPa的压力，b)将步骤a)的粗流体产物流送入到催化剂分离和汽提系统以产生分离的催化剂和流体产物流，c)将步骤b)的流体产物流送入到气/液分离系统以产生液相流和气相流，所述液相流包含选自水、炭、焦炭、灰分、催化剂粉末及其组合的组分，和所述气相流包含苯、甲苯和二甲苯，d)将步骤c)的气相流送入到产物回收系统以回收苯、甲苯和二甲苯，以及e)将步骤d)的回收的甲苯的约5至约99％再循环到步骤a)的流化床反应器。附图的简要说明图1是本专利技术方法的实施方案的块流程图。专利技术详述作为关于以上内容的大量研究的结果，我们已经发现我们可以通过一系列顺序的步骤经济和有效地进行CFP工艺以提高有价值的苯和二甲苯产物的生产。本专利技术的改进的方法包括以下步骤：a)将生物质(如例如由可再生有机物质来源提供的生物质)、催化剂组合物(其包含特定类别的结晶性分子筛中的一种或多种，例如特征在于大于12的SAR和1至12的约束指数的那些分子筛中的一种或多种)和运输流体送入到保持在特定反应件(例如300至1000℃的温度和100至1500kPa的压力)下的CFP工艺流化本文档来自技高网...

【技术保护点】
改进的催化快速热解方法，其包括以下步骤：a)将生物质、催化剂组合物和运输流体送入到保持在反应条件下的催化快速热解工艺流化床反应器中以产生粗流体产物流，b)将步骤a)的粗流体产物流送入到固体分离和汽提系统以产生分离的固体和流体产物流，c)将步骤b)的流体产物流送入到气/液分离系统以产生液相流和气相流，所述液相流包含选自水、炭、焦炭、灰分、催化剂粉末及其组合的组分，和所述气相流包含苯、甲苯和二甲苯，d)将步骤c)的气相流送入到产物回收系统以回收苯、甲苯和二甲苯，以及e)将步骤d)的回收的甲苯的至少一部分再循环到步骤a)的流化床反应器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.20 US 62/082,4191.改进的催化快速热解方法，其包括以下步骤：a)将生物质、催化剂组合物和运输流体送入到保持在反应条件下的催化快速热解工艺流化床反应器中以产生粗流体产物流，b)将步骤a)的粗流体产物流送入到固体分离和汽提系统以产生分离的固体和流体产物流，c)将步骤b)的流体产物流送入到气/液分离系统以产生液相流和气相流，所述液相流包含选自水、炭、焦炭、灰分、催化剂粉末及其组合的组分，和所述气相流包含苯、甲苯和二甲苯，d)将步骤c)的气相流送入到产物回收系统以回收苯、甲苯和二甲苯，以及e)将步骤d)的回收的甲苯的至少一部分再循环到步骤a)的流化床反应器。2.权利要求1的方法，其中步骤a)的催化剂组合物的结晶性分子筛的特征在于大于12的二氧化硅/氧化铝的摩尔比和1至12的约束指数。3.权利要求1的方法，其中流化床反应条件包括300至1000℃的温度和100至1500kPa的压力。4.权利要求2的方法，其中步骤a)的催化剂组合物的结晶性分子筛的特征在于大于12至240的二氧化硅/氧化铝的摩尔比和5至10的约束指数。5.权利要求2的方法，其中步骤a)的催化剂组合物包含具有ZSM-5、ZSM-11、ZSM-12、ZSM-22、ZSM-23、ZSM-35、ZSM-48、ZSM-50或其组合的结构的结晶性分子筛。6.权利要求4的方法，其中步骤a)的催化剂组合物包含具有ZSM-5、ZSM-11、ZSM-22、ZSM-23或其组合的结构的结晶性分子筛。7.权利要求5的方法，其中步骤a)的催化剂组合物包含具有ZSM-5的结构的结晶性分子筛。8.权利要求1的方法，其中将步骤d)的回收的甲苯的5至99％再循环到步骤a)...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·索伦森，
申请(专利权)人：安耐罗技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US