一种利用生物质生产燃料油和化工原料的工艺制造技术

本发明专利技术涉及生物能源领域，具体涉及一种利用生物质生产燃料油和化工原料的工艺，其浆液的配制步骤为，将秸秆依次进行干燥、初粉碎、压缩和二次粉碎，而后与第一催化剂和硫化剂混合得到混合物，将上述混合物加入至油品中研磨制浆，制得秸秆浓度为30～60wt％的生物质浆液，本发明专利技术首创性的将秸秆进行了先压缩后二次粉碎的处理工艺，通过将生物质进行压缩处理，使松散的秸秆先后经历重新排位、机械变性和塑形流变等阶段，使得秸秆的密度和比重增大，使之有利于分散在油品中，并可提高其在油品中的含量，增加反应物料的浓度，提高了泵在单位时间内对生物质的输送量，保证了泵的平稳运转和输送，提高了生物质的转化率和油相收率。

A process for producing fuel oil and chemical raw materials from biomass

The invention relates to the field of bio energy, in particular to a process of using biomass to produce fuel oil and chemical raw materials. The preparation step of the slurry is to dry, smash, compress and crush the straw in turn, and then mix the mixture with the first catalyst and the vulcanizing agent to add the mixture to the oil. The biomass slurry with a concentration of 30 ~ 60wt% was prepared by grinding and pulping in the product. The invention first made the straw in the process of compressing the two times after compression. By compressing the biomass, the loose straw was successively rearranged, mechanically denatured and shaping, which made the straw dense. The increase in degree and proportion makes it good for dispersing in oil, increases its content in oil, increases the concentration of the reaction material, improves the delivery of the biomass per unit time, ensures the smooth operation and transport of the pump, and improves the conversion rate of biomass and oil yield.

【技术实现步骤摘要】
一种利用生物质生产燃料油和化工原料的工艺
本专利技术涉及生物能源领域，具体涉及一种利用生物质生产燃料油和化工原料的工艺。
技术介绍
生物质是指一切直接或间接利用绿色植物光合作用形成的有机物质，包括植物、动物、微生物及其排泄与代谢物，它具有可再生性、低污染性和广泛分布性，因此，从能源安全和环境保护出发，生物质的开发利用已成为当前发展可再生能源的战略重点。生物质液化技术是生物质资源利用中的重要组成部分，生物质的液化机理如下：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。目前主要可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、惰性气体等，在适当的温度、压力下将生物质直接从固体液化成液体。生物质直接液化技术主要有热解液化、催化液化和加压加氢液化等，尤其以加压加氢液化产品收率高、品质好，其一般包括固体物料干燥、粉碎、制浆、升温、加压、反应、分离等复杂的工序。例如，中国专利文献CN103242871A公开了一种重油-生物质加氢共液化工艺，该工艺通过将经过干燥的生物质预粉碎至40～100目后再与重油混合形成浆料，并向此浆料中加入催化剂和硫化剂，而后置于浆态床加氢反应器中，控制反应温度为370℃-430℃，氢分压为4-8MPa，进行加氢热裂解反应，反应产物经分馏后得到生物油和焦炭。上述工艺实现了由生物质向生物油的转换，但上述技术中，一方面，由生物质和重油形成的浆料需要由泵输送至浆态床加氢反应器中，而多数生物质(例如秸秆)因具有丰富的孔隙率造成其比重较低，使之较难溶于生物质液化溶剂中，造成浆液中生物质的浓度较低(上述技术中生物质仅占重油质量的5～20wt％)，从而导致泵在单位时间内对生物质的输送量有限，造成上述加氢共液化工艺的生产效率较低、工业成本较高、能耗较大；另一方面，具有孔隙率的生物质易漂浮于液化溶剂表面，加之作为浆料溶剂的重油粘度较大，使得上述浆料不易流动，易造成输送管道的堵塞从而难以实现泵的平稳运输。现有技术虽然尝试在浆液中加入分散剂来提高生物质在浆液中的浓度及分散性，但分散剂的加入往往会影响制得的生物油的品质。此外，上述技术中生物质转化率和油相收率较低，其生物质转化率仅为90％左右，油相收率仅在70％左右。为此，如何对现有的生物质液化工艺进行改进以增加浆液中生物质的浓度、提高单位时间内泵对生物质的输送量、实现泵的平稳运输、降低能耗、提高生物质转化率和油相收率，这对于本领域技术人员而言依旧是一个亟待解决的技术难题。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有的生物质液化工艺中，泵对生物质的输送量少且运输不平稳、能耗高、生物质转化率低、油相收率低的缺陷，进而提供一种利用生物质生产燃料油和化工原料的工艺。为此，本专利技术解决上述问题所采用的技术方案如下：一种利用生物质生产燃料油和化工原料的工艺，包括如下步骤：(1)配制含有第一催化剂、硫化剂和生物质的浆液，向所述浆液中通入氢气以发生一级加氢反应，控制反应压力为15-25MPa、反应温度为260-350℃，得到一级加氢产物；所述生物质为秸秆，所述浆液的配制步骤为，将秸秆依次进行干燥、初粉碎、压缩和二次粉碎，而后与所述第一催化剂和硫化剂混合得到混合物，将所述混合物加入至油品中研磨制浆，得到秸秆浓度为30～60wt％的所述浆液；本专利技术中的秸秆可以是麦子、水稻、玉米、芦苇、高粱、谷子等谷类作物秸秆，也可以是大豆、小豆、绿豆、蚕豆、豌豆等豆科植物秸秆，还可以是棉花、亚麻、苎麻、大麻等纤维作物秸秆，可以是一种秸秆也可以是多种秸秆共同组成的生物质原料。(2)将第二催化剂、硫化剂与溶剂油混合制得催化剂油浆，向所述一级加氢产物中加入所述催化剂油浆并通入氢气以发生二级加氢反应，控制反应压力为15～25MPa、反应温度为380～480℃，得到二级加氢产物；(3)所述二级加氢产物经分离后收集油相，将油相进行分馏后分别得到馏程在230℃以上的燃料油和馏程在230℃以下的化工原料；其中，所述溶剂油为动物油、植物油或本工艺制得的燃料油中的一种或多种。所述浆液的配制步骤中，将所述秸秆进行压缩的压力为0.5～3MPa、温度为30-60℃。所述浆液的配制步骤中，所述秸秆的干燥温度为50-70℃、时间为3-5h，所述秸秆干燥后的含水率低于2wt％；初粉碎后中位粒度为100-300μm；经二次粉碎后中位粒度为30-50μm、二次粉碎后堆密度为400-500kg/m3。所述浆液的粘度为500-1400mPa﹒s(50℃)。进一步地，在所述浆液中，所述秸秆的含量为55～60wt％。所述研磨制浆为搅拌制浆、分散制浆、乳化制浆、剪切制浆或均质制浆。所述浆液的配制步骤中，所述油品为废弃动植物油脂、废矿物油、矿物油或馏分油中的一种或多种；进一步地，所述废弃动植物油脂为地沟油、潲水油或酸败油中的一种或多种；所述废矿物油为废润滑油或废机油中的一种或两种；所述矿物油为重油、渣油、蒽油或洗油中的一种或多种。上述利用生物质生产燃料油和化工原料工艺的步骤(1)中：所述硫化剂与所述第一催化剂的质量比为(0.4～1)：1；所述第一催化剂的添加量为所述浆液质量的0.1～10wt％，优选为2wt％；所述第一催化剂的粒度为5-500μm。步骤(1)中通入氢气的具体方法为：向所述浆液中注入高压氢气，并控制所述高压氢气与所述浆液的体积比为(600～1000)：1，从而形成一级反应原料；将所述一级反应原料送入第一浆态床反应器内以发生一级加氢反应，同时向所述第一浆态床反应器内注入高压冷氢，控制所述第一浆态床反应器内的总气速为0.02～0.2m/s，优选为0.05～0.08m/s；其中，所述高压氢气和高压冷氢的压力均为15～27MPa，所述高压冷氢的温度为50～135℃。进一步地，上述利用生物质生产燃料油和化工原料的工艺，将所述高压氢气分两次注入至所述浆液中，具体为：向所述浆液中第一次注入高压中温氢气后将所述浆液换热升温至260～350℃，而后再向所述浆液中第二次注入高压高温氢气；其中，所述高压中温氢气的温度为240～350℃，所述高压高温氢气的温度为360～510℃。上述利用生物质生产燃料油和化工原料工艺的步骤(2)中：在所述催化剂油浆中所述第二催化剂与所述溶剂油的质量比为(1～2)：10；所述第二催化剂的添加量为所述一级加氢产物质量的0.5～2％；所述硫化剂与所述第二催化剂的质量比为(0.01～1)：1；所述第二催化剂的粒度为5-500μm。步骤(2)中通入氢气的方法为：将所述一级加氢产物与所述催化剂油浆的混合物升温至380～480℃，优选为430℃，而后将所述混合物送入至第二浆态床反应器内并通入高压高温氢气以发生二级加氢反应，同时向所述第二浆态床反应器内注入高压冷氢，并控制所述第二浆态床反应器内的总气速为0.06～0.1m/s，且高压高温氢气与所述一级加氢产物的体积比为(1000～1500)：1；其中，所述高压高温氢气和高压冷氢的压力均为15～27MPa，所述高压高温氢气的温度为430～480℃，所述高压冷氢的温度为50～135℃。所述高压冷氢经由所述第一浆态床反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用生物质生产燃料油和化工原料的工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)配制含有第一催化剂、硫化剂和生物质的浆液，向所述浆液中通入氢气以发生一级加氢反应，控制反应压力为15‑25MPa、反应温度为260‑350℃，得到一级加氢产物；所述生物质为秸秆，所述浆液的配制步骤为，将秸秆依次进行干燥、初粉碎、压缩和二次粉碎，而后与所述第一催化剂和硫化剂混合得到混合物，将所述混合物加入至油品中研磨制浆，得到秸秆浓度为30～60wt％的所述浆液；(2)将第二催化剂、硫化剂与溶剂油混合制得催化剂油浆，向所述一级加氢产物中加入所述催化剂油浆并通入氢气以发生二级加氢反应，控制反应压力为15‑25MPa、反应温度为380‑480℃，得到二级加氢产物；(3)所述二级加氢产物经分离后收集油相，将油相进行分馏后分别得到馏程在230℃以上的燃料油和馏程在230℃以下的化工原料；其中，所述溶剂油为动物油、植物油或本工艺制得的燃料油中的一种或多种。

【技术特征摘要】
1.一种利用生物质生产燃料油和化工原料的工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)配制含有第一催化剂、硫化剂和生物质的浆液，向所述浆液中通入氢气以发生一级加氢反应，控制反应压力为15-25MPa、反应温度为260-350℃，得到一级加氢产物；所述生物质为秸秆，所述浆液的配制步骤为，将秸秆依次进行干燥、初粉碎、压缩和二次粉碎，而后与所述第一催化剂和硫化剂混合得到混合物，将所述混合物加入至油品中研磨制浆，得到秸秆浓度为30～60wt％的所述浆液；(2)将第二催化剂、硫化剂与溶剂油混合制得催化剂油浆，向所述一级加氢产物中加入所述催化剂油浆并通入氢气以发生二级加氢反应，控制反应压力为15-25MPa、反应温度为380-480℃，得到二级加氢产物；(3)所述二级加氢产物经分离后收集油相，将油相进行分馏后分别得到馏程在230℃以上的燃料油和馏程在230℃以下的化工原料；其中，所述溶剂油为动物油、植物油或本工艺制得的燃料油中的一种或多种。2.根据权利要求1所述的利用生物质生产燃料油和化工原料的工艺，其特征在于，所述浆液的配制步骤中，将所述秸秆进行压缩的压力为0.5～3MPa、温度为30-60℃。3.根据权利要求1或2所述的利用生物质生产燃料油和化工原料的工艺，其特征在于，所述浆液的配制步骤中，所述秸秆的干燥温度为50-70℃、时间为3-5h，所述秸秆干燥后的含水率低于2wt％；初粉碎后中位粒度为100-300μm；经二次粉碎后中位粒度为30-50μm、二次粉碎后堆密度为400-500kg/m3。4.根据权利要求1-3任一项所述的利用生物质生产燃料油和化工原料的工艺，其特征在于，在所述浆液中，所述秸秆的含量为55～60wt％。5.根据权利要求1-4任一项所述的利用生物质生产燃料油和化工原料的工艺，其特征在于，所述浆液的配制步骤中，所述油品为废弃动植物油脂、废矿物油、矿物油或馏分油中的一种或多种。6.根据权利要求1-5任一项所述的利用生物质生产燃料油和化工原料的工艺，其特征在于，步骤(1)中：所述硫化剂与所述第一催化剂的质量比为(0.4～1)：1；所述第一催化剂的添加量为所述浆液质量的0.1～10wt％；所述第一催化剂的粒度为5-500μm。7.根据权利要求1-6任一项所述的利用生物质生产燃料油和化工原料的工艺，其特征在于，步骤(1)中通入氢气的具体方法为：向所述浆液中注入高压氢气，并控制所述高压氢气与所述浆液的体积比为(600～1000)：1，从而形成一级反应原料；将所述一级反应原料送入第一浆态床反应器内以发生一级加氢反应，同时向所述第一浆态床反应器内注入高压冷氢，控制所述第一浆态床反应器内的总气速为0.02～0.2m/s，优选为0.05～0.08m/s；其中，所述高压氢气和高压冷氢的压力均为15～27MPa，所述高压冷氢的温度为50～135℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：林科，李林，郭立新，
申请(专利权)人：北京三聚环保新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11