用于将生物质衍生热解油脱氧的设备和方法技术

本文提供用于将生物质衍生热解油脱氧的设备和方法。在一个实例中，方法包括将原料流分成第一和第二原料部分。原料流包含生物质衍生热解油且具有60℃或更小的温度。将第一原料部分与热有机液流结合以形成第一热稀释热解油进料流。使第一热稀释热解油进料流与第一脱氧催化剂在氢气的存在下接触以形成中间低氧热解油流出物。将第二原料部分与中间低氧热解油流出物结合以形成第二热稀释热解油进料流。使第二热稀释热解油进料流与第二脱氧催化剂在氢气的存在下接触以形成另外的低氧热解油流出物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】优先权陈述本申请要求2012年11月14日提交的美国申请N0.13/676, 281的优先权，通过引用将其全部内容并入本文中。关于联邦政府资助研宄或开发的陈述本专利技术在U.S.Department of Energy授予的DE-EE0002879下在政府支持下进行。政府具有本专利技术的某些权益。

一般性地涉及用于生产生物柴油的设备和方法，更特别地涉及用于由生物质衍生热解油的催化脱氧生产低氧生物质衍生热解油的设备和方法。专利技术背景快速热解是使用热解反应器将有机含碳生物质原料，即“生物质”，例如废木、短期轮作作物、农业废物、城市固体废物、能源草、海藻等在不存在空气下快速加热至300-900°C的方法。在这些条件下，产生固体产物、液体产物和气体热解产物。气体热解产物的可冷凝部分(蒸气)冷凝成生物质衍生热解油(也称为“热解油(pyoil)”)。生物质衍生热解油可作为燃料直接燃烧以用于某些锅炉和炉应用，并且还可作为催化方法中的潜在原料用于在炼油厂中生产运输燃料和运输燃料混合物。近期的评估表明由生物质衍生热解油产生的脱氧液体具有替代多于50%的运输燃料的潜势，由此降低对对常规石油的依赖性并降低运输领域环境影响如温室气体(GHG)排放。然而，生物质衍生热解油为复杂的高度氧化有机液体，其具有目前限制其作为生物燃料的使用的性能。例如，生物质衍生热解油具有高酸度和低能量密度，其部分可归因于油中的氧化烃(和水)。如本文所用“氧化烃”为包含氢、碳和氧的有机化合物。生物质衍生热解油中的这类氧化烃包括羧酸、苯酚、甲酚、醇、醛等，其中一些是化学不稳定的且在储存期间可经受二次反应。常规生物质衍生热解油包含30重量％或更大的来自这些氧化烃的氧。生物质衍生热解油转化成高能量密度、即到型(drop-1n)生物燃料和化学品需要氢气添加以及生物质衍生热解油的完全或部分脱氧。不幸的是，生物质衍生热解油是加氢处理的困难原料。首先，生物质衍生热解油的催化加氢脱氧是非常放热的，并且可导致在从催化剂表面至整个加氢处理反应器中任何位置上的不理想热点，使得难以控制轴向和径向上的反应器温度廓线。差控制的生物质衍生热解油催化脱氧通常导致催化剂结垢和加氢处理反应器的快速堵塞。不经对反应温度、反应物种的浓度和催化剂组成的合适控制，耐熔组分可在催化剂表面上以及催化剂颗粒之间的空隙空间中形成，产生不理想的流动方式、催化剂活性的损失和反应器差压的建立。认为耐熔组分的形成是由于存在于生物质衍生热解油中的至少一部分贫氢且化学不稳定的组分的热或酸催化聚合，例如第二级反应，其中这些反应性物种中的至少一部分化学相互作用，产生玻璃状褐色聚合物或粉状褐色炭，这限制了运行持续时间和生物质衍生热解油的可加工性。因此，理想的是提供用于以对反应条件的改进控制生产低氧生物质衍生热解油的设备和方法。此外，理想的是提供用于以改进的催化剂稳定性和提高的开工效率生产低氧生物质衍生热解油的设备和方法以及改进将生物质衍生热解油转化成适用作运输燃料和混合原料的较高能量密度液体产物的总效率。此外，本专利技术的其它理想特征和特性会从随后的详细描述和所附权利要求书连同附图和该背景中获悉。概述本文提供。根据一个示例实施方案，将生物质衍生热解油脱氧的方法包括步骤:将原料流分成包括第一原料部分和第二原料部分在内的部分。原料流包含生物质衍生热解油且具有60°c或更小的第一温度。将第一原料部分与热有机液流结合以形成第一热稀释热解油进料流。使第一热稀释热解油进料流与第一脱氧催化剂在氢气的存在下且在第一反应区中在有效形成第一中间低氧热解油流出物的第一加氢处理条件下接触。将第二原料部分与第一中间低氧热解油流出物结合以形成第二热稀释热解油进料流。使第二热稀释热解油进料流与第二脱氧催化剂在氢气的存在下并在第二反应区中在有效形成另外的低氧热解油流出物的第二加氢处理条件下接触。第一和第二脱氧催化剂为相同类型或不同类型的催化剂。根据另一示例实施方案，提供用于将生物质衍生热解油脱氧的方法。该方法包括步骤:将低氧热解油流出物分离并任选选择性地加热以形成低氧热解油产物流、热再循环有机液流和富氢再循环气流。将包含生物质衍生热解油且具有60°C或更小的第一温度的原料流分成包括第一原料部分和第二原料部分在内的部分。使第一原料部分与热再循环有机液流和富氢再循环气流结合以形成第一热稀释热解油进料流。将第一热稀释热解油进料流引入包含第一脱氧催化剂并在有效形成第一中间低氧热解油流出物的第一加氢处理条件下操作的第一反应区中。将第二原料部分与第一中间低氧热解油流出物结合以形成第二热稀释热解油进料流。将第二热稀释高油进料流引入包含第二脱氧催化剂且在有效形成另外的低氧热解油流出物的第二加氢处理条件操作的第二反应区中。第一和第二脱氧催化剂为相同类型或不同类型的催化剂。根据另一示例实施方案，提供将生物质衍生热解油脱氧的设备。配置该设备以接收原料流。原料流包含生物质衍生热解油且具有60°C或更小的温度。进一步配置该设备以将原料流分成包括第一原料部分和第二原料部分在内的部分并将第一原料部分与热有机液流结合以形成第一热稀释热解油进料流。配置第一反应区以包含第一脱氧催化剂。进一步配置第一反应区接收第一热稀释热解油进料流以与第一脱氧催化剂在氢气的存在下接触并在有效形成第一中间低氧热解油流出物的第一加氢处理条件下操作。配置该设备以将第二原料部分与第一中间低氧热解油流出物结合形成第二热稀释热解油进料流。配置第二反应区以包含第二脱氧催化剂。进一步配置第二反应区接收第二热稀释热解油进料流以与第二脱氧催化剂在氢气的存在下接触并在有效形成另外的低氧热解油流出物的第二加氢处理条件下操作。第一和第二脱氧催化剂为相同类型或不同类型的催化剂。附图简述下文连同以下附图描述各个实施方案，其中类似的数字表示类似的元件，且其中:图1为根据一个示例实施方案的的方块图；图2为根据另一示例实施方案的的方块图；和图3为根据另一示例实施方案的的方块图。详述以下详述在性质上仅为示例的，且不意欲限制各个实施方案或应用及其用途。此夕卜，不意欲受先前背景或以下详述中显示的任何理论束缚。本文预期的各个实施方案涉及用于将生物质衍生热解油(在下文中也称为“热解油”)脱氧的方法。不同于现有技术，本文教导的示例实施方案使用相互流体连通的一系列反应区，包括第一反应区和第二反应区。如本文所用，术语“区”指包括一个或多个设备件和/或一个或多个子区的区域。设备件可包括一个或多个反应器或反应容器、加热器、交换器、管道、泵、压缩机和控制器。另外，设备件如反应器、干燥器或容器可进一步包括一个或多个区或子区。将包含生物质衍生热解油且具有60°C或更小的温度的原料流分成包括第一原料部分和第二原料部分在内的部分。将第一原料部分与热有机液流和富氢气流结合以稀释并快速加热第一原料部分并形成第一热稀释热解油进料流。在一个示例实施方案中，热有机液流和/或富氢气流为与第二反应区下游的流出物分离的再循环料流。将第一热稀释热解油进料流引入第一反应区中并接触包含在第一反应区中的脱氧催化剂。第一反应区在有效形成中间低氧热解油流出物的加氢处理条件下操作。术语“低氧热解油”、“低氧热解油”和“低氧生物质衍生热解油”通常包括所产生的具有比常规生物质本文档来自技高网...

【技术保护点】
将生物质衍生热解油脱氧的方法，所述方法包括步骤：将包含生物质衍生热解油且具有60℃或更小的第一温度的原料流分成包括第一原料部分和第二原料部分在内的部分；将第一原料部分与热有机液流结合以形成第一热稀释热解油进料流；使第一热稀释热解油进料流与第一脱氧催化剂在氢气的存在下在第一反应区中在有效形成第一中间低氧热解油流出物的第一加氢处理条件下接触；将第二原料部分与第一中间低氧热解油流出物结合以形成第二热稀释高油进料流；和使第二热稀释高油进料流与第二脱氧催化剂在氢气的存在下在第二反应区中在有效形成另外的低氧热解油流出物的第二加氢处理条件下接触，且其中第一和第二脱氧催化剂为相同类型或不同类型的催化剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·N·卡尔奈斯，
申请(专利权)人：环球油品公司，
类型：发明
国别省市：美国;US