用于转化生物质材料的方法技术

一种用于转化生物质材料的方法，其包括a)以一个或多个步骤将生物质材料转化成一种或多种C3至C12含氧化合物；b)使所述一种或多种C3至C12含氧化合物与氢在大于1.0兆帕的氢分压下，在硫化的碳-碳偶联催化剂存在下接触；其中所述碳-碳偶联催化剂包括基于所述碳-碳偶联催化剂的总重量计等于或大于60wt％的沸石以及在等于或大于0.1wt％至等于或小于10wt％范围内的加氢金属。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于转化生物质材料的方法
本专利技术涉及转化生物质材料的方法。更特定地，本专利技术涉及将生物质材料转化成中间馏分沸点产物的方法。
技术介绍
随着对液体运输燃料的需求增加，“易采油”(可容易地接触到和采收的原油)的储量减少以及对这样的燃料的碳足迹的约束增多，研发出以有效方式从生物质产生液体运输燃料的途径愈发重要。这样的从生物质产生的液体运输燃料有时也称为生物燃料。生物质提供可再生碳的来源。因此，在使用这样的生物燃料时，可实现比源自石油的燃料更可持续的CO2排放。在2005年9月26至28日由FrankAgbogbo和MarkHoltzapple在ISAFXV会议，SanDiego，California，USA上展示的题为“RecentadvancesintheMixAlcoprocessfortheproductionofmixedalcoholfuel”的论文以及由CaterynaAiello-Mazzarri、FrankK.Agbogbo和MarkT.Holtzapple于BioresourceTechnology97(2006)第47至56页刊登的题为“Conversionofmunicipalsolidwastetocarboxylicacidsusingamixedcultureofmesophilicmicroorganisms”的论文中阐述了所谓的MixAlco方法。在此方法中，生物质首先用石灰预处理，且然后酸形成厌氧微生物的混合培养物产生羧酸盐。随后将这些岩浓缩并热转化成混合酮，并最终加氢成混合醇。然而，遗憾的是，这样的混合醇或混合酮并非仅仅与常用燃料掺合。混合醇或混合酮将改变常用燃料的性质，这可能降低该燃料的性能并且阻止其简单地投入用于源自石油的燃料的现有燃料基本设施中。WO2010/053681阐述尤其包括将生物质转化成醇并从醇合成液体烃燃料的生物燃料产生方法。WO2010/053681阐述若干将生物质转化成醇的方法。WO2010/053681进一步提及显然可在氢不存在下在高温(300℃-450℃)和中等压力(1-40atm.)下在沸石催化剂存在下在寡聚反应器中将醇直接寡聚成烃(亦参见WO2010/053681的图10)。其进一步指示，通过控制寡聚方法的温度和压力和/或沸石的组成，可引导较长或较短链烃的产生。WO2010/053681进一步提及也可控制最终产物中烷烃分支的量。在其实施例1中，使27公吨仲醇在350℃下在10atm.下在沸石催化剂以及氧存在下寡聚，以产生17公吨汽油和水。醇至汽油的转化显然也涉及加氢步骤。汽油基于醇进料的重量的近似产率经计算可为约63wt％。在其实施例5中，通过镍催化剂在约130℃和15atm氢下将27公吨混合酮转化成约28公吨仲醇。使28公吨仲醇在350℃下在10atm.下在沸石催化剂存在下寡聚，以产生12公吨汽油、5公吨轻质烃残余物和20公吨水。汽油基于醇进料的重量的近似产率经计算可为约42wt％。在可从TexasA&M大学研究生院，USA，(2009年12月)获得的题为“TRANSFORMATIONOFACETONEANDISOPROPANOLTOHYDROCARBONSUSINGHZSM-5CATALYST”的论文中，S.T.Vasquez阐述使用HZSM-5催化剂将丙酮和异丙醇转化成烃。该论文阐述沸石固体-酸催化剂HZSM-5可将醇或酮转化成烃。使用二氧化硅对氧化铝摩尔比(SAR)为80和280的催化剂。Vasquez建议进行进一步研究以使用诸如镍或铜等金属来对催化剂HZSM-5改性。然而，在WO2010/053681和Vasquez的方法中，当这样的现有技术方法将以连续方式以商业规模来应用时，现有技术催化剂的失活可能成为问题。在不希望受限于任一类理论下，人们认为经较长操作时间操作现有技术方法，可导致催化剂过度结焦以及随后失活。例如，Gayubo等人在其题为“TransformationofOxygenatecomponentsofBiomassPyrolysisOilonaHZSM-5Zeolite.I.AlcoholsandPhenols”于Ind.Eng.Chem.Res.2004，第43卷，第2610至2618页中刊登、以及题为“TransformationofOxygenateComponentsofBiomassPyrolysisOilonaHZSM-5Zeolite.II.Aldehydes，Ketones，andAcids”于Ind.Eng.Chem.Res.2004，43，2619-2626中刊登的论文中阐述，温度和时空对通过植物生物质的急骤热解获得的液体产物的若干模型组分(1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、苯酚及2-甲氧基苯酚)通过HZSM-5沸石催化剂转化的效应。HZSM-5沸石催化剂包括30wt％膨润土、45wt％熔融氧化铝和25wt％二氧化硅对氧化铝摩尔比为24的HZSM-5沸石。其解释，发现将含氧化合物转化成烃的可行性受限于因结焦造成的催化剂失活，以及该失活影响生产中产物随时间的分布。此外，WO2010/053681和Vasquez的方法无法提供可以容易地与常用燃料掺合和/或可简单地投入用于源自化石的燃料的现有燃料基本设施中的平滑中间馏分沸点产物。提供用于转化生物质材料的方法和/或用于转化含有一种或多种源自生物质材料的C3至C12含氧化合物的进料的方法，将是本领域中的进步，该方法可以延长时间段操作而不使催化剂大量失活。
技术实现思路
有利地，本专利技术提供用于转化生物质材料的方法，所述方法包括：a)以一个或多个步骤将生物质材料转化成一种或多种C3至C12含氧化合物；b)使所述一种或多种C3至C12含氧化合物与氢在大于1.0兆帕(MegaPascal)的氢分压下，在硫化的碳-碳偶联催化剂存在下接触；其中所述碳-碳偶联催化剂包括基于所述碳-碳偶联催化剂的总重量计等于或大于60wt％的沸石以及在等于或大于0.1wt％至等于或小于10wt％范围内的加氢金属。现已发现，这样的方法可以有利地延长催化剂抵抗因结焦形成和/或催化剂中毒而造成的失活的稳定性。此外，已发现该方法适用于产生中间馏分沸点产物。该中间馏分沸点产物可以以良好的产率获得，并且可以有利地用于产生生物燃料和/或生物化学品。有利地，该中间馏分沸点产物可具有平滑的沸点曲线和/或可容易地与常用燃料掺合和/或可简单地投入用于源自化石的燃料的现有燃料基本设施中。中间馏分沸点产物在本文中应优选理解为，在0.1兆帕(MPa)下具有如通过ASTM方法D2887所测定的在等于或大于140℃至等于或小于370℃范围内的沸点的产物。附图简要说明图1示出如通过ASTM方法D2887所测定的可通过本专利技术方法获得的两种产物的沸点分布。具体实施方式在本专利技术方法的步骤a)中，将生物质材料以一个或多个步骤转化成一种或多种C3至C12含氧化合物。可以将全部生物质材料转化成所述一种或多种C3至C12含氧化合物，或可将生物质材料的一部分转化成一种或多种C3至C12含氧化合物。在实践中，仅可将生物质材料的一部分转化成一种或多种C3至C12含氧化合物，而将生物质材料的剩余部分转化成其它产物。在本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于转化生物质材料的方法，其包括a)以一个或多个步骤将生物质材料转化成一种或多种C3至C12含氧化合物；b)使所述一种或多种C3至C12含氧化合物与氢在大于1.0兆帕的氢分压下，在硫化的碳‑碳偶联催化剂存在下接触；其中所述碳‑碳偶联催化剂包括基于所述碳‑碳偶联催化剂的总重量计等于或大于60wt％的沸石以及在等于或大于0.1wt％至等于或小于10wt％范围内的加氢金属。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.31 IN 5515/CHE/20121.一种用于转化生物质材料的方法，其包括a)以包括以下的步骤转化生物质材料：i)利用一种或多种微生物使生物质材料发酵，以产生包括一种或多种羧酸的发酵培养液；ii)借助于缓冲剂来中和所述一种或多种羧酸，以产生一种或多种羧酸盐；iii)将所述一种或多种羧酸盐转化成一种或多种C3至C12酮、一种或多种C3至C12烷醇或其组合；b)使所述一种或多种C3至C12酮、一种或多种C3至C12烷醇或其组合与氢在大于1.0兆帕的氢分压下、在硫化的碳-碳偶联催化剂存在下、在等于或大于250℃至等于或小于450℃范围内的温度下、并且以在0.2kg进料/kg催化剂/小时至2.5kg进料/kg催化剂/小时范围内的WHSV接触；其中引入步骤b)的进料还含有在等于或大于150ppmw至等于或小于2000ppmw范围内的硫；以及其中所述碳-碳偶联催化剂包括基于所述碳-碳偶联催化剂的总重量计等于或大于60wt％的沸石以及在等于或大于0.1wt％至等于或小于10wt％范围内的加氢...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·N·乌拉德，A·A·德尔帕乔，L·N·奇尔克桑达拉拉詹，M·R·潘查格努拉，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL