生物质或剩余废料向生物燃料的转化制造技术

本发明专利技术提供了从固体生物质和/或剩余废弃原料生产液体烃产品的方法，所述方法包括以下步骤：a)在加氢热解反应器容器中在分子氢和一种或多种脱氧催化剂存在下加氢热解所述固体原料，产生包含部分脱氧的加氢热解产物、H2O、H2、CO2、CO、C1‑C3气体、焦炭和催化剂粉末的产物流；b)从所述产物流中移除所述焦炭和催化剂粉末；c)在加氢转化反应器容器中在一种或多种加氢转化催化剂和步骤a)中产生的H2O、CO2、CO、H2和C1–C3气体的存在下加氢转化所述部分脱氧的加氢热解产物，产生包含基本上完全脱氧的烃产物、H2O、CO、CO2、和C1–C3气体的蒸汽相产物；d)冷凝步骤d)中的蒸汽相产物以提供包含基本上完全脱氧的C4+烃液体和水性材料的液相产物，并将所述液相产物与包含H2、CO、CO2和C1–C3气体的气相产物分离；e)从所述基本上完全脱氧的C4+烃液体中除去所述水性材料；和f)在加氢处理反应器容器中在氢和一种或多种加氢处理催化剂存在下加氢处理所述基本上完全脱氧的C4+烃液体的至少一部分，以提供升级的液体烃流，每一种加氢处理催化剂包含在固体载体上的至少一种还原金属。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及将生物质或剩余废料转化为适合用作燃料或用作燃料的掺和组分的液体烃材料。专利技术背景随着对液体运输燃料需求的增加、“易得油”(易于获得并回收的石油原油)的储量降低以及对这样的燃料的碳足迹的限制增加，对于开发以有效方式从生物质生产液体运输燃料的途径变得越来越重要。从生物质生产的这种液体运输燃料有时也称作生物燃料。生物质提供了可再生的碳源。因此，当使用这种生物燃料时，可获得相对于石油衍生的燃料的更可持续的CO2排放。用于将生物质加工成高质量液体燃料的有效的、自容式方法描述在申请人为Gas Technology Institute的WO 2010/117437 A1中。所述方法包括以下步骤：a)在包含分子氢和脱氧催化剂的加氢热解反应器容器中加氢热解生物质，产生以下物质的混合物：主要包含CO2、H2O、CO和C1–C3气体的轻质气体、包含加热氢解的部分脱氧产物的蒸汽、焦炭、灰分和脱氧催化剂的粉末；b)从上述轻质气体和包含加热氢解的部分脱氧产物中除去上述焦炭、灰分和脱氧催化剂粉末；c)在加氢转化反应器容器中使用加氢转化催化剂在步骤a)产生的H2O、CO2、CO和C1–C3气体的存在下加工包含加热氢解的部分脱氧产物的蒸汽，产生基本上完全脱氧的烃液体和包含CO、H2O、CO2、和轻质烃气体(C1–C3)的气态混合物；d)蒸汽重整所述C1–C3气态混合物的一部分，并水-气转换CO，产生分子氢；和e)将所述分子氢引入所述反应器容器中用于加氢热解所述生物质，其中步骤a)和c)在其中所述生物质中约30-70％的氧转化为H2O且所述氧的约30-70％转化为CO和CO2的条件下运行。重整的氢然后可用于所述方法中作
为步骤a)中的氢源。来自WO 2010/117437的方法的产物可然后进一步分离以产生柴油(diesel)燃料、汽油(gasoline)或用于汽油和柴油燃料的掺和组分。汽油和柴油燃料在不同地方要求不同的规格。不符合这些规格的材料可用作燃料中的掺和组分或者可能需要被升级以用作掺和组分或用作燃料本身。固体原料，例如包含废塑料和包含木质纤维素的生物质原料(例如木质生物质、农业残余物、林业残余物、来自木产品和纸浆工业和包含废塑料和/或木质纤维素材料的分选的城市固体废物的残余物)是重要的燃料加工的生物质原料，因为它们可大规模地获得。木质纤维素包含木质素、纤维素和半纤维素以任何比例的混合物，且通常还含有灰分和水分。通过加氢热解和加氢转化木质纤维素和包含废塑料的原料形成的烃液体产物可能达不到许多地方的柴油和汽油范围产品所要求的规格。例如，这种材料可能具有各种种类或烃分子(芳烃、链烷烃和环烷烃)的不期望的分布，导致例如差的汽油辛烷值和差的柴油产品的十六烷值。因此，期望提供一种用于将包含木质纤维素的生物质转化为液烃产品(其中所述液烃产品符合世界上一个或多个地方的汽油和/或柴油规格)的改进的方法。
技术实现思路
因此，本专利技术提供了从固体生物质和/或剩余废弃原料生产液体烃产品的方法，所述方法包括以下步骤：a)在加氢热解反应器容器中在分子氢和一种或多种脱氧催化剂存在下加氢热解所述固体原料，产生包含部分脱氧的加氢热解产物、H2O、H2、CO2、CO、C1-C3气体、焦炭和催化剂粉末的产物流；b)从所述产物流中移除所述焦炭和催化剂粉末；c)在加氢转化反应器容器中在一种或多种加氢转化催化剂和步骤a)中产生的H2O、CO2、CO、H2和C1–C3气体的存在下加氢转化
所述部分脱氧的加氢热解产物，产生包含基本上完全脱氧的烃产物、H2O、CO、CO2、和C1–C3气体的蒸汽相产物；d)冷凝步骤d)中的蒸汽相产物以提供包含基本上完全脱氧的C4+烃液体和水性材料的液相产物，并将所述液相产物与包含H2、CO、CO2和C1–C3气体的气相产物分离；e)从基本上完全脱氧的C4+烃液体中除去所述水性材料；和f)在加氢处理反应器容器中在氢和一种或多种加氢处理催化剂(每一种加氢处理催化剂包含在固体载体上的至少一种还原金属)存在下加氢处理所述基本上完全脱氧的C4+烃液体的至少一部分，以提供升级的液体烃流。附图简述图1显示了现有技术公开WO 2010/117437的一个实施方式的代表。图2-5显示了本专利技术方法的非限制性实施方式的代表。具体实施方式本专利技术人惊讶地发现，可从包含生物质和/或废塑料的固体原料以包括以下步骤的有效方法获得具有改善规格的液烃燃料：使所述原料经受加氢热解和加氢转化步骤，分离液体C4+烃产物并使所述液体C4+烃产物的至少一部分在一种或多种催化剂存在下经受加氢处理步骤，所述催化剂包含负载在固体载体上的还原金属。在本专利技术方法的第一步骤中，将包含木质纤维素和/或废塑料的固体原料和分子氢引入包含脱氧催化剂的反应器容器中，在所述容器中，生物质经受加氢热解，产生包含焦炭、加氢热解的部分脱氧产物、轻质气体(C1-C3气体、H2O、CO、CO2、和H2)和催化剂粉末的输出物。虽然可使用适于加氢热解的任何类型的反应器，但优选类型的反应器是鼓泡流化床反应器。选择流化速度、催化剂尺寸和体积密度、以及生物质尺寸和体积密度，使得催化剂保持在鼓泡流化床中，同时
产生的焦炭夹带出反应器。加氢热解步骤采用快速加热生物质进料使得热解蒸汽在反应器容器中的停留时间优选小于约1分钟、更优选小于30秒并最优选小于10秒。本专利技术方法中使用的固体原料包含剩余废弃原料和/或生物质原料，其包含木质素、木质纤维素、纤维素和/或半纤维素材料中的一种或多种的任何组合。木质纤维素材料包含木质素、纤维素和半纤维以任何比例的混合物，且通常还含有灰分和水分。这样的材料通常比纤维素和半纤维素材料更难以转化成可代替的液烃产物。本方法的一个优点在于其可用于包含木质纤维素的生物质。因此，本方法中使用的固体生物质原料优选包含木质纤维素材料。合适的包含木质纤维素的生物质包括木质生物质和农业和林业产品和剩余物(整个收获的能源作物、圆木、深林砍伐物、竹子、锯屑、甘蔗渣、甘蔗叶和废物、棉杆、玉米秸秆、玉米棒、蓖麻秸秆、麻风树整个收获物、麻风树修剪物、棕榈树的脱油块、蓖麻和麻风树、椰子壳、源自可食用坚果产物的剩余物及其混合物，和包含木质纤维素材料的城市固体废物。城市固体废物可包括如下的任何组合：木质纤维素材料(庭院修剪物、压力处理的木头例如篱笆杆、胶合板)、废弃的纸张和纸板和废塑料、以及耐火材料例如玻璃、金属。在用于本专利技术方法之前，城市固体废物可任选转化成颗粒或团块形式，这样的颗粒或团块在工业中通常称作垃圾衍生燃料。一些原料(例如藻类和浮萍)除木质纤维素之外还可含有蛋白质和脂类。剩余废弃原料是主要包含废塑料的那些。在本专利技术的一个优选实施方式中，木质生物质、优选木材被用作生物质来源。本专利技术方法中使用的固体原料可以以大多数颗粒优选具有小于约3.5mm的尺寸的松散生物质颗粒形式或以生物质/液体浆料的形式提供到加氢热解反应器容器中。但是，本领域技术人员将理解，生物质进料可以以使得可容纳更大颗粒尺寸的方式进行预处理或以其它方式加工。用于将生物质进料引入加氢热解反应器容器中的合适的装置包括但不限于螺旋钻、快速移动的(大于约5米/秒)载气(例如
惰性气体和H2)流、和本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于从固体生物质和/或剩余废弃原料生产液体烃产物的方法，所述方法包括以下步骤：a)在加氢热解反应器容器中在分子氢和一种或多种脱氧催化剂存在下加氢热解所述固体原料，产生包含部分脱氧的加氢热解产物、H2O、H2、CO2、CO、C1‑C3气体、焦炭和催化剂粉末的产物流；b)从所述产物流中除去所述焦炭和催化剂粉末；c)在加氢转化反应器容器中在一种或多种加氢转化催化剂和步骤a)中产生的所述H2O、CO2、CO、H2和C1–C3气体的存在下加氢转化所述部分脱氧的加氢热解产物，产生包含基本上完全脱氧的烃产物、H2O、CO、CO2、和C1–C3气体的蒸汽相产物；d)冷凝步骤d)中的所述蒸汽相产物以提供包含基本上完全脱氧的C4+烃液体和水性材料的液相产物，并将所述液相产物与包含H2、CO、CO2和C1–C3气体的气相产物分离；e)从所述基本上完全脱氧的C4+烃液体中除去所述水性材料；和f)在加氢处理反应器容器中在氢和一种或多种加氢处理催化剂存在下加氢处理至少一部分所述基本上完全脱氧的C4+烃液体，以提供升级的液体烃流，每一种加氢处理催化剂包含在固体载体上的至少一种还原金属。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.28 EP 14152931.31.用于从固体生物质和/或剩余废弃原料生产液体烃产物的方法，所述方法包括以下步骤：a)在加氢热解反应器容器中在分子氢和一种或多种脱氧催化剂存在下加氢热解所述固体原料，产生包含部分脱氧的加氢热解产物、H2O、H2、CO2、CO、C1-C3气体、焦炭和催化剂粉末的产物流；b)从所述产物流中除去所述焦炭和催化剂粉末；c)在加氢转化反应器容器中在一种或多种加氢转化催化剂和步骤a)中产生的所述H2O、CO2、CO、H2和C1–C3气体的存在下加氢转化所述部分脱氧的加氢热解产物，产生包含基本上完全脱氧的烃产物、H2O、CO、CO2、和C1–C3气体的蒸汽相产物；d)冷凝步骤d)中的所述蒸汽相产物以提供包含基本上完全脱氧的C4+烃液体和水性材料的液相产物，并将所述液相产物与包含H2、CO、CO2和C1–C3气体的气相产物分离；e)从所述基本上完全脱氧的C4+烃液体中除去所述水性材料；和f)在加氢处理反应器容器中在氢和一种或多种加氢处理催化剂存在下加氢处理至少一部分所述基本上完全脱氧的C4+烃液体，以提供升级的液体烃流，每一种加氢处理催化剂包含在固体载体上的至少一种还原金属。2.根据权利要求1所述的方法，其中包含CO、CO2、和C1–C3气体的所述气相产物经受重整和水气转换过程以产生氢。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述气相产物在经受所述重整和水气转换过程之前首先被纯化以除去存在的任何硫和NH3。4.根据权利要求2或权利要求3所述的方法，其中在所述重整和水气转换过程中产生的氢被用作步骤a)、c)和f)的至少一步中所述分子氢的至少一部分。5.根据权利要求4所述的方法，其中在所述重整和水气转换过程中产生的氢被用于提供在步骤a)、c)和f)中所需要的全部氢。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·N·乌拉德，A·A·德尔帕乔，M·R·潘查格努拉，L·N·奇尔克桑达拉拉詹，S·戈帕尔，
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