用于将生物质转化成粗生物油的催化剂组合物和催化方法技术

本公开提供用于将生物质转化成粗生物油的催化剂组合物。所述组合物包含至少一种金属化合物、至少一种支撑体和至少一种稳定/增溶剂。还公开了用于制备催化剂组合物以及将生物质水热转化成粗生物油的方法。

Catalyst composition and method for converting biomass to crude bio oil

The present invention provides a catalyst composition for converting biomass into crude bio oil. The composition comprises at least one metal compound, at least one support and at least one stable / solvent. Also disclosed is a process for the preparation of a catalyst composition and the conversion of biomass to a crude bio oil.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及用于将生物质转化成粗生物油的催化剂组合物。本公开还涉及在存在催化剂的情况下将生物质转化成粗生物油的方法。
技术介绍
定义：生物质：在本公开背景下的术语生物质意指诸如有机废物、城市垃圾、木材、农作物或农业废物、城市废物等材料，它们可用作燃料或能量来源。粗生物油：在本公开背景下的术语粗生物油意指来源于生物质并可用作石油燃料的替代品的油或生物燃料。生物质(一种可再生能源)可经由燃烧直接用于产生热量，或在转化后间接用于产生各种形式的生物燃料。生物燃料来源于生物质并旨在提供石油燃料的替代品。将生物质转化成生物燃料可通过不同的方法实现，这些方法大致分为热、化学和生物化学方法。诸如石油、天然气和煤的化石燃料通常通过从埋在地下的生物质的热化学转化(TCC)过程而形成。TCC是生物质在受热且通常加压的贫氧密闭环境中的化学重整过程，其中长链有机化合物断裂成短链烃，诸如合成气或油。TCC是包括气化(包括费-托法)、直接液化、水热液化和热解的广义术语。热解是干燥的生物质直接产生合成气和/或油的加热过程。气化和热解均需要干燥的生物质作为原料，并且该过程在高于600℃的环境中进行。水热液化是将高水分废弃生物质转化成高能量“粗生物油”的过程，该粗生物油可用于直接燃烧或精炼以用于运输级燃料。HTL(也称为水热解)是将复杂的有机质诸如生物废弃物或生物质还原成粗油和其他化学品的过程。在涉及对生物质介质施加热和压力的水热液化(HTL)技术中，脂质和其他有机组分可在生物质处于湿润条件下转化。在HTL期间，使高水分生物质接受高温(250-400℃)高压(高达225巴)以便将化学基础单元分解和重整成粗生物油。生物质的HTL仅得到粗生物油，需要进一步处理/精炼以得到粗油成品。水热过程将来自湿生物质的生物大分子分解，并促进杂原子的去除。下文讨论一些公开了将生物质转化成粗生物油的代表性专利文献。CA1201080提及了在一个步骤中将生物质直接转化成烃的方法，该方法包括：在存在催化剂体系的情况下使分散在水中的生物质的固体颗粒在足以获得烃的条件下液化和脱氧，催化剂体系包含含有细分和分散的金属颗粒的结晶硅酸铝沸石。US20110287503提出了一种从藻类生物质产生烃油的方法。将藻类生物质在足以产生部分脱氧的基于脂质的油的反应条件下氢解。通过在存在氢解催化剂的情况下在氢氛围中在升高的温度和压力下液化藻类生物质而使藻类生物质氢解，以产生包含部分脱氧的基于脂质的油的有机相、水相和固相。将水相和固相从部分脱氧的基于脂质的油中去除。然后将部分脱氧的基于脂质的油用加氢处理催化剂基本上脱氧，以产生烃油。根据US20110287503中所公开的方法的油收率为约40％。US20120094879提出了在水热处理条件下将基于生物质的进料加工成产生烃液体产物和固体部分。水热处理可在存在非均相催化剂颗粒的情况下进行，该催化剂颗粒可任选地包含催化剂金属或金属盐。存在非均相催化剂可改变从水热处理产生的烃产物的性质。根据US20120094879中所公开的方法的油收率为约43％。US20120055077提出了从湿生物质产生升级生物油的方法，该方法涉及在第一温度(200至400℃)和第一压力(0.1至25MPa)下加热湿生物质从10至200分钟范围内的时间段以形成粗生物油，然后将粗生物油和水在第二温度和第二压力下加热至少30分钟的时间段以形成升级生物油，其中第二温度大于第一温度并且为至少300℃。根据US20120055077中提出的工序，使生物质接受两次加热，即，在第一温度和第一压力下加热，然后在第二温度和第二压力下加热。第一加热低于超临界条件，而第二加热高于超临界条件。所提出的方法具有某些缺点，例如低收率；并且不节能，因为它们需要多次加热生物质。因此，需要用于将生物质水热转化成粗生物油的节能、省时和高收率方法，该方法能够再生催化剂并有效地利用再生的催化剂。目标：本文中的至少一个实施方案所满足的、本公开的一些目标如下：本公开的一个目标是提供用于将生物质转化成粗生物油的催化剂组合物。本公开的另一个目标是提供用于将生物质转化成粗生物油的可再生和可循环利用的催化剂组合物。本公开的又一个目标是提供在用于将生物质转化成粗生物油时表现出与新催化剂组合物类似的催化性能的可重复使用的催化剂组合物。本公开的再一个目标是提供用于制备适于将生物质转化成粗生物油的催化剂组合物的简单、节能和经济方法。本公开的再一个目标是提供在存在催化剂组合物的情况下将生物质转化成粗生物油的方法。本公开的再一个目标是提供在存在催化剂组合物的情况下将生物质转化成粗生物油的简单、节能、省时和高收率方法。本公开的再一个目标是提供能够产生与用于精炼方法的原油相容的粗生物油的方法。本公开的再一个目标是提供能够产生含有高碳含量的粗生物油的方法。本公开的其他目标和优点通过以下描述将更加显而易见，这些描述无意限制本公开的范围。
技术实现思路
：根据本公开的一个方面，提供了一种用于将生物质转化成粗生物油的催化剂组合物；所述组合物包含：i.量为0.1至15重量％的至少一种金属，其中金属选自Ib族、IIb族金属、IVb族金属、Vb族金属、VIb族金属、VIIb族金属、VIII族金属和贵金属；ii.量为30至96重量％的至少一种支撑体；以及iii.量为4至50重量％的至少一种增溶剂，所述增溶剂选自氨溶液、哌啶、吡咯烷、吗啉、哌嗪水合物、2-甲基环己胺、环己胺和六亚甲基亚胺。支撑体可选自氧化铝、二氧化硅、氧化锆、氧化铝-二氧化硅、沸石和分子筛。支撑体可包含a)30至100重量％的选自氧化铝、二氧化硅、氧化锆、氧化铝-二氧化硅、沸石和分子筛的至少一种载体；b)0.001至70重量％的选自磷酸铝、拟薄水铝石、氧化铝、二氧化硅和路道克斯(Ludox)二氧化硅溶液的至少一种粘结剂。支撑体还可以包含a)30至100重量％的选自纳米结构的氧化铝、纳米结构的氧化硅、纳米结构的氧化锆、纳米结构的氧化铈、纳米结构的氧化钛、纳米结构的氧化钽的至少一种载体；b)0.001至70重量％的选自磷酸铝、拟薄水铝石、氧化铝、二氧化硅和路道克斯二氧化硅溶液的至少一种粘结剂。或者，支撑体可以包含a)30至100重量％的选自介孔硅酸铝、介孔硅质岩、介孔分子筛的至少一种载体；b)0.001至70重量％的选自磷酸铝、拟薄水铝石、氧化铝、二氧化硅和路道克斯二氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将生物质转化成粗生物油的催化剂组合物，所述组合物包含：i.量为0.1至15重量％的至少一种金属，其中所述金属选自Ib族、IIb族金属、IVb族金属、Vb族金属、VIb族金属、VIIb族金属、VIII族金属和贵金属；ii.量为30至96重量％的至少一种支撑体；以及iii.量为4至50重量％的至少一种增溶剂，所述增溶剂选自氨溶液、哌啶、吡咯烷、吗啉、哌嗪水合物、2‑甲基环己胺、环己胺和六亚甲基亚胺。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.06 IN 2899/MUM/20131.一种用于将生物质转化成粗生物油的催化剂组合物，所述组合物包含：
i.量为0.1至15重量％的至少一种金属，其中所述金属选自Ib族、IIb族金属、IVb族
金属、Vb族金属、VIb族金属、VIIb族金属、VIII族金属和贵金属；
ii.量为30至96重量％的至少一种支撑体；以及
iii.量为4至50重量％的至少一种增溶剂，所述增溶剂选自氨溶液、哌啶、吡咯烷、吗
啉、哌嗪水合物、2-甲基环己胺、环己胺和六亚甲基亚胺。
2.根据权利要求1所述的催化剂组合物，其中所述支撑体选自氧化铝、二氧化硅、氧化
锆、氧化铝-二氧化硅、沸石和分子筛。
3.根据权利要求1所述的催化剂组合物，其中所述支撑体包含
a)30至100重量％的选自氧化铝、二氧化硅、氧化锆、氧化铝-二氧化硅、沸石和分子筛
的至少一种载体；
b)0.001至70重量％的选自磷酸铝、拟薄水铝石、氧化铝、二氧化硅和路道克斯二氧化
硅溶液的至少一种粘结剂。
4.根据权利要求1所述的催化剂组合物，其中所述支撑体包含
a)30至100重量％的选自纳米结构的氧化铝、纳米结构的氧化硅、纳米结构的氧化锆、
纳米结构的氧化铈、纳米结构的氧化钛、纳米结构的氧化钽的至少一种载体；
b)0.001至70重量％的选自磷酸铝、拟薄水铝石、氧化铝、二氧化硅和路道克斯二氧化
硅溶液的至少一种粘结剂。
5.根据权利要求1所述的催化剂组合物，其中所述支撑体包含
a)30至100重量％的选自介孔硅酸铝、介孔硅质岩、介孔分子筛的至少一种载体；
b)0.001至70重量％的选自磷酸铝、拟薄水铝石、氧化铝、二氧化硅和路道克斯二氧化
硅溶液的至少一种粘结剂。
6.根据权利要求1所述的催化剂组合物，其中所述金属选自镍(Ni)、钼(Mo)、钴(Co)、
铜(Cu)、银(Ag)、锌(Zn)、锆(Zr)、钒(V)、钨(W)、铼(Re)、铂(Pt)、钯(Pd)、钌(Ru)和铑(Rh)。
7.根据权利要求1所述的催化剂组合物，其中所述支撑体为挤出物、球体、粒料和粉末
的形式。
8.根据权利要求7所述的催化剂组合物，其中所述挤出物具有从4至6mm范围内的长
度、从1至2mm范围内的直径和从25至1000m2/g范围内的表面积；并且所述球体和粒料
具有从3至10mm范围内的直径。
9.根据权利要求1所述的催化剂组合物，其特征在于：
i.从0.05至3.5mmol/g氨范围内的总酸强度；以及
ii.从1至20nm范围内的孔隙宽度。
10.一种用于制备催化剂组合物的方法，所述催化剂组合物具有量为0.1至15重量％的
至少一种金属、量为30至96重量％的至少一种支撑体和量为4至50重量％的至少一种增溶
剂，所述方法包括以下步骤：
a.获得至少一种支撑体；
b.制备包含至少一种金属或金属化合物的至少一种分散体，所述金属化合物包含选自Ib
族金属、IIb族金属、IVb族金属、Vb族金属、VIb族金属、VIIb族金属、VIII族金属和贵金
属的金属；
c.将至少一种增溶剂添加到所述至少一种分散体中的一种或多种中；
d.获得所述至少一种分散体的混合物，其中所述至少一种分散体中的所述一种或多种包
含所述至少一种增溶剂；
e.将所述混合物浸渍在所述支撑体中以获得金属浸渍的支撑体；以及
f.干燥所述金属浸渍的支撑体，然后煅烧和还原以得到所述催化剂组合物。
11.根据权利要求10所述的方法，包括在所述添加至少一种增溶剂之前混合包含至少一
种金属或金属化合物的至少两种分散体的步骤。
12.根据权利要求10所述的方法，其中用于制备所述至少一种分散体的溶剂选自极性溶
剂和非极性溶剂。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述分散体中的至少一种通过混合至少一种金属
或金属化合物，选自氨溶液、哌啶、吡咯烷、吗啉、哌嗪水合物、2-甲基环己胺...

【专利技术属性】
技术研发人员：奇丹巴拉姆·曼丹，科什迪拉姆·曼提柯尔，塞博利亚·艾琵加昂卡尔，拉梅什·胡杰德，纳格什·沙玛，卡什·维尔·贾斯拉，
申请(专利权)人：信实工业公司，
类型：发明
国别省市：印度;IN