经由催化快速热解工艺将生物质转化成具有低硫、氮和烯烃含量的BTX的工艺制造技术

描述了从生物质的催化快速热解分离和纯化产物的方法。在一个优选方法中，采用氢化处理步骤对来自热解反应器的一部分产物进行回收和纯化，其降低了硫组分、氮组分和氧组分的含量，并且氢化了烯烃，以产生符合商业质量规格的芳族产物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】经由催化快速热解工艺将生物质转化成具有低硫、氮和烯烃含量的BTX的工艺相关申请本申请要求2014年7月1日提交的美国临时申请第62/019,868号的优先权。导言自从工业时代开始，人类对于旅行和消费商品的渴望已经驱使对于从地下深处获得的诸如煤和石油质量的化石燃料的不断增长。通过采矿和钻井来开采化石燃料通常造成环境成本和政治成本。此外，随着更多的易接近化石燃料源被用尽，这导致追求更为昂贵的开采技术，例如，水力压裂(fracking)和深海钻井。此外，化石燃料的消耗导致更高的大气碳(通常是二氧化碳形式)的水平。为了减少这些问题，广泛致力于将生物质转化成燃料和其他可用化学物质。不同于化石燃料，生物质是可再生的并且是碳中性的；也就是说，源自生物质的燃料和化学物质不造成大气碳增加，因为生物质的生长消耗大气碳。生物质的许多研究工作涉及对包括植物油、玉米和糖类的精炼生物质进行转化；但是由于这些类型的精炼生物质可替代作为食物消费，因此，更有益的是对非食物生物质进行转化(例如，农业废物(甘蔗渣、稻草、玉米秸秆、玉米壳等)能源作物(如柳枝稷和锯齿)、树木和林业废物(例如，木屑和锯屑、来自造纸厂的废物、塑料废物、再循环塑料或藻类)，有时统称为纤维素生物质)。这种非食物生物质通常包括三种主要组分：木质素、半纤维素和纤维素。从生物质产生燃料和化学物质需要不同于常规基于石油转化工艺的特殊化转化工艺，这是由于进料的特性导致的。高温、固体进料、高浓度的水、不同寻常的分离以及氧化副产品是生物质转化的一些特征，这不同于石油升级所遭遇的问题。因此，必须克服许多挑战，从而从生物质高效生产化学物质。已知各种源自生物质的聚合物材料，例如木质素、纤维素和半纤维素，可以热解以产生芳族物质、烯烃、CO、CO2、水和其他产物的混合物。已知特别希望的热解形式是催化快速热解(CFP)，其涉及在催化流化床反应器中对生物质进行转化，以产生芳族物质、烯烃和各种其他材料的混合物。芳族物质包括：苯、甲苯、二甲苯(统称为BTX)和萘，以及其他芳族物质。烯烃包括乙烯、丙烯和较少量的更高分子量烯烃。BTX芳族物质具有高价值并且易于运输。生物质含有少量硫和氮。取决于生物质的来源及其是如何处理或加工的情况，这些杂原子的含量变化巨大。来自CFP工艺的原流出物是复杂混合物，其包含：芳族物质、烯烃、氧代物质、烷烃、H2、CH4、CO、CO2、水、木炭、灰、焦炭、催化剂粉末、有机含硫和含氮化合物，以及其他化合物。从该复杂混合物分离、回收和纯化各种组分存在尚未完美解决的困难。用于生产BTX的常规工艺采用诸如催化重整油或热解汽油之类的石油源。为了生产化学等级的苯、甲苯、二甲苯以及来自这些源自石油物流的其他产物，开发了工艺来降低硫、氮和烯烃杂质含量，以符合工艺标准。在基于石油进料的常规BTX生产中，通过蒸馏分离来自粗油的石脑油馏分，氢化处理以提供低硫含量和氮含量(通常分别小于1ppm)，然后进行石脑油重整，从而将环烷、烷烃和烯烃转化成单环芳族产物，例如苯和各种烷基化苯环化合物。石脑油中的有机氧含量非常低，并且被认为是可忽略不计的(参见例如，催化石脑油重整(CatalyticNaphthaReforming)，第二版，G.J.Antos,A.M.Aitani编著，MarcelDekker,2005)。在重整之前的氢化处理的石脑油保护了贵金属重整催化剂的活性和寿命免受含硫化合物的中毒，并且其含提供了具有低的不合乎希望的杂原子(例如，硫和氮)与低的不合乎希望的二烯的芳族富集产物，否则的话，这会污染下游聚合物产物加工和产品。通过液-液萃取、蒸馏、结晶和/或选择性液-固吸附工艺的组合，将重整油混合物中的BTX芳族物质分离成高纯度的单独产物(苯、甲苯和二甲苯异构体，其中，对二甲苯是最有价值的聚酯)。每种单独芳族产物的纯度通常大于或等于99.5％。有机硫和有机氮含量分别低于1百分份数。通常采用溴指数测试来测量二烯和烯烃含量(mg的溴与100g的材料反应，ASTMD5776和ASTMD1492)。对于芳族产物的一般规格要求小于100的溴指数值，并且有些产物需要不超过20。对于BTX产物中的有机氧含量没有已知的规格，这可能是因为源自石油工艺中的低存在水平。作为烃蒸汽裂解产生轻质烯烃的副产物所产生的热解汽油(“裂解汽油”)是目前工业中BTX的第二主要供给源。蒸汽裂化器将来自天然气的乙烷、丙烷和/或丁烷和/或来自天然气相关的液体和石油源的石油精炼物或较重的C5+烃石脑油或蒸馏油转化成用于下游聚合物生产的乙烯和丙烯。裂解汽油富含芳族物质，特别是苯，含有大量二烯和环二烯化合物、苯乙烯和环烯烃，并且可能含有低水平的有机硫化合物。组成范围是：30-80重量％的芳族物质，2-20重量％的单烯烃，1-20重量％的二烯烃，以及40-3000ppm的硫(美国专利US4,059,504)。认为裂解汽油的有机氮和有机氧化合物的量可忽略不计(美国专利US3,625,879)。这主要是由于储存不稳定性问题，裂解汽油通常氢化处理以降低二烯和乙烯基芳族物质的含量，这使得产物对于抵抗橡胶和焦油的形成具有稳定性。第二阶段的氢化处理可用于将硫水平降低至BTX芳族产物规格。从CFP生产的含BTX物流的组成不同于催化重整油或热解汽油的组成，因此对于其产物的纯化存在不同困难。从未有过记录在单步骤催化快速热解工艺中生产的物流中，源自生物质的BTX的纯化至可接受水平的硫、氮和烯烃含量。源自石油的BTX富集工艺物流的纯化是研究的热门领域并且发展多年，但是过去的工艺没有建立起有效地处理来自CFP工艺的非常规BTX混合物的回收和分离。Goodall等人在美国专利申请2012/0116138A1中暗示，可以通过去除杂原子S、N、O和P以及金属或类金属，添加氢的双键和/或芳族物质饱和，来升级源自生物质或者提取自生物质的油类。作者考虑的是含高浓度S、N和O的生物原油的纯化，并且没有解决从催化热解工艺分离的BTX富集物流的升级问题。Flower等人在WO2013089799A1中描述了通过如下方式从生物质生产燃料的工艺：在溶剂中消耗形成中间体液体，之后的升级工艺可包括“氢化处理以减少燃料掺混物中的氧、硫或氮，或者去除任意残留的氧、硫或氮”。Flowers没有描述将工艺应用于源自催化热解工艺的BTX富集混合物，并且没有描述在相同步骤中氢化烯烃和/或二烯的工艺。在Riley等人的US2011/0230693A中，描述了从芳族物流去除硫的工艺，但是没有描述去除含氮化合物或者氧代物质或者烯烃和二烯的氢化，并且没有描述用于源自CFP的BTX富集的物流。在US2011/0275869A1中，Prochazka等人描述了通过在具有氢或者没有氢的情况下通过热解升级含木质素生物质的工艺，以及产物脱烷基化以生产芳族富集的脱烷基化物流、芳族富集的非脱烷基化物流以及芳族物质耗尽的物流，其进一步加工以产生裂解石油。可任选地对芳族物质耗尽的物流进行处理以去除硫，但是没有描述对于脱烷基化或非脱烷基化芳族物流的杂原子去除过程(例如氢化)，没有烯烃和/或二烯氢化，并且没有包含氮杂质或氧杂质的去除。因此，仍然需要改善的工艺用于从催化热解工艺的产物流出物回收、分离和纯化芳族产物。本专利技术提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从催化热解工艺的产物流生产芳族化学物质的方法，其包括：对所述产物流进行淬冷；分离第一液相和第一蒸汽相；从所述第一蒸汽相回收芳族物质；以及对至少一部分的所述芳族物质进行氢化处理。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.01 US 62/019,8681.一种从催化热解工艺的产物流生产芳族化学物质的方法，其包括：对所述产物流进行淬冷；分离第一液相和第一蒸汽相；从所述第一蒸汽相回收芳族物质；以及对至少一部分的所述芳族物质进行氢化处理。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述产物流进行淬冷的步骤包括用水淬冷所述产物流。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，经氢化处理的芳族物质流包含小于50ppmw(每百万份重量份数)或者小于10ppmw或者小于1ppmw的含硫物质。4.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，经氢化处理的芳族物质流包含小于25或者小于10或者小于1ppmw的含氮有机物质。5.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，经氢化处理的芳族物质流包含小于100、小于50、或者小于10、或者小于1ppmw的氧代物质。6.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，经氢化处理的芳族物质流包含小于1000、或者小于500、或者小于100ppmw的二烯。7.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，经氢化处理的芳族物质流的溴指数小于100、或者小于50、或者小于25。8.如权利要求8所述的方法，所述方法包括：冷凝所述第一蒸汽相，以从所述第一蒸汽相产生第二液相和第二蒸汽相。9.如权利要求8或9所述的方法，所述方法包括：对所述第一蒸汽相进行冷凝并分离成第二液相和第二蒸汽相；使所述第一蒸汽相或第二蒸汽相或者它们的组合与接触溶剂接触，以产生第三液相和第三蒸汽相；从所述第二液相和所述第三液相回收芳族物质。10.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，一部分的所述第二液相、一部分的所述第三液相或者一部分的所述第二和第三液相的组合经氢化处理。11.如前述任一项权利要求所述的方法，所述方法包括：使得所述第二和第三液相通过到分馏系统；将液体分馏成苯富集的产物流、甲苯富集的产物流和二甲苯富集的产物流。12.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述第一液相被分离成有机部分和水性部分。13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，一部分的有机部分经氢化处理以形成纯化的有机相。14.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，以不含水和不含固体计，催化热解工艺的所述产物流包含20-60％、或者25-55％或者30-50％、或者至少20％、或者至少25％、或者至少30％的CO，以质量％计算。15.如前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，在氢化处理步骤中，进料流中芳族物质的芳族碳碳双键的氢化小于...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·M·索伦森，宋若志，T·J·马扎内克，
申请(专利权)人：阿内洛技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US