用于将生物质转化为液体和/或气体能量载体的方法技术

本发明专利技术涉及用于在热载体的存在下热解含烃固体生物质以获得液体和/或气体能量载体的方法，其中将热载体和生物质的混合物加热至生物质热解。根据本发明专利技术的方法以在与热载体混合之前用挥发性非水性液体浸渍生物质为特征。

Method for converting biomass into liquid and / or gas energy carriers

The invention relates to a method for pyrolysis of hydrocarbon containing solid biomass in the presence of a heat carrier to obtain liquid and / or gas energy carriers, wherein the mixture of heat carriers and biomass is heated to biomass pyrolysis. According to the method of the present invention, biomass is impregnated with volatile non-aqueous liquids prior to mixing with a heat carrier.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将生物质转化为液体和/或气体能量载体的方法
本专利技术涉及在热载体的存在下热解含烃固体生物质以获得液体和/或气体能量载体的方法，其中将热载体和含烃生物质的混合物加热至含烃生物质热解。
技术介绍
在热载体的存在下热解生物质的方法是已知的。在这样做时，可以用固体热载体(例如，用以闪速热解形式的沙子)或用液体热载体进行热解。后者可选方案被称为液相热解。液相热解的一个重要变体在于使用重油作为热载体。在所述变体中，在生物质的热解过程中同时发生重油的热裂解，从而分别额外地得到可燃物和燃料。WO2010/031803A描述了用重油作为热载体将含烃生物质液相热解的方法，其中待使用的含烃生物质的水分含量最多总计为基于生物质的1.0重量％。根据WO2010/31803以及WO2008/034596A1和WO2008/11925A1，可以在用热载体(重油)热解之前，即以还用其进行热解的液体，浸渍生物质。AT508469B1描述了生物质的液相热解，其中添加为残留植物物质的生物催化剂。DE10215679A1描述了在350至500℃的温度范围内和在高达100巴的系统压力下的液相热解的方法。固体沸石以及起支撑作用的碱性化学物质作为催化剂。US2009/0299112A1描述了通过在高压条件下氢化处理包含烃的生物源原料。由从US4,266,083、US4,941,966、US2007/0261996、US2012/271074和EP0027962A2知晓其它方法。特别是，在生物质的液相热解，即在液体载体介质中热解生物质的过程中，固体生物质转化为液体、固体和气相发生在300至450℃的温度范围内。如果使用烃，例如，炼油厂的中间产物，如减压瓦斯油作为载体介质，则液相将由疏水性烃馏分以及亲水性热解油馏分组成。在这样做时，目的是将尽可能多的生物质能量转移到液体和/或气体烃馏分中，例如通过转移生物源碳。转移速率随着热解温度升高而增加，但一般来说，低于基于所使用的生物质的20-30重量％。因此，期望进一步改善将生物质转化成期望馏分。在文献中，另一方面为此目的建议温度升高。然而，特别是在液相热解中，由于主要的系统压力，温度上升物理上地受到载体液体的蒸馏范围的限制。在通常<0.5巴的超压下，工艺温度因此物理上地受限于最大450℃。随着温度升高，所需的能量输入升高，以及运行工厂的成本增加。可替换地，文献中报道了使用被认为提供更高选择性的沸石基催化剂。然而，在实验室测试中，使用固体催化剂不能产生适当的效果。此外，随后使用剩余的煤将因此而劣化，或者需要昂贵的煤与催化剂的分离。
技术实现思路
本专利技术的目的是以通用方法提高生物源碳转移到液体烃馏分中的速率。通过在热载体的存在下以热解的方式，将含烃固体生物质热解以获得液体和/或气体能量载体的方法来实现所述目的，由此将热载体和含烃的生物质的混合物加热至含烃生物质热解，其以将生物质在与热载体混合之前用挥发性非水性液体浸渍为特征。附图说明图1示出了根据本专利技术的方法的实施方式的流程图。图2和图3示出了在实验室系统中两个比较试验的实现方式和根据本专利技术的方法的实现方式的结果。图4和图5示出了在连续中试工厂中比较试验的实现方式和根据本专利技术的方法的实现方式的结果。图6示出了用于浸渍生物质的实施例2中使用的烃的沸点曲线的比较。具体实施方式已经发现，通过将生物质在与热载体混合之前且因此在实际热解之前用挥发性非水性液体浸渍，可以以在可比较的反应温度下会发生转化为液体和/或气体烃相改善的方式积极地影响生物质颗粒的反应过程。通过缩短反应产物在热的反应相(＝液浴)中的停留时间可以抑制不期望的副反应。从文献中可以知晓，在干闪速热解中，较短的停留时间导致转化为液体产物增加。然而，特别是在液相热解中，颗粒的加热持续时间在几分钟的范围内，并且不能加速到任何实质程度，即使通过最佳的流动条件也不行。现在已经发现，通过用在反应条件下快速蒸发的液体进行浸渍(与反应温度下基本上不蒸发的热载体不同)，局部流动和质量交换条件得到显著改善并且加速了转化。进一步的积极作用是从周围载体介质夹带生物源组分，其通过液体的蒸发而改善，由此那些组分不再可用于可能会发生的焦化反应，并且产生了生物质颗粒和载体介质之间较大的浓度梯度。以这种方式，再次加速了质量交换并且以期望的方向积极地影响反应。因此，在完成热解后，生物质的固体残留物(煤)将保留较少。根据本专利技术，将含烃生物质在与热载体混合之前用挥发性液体浸渍。在这样做时，优选在第一步骤中用挥发性液体连续地浸泡生物质，允许过量滴下，并将浸渍过的生物质连续供应至热解步骤。以这种方式，生物质的孔填充有液体。经过浸渍的生物质与基本上耐高热解温度的热载体混合，并且一旦达到热解温度，即发生挥发性液体的突然蒸发，导致在孔内产生蒸汽爆炸作用。因此，基于干生物质的质量，挥发性液体与生物质的质量比优选为1.5:1或更小，特别优选为1:1或更小。根据最终沸点(95％被蒸发)低于或至多等于热解步骤的温度，挥发性液体显示出了沸腾特性，使得挥发性液体在热解步骤的温度下基本上完全蒸发。优选地，挥发性液体具有380℃或更低的终沸点(95％)(按照EN590)。其特别应用于在使用例如重油作为热载体的液相热解的情况下。在固相热解的情况下，例如用砂床作为热载体，其中出现例如550℃的热解温度，具有相应较高终沸点的液体也可以用作为挥发性液体。特别优选地，挥发性液体是具有1％或更高的芳烃含量的烃混合物。挥发性液体可以特别地选自由轻质瓦斯油(LCO或LGO)、柴油、汽油及其混合物组成的组。本领域技术人员理解轻质瓦斯油是中间馏分油，例如柴油燃料和超轻型加热油的前体，其直接来源于原油的分馏，并且其沸点在190至400℃之间。特别优选地，使用炼油厂中间产物作为挥发性液体。如果使用炼油厂的挥发性中间产物(例如，LCO、粗柴油(轻质瓦斯油LGO)、粗汽油)，则有可能故意地影响在期望的沸点范围内的生物源量(例如，优选地对于柴油、对于煤油或对于汽油)，同时改善生物源碳向液相的转移。理想地，因此可以将来自精炼区域的馏分应用于它们以前不适合的领域(例如，在燃料馏分中使用LCO)。可以以本身已知的方式除去在热解期间形成的气体，并且可以将其冷凝以获得液体能量载体，或者分别进一步地分离成期望的馏分。热解过程可以在0.5巴或更低的超压下进行。根据本专利技术的另一个优选的实施方式，热解是以液相热解的形式进行的。以上已经讨论了特别是与以液相热解形式进行的生物质热解有关所引起的问题。在所述实施方式中，特别优选地使用重油，特别是减压瓦斯油(vacuumgasoil)作为热载体，因而进行液相热解，同时热裂解重油。在所述实施方式中，根据本专利技术的方法的热解步骤通常在300-450℃的温度和至多0.5巴的超压下进行。生物质与重油之间的定量比例通常在1:2的范围内。在下文中，基于附图和示例性实施方式，更详细地举例说明了本专利技术的优选实施方式：根据图1，以机械方式和/或热力学方式对可选的湿润含烃生物质BM进行预处理(PT)。例如，可以除去在预处理期间存在的水分(M)。在图1所示的优选实施方式中，随后提供了用挥发性液体FL对经预处理的生物质的浸渍I。此外，在该步骤中，作为浸渍的结果，可以从生物质中除去水分M。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在热载体的存在下热解含烃固体生物质以获得液体和/或气体能量载体的方法，由此将所述热载体和所述生物质的混合物加热至所述生物质热解，其特征在于，将所述生物质在与所述热载体混合之前用挥发性非水性液体浸渍。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.05 EP 14191820.11.一种用于在热载体的存在下热解含烃固体生物质以获得液体和/或气体能量载体的方法，由此将所述热载体和所述生物质的混合物加热至所述生物质热解，其特征在于，将所述生物质在与所述热载体混合之前用挥发性非水性液体浸渍。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述挥发性液体显示出低于或至多等于热解步骤的温度的终沸点(95％)。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述挥发性液体显示出380℃或更低的终沸点(95％)。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述挥发性液体是具有1％或更高的芳烃含量的烃混合物。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮特·普切尔，
申请(专利权)人：BDI生物能国际股份公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT