转化基于碳的能量载体材料的改进方法技术

本发明专利技术公开了一种将固体或高粘度的基于碳的能量载体材料转化为液体和气体反应产物的方法，所述方法包括如下步骤：ａ）使基于碳的能量载体材料与颗粒状催化剂材料接触；ｂ）在２００－４５０℃，优选２５０－３５０℃的反应温度下转化基于碳的能量载体材料，由此形成呈气相的反应产物。在优选实施方案中，该方法包括额外步骤：ｃ）在所述气相反应产物形成之后１０秒内从颗粒状催化剂材料中分离出气相反应产物；在另一优选实施方案中，步骤ｃ）之后为：ｄ）将反应产物骤冷至低于２００℃的温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利技术背景专利
本专利技术涉及一种将基于碳的能量载体材料转化为液体或气体燃料的催化方法。
技术介绍
由于轻油的供应减少，正在开发替代材料作为液体和气体燃料源。所考虑的替代材料包括矿物能量载体，如重油、页岩油、焦油(如来自焦油砂)和沥青。替代材料进一步包括合成树脂废料供应。这些合成树脂可为未用过材料，如模塑和取出操作中的废料，和用过的材料，如再循环包装材料。然而另外的和潜在的最重要的替代的基于碳的能量载体材料源包括生物质，尤其是含有纤维素、木素和半纤维素的生物质。已经开发出了将这些材料转化为液体和气体燃料的方法。已经提出了将催化剂用于这些方法中。然而，甚至当使用催化剂时，转化反应要求较高的经常超过450℃的反应温度。反应产物暴露于这些反应条件导致反应产物显著恶化。结果是，有价值的材料转化为不希望的材料如气体、碳和焦碳，这污染并钝化催化剂颗粒并降低反应工艺的产率。此外，主要反应产物生物油(bio-oil)具有差的质量且需要高成本的处理使其适合作为运输燃料或高价值化学品的来源。本专利技术提供了一种将基于碳的能量载体材料转化为液体或气体燃料的改进方法。该方法的特征在于转化温度小于450℃，优选小于400℃，以及反应产物暴露于升高温度和与催化材料接触保持短时间。专利技术简述本专利技术涉及一种将固体或高粘度的基于碳的能量载体材料转化为液体和气体反应产物的方法，所述方法包括如下步骤：-->a)使基于碳的能量载体材料与颗粒状催化剂材料接触b)在200-450℃，优选250-350℃的反应温度下转化基于碳的能量载体材料，由此形成呈气相的反应产物。步骤a)可包括提供基于碳的能量载体材料的颗粒和用较小的催化剂材料涂覆这些颗粒的步骤。在替代方法中，步骤a)可包括(i)使基于碳的能量载体材料与催化材料前体接触；和(ii)原位形成催化材料的步骤。在另一实施方案中，步骤a)包括使基于碳的能量载体材料与颗粒状催化剂材料流化床接触的步骤。任选该方法步骤在升高温度下进行。可存在传热介质。可向步骤b)中加入更多催化材料。该催化材料可与步骤a)中加入的相同，或者可以是不同的催化材料。在优选实施方案中，本方法包括额外步骤：c)在气相反应产物形成之后10秒内从颗粒状催化剂材料中分离出气相反应产物；在另一优选实施方案中，步骤c)之后为：d)将反应产物骤冷至低于200℃的温度。附图说明图1显示了用于进行本专利技术方法的工艺装置的一个实施方案的代表性示意图。图2显示了用于进行热解实验的实验设备。图3为热天平的代表性示意图。图4显示了松木粉末的DTG曲线。图5显示了与20％Na2CO3一起研磨的松木粉末的DTG曲线。图6显示了与20％MgO一起研磨的松木粉末的DTG曲线。图7显示了与20％煅烧水滑石一起研磨的松木粉末的DTG曲线。图8显示了与未煅烧水滑石一起研磨的松木粉末的DTG曲线。优选实施方案的详细描述下面仅通过举例描述本专利技术的一些实施方案。一方面本专利技术涉及预处理颗粒状基于碳的能量载体材料，以使这些材-->料易于在较温和条件下转化为液体燃料。用于本专利技术方法的基于碳的能量载体材料为固体材料和可归为液体，但具有非常高的粘度的材料。在本文中，该材料称作“固体”。应理解的是，如本文所用的术语固体包括高粘性的液体。在焦油沙的情况下，“颗粒”包括涂覆焦油的沙芯(sand corn)。对本专利技术而言，这些涂覆的沙芯认为是基于碳的能量载体材料颗粒。材料可形成颗粒，该颗粒在温度和压力的环境条件下或接近于该条件下倾向于保持它们的完整性。这类材料的实例包括煤、焦油沙、页岩油和生物质。优选步骤a)导致催化剂颗粒与基于碳的能量载体密切接触。一种方法包括提供基于碳的能量载体材料颗粒，并用较小的催化材料颗粒涂覆这些颗粒。使该涂覆颗粒经受热处理步骤，在此过程中，使能量载体材料敏化。敏化基于碳的能量载体材料的另一方法适合含有光合成来源的聚合物的能量载体材料。在该方法中，将无机材料的小颗粒嵌入光合成来源的聚合物材料。该方法详细公开于我们的在申请中的专利申请，名称为“Methodof making a polymeric material of photosynthetic origin comprisingparticulate inorganic material(制备包含颗粒状无机材料的光合成来源的聚合物材料的方法))”，此处引入其公开内容作为参考。敏化基于碳的能量载体材料的又一方法包括使基于碳的能量载体材料与本专利技术方法步骤b)中得到的反应产物接触的步骤。应理解的是，当本方法在开始时还没有可得到的反应产物。因此，在该阶段，基于碳的能量载体材料可通过一些其它方法敏化。还可以用未敏化的材料启动反应，并在常规温度和压力条件下进行热解步骤。例如，反应可在至多600℃的温度和1-5巴的压力下启动。在这些条件下，产生较大量的有机酸和酚类材料。尽管从需要制备有用的液体燃料的角度看这是不希望的，该反应产物实际上适合与基于碳的能量载体材料混合，以用于敏化目的。一旦形成足够用于操作反应的反应产物并连续供应敏化材料，然后，热解条件可变化至低于500℃的温度和任选低于1巴的压力。如果基于碳的能量载体为生物质，尤其是固体颗粒状生物质，则另一-->实施方案特别合适。在该实施方案中，使生物质与颗粒状催化材料和传热介质接触。已经发现如果本方法在传热介质如惰性颗粒状无机材料和催化活性材料两者存在下进行，则生物质材料的热转化可在较温和的温度条件下进行。在特定实施方案中，所用颗粒状无机材料同时为传热介质和催化剂。在特定实施方案中，催化活性材料为颗粒形式的无机氧化物。优选颗粒状无机氧化物选自高熔点氧化物、粘土、水滑石、结晶铝硅酸盐、层状氢氧化物盐(layered hydroxy salt)及其混合物。高熔点无机氧化物的实例包括氧化铝、二氧化硅、二氧化硅-氧化铝、氧化钛、氧化锆等。优选具有高比表面积的高熔点氧化物。具体而言，优选材料通过Brunauer Emmett Teller(＂BET＂)方法测定的比表面积为至少50m2/g。合适的粘土材料包括阳离子和阴离子粘土。合适的实例包括绿土、膨润土、海泡石、凹凸棒土(atapulgite)和水滑石。其它合适的金属氢氧化物和金属氧化物包括铝土矿、三水铝石和它们的过渡类型。廉价的催化材料可以是石灰、盐水和/或溶解在碱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将固体或高粘度的基于碳的能量载体材料转化为液体和气体反应产物的方法，所述方法包括如下步骤：　ａ）使基于碳的能量载体材料与颗粒状催化剂材料接触；　ｂ）在２００－４５０℃的反应温度下转化基于碳的能量载体材料，由此形成呈气相的反应 产物；　ｃ）在所述气相反应产物形成之后１０秒内从颗粒状催化剂材料中分离出所述气相反应产物；　ｄ）任选将反应产物骤冷至低于２００℃的温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2006-5-5 06113545.5;EP 2006-5-5 06113567.9;US 21.一种将固体或高粘度的基于碳的能量载体材料转化为液体和气体
反应产物的方法，所述方法包括如下步骤：
a)使基于碳的能量载体材料与颗粒状催化剂材料接触；
b)在200-450℃的反应温度下转化基于碳的能量载体材料，由此形成
呈气相的反应产物；
c)在所述气相反应产物形成之后10秒内从颗粒状催化剂材料中分离
出所述气相反应产物；
d)任选将反应产物骤冷至低于200℃的温度。
2.根据权利要求1的方法，包括从颗粒状催化剂材料中汽提出反应产
物的额外步骤。
3.根据权利要求1或2的方法，包括烧掉在颗粒状催化剂材料上形成
的任何焦碳的额外步骤。
4.根据权利要求2或3的方法，包括将颗粒状催化剂材料再循环至步
骤a)或b)的其它步骤。
5.根据前述权利要求中任一项的方法，其中在步骤b)中存在反应性气
体。
6.根据权利要求5的方法，其中所述反应性气体具有氧化性或还原性。
7.根据权利要求5的方法，其中所述反应性气体在异构化或烷基化反
应中具有反应性。
8.根据权利要求6的方法，其中所述反应性气体包括氧气、氢气、硫
化氢或一氧化碳。
9.根据权利要求7的方法，其中所述反应性气体包括异丁烷、石脑油
或挥发性有机酸。
10.根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述催化剂材料包括阳
离子粘土、阴离子粘土、天然粘土、水滑石状材料、层状材料、矿石、矿
物、金属氧化物、碱金属和碱土金属氢氧化物和碳酸盐或其混合物。
11.根据前述权利要求中任一项的方法，其中所述基于碳的能量载体
材料为矿物来源的。
12.根据权利要求11的方法，其中所述基于碳的能量载体材料为焦油、
重油或沥青。
13.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：P奥康纳，D施塔米雷斯，JA穆利杰恩，
申请(专利权)人：BIOeCON国际控股有限公司，
类型：发明
国别省市：AN[菏属安的列斯群岛]