具有杂质去除的改善的催化快速热解方法技术

本发明专利技术提供了有用的和期望的产物增加的产率的改善的催化快速热解方法。尤其是，所述方法包括用于由包含杂质例如碱金属和碱土金属、硫和氮组分的生物质给料生产芳族化合物例如苯、甲苯和二甲苯的改善的催化快速热解方法。

An improved catalytic fast pyrolysis method with impurity removal

The present invention provides a catalytic and fast pyrolysis method which is useful and expected to increase the yield of the product. In particular, the method includes an improved catalytic fast pyrolysis method for producing aromatic compounds, such as benzene, toluene and xylene, by biomass feed containing impurities, such as alkali metals and alkaline earth metals, sulfur and nitrogen components.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有杂质去除的改善的催化快速热解方法专利
本专利技术涉及改善的催化快速热解方法。尤其是，其涉及用于从包含杂质如碱金属和碱土金属、硫和氮组分的生物质生产芳族化合物例如苯、甲苯和二甲苯的改善的催化快速热解方法。专利技术背景从可再生生物质获得有用的化学品、燃料和能量是重要挑战，因为这些原料的常规化石来源在慢慢枯竭。因为木质纤维素生物质的低成本和全球可得性，已广泛研究其作为可再生液体生物燃料和化学品的可行的给料。如果用最少量地使用化石燃料生产，则预期生物质来源的燃料和化学品还实质上减少净CO2排放。为了迎接该挑战，已经有大量努力来将生物质转化成燃料和其它有用的化学品。从生物质生产燃料和化学品由于给料和产物的特性而需要不同于常规石油基转化方法的专业的转化方法。高温、固体进料、高水浓度、非常规的分离、污染物和氧化的副产物是生物质转化不同于在石油提质中所面对的一些特征。因此，存在许多必须克服以从生物质有效生产化学品的挑战。木质纤维素生物质(木材、草、农业废弃物等)是具有明显潜力以满足对替代性液体燃料和“绿色”化学品的日益增长的需求的替代性的、可再生和可持续的进料来源。这些给料并不与食物供应直接本文档来自技高网...

【技术保护点】
改善的催化快速热解方法，包括以下步骤：a)处理包含碱金属和碱土金属组分的生物质以降低碱金属和碱土金属含量而产生经处理的生物质，b)将步骤a)的经处理的生物质，催化剂组合物和输送流体进料至保持在反应条件下的催化快速热解方法流化床反应器，以制造粗流体产物料流，c)将步骤b)的粗流体产物料流进料至固体分离和汽提系统以生产经分离的固体和液体产物料流，d)将步骤c)的液体产物料流进料至蒸气/液体分离系统以生产液相料流和气相料流，所述液相料流包括选自水、木炭、焦炭、灰分、催化剂细粉、水溶性有机物和重质有机物及其组合的组分，所述气相料流包括苯、甲苯、二甲苯、具有2至4的碳原子数的烯烃、甲烷、一氧化碳和二氧化...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.06.30 US 62/186,5131.改善的催化快速热解方法，包括以下步骤：a)处理包含碱金属和碱土金属组分的生物质以降低碱金属和碱土金属含量而产生经处理的生物质，b)将步骤a)的经处理的生物质，催化剂组合物和输送流体进料至保持在反应条件下的催化快速热解方法流化床反应器，以制造粗流体产物料流，c)将步骤b)的粗流体产物料流进料至固体分离和汽提系统以生产经分离的固体和液体产物料流，d)将步骤c)的液体产物料流进料至蒸气/液体分离系统以生产液相料流和气相料流，所述液相料流包括选自水、木炭、焦炭、灰分、催化剂细粉、水溶性有机物和重质有机物及其组合的组分，所述气相料流包括苯、甲苯、二甲苯、具有2至4的碳原子数的烯烃、甲烷、一氧化碳和二氧化碳，和e)将步骤d)的气相料流进料至产物回收系统，以回收苯、甲苯、二甲苯和任选的烯烃。2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤a)包括以下步骤：1)控制生物质尺寸为≤20cm尺寸的颗粒，2)将步骤1)的经尺寸控制的生物质在至少一个洗涤循环中用洗涤流体充分洗涤以降低碱金属和碱土金属的含量，3)任选地将步骤2)的经洗涤的生物质用冲洗流体冲洗，4)干燥生物质以降低水含量，和任选地5)控制经干燥的颗粒尺寸为≤1cm尺寸颗粒。3.根据权利要求2所述的方法，其中步骤2)的所述经洗涤的生物质包括≤50ppm钾或≤100ppm钙或这二者。4.根据权利要求2所述的方法，其中由尺寸控制步骤1)或尺寸控制步骤5)产生的生物质颗粒具有0.005至1cm的尺寸。5.根据权利要求2所述的方法，其中步骤2)的所述洗涤流体选自水、酸化的水、碱性水及其组合。6.根据权利要求5所述的方法，其中步骤2)的所述洗涤流体包括具有大于2.0的pH的水。7.根据权利要求2所述的方法，其中步骤2)的所述洗涤流体包括由步骤d)的液相料流回收的水和/或由干燥步骤4)回收的水。8.根据权利要求2所述的方法，其中步骤2)的所述洗涤流体包括由市政供应、河流或淡水湖获得的水，其中所述洗涤流体的Ca、Mg、K和Na的总浓度为≤181ppm。9.根据权利要求2所述的方法，其中步骤2)的所述洗涤流体包括选自乙酸、甲酸、硝酸、碳酸、羧酸、硫酸、磷酸或盐酸的有机酸或无机酸，铵盐、烷基铵盐、芳基铵盐、多元醇、二氧化碳或氨或其组合的水溶液。10.根据权利要求1所述的方法，其中将待在步骤a)中处理的生物质粉碎，以产生尺寸为0.42至12.7mm的颗粒，或将已在步骤a)中处理的生物质粉碎，以产生尺寸为0.42至12.7mm的颗粒，或将待在步骤a)中处理和已在步骤a)中处理的生物质二者粉碎，以产生尺寸为0.42至12.7mm的颗粒。11.根据权利要求2所述的方法，其中步骤1)的经尺寸控制的生物质的至少50％的颗粒尺寸分布通过激光衍射测量为1至1400微米。12.根据权利要求2所述的方法，其中步骤1)的经尺寸控制的生物质的平均长宽比为1.1至至少40。13.根据权利要求2所述的方法，其中步骤1)的经尺寸控制的生物质的平均长宽比为3至20。14.根据权利要求2所述的方法，其中洗涤步骤2)为≤120分钟。15.根据权利要求2所述的方法，其中洗涤步骤2)包括2个以上的洗涤循环，每个循环≤60分钟。16.根据权利要求2所述的方法，其中全部洗涤循环的全部接触时间之和为≤120分钟。17.根据权利要求15所述的方法，其中每个随后的洗涤循环的洗涤流体具有大于或等于在前的洗涤循环的洗涤流体的pH。18.根据权利要求2所述的方法，其中步骤2)的经洗涤的生物质中的纤维素/半纤维素比例从步骤1)的经尺寸控制的生物质中的纤维素/半纤维素比例改变不超过10％。19.根据权利要求2所述的方法，其中步骤2)的经洗涤的生物质中的纤维素/半纤维素比例从未洗涤的生物质的比例改变不超过10％。20.根据权利要求2所述的方法，其中步骤a)的生物质的有机物质损失的百分比小于5％，通过洗涤和冲洗流体的化学需氧量测量。21.根据权利要求2所述的方法，其中步骤3)的所述冲洗流体包括酸性水。22.根据权利要求2所述的方法，其中步骤3)的所述冲洗流体包括含有≤5ppm钾或≤20ppm钙或二者的水。23.根据权利要求2所述的方法，其中步骤3)的所述冲洗流体包括通过蒸馏或通过反渗透或离子交换或去离子或其任意组合生产的水。24.根据权利要求23所述的方法，其中所述冲洗流体包括去离子水并且被再循环至步骤3)。25.根据权利要求2所述的方法，其中步骤2)的所述洗涤流体包括水，所述水在用于洗涤步骤2)之后被用于热交换器中以加热新鲜的洗涤流体。26.根据权利要求2所述的方法，其中冲洗步骤3)的接触时间为≤30分钟。27.根据权利要求2所述的方法，其中洗涤步骤2)和冲洗步骤3)的推移的总时间为≤10小时。28.根据权利要求1所述的方法，其中步骤e)的回收的苯、甲苯和二甲苯之和为至少10％产率，基于进料至步骤b)的经处理的生物质中的碳计。29.根据权利要求1所述的方法，其中步骤b)的催化剂组合物包括结晶分子筛，所述结晶分子筛的特征在于大于5的二氧化硅/氧化铝摩尔比和1至12的约束指数。30.根据权利要求1所述的方法，其中步骤b)的流化床反应条件包括300至1000℃的温度和100至1500kPa的压力。31.根据权利要求1所述的方法，其中步骤b)的催化剂组合物包括具有ZSM-5、ZSM-11、ZSM-12、ZSM-22、ZSM-23、ZSM-35、ZSM-48、ZSM-50、β沸石、丝光沸石、镁碱沸石或其组合的结晶分子筛。32.根据权利要求1所述的方法，其中步骤b)的催化剂组合物包括具有ZSM-5结构的结晶分子筛。33.根据权利要求1所述的方法，其中将步骤e)的回收的甲苯或烯烃约5至约99％再循环至步骤b)的流化床反应器。34.根据权利要求1所述的方法，其中步骤c)的固体分离和汽提系统包括旋风分离器或旋风分离器级联，步骤d)的蒸气/液体分离系统包括文丘里系统、骤冷系统、压缩机、冷凝器、深冷器、吸收系统、洗涤器、除雾器或其组合，和步骤e)的产物回收系统包括压缩机、冷凝器、深冷器、吸收系统、除雾器或其组合。35.根据权利要求1所述的方法，其中在处理步骤a)中去除包含碱金属和碱土金属组分的生物质中的碱金属和碱土金属的至少35％。36.根据权利要求1所述的方法，其中在处理步骤a)中去除包含碱金属和碱土金属组分的生物质中的至少50％的所述钾和至少20％的所述钙。37.根据权利要求1所述的方法，其中在处理步骤a)中去除包含碱金属和碱土金属组分的生物质中的至少35％的氯、至少5％的硫和至少5％的氮。38.根据权利要求2所述的方法，其中步骤2)中的洗涤流体比生物质的质量比为至少3。39.根据权利要求1所述的方法，其中将至少一部分固体催化剂从步骤b)的反应器中去除并且在氧化过程中再生，以生产经再生的催化剂，和将经再生的催化剂返回步骤b)的流化床反应器。40.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：史鉴，C·索伦森，T·玛扎奈克，宋若志，S·高德，S·哈恩，郑宇廷，V·L·弗兰克，W·F·小伊格，M·史奈德克劳特，
申请(专利权)人：安耐罗技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US