一种生物质直接液化的方法技术

本发明专利技术涉及生物能源领域，具体涉及一种生物质直接液化的方法，其生物质浆液的配制步骤为，将秸秆依次进行干燥、初粉碎、压缩和二次粉碎，而后与加氢催化剂、硫化剂混合得到混合物，将上述混合物加入至供氢溶剂中研磨制浆，制得秸秆浓度为30～60wt％的生物质浆液，本发明专利技术首创性的将秸秆进行了先压缩后二次粉碎的处理工艺，使得秸秆的体积大幅度降低，使之有利于分散在油品中，并可提高其在油品中的含量，增加了反应物料的浓度，提高了泵在单位时间内对生物质的输送量，保证了泵的平稳运转和输送。

【技术实现步骤摘要】
一种生物质直接液化的方法
本专利技术属于生物质液化
，具体涉及一种生物质直接液化的方法。
技术介绍
一切可以生长的有机物均统称为生物质，在广义上，生物质是指包括所有的植物、微生物，以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物；在狭义上，生物质主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素(简称木质素)、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。常见的代表性生物质有农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便等。各种生物质之间存在相互依赖和相互作用关系，生物质可以作为食物和工业原料，还可以改善环境和调节气候，此外，生物质还具有可再生性、低污染性、广泛分布性的特点，使其成为可再生能源的重要组成部分，因此，如何高效开发利用生物质能，对解决能源、生态环境问题都将起到十分积极的作用。生物质直接液化得到液化油是生物质资源利用中的重要组成部分。生物质的液化机理如下：生物质首先裂解成低聚体，然后再经脱水、脱羟基、脱氢、脱氧和脱羧基而形成小分子化合物，小分子化合物接着通过缩合、环化、聚合等反应而生成新的化合物。目前生物质液化技术主要可分为间接液化和直接液化两大类，其中，生物质直接液化技术是指在溶剂或催化剂的作用下，采用水解、超临界液化或通入氢气、惰性气体等，在适当的温度、压力下将生物质直接从固体液化成液体。例如，中国专利文献CN102127462A公开了一种包括两个沸腾床加氢转化步骤的用于生物质的直接加氢液化的方法。该方法包括如下步骤：a)制备生物质颗粒在溶剂中的悬浮液；b)上述悬浮液在至少一个包含沸腾床催化剂的并且在300-440℃的温度下、15-25MPa的总压力下、以0.1-5h-1的小时质量流速和以0.1-2Nm3/kg的氢气/进料比进行操作的反应器中在氢气存在下的第一加氢转化步骤；c)在步骤b)中得到的流出物的至少一部分在至少一个包含沸腾床形式催化剂的并且在350-470℃的温度下、15-25MPa的总压力下、以0.1-5h-1的小时质量流速和以0.1-2Nm3/kg的氢气/进料比进行操作的反应器中在氢气存在下的第二加氢转化步骤，最后，对第二加氢转化步骤结束时得到的流出物进行分离，从其中分离出气相、水相、至少一种石脑油、煤油和/或柴油类型的液态烃的轻质级分和残渣等。上述技术通过两步加氢转化步骤，将生物质原料直接液化成液体物质。但上述技术中，一方面，由生物质颗粒在溶剂中形成的悬浮液(即生物质浆液)需要由泵输送至沸腾床加氢反应器中，而多数生物质(例如秸秆)因具有丰富的孔隙率造成其比重较低，使之较难溶于溶剂中，造成悬浮液中生物质的浓度较低，从而导致泵在单位时间内对生物质的输送量有限，造成上述加氢共液化工艺的生产效率较低、工业成本较高、能耗较大；另一方面，具有孔隙率的生物质易漂浮于溶剂表面，加之作为生物质溶剂其本身的粘度就较大，使得上述悬浮液不易流动，从而易造成输送管道堵塞难以实现泵的平稳运输。虽然上述技术尝试尽可能的减小生物质的粒度欲增加生物质在溶剂中的分散性进而提高生物质在溶剂中的比例，然而，由于生物质具有大量的孔隙结构，减小生物质粒度使得这些微小孔隙进一步暴露，只会使其吸附更多的溶剂油，使得由更小粒度的生物质配制得到的生物质浆液的黏度反而比较大，又由于生物质浆液需要由泵输送至反应器中，这必然会严重影响泵的平稳运转和输送；现有技术虽然尝试在浆液中加入分散剂来提高生物质在浆液中的浓度及分散性，但分散剂的加入往往会影响制得的生物油的品质。此外，上述技术通过两步加氢转化步骤，将生物质原料直接液化成液体物质，在第二加氢转化步骤完成后，从反应器底部分离出残渣，这样的操作方式会带来如下缺点：1)残渣中会夹带较多的液体物质，浪费了液体物质，影响了液体物质的收率；2)部分残渣悬浮在液相物质进入到下一步工序，造成最终制得的生物油中残渣固含量高。为此，如何对现有的生物质液化工艺进行改进以增加生物质浆液中生物质的浓度、提高单位时间内泵对生物质的输送量、实现泵的平稳运输、降低能耗、提高液体油收率、降低液体油中残渣固含量这对于本领域技术人员而言依旧是一个亟待解决的技术难题。
技术实现思路
为此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有的生物质液化工艺中，泵对生物质的输送量少且运输不平稳、能耗高、液体油收率且液体油中残渣固含量高等缺陷，进而提供一种生物质直接液化的方法。本专利技术所提供的生物质直接液化的方法，包括如下步骤：一种生物质直接液化的方法，包括如下步骤：(1)将生物质、加氢催化剂、硫化剂和供氢溶剂混合，制得生物质浆液；(2)将所述生物质浆液和氢气进行第一液化反应，收集第一反应产物；(3)将所述第一反应产物和氢气进行第二液化反应，收集第二反应产物；(4)对所述第二反应产物于290-460℃下进行第一气液分离，收集第一液相和第一气相；(5)将所述第一气相于30-60℃下进行第二气液分离，收集第二液相，混合所述第一液相和所述第二液相得到液相；(6)对所述液相进行第一蒸馏，收集轻质馏分和重质馏分；(7)对所述重质馏分进行第二蒸馏，分离出馏出油和残渣，所述轻质馏分和所述馏出油为液化所得液体；步骤(1)中，所述生物质为秸秆，所述生物质浆液的配制步骤为，将秸秆依次进行干燥、初粉碎、压缩和二次粉碎，而后与所述加氢催化剂、硫化剂混合得到混合物，将所述混合物加入至所述供氢溶剂中研磨制浆，得到秸秆浓度为30～60wt％的所述浆液。本专利技术中的秸秆原料可以是麦子、水稻、玉米、、芦苇、高粱、谷子等谷类作物秸秆，也可以是大豆、小豆、绿豆、蚕豆、豌豆等豆科植物秸秆，还可以是棉花、亚麻、苎麻、大麻等纤维作物秸秆，可以是一种秸秆也可以是多种秸秆共同组成的生物质原料。所述生物质浆液的配制步骤中，将所述秸秆进行压缩的压力为0.5～3MPa、温度为30-60℃。所述浆液的配制步骤中，所述秸秆的干燥温度为50-70℃、时间为3-5h，所述秸秆干燥后的含水率低于2wt％；初粉碎后的中位粒度为100-300μm；经二次粉碎后中位粒度为30-50μm、二次粉碎后堆密度为400-500kg/m3。所述浆液的粘度为500-1400mPa﹒s(50℃)。在所述生物质浆液中，所述秸秆的含量为55～60wt％。所述研磨制浆为搅拌制浆、分散制浆、乳化制浆、剪切制浆或均质制浆。所述步骤(1)中，所述生物质与所述加氢催化剂、所述硫化剂的质量比为100:(1-5)：(0.2-0.4)；所述加氢催化剂的粒度为10-20μm；所述加氢催化剂为下述催化剂中的至少一种：1)无定型氧化铁和/或无定型羟基氧化铁；2)负载活性成分的无定型氧化铝，所述活性成分为第VIB金属、第VIIB金属或第VIII族金属的氧化物中的至少一种，所述活性成分的含量为10-25wt％。所述步骤(2)中，所述第一液化反应的反应条件如下：反应温度为300-470℃；反应压力为13-25MPa；气液比为800-1500NL/kg；所述生物质浆液的空速为0.3-2t/m3·h。所述步骤(3)中，所述第二液化反应的反应条件如下：反应温度为300-470℃；反应压力为13-25MPa；气液比为800-1500NL/kg；所述生物质浆液的空速为0.3-2t/m3·h。所述步骤(6)中，所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质直接液化的方法，包括如下步骤：(1)将生物质、加氢催化剂、硫化剂和供氢溶剂混合，制得生物质浆液；(2)将所述生物质浆液和氢气进行第一液化反应，收集第一反应产物；(3)将所述第一反应产物和氢气进行第二液化反应，收集第二反应产物；(4)对所述第二反应产物于290‑460℃下进行第一气液分离，收集第一液相和第一气相；(5)将所述第一气相于30‑60℃下进行第二气液分离，收集第二液相，混合所述第一液相和所述第二液相得到液相；(6)对所述液相进行第一蒸馏，收集轻质馏分和重质馏分；(7)对所述重质馏分进行第二蒸馏，分离出馏出油和残渣，所述轻质馏分和所述馏出油为液化所得液体；步骤(1)中，所述生物质为秸秆，所述生物质浆液的配制步骤为，将秸秆依次进行干燥、初粉碎、压缩和二次粉碎，而后与所述加氢催化剂、硫化剂混合得到混合物，将所述混合物加入至所述供氢溶剂中研磨制浆，得到秸秆浓度为30～60wt％的所述浆液。

【技术特征摘要】
1.一种生物质直接液化的方法，包括如下步骤：(1)将生物质、加氢催化剂、硫化剂和供氢溶剂混合，制得生物质浆液；(2)将所述生物质浆液和氢气进行第一液化反应，收集第一反应产物；(3)将所述第一反应产物和氢气进行第二液化反应，收集第二反应产物；(4)对所述第二反应产物于290-460℃下进行第一气液分离，收集第一液相和第一气相；(5)将所述第一气相于30-60℃下进行第二气液分离，收集第二液相，混合所述第一液相和所述第二液相得到液相；(6)对所述液相进行第一蒸馏，收集轻质馏分和重质馏分；(7)对所述重质馏分进行第二蒸馏，分离出馏出油和残渣，所述轻质馏分和所述馏出油为液化所得液体；步骤(1)中，所述生物质为秸秆，所述生物质浆液的配制步骤为，将秸秆依次进行干燥、初粉碎、压缩和二次粉碎，而后与所述加氢催化剂、硫化剂混合得到混合物，将所述混合物加入至所述供氢溶剂中研磨制浆，得到秸秆浓度为30～60wt％的所述浆液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生物质浆液的配制步骤中，将所述秸秆进行压缩的压力为0.5～3MPa、温度为30-60℃。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述浆液的配制步骤中，所述秸秆的干燥温度为50-70℃、时间为3-5h，所述秸秆干燥后的含水率低于2wt％；初粉碎后的中位粒度为100-300μm；经二次粉碎后中位粒度为30-50μm、二次粉碎后堆密度为400-500kg/m3。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述生物质浆液中，所述秸秆的含量为55～60wt％。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述生物质与所述加氢催化剂、所述硫化剂的质量比为100:(1-5)：(0.2-0.4)；所述加氢催化剂的粒度为10-20μm；所述加氢催化剂为下述催化剂中的至少一种：1)无定型氧化铁和/或无定型羟基氧化铁；2)负载活性成分的无定型氧化铝，所述活性成分为第VIB金属、第V...

【专利技术属性】
技术研发人员：林科，李林，郭立新，
申请(专利权)人：北京三聚环保新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11