一种生物质的水解加氢工艺制造技术

本发明专利技术涉及生物能源领域，具体涉及一种生物质的水解加氢工艺，其浆液的配制步骤为，将秸秆依次进行干燥、初粉碎、压缩和二次粉碎，而后与催化剂混合得到混合物，将混合物加入至油品中研磨制浆即得秸秆浓度为30～60wt％的浆液。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，通过将生物质进行压缩处理，使松散的秸秆先后经历重新排位、机械变性和塑形流变等阶段，使得秸秆的体积大幅度降低，由此可减少秸秆的孔隙率，增大其密度和比重，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，同时提高了生物质的转化率。

A process of hydrolysis and hydrogenation of biomass

The invention relates to the field of biological energy, in particular to a process of hydrolysis and hydrogenation of biomass. The preparation step of the slurry is to dry, comminent, compress and crush the straw in turn, and then mix the mixture with the catalyst, and the mixture is lapping and pulping in the oil product to get the straw concentration from 30 to 60wt. % of the serous. The invention first compresses the straw and then pulverized it two times. By compressing the biomass, the loose straw has undergone rearrangement, mechanical denaturation and plastic rheology, so that the volume of straw is greatly reduced, thus reducing the porosity of straw and increasing its density and increasing its density. It is beneficial to dispersing in oil products, increasing its content in oil, increasing the concentration of the reaction material, increasing the quantity of biomass per unit time, ensuring the smooth operation and transportation of the pump, and increasing the conversion rate of biomass.

【技术实现步骤摘要】
一种生物质的水解加氢工艺
本专利技术涉及生物能源领域，具体涉及一种生物质的水解加氢工艺。
技术介绍
煤炭、原油、天然气、油页岩等化石非再生能源随着社会经济的快速发展而日趋枯竭，以及它们燃烧后产生的CO2、SO2、NOx等污染物所造成的日益严重的环境污染，这使得人类不得不认真考虑获取能源的途径和改善环境的方法。生物质是指一切直接或间接利用绿色植物光合作用形成的有机物质，包括植物、动物、微生物及其排泄与代谢物，它具有可再生性、低污染性和广泛分布性，因此，从能源安全和环境保护出发，生物质的开发利用已成为当前发展可再生能源的战略重点。生物质液化技术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。生物质直接液化技术主要有热解液化、催化液化和加压加氢液化等，尤其以加压加氢液化产品收率高、品质好，其一般包括固体物料干燥、粉碎、制浆、升温、加压、反应、分离等复杂工序。例如，中国专利文献CN103242871A公开了一种重油-生物质加氢共液化工艺，该工艺通过将经过干燥的生物质预粉碎至40～100目后再与重油混合形成浆料，并向此浆料中加入催化剂和硫化剂，而后置于浆态床加氢反应器中，控制反应温度为370℃-430℃，氢分压为4-8MPa，进行加氢热裂解反应，反应产物经分馏后得到生物油和焦炭。上述工艺实现了由生物质向生物油的转换，但上述技术中，一方面，由生物质和重油形成的浆料需要由泵输送至浆态床加氢反应器中，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，使之较难溶于生物质液化溶剂中，造成浆液中生物质的浓度较低(上述技术中生物质仅占重油质量的5～20wt％)，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液化溶剂表面，加之作为浆料溶剂的重油粘度较大，使得上述浆料不易流动，易造成输送管道的堵塞从而难以实现泵的平稳运输。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，上述技术中生物质转化率较低(其转化率仅为90％左右)。为此，如何对现有的生物质液化工艺进行改进以增加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、提高生物质转化率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
因此，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、生物质转化率低、能耗高的缺陷，进而提供一种生物质的水解加氢工艺。为此，本专利技术解决上述问题所采用的技术方案如下：一种生物质的水解加氢工艺，包括如下步骤：配制含有催化剂和生物质的浆液，向所述浆液中通入氢气以发生反应，并控制反应压力为15-20MPa、反应温度为380-420℃，最终制得生物油；所述生物质为秸秆，所述浆液的配制步骤为，将秸秆依次进行干燥、初粉碎、压缩和二次粉碎，而后与所述催化剂混合得到混合物，将所述混合物加入至油品中研磨制浆，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。在所述浆液中，所述浆液的粘度为500-1400mPa﹒s(50℃)。在所述浆液中，所述生物质的含量为55～60wt％。所述浆液的配制步骤中，所述油品为废弃动植物油脂、废矿物油、矿物油或馏分油中的一种或多种。进一步地，所述废弃动植物油脂为地沟油、潲水油或酸败油中的一种或多种；所述废矿物油为废润滑油或废机油中的一种或两种；所述矿物油为重油、渣油、蒽油或洗油中的一种或多种。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。在所述浆液中，所述催化剂的含量为0.1～10wt％，优选为2wt％；所述催化剂的粒径为5μm-500μm；向所述浆液中通入氢气的具体方法为：向所述浆液中注入高压氢气，并控制所述高压氢气与所述浆液的体积比为(600～1000)：1，从而形成反应原料；将所述反应原料送入浆态床反应器内以发生水解、裂化及加氢反应，同时向所述浆态床反应器内注入高压冷氢，控制所述浆态床反应器内的总气速为0.02～0.2m/s，优选为0.05～0.08m/s；其中，所述高压氢气和高压冷氢的压力均为15-22MPa，所述高压冷氢的温度为50～135℃。将所述高压氢气分两次注入至所述浆液中，具体为：在向所述浆液中第一次注入高压中温氢气后，并将所述浆液换热升温至380-420℃，而后再向所述浆液中第二次注入高压高温氢气；其中，所述高压中温氢气的温度为360-420℃，所述高压高温氢气的温度为430～510℃。所述冷氢经由所述浆态床反应器侧壁上的3～5个注入口注入。所述催化剂在所述浆态床反应器内的存量控制在所述浆态床反应器内液相质量的5～30wt％。所述反应的时间为30-120min。所述催化剂为经硫化处理的负载有活性组分的生物质炭，所述活性组分为氧化铁、羟基氧化铁或氢氧化铁中的一种或多种，以活性组分和生物质炭的总质量计，活性组分的含量为10～50wt％；所述负载有活性组分的生物质炭的制备方法包括：(1)取生物质炭为生物质炭载体；(2)将活性组分负载于所述生物质炭载体上，制得所述催化剂。将活性组分负载于所述生物质炭载体上的具体方法为：将所述生物质炭载体、所述活性组分水溶液混合配制成悬浮液，加入沉淀剂将活性组分沉淀于生物质炭载体上，经洗涤、干燥制得所述催化剂；其中，所述沉淀剂为氨水或碱金属的碳酸盐、碳酸氢盐、氢氧化物中至少一种的水溶液，沉淀过程温度控制为30℃～90℃，pH值为7～9。或所述催化剂为经硫化处理的无定型羟基氧化铁。本专利技术的上述技术方案具有如下优点：1、本专利技术提供的生物质的水解加氢工艺，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，而后与催化剂混合得到混合物，将混合物加入至油品中研磨制浆即得秸秆浓度为30～60wt％的浆液，本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，通过将生物质进行压缩处理，使松散的秸秆先后经历坍塌、闭合等重新排位、机械变形的阶段，使得秸秆的体积大幅度降低，由此可减少秸秆的孔隙率，增大其密度和比重，使之有利于分散在油品中，并可提高其在油品中的含量，增加了本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质的水解加氢工艺，其特征在于，包括如下步骤：配制含有催化剂和生物质的浆液，向所述浆液中通入氢气以发生反应，并控制反应压力为15‑20MPa、反应温度为380‑420℃，最终制得生物油；所述生物质为秸秆，所述浆液的配制步骤为，将秸秆依次进行干燥、初粉碎、压缩和二次粉碎，而后与所述催化剂混合得到混合物，将所述混合物加入至油品中研磨制浆，得到秸秆浓度为30～60wt％的所述浆液。

【技术特征摘要】
1.一种生物质的水解加氢工艺，其特征在于，包括如下步骤：配制含有催化剂和生物质的浆液，向所述浆液中通入氢气以发生反应，并控制反应压力为15-20MPa、反应温度为380-420℃，最终制得生物油；所述生物质为秸秆，所述浆液的配制步骤为，将秸秆依次进行干燥、初粉碎、压缩和二次粉碎，而后与所述催化剂混合得到混合物，将所述混合物加入至油品中研磨制浆，得到秸秆浓度为30～60wt％的所述浆液。2.根据权利要求1所述的生物质的水解加氢工艺，其特征在于，所述浆液的配制步骤中，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所述的生物质的水解加氢工艺，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任一项所述的生物质的水解加氢工艺，其特征在于，在所述浆液中，所述生物质的含量为55～60wt％。5.根据权利要求1-4任一项所述的生物质的水解加氢工艺，其特征在于，所述浆液的配制步骤中，所述油品为废弃动植物油脂、废矿物油、矿物油或馏分油中的一种或多种。6.根据权利要求1-5任一项所述的生物质的水解加氢工艺，其特征在于，在所述浆液中，所述催化剂的含量为0.1～10wt％；所述催化剂的粒径为5μm-500μm。7.根据权利...

【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