一种生物质的多级液化工艺制造技术

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多级液化工艺，其浆液的配制步骤为，将植物油渣依次进行干燥、初粉碎、压缩和二次粉碎，而后与第一催化剂混合得到混合物，将上述混合物加入至油品中研磨制浆即得植物油渣浓度为50‑65wt％的浆液。本发明专利技术首创性的将植物油渣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，使松散的植物油渣先后经历重新排位、机械变形等阶段，使得植物油渣的体积大幅度降低，由此可减少植物油渣的孔隙率，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。

A multi-stage liquefaction process of biomass

The invention relates to the field of biological energy, in particular to a multi-stage liquefaction process of biomass. The preparation step of the slurry is to dry, comminent, compress and crush the plant oil residue in turn, and then mix the mixture with the first catalyst, and the mixture is added to the oil in the oil to get the plant. The concentration of the oil residue is 50 65wt%. In this invention, plant oil dregs were first compressed and then crushed two times. By compressing the biomass, the loose plant oil residue was successively rearranged and mechanically deformed, thus reducing the volume of the plant oil residue greatly, thus reducing the porosity of the plant oil residue and increasing its porosity. Density and specific gravity make it easy to disperse in oil, increase its content in oil, increase the concentration of the reaction material, increase the quantity of the pump in the unit time and ensure the smooth operation and transportation of the pump.

【技术实现步骤摘要】
一种生物质的多级液化工艺
本专利技术涉及生物能源领域，具体涉及一种生物质的多级液化工艺。
技术介绍
广义上的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，狭义上的生物质包括棕榈油渣、大豆油渣、花生油渣、皂角油渣、亚麻油渣等各种植物油渣和植物秸秆。生物质具有可再生性、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。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的干燥、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CN103540414A公开了一种棕榈油渣和酸化油炼制生物柴油的方法，其首先将棕榈油渣和酸化油预热为液体，而后用高温油泵将液态的棕榈油渣和酸化油送入到电热炉中加热，在200℃以内完成水分蒸发，在220-380℃之间蒸发出油蒸汽，油蒸汽经过裂解催化剂管道，催化后转变成18碳以下短链脂肪酸，然后短链脂肪酸酯化，最后将酯化后的短链脂肪酸转化为生物柴油。上述工艺实现了由植物油渣向生物油的转换。但上述技术中，一方面，由棕榈油渣和酸化油形成的浆料需要由泵输送至裂解催化剂管道中，而多数植物油渣因具有丰富的孔隙率造成其比重较低，使之较难溶于溶剂油中，造成浆液中植物油渣的浓度较低，从而导致泵在单位时间内对植物油渣的输送量有限，造成上述工艺的生产效率较低、工业成本较高、能耗较大；另一方面，具有孔隙率的植物油渣易漂浮于溶剂油表面，加之作为浆料溶剂的酸化油粘度较大，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植物油渣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。为此，如何对现有的生物质的裂解催化工艺进行改进以增加浆液中植物油渣的浓度、提高单位时间内泵对植物油渣的输送量、实现泵的平稳运输、降低能耗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裂解催化工艺中，泵对生物质的输送量少且运输不平稳、能耗高的缺陷，进而提供一种生物质的多级液化工艺。为此，本专利技术解决上述问题所采用的技术方案如下：一种生物质的多级液化工艺，包括如下步骤：(1)配制含有第一催化剂和生物质的浆液，向所述浆液中通入氢气以发生一级加氢反应，控制反应压力为15～25MPa、反应温度为250～350℃，得到一级加氢产物；所述生物质为植物油渣，所述浆液的配制步骤为，将植物油渣依次进行干燥、初粉碎、压缩和二次粉碎，而后与所述第一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，得到植物油渣浓度为30～60wt％的所述浆液；本专利技术中的植物油渣可以是棕榈油渣、大豆油渣、花生油渣、皂角油渣、亚麻油渣、蓖麻油渣、菜子油渣或橄榄油渣中的一种或多种等；(2)向所述一级加氢产物中加入第二催化剂并通入氢气以发生二级加氢反应，控制反应压力为15～25MPa、反应温度为380～480℃，得到二级加氢产物，所述二级加氢产物经分离后收集油相，得到生物油。所述浆液的配制步骤中，将所述植物油渣进行压缩的压力为3～5MPa、温度为40-60℃。所述植物油渣的干燥温度为80～110℃、时间为2～6h，所述植物油渣干燥后的含水率低于2wt％；初粉碎后的中位粒径为100-300μm；经二次粉碎后的中位粒径为30-50μm，经二次粉碎后植物油渣的堆密度为1500-1600kg/m3。在所述浆液中，所述浆液的粘度为300～700mPa﹒s(50℃)。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，所述第一催化剂的含量为0.1～10wt％，优选为2wt％；所述第一催化剂的粒径为5μm-500μm；所述第二催化剂的投加量为所述一级加氢产物质量的0.5～2wt％，所述第二催化剂的粒径为5μm-500μm；在将所述第二催化剂加入至所述一级加氢产物中之前，还包括将所述第二催化剂配制成催化剂油浆的步骤，具体为：将所述第二催化剂与溶剂油按质量比为(1～2)：10的比例混合即制得所述催化剂油浆；所述溶剂油为废弃动植物油脂、废矿物油、矿物油、馏分油或本工艺制得的生物油中的一种或几种。步骤(1)中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，从而形成一级反应原料；将所述一级反应原料送入第一浆态床反应器内以发生一级加氢反应，同时向所述第一浆态床反应器内注入高压冷氢，控制所述第一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15～27MPa，所述高压冷氢的温度为50～135℃；步骤(2)中通入氢气的方法为：将所述一级加氢产物与所述第二催化剂的混合物升温至380～480℃，优选为430℃，而后将所述混合物送入至第二浆态床反应器内并通入高压高温氢气以发生二级加氢反应，同时向所述第二浆态床反应器内注入高压冷氢，并控制所述第二浆态床反应器内的总气速为0.06～0.1m/s，且所述高压高温氢气与所述一级加氢产物的体积比为(1000～1500)：1；其中，所述高压高温氢气和高压冷氢的压力均为15～27MPa，所述高压高温氢气的温度为430～480℃，所述高压冷氢的温度为50～135℃。步骤(1)中，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250～350℃，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230～350℃，所述第二次注入的高压高温氢气的温度为360～510℃。所述第一催化剂在所述第一浆态床反应器内的存量控制在所述第一浆态床反应器内液相质量的5～30wt％，所述第二催化剂在所述第二浆态床反应器内的存量控制在所述第二浆态床反应器内液相质量的5～30wt％。所述一级加氢反应的时间为30～60min，所述二级加氢反应的时间为30～90min。还包括在压力为7～23MPa、温度为250～460℃的条件下对所述二级加氢产物进行加氢重整的步骤。所述第一催化剂为经硫化处理的负载有第一活性组分的生物质炭，所述第一活性组分为氧化铁、羟基氧化铁或氢氧化铁中的一种或多种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质的多级液化工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)配制含有第一催化剂和生物质的浆液，向所述浆液中通入氢气以发生一级加氢反应，控制反应压力为15～25MPa、反应温度为250～350℃，得到一级加氢产物；所述生物质为植物油渣，所述浆液的配制步骤为，将植物油渣依次进行干燥、初粉碎、压缩和二次粉碎，而后与所述第一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，得到植物油渣浓度为50～65wt％的所述浆液；(2)向所述一级加氢产物中加入第二催化剂并通入氢气以发生二级加氢反应，控制反应压力为15～25MPa、反应温度为380～480℃，得到二级加氢产物，所述二级加氢产物经分离后收集油相，得到生物油。

【技术特征摘要】
1.一种生物质的多级液化工艺，其特征在于，包括如下步骤：(1)配制含有第一催化剂和生物质的浆液，向所述浆液中通入氢气以发生一级加氢反应，控制反应压力为15～25MPa、反应温度为250～350℃，得到一级加氢产物；所述生物质为植物油渣，所述浆液的配制步骤为，将植物油渣依次进行干燥、初粉碎、压缩和二次粉碎，而后与所述第一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，得到植物油渣浓度为50～65wt％的所述浆液；(2)向所述一级加氢产物中加入第二催化剂并通入氢气以发生二级加氢反应，控制反应压力为15～25MPa、反应温度为380～480℃，得到二级加氢产物，所述二级加氢产物经分离后收集油相，得到生物油。2.根据权利要求1所述的生物质的多级液化工艺，其特征在于，所述浆液的配制步骤中，将所述植物油渣进行压缩的压力为3～5MPa、温度为40-60℃。3.根据权利要求1或2所述的生物质的多级液化工艺，其特征在于，所述浆液的配制步骤中，所述植物油渣的干燥温度为80～110℃、时间为2～6h，所述植物油渣干燥后的含水率低于2wt％；初粉碎后的中位粒径为100-300μm；经二次粉碎后的中位粒径为30-50μm，经二次粉碎后植物油渣的堆密度为1500-1600kg/m3。4.根据权利要求1-3任一项所述的生物质的多级液化工艺，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。5.根据权利要求1-4任一项所述的生物质的多级液化工艺，其特征在于，在所述浆液中，所述第一催化剂的含量为0.1～10wt％；所述第一催化剂的粒径为5μm-500μm；所述第二催化剂的投加量为所述一级加氢产物质量的0.5～2wt％，所述第二催化剂的粒径为5μm-500μm；在将所述第二催化剂加入至所述一级加氢产物中之前，还包括将所述第二催化剂配制成催化剂油浆的步骤，具体为：将所述第二催化剂与溶剂油按质量比为(1～2)：10的比例混合即制得所述催化剂油浆；所述溶剂油为废弃动植物油脂、废矿物油、矿物油、馏分油或本工艺制得的生物油中的一种或几种。6.根据权利要求1-5任一项所述的生物质的多级液化工艺，其特征在于，步骤(1)中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，从而形成一级反应原料；将所述一级反应原料送入第一浆态床反应器内以发生一级加氢反应，同时向所述第一浆态床反应器内注入高压冷氢，控制...

【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