一种生物质和煤的转化工艺制造技术

本发明专利技术属于生物质利用、能源、化工技术领域，具体涉及一种生物质和煤的转化工艺。该转化工艺采用铁氧化合物、铁氧化合物的脱硫废剂或铁氧化合物的脱硫废剂的再生物中的至少一种作为催化剂，并采用含水浆液，同时控制反应体系中铁元素与硫元素的摩尔比，发现在CO存在下能有效地利用羰基化阻断生物质在裂解过程中的自由基缩聚，并实现CO和水的变换活性氢加氢，在该转化反应中，生物质固体无需脱水、可直接进行转化反应，在提高液化收率的同时，还能提高所制得油品的发热量，转化反应结束后，不会产生大量废水。

【技术实现步骤摘要】
一种生物质和煤的转化工艺
本专利技术属于生物质利用、能源、化工
，具体涉及一种生物质和煤的转化工艺。
技术介绍
随着社会经济的快速发展，煤炭、原油、天然气、油页岩等化石类非再生能源日趋枯竭，与此同时，此种化石类非再生能源燃烧后所产生的CO2、SO2、NOx等污染物所造成的环境污染也日益严重，这迫使人类不得不思考获取能源的途径及改善环境的方法。目前，生物质液化技术成为获取能源的一种新的手段，该技术是生物质资源利用中的重要组成部分，其液化机理如下：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。目前该技术主要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，在适当的温度、压力下将生物质直接从固体液化成液体。整个过程中，主要涉及热解液化、催化液化和加压加氢液化等。上述生物质液化工艺中，在进行液化之前，均需要对生物质原料进行脱水处理，增加了干燥成本，即便干燥，在整个工艺结束后，也会产生大量废水。再者上述液化工艺对反应气氛和催化剂要求严格，一般要采用纯氢气氛和贵金属催化剂，经济性较差。此外，上述液化工艺得到的油品的发热量偏低。
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，生物质原料需要脱水、反应气氛和催化剂要求严格、油品的发热量偏低及废水产生量大的缺陷，进而提供一种能耗低、固含量高、反应性能好、生物质原料无需脱水、反应气氛采用含CO的气氛、油品的发热量高、废水产生量低、甚至无废水产生的生物质和煤的转化工艺。为此，本专利技术解决上述问题所采用的技术方案如下：本专利技术所提供的生物质和煤的转化工艺，包括如下步骤：1)配制含有催化剂、煤和生物质的含水浆液，包括：生物质预处理：收集生物质，粉碎至粒径为0.2μm-5cm；生物质压缩：将粉碎后的生物质进行压缩成型；生物质二次粉碎：将压缩成型后的生物质再次粉碎处理，粉碎至粒径为0.1-500μm，得生物质粉末；煤预处理：收集煤，粉碎至粒径为0.1-500μm；将生物质粉末、煤粉与溶剂油混合，制浆，得到含水浆液；其中，所述催化剂在上述步骤的中的任一步骤中加入，所述催化剂为铁氧化合物、铁氧化合物的脱硫废剂或铁氧化合物的脱硫废剂的再生物中的至少一种；2)将所述含水浆液与纯CO或含CO的气体混合进行转化反应，反应体系中铁元素与硫元素的摩尔比为1:(0.5～5)，制得油品。进一步地，向所述催化剂中加入含硫化合物至反应体系中铁元素与硫元素的摩尔比为1:(0.5～5)，优选为1：(0.5-2)，更优选为1：(1-2)。进一步地，所述含硫化合物为硫磺、硫化氢、二硫化碳或其他常用含硫化合物中的至少一种。进一步地，所述含CO的气体中CO的体积含量不小于15％，优选为不小于25％，最优选为不小于50％。进一步地，所述含CO的气体为CO与H2的混合气或者合成气。进一步地，所述铁氧化合物的脱硫废剂为以氧化铁为活性组分的脱硫剂的废剂、以Fe21.333O32为活性组分的脱硫剂的废剂、以FeOOH为活性组分的脱硫剂的废剂中的至少一种；或，所述铁氧化合物的脱硫废剂的再生物为以氧化铁为活性组分的脱硫剂的废剂的再生物、以Fe21.333O32为活性组分的脱硫剂的废剂的再生物、以FeOOH为活性组分的脱硫剂的废剂的再生物中的至少一种。进一步地，所述氧化铁为三氧化二铁和/或四氧化三铁。进一步地，所述三氧化二铁为α-Fe2O3、α-Fe2O3.H2O、γ-Fe2O3、γ-Fe2O3.H2O、无定形Fe2O3、无定形Fe2O3.H2O中的至少一种；所述四氧化三铁为立方晶系的四氧化三铁；所述FeOOH为α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH、δ-FeOOH、θ-FeOOH和无定形FeOOH中的至少一种。进一步地，所述铁氧化合物的脱硫废剂的再生物是通过浆液法对铁氧化合物的脱硫废剂进行氧化、硫化和氧化后得到的再生物。进一步地，所述铁氧化合物的脱硫废剂的再生方法，包括如下步骤：将所述铁氧化合物的脱硫废剂与水或碱溶液混合，配制成浆液；向所述浆液中添加氧化剂，发生一次氧化反应；向所述氧化反应后的浆液中添加硫化剂，发生硫化反应；向所述硫化反应后的浆液中添加氧化剂，发生二次氧化反应；循环进行所述硫化反应和所述二次氧化反应；对所述二次氧化反应后的浆液进行固液分离，得到所述铁氧化合物的脱硫废剂的再生物。进一步地，所述转化反应的反应压力为5-22MPa，反应温度为200-500℃。进一步地，所述转化反应的反应时间不小于15min，优选为15-120min。进一步地，所述催化剂的平均粒径为0.1μm-5mm，优选为5μm-100μm，最优选为5-50μm。进一步地，将所述含水浆液与纯CO或含CO的气体混合进行转化反应，包括如下步骤：将纯CO或含CO的气体加压至5-22MPa、加温至150-600℃后，通入反应体系中，并与进入反应体系中的所述生物质浆料发生转化反应。进一步地，将所述含水浆液与纯CO或含CO的气体混合进行转化反应，包括如下步骤：将部分纯CO或含CO的气体加压至5-22MPa、加温至150-600℃后，通入所述含水浆液中，并随所述含水浆液进入反应体系中发生转化反应；其余部分加压至5-22MPa、加温至300-600℃后，通入反应体系中，并与进入其中的所述生物质浆料发生转化反应。进一步地，所述纯CO或含CO的气体与所述浆液的体积比为(50-10000):1，优选为(100-5000)：1进一步地，所述反应体系是在反应器中进行，所述反应器为悬浮床反应器、浆态床反应器、鼓泡床反应器、沸腾床反应器、单釜反应器中的任一种；或者，所述反应器为悬浮床反应器、浆态床反应器、鼓泡床反应器、沸腾床反应器、单釜反应器中的任一种或多种中的一个或多个进行串联或并联。进一步地，所述压缩成型后物料的真密度在0.75-2.0kg/m3之间。进一步地，所述压缩步骤中，压缩压力为0.5-10MPa，压缩温度为30-70℃。所述压缩成型为压片成型、压块成型或压条成型。进一步地，可以采用压片机、压块机或压条机进行压缩成型。进一步地，以生物质粉末与煤粉的总质量计，生物质粉末的质量占5-99wt％；所述催化剂的用量为含水浆液的0.1-8％。进一步地，所述含水浆液中生物质粉末和煤粉的含量为10～60wt％，水含量为1-18wt％进一步地，所述制浆为研磨制浆，所述研磨制浆为搅拌制浆，分散制浆，乳化制浆，剪切制浆，均质制浆或胶体磨制浆。进一步地，所述研磨制浆的时间为8-60分钟。进一步地，所述生物质为农作物秸秆、木屑、油渣、树叶、餐厨垃圾、粪便、动物尸体或藻类中的一种或多种；所述农作物秸秆为粮食作物秸秆、油料作物秸秆、棉秆、烟秸秆、麻类秸秆、糖料作物秸秆中的一种或多种，其中粮食作物秸秆包括水稻、小麦、大麦、玉米、大豆、蚕豌豆、薯类秸秆等，油料作物秸秆包括花生、油菜籽、芝麻秸秆等，糖料作物秸秆主要为甘蔗秸秆。所述木屑可以来源于废旧家具、废旧木质建材等，油渣常规的为花生油油渣、大豆油油渣、菜籽油油渣、棉籽油油渣、蓖麻油油渣、葵花籽油油渣、玉米油油渣、亚麻油油渣或米糠油油渣中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质和煤的转化工艺，其特征在于，包括如下步骤：1)配制含有催化剂、煤和生物质的含水浆液，包括：生物质预处理：收集生物质，粉碎至粒径为0.2μm‑5cm；生物质压缩：将粉碎后的生物质进行压缩成型；生物质二次粉碎：将压缩成型后的生物质再次粉碎处理，粉碎至粒径为0.1‑500μm，得生物质粉末；煤粉碎至粒径为0.1‑500μm，得煤粉；将生物质粉末、煤粉与溶剂油混合，制浆，得到含水浆液；其中，所述催化剂在上述步骤的中的任一步骤中加入，所述催化剂为铁氧化合物、铁氧化合物的脱硫废剂或铁氧化合物的脱硫废剂的再生物中的至少一种；2)将所述含水浆液与纯CO或含CO的气体混合进行转化反应，反应体系中铁元素与硫元素的摩尔比为1:(0.5～5)，制得油品。

【技术特征摘要】
1.一种生物质和煤的转化工艺，其特征在于，包括如下步骤：1)配制含有催化剂、煤和生物质的含水浆液，包括：生物质预处理：收集生物质，粉碎至粒径为0.2μm-5cm；生物质压缩：将粉碎后的生物质进行压缩成型；生物质二次粉碎：将压缩成型后的生物质再次粉碎处理，粉碎至粒径为0.1-500μm，得生物质粉末；煤粉碎至粒径为0.1-500μm，得煤粉；将生物质粉末、煤粉与溶剂油混合，制浆，得到含水浆液；其中，所述催化剂在上述步骤的中的任一步骤中加入，所述催化剂为铁氧化合物、铁氧化合物的脱硫废剂或铁氧化合物的脱硫废剂的再生物中的至少一种；2)将所述含水浆液与纯CO或含CO的气体混合进行转化反应，反应体系中铁元素与硫元素的摩尔比为1:(0.5～5)，制得油品。2.根据权利要求1所述的生物质和煤的转化工艺，其特征在于，向所述催化剂中加入含硫化合物至反应体系中铁元素与硫元素的摩尔比为1:(0.5～5)，优选为1：(0.5-2)，更优选为1：(1-2)。3.根据权利要求2所述的生物质和煤的转化工艺，其特征在于，所述含硫化合物为硫磺、硫化氢、二硫化碳或其他常用含硫化合物中的至少一种。4.根据权利要求1-3中任一项所述的生物质和煤的转化工艺，其特征在于，所述含CO的气体中CO的体积含量不小于15％，优选为不小于25％，最优选为不小于50％。5.根据权利要求4所述的生物质和煤的转化工艺，其特征在于，所述含CO的气体为CO与H2的混合气或者合成气。6.根据权利要求1-5中任一项所述的生物质和煤的转化工艺，其特征在于，所述铁氧化合物的脱硫废剂为以氧化铁为活性组分的脱硫剂的废剂、以Fe21.333O32为活性组分的脱硫剂的废剂、以FeOOH为活性组分的脱硫剂的废剂中的至少一种；或，所述铁氧化合物的脱硫废剂的再生物为以氧化铁为活性组分的脱硫剂的废剂的再生物、以Fe21.333O32为活性组分的脱硫剂的废剂的再生物、以FeOOH为活性组分的脱硫剂的废剂的再生物中的至少一种。7.根据权利要求6所述的生物质和煤的转化工艺，其特征在于，所述氧化铁为三氧化二铁和/或四氧化三铁。8.根据权利要求7所述的生物质和煤的转化工艺，其特征在于，所述三氧化二铁为α-Fe2O3、α-Fe2O3.H2O、γ-Fe2O3、γ-Fe2O3.H2O、无定形Fe2O3、无定形Fe2O3.H2O中的至少一种；所述四氧化三铁为立方晶系的四氧化三铁；所述FeOOH为α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH、δ-FeOOH、θ-FeOOH和无定形FeOOH中的至少一种。9.根据权利要求1-8中任一项所述的生物质和煤的转化工艺，其特征在于，所述铁氧化合物的脱硫废剂的再生物是通过浆液法对铁氧化合物的脱硫废剂进行氧化、硫化和氧化后得到的再生物。10.根据权利要求9所述的生物质和煤的转化工艺，其特征在于，所述铁氧化合物的脱硫废剂的再生方法，包括如下步骤：将所述铁氧化合物的脱硫废剂与水或碱溶液混合，配制成浆液；向所述浆液中添加氧化剂，发生一次氧化反应；向所述氧化反应后的浆液中添加硫化剂，发生硫化反应；向所述硫化反应后的浆液中添加氧化剂，发生二次氧化反应；循环进行所述硫化反应和所述二次氧化反应；对所述二次氧化反应后的浆液进行固液分...

【专利技术属性】
技术研发人员：林科，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