使用基于木质纤维素原料的工艺生产合成气体以将纤维素级分转化为费托产物的方法技术

本发明专利技术提出了一种方法，其包含(i)使用基于木质纤维素原料的工艺生产合成气体；(ii)将合成气引入费

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用基于木质纤维素原料的工艺生产合成气体以将纤维素级分转化为费托产物的方法


[0001]本专利技术涉及一种从木质纤维素生物质开始的用于生产费托产物的工艺。
[0002]本专利技术更具体地涉及一种用于生产航空和空中交通燃料的所谓“生物来源”燃料的工艺。
[0003]本专利技术具体涉及一种将纤维素级分转化为费托产物的方法，其包含：
[0004](i)使用基于木质纤维素原料的工艺生产合成气体；
[0005](ii)将所述合成气(具有改进的纯度和/或质量)引入费
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托催化合成(FTS)工艺并且生成费
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托产物。

技术介绍

[0006]合成气或合成气体是主要由氢气(H2)、一氧化碳(CO)和通常一些二氧化碳(CO2)组成的燃料气体混合物。
[0007]合成气(合成气体)加工技术应用通常可以定义为接受合成气来源并且由其生产或合成某物的工业加工系统。
[0008]通常地，这些可以分类为生成氢气、乙醇、混合醇、甲醇、二甲醚、化学品或化学中间体(塑料、溶剂、粘合剂、脂肪酸、乙酸、炭黑、烯烃、含氧化学品(oxochemicals)、氨等)、费
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托产物(LPG、石脑油、煤油、柴油、润滑剂、蜡)、合成天然气和/或动力(热或电)的系统。
[0009]存在各种和许多合成气加工技术，每种合成气加工技术将合成气转化为某物，并且每种合成气加工技术具有其自身独特的合成气体清洁度要求。
[0010]为了减少对天然化石燃料的依赖，进行了大量的研究以将部分农产物(木质纤维素生物质)，优选地不包括适合人类食物链的产物转化为所需的液体燃料。费
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托合成构成为此目的的途径中的一个。
[0011]1923年开发的FT工艺(费托合成(FTS))是一系列将CO和H2的混合物转化为烃的催化化学反应。
[0012]在主FT反应中
[0013]2H2(g)+CO(g)
‑
>
–
CH2–
+H2O(g)
[0014]–
CH2
–
是构建高级烃所基于的链增长分子。
[0015]对于烷烃，其中对于煤油
[0016](2n+1)H2+nCO
→
CnH2n+2+nH2O。
[0017]FTS的两个主要化学特征是不可避免地生产宽范围的烃产物(烯烃、石蜡和氧化产物)和从高放热合成反应释放大量的热。
[0018]产物组成受温度、原料气体组成(H2/CO比)、压力、催化剂类型和催化剂组成的影响。
[0019]由于一氧化碳的氢化和因此碳化物金属的聚合，可能生产出具有巨大碳数分布的宽范围的产物(烃、含氧化合物和水)。
[0020]当与甲醇合成应用相比时，费
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托催化合成加工技术(FTS)需要更严格的清洁度要求。这是因为一些FT钴催化剂对硫极度敏感，导致失活，而硫对于一些催化甲醇应用不造成问题。
[0021]因此，为了满足用于生产费
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托产物的合成气体转化技术的经济和工艺密集型需求，需要大量的合成气净化操作顺序步骤的排列或组合，并且似乎是必要的。
[0022]基于费
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托的生物质转变为液体(BTL)工艺是可替代能源生产工艺。这些工艺的目的在于可能将木质纤维素生物质在与各种生物质原料或残余物的共处理中转化为合成生物燃料。气化步骤将进料转化为合成气(CO和H2混合物)，其在调节CO/H2比和去除CO2之后经历费
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托反应。
[0023]进料种类意味着影响存在的杂质性质的合成气体的组成的显著变化。
[0024]合成气体含为了防止费
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托催化剂中毒而必须去除的各种杂质。由于高FT催化剂灵敏度，需要关于合成气纯度的合成气规格。由于这些原因，合成气体纯化构成了BTL工艺发展的主要挑战。
[0025]由含碳进料，如生物质气化生产的合成气体主要由H2、CO、CO2和H2O组成。
[0026]可以调节合成气体组成以适应要求特定CO/H2比的FT合成的需要。例如，合成气体可以经历水煤气变换调节步骤(即，使用蒸汽将CO转化为H2和CO2)。然后可以通过使用溶剂洗涤进行的酸性气体去除步骤实现CO2惰性气体去除。
[0027]在合成气体中发现了一些其它化学物质，是由最初存在于初级进料中的化合物产生的。这些主要是H2S、COS、HCN、NH3、HCl、Hg和羰基金属。因此需要对合成气进行多步骤纯化，以确保深度去除残留在合成气下游酸性气体去除区段中的微量污染物。
[0028]需要通过用“生物来源的”燃料，也称为生物燃料，如所谓的“生物煤油”，代替“化石”燃料，如煤油或其它“喷气燃料”，来减少交通工具，并且特别是喷气机或其它航空交通工具的二氧化碳排放。
[0029]源自植物生物质的燃料也排放二氧化碳，但因此释放的碳已经存在于大气中。
[0030]因此，从二氧化碳排放的观点来看，生物燃料似乎具有吸引力。
[0031]来自生物质的能源、燃料和化学生产越来越引起世界的兴趣。生物质的气化可以生产含CO、CO2、H2和CH4的原合成气。此外，原合成气含少量但显著量的不需要的杂质，统称为合成气污染物。合成气污染物由焦油、基于氮的化合物(NH3、HCN等)、基于硫的化合物(H2S、COS等)、卤化氢(HCl、HF等)和微量金属(Na、K等)构成。
[0032]原合成气净化是在下游应用中利用合成气之前的必要步骤。近年来，相当数量的研究注意力已经致力于合成气净化以将污染物减少到容许极限以下。
[0033]通常，生物质归因于源自植物、动物和微生物的非化石和可生物降解的有机材料。非化石有机材料的分解产物也称为生物质。生物质的植物(植物种类)或生物(动物废弃物和屠体)来源可以分为农业、森林、市政、能源和生物来源。
[0034]在叶绿素和水的存在下将二氧化碳转化为植物生物质(碳水化合物)的工艺是众所周知的。绿色植物在特定波长的太阳能存在下分解水以获得电子和质子，从而将二氧化碳转化为葡萄糖(C6H
12
O6)。对于吸收每一摩尔的二氧化碳，释放一摩尔的氧气。
[0035]纤维素、半纤维素和木质素是非淀粉和纤维状木质纤维素生物质的三种主要成分。与木质纤维素不同，碳水化合物容易溶解并且可以快速转化为液体燃料。
[0036]木质纤维素植物原料例如当考虑到采运和棕榈或棕榈树生产中的木质纤维素残余物，或普遍地生产稻草和谷草，或制糖工业中的甘蔗渣时可以大量获得。在这两种情况下，非常丰富的原料可用于进行根据本专利技术的工艺，迄今为止，该工艺没有发现可获利的工业用途并且在环境可接受的条件下用于生产能源，以及例如用于“原位”生产电力。
[0037]在此类一般上下文中，在US
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A1
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2012/0202260(LIGNOL)中提出了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种将纤维素级分转化为费托产物的方法，其包含：(i)使用基于木质纤维素原料的工艺生产合成气体；(ii)将所述合成气引入到费
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托(FT)催化合成(FTS)工艺并且生成费
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托产物，其中所述合成气体生产工艺包含以下步骤：a)根据至少一种木质纤维素原料的性质，通过使至少一种固体木质纤维素原料与至少由水和甲酸构成的混合物在大气压下、在80℃至110℃之间的受控温度条件下接触，所述至少一种固体木质纤维素原料/液体混合物的稀释比包含在1至15之间，并持续一段确定的时间来提取木质素和半纤维素；b)在大气压下分级分离在前述提取步骤a)结束时获得的原纤维素初级固体级分(PSF)和初级液体级分(PLF)；c)通过蒸发
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冷凝回收所述初级液体级分(PLF)中所含的全部或部分有机酸并且获得中间液体级分(ILF)；d)从所述中间液体级分(ILF)中分离所述木质素，例如通过加水沉淀，并且获得残余液体级分(RLF)；e)气化所述初级固体级分(PSF)的至少部分以生产合成气体。2.根据权利要求1所述的将纤维素级分转化为费托产物的方法，其包含通过蒸发
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冷凝回收所述初级液体级分(RLF)中所含的全部或部分有机酸的附加步骤。3.根据权利要求1或2所述的将纤维素级分转化为费托产物的方法，其中所述气化步骤e)在于气化所述初级固体级分(PSF)以生...

【专利技术属性】
技术研发人员：米歇尔，
申请(专利权)人：生物公司，
类型：发明
国别省市：