转化固体生物质材料的方法技术

一种转化固体生物质材料的方法，所述方法包括在提升管反应器中在超过400℃的温度下使固体生物质材料与催化裂化催化剂接触以产生一种或多种裂化产品，其中所述提升管反应器包括提升管反应器管和底部区域，所述提升管反应器管的直径沿下游方向增加，所述底部区域的直径大于提升管反应器管的直径，和其中固体生物质材料在底部区域提供给提升管反应器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种，所述方法包括在提升管反应器中在超过400℃的温度下使固体生物质材料与催化裂化催化剂接触以产生一种或多种裂化产品，其中所述提升管反应器包括提升管反应器管和底部区域，所述提升管反应器管的直径沿下游方向增加，所述底部区域的直径大于提升管反应器管的直径，和其中固体生物质材料在底部区域提供给提升管反应器。【专利说明】
本专利技术涉及和生产生物燃料和/或生物化学品的方法。
技术介绍
随着矿物原油供给的减少，对于生产液体燃料来说使用可再生能源变得越来越重要。这些来自可再生能源的燃料通常被称为生物燃料。由于不与食品生产发生竞争，由不可食用的可再生能源如纤维素材料衍生的生物燃料是优选的。这些生物燃料也被称为是第二代、可再生或先进的生物燃料。但是不可食用的可再生能源大多数是固体材料，将其转化为液体燃料是繁杂的。例如，W02010/062611中描述的转化固体生物质为烃的方法需要三个催化转化步骤。首先固体生物质在约50-200°C的温度下操作的第一提升管中与催化剂接触以产生第一生物质-催化剂混合物和包含烃的第一产品(称作预处理)。随后将第一生物质-催化剂混合物加入在约200-400°C的温度下操作的第二提升管中，从而生产第二生物质-催化剂混合物和包含烃的第二产品(称作脱氧和裂化)；和最后将第二生物质质-催化剂混合物加入到在大于约450°C的温度下操作的第三提升管中，以生产废催化剂和包含烃的第三产品。最后一步被称为生产燃料或特殊化学产品的转化。W02010/062611提到有可能制备在常规石油炼厂装置中共同处理的生物质。但是W02010/062611的方法比较繁杂，因为它需要三个步骤，且每一个步骤均需要它自己的特定催化剂。W02010/135734描述了在炼厂装置中共处理生物质原料和炼厂原料的方法，包括在包含流化床反应器的炼厂装置中催化裂化生物质原料和炼厂原料，其中将氢从炼厂原料转移至生物质原料的碳和氧。在W02010/1`35734的一个实施方案中，生物质原料包括多个平均粒度为50-1000微米的固体生物质颗粒。附带地，其中进一步提到可以将固体生物质颗粒预处理以增加其脆性、对催化转化的敏感性(例如通过烘烤、烘炒和/或烘焙)和/或与石油化工原料混合的容易度。在由A.A.Lappas等人在Fuel vol81 (2002)第2087-2095页中发表的标题为“Biomass pyrolysis in a circulating fluid bed reactor for production of fuelsand chemicals”的文章中，描述了在循环流化床(CFB)反应器中生物质闪热解的方法。所述CFB反应器包括一个立式的提升管类型的反应器(7.08mm ID)。提升管的高度为165cm。设计和构建了一套整合的螺旋加料器系统用来为装置有效引入生物质。应用特殊设计的注入-混合系统，由螺旋加料器将生物质引入到提升管的底部。该系统由通过锥形区与提升管反应器连接的大直径底部容器组成。在所有的试验中，应用由Rettenmaier GmbH提供的木质纤维素HBS150-500(粒度为200-400微米)作为生物质原料。在常规的生物质热解试验中，应用石英砂作为热载体。应用由希腊炼厂提供的商用平衡FCC催化剂实施生物质催化热解。在提升管温度为400-50(TC下实施生物质热解实验。每次生物质热解运行需要2小时建立和加热装置和3小时的稳态操作。进一步改进上述方法将是本领域的进步。例如，现在已经首次认识到由于固体生物质原料中的残余水分，这种固体生物质原料可能会在其催化裂化过程中形成附加气体。这些附加气体可能会使固体生物质原料在提升管反应器中比常规石油基原料膨胀更严重。附加气体形成可能会导致气速增加和/或压力增加。气速增加反过来可能会导致固体生物质原料转化不充分和/或过程不够耐用。更高的压力可能会造成安全危险增加。另外，未转化的固体颗粒可能会造成对构件的腐蚀和/或磨蚀。另外，未转化的固体生物质材料颗粒可能会增加反应器结垢。这反过来可能会影响方法的耐用性和可靠性。因此，为了将固体生物质原料的催化裂化放大至工业规模，所述方法可能需要改进以满足目前转化率、稳固维修和/或安全的要求。
技术实现思路
本专利技术方法就实现了这样一种改进。通过经底部区域向提升管反应器进料固体生物质材料，其中所述提升管反应器包括提升管反应器管和底部区域，底部区域的直径大于提升管反应器管的直径和提升管反应器管的直径沿下游方向增加，这样可以更有效地转化固体生物质材料。因此本专利技术提供一种，所述方法包括在提升管反应器中在超过400°c的温度下使固体生物质材料与催化裂化催化剂接触以产生一种或多种裂化产品，其中所述提升管反应器包括提升管反应器管和底部区域，所述提升管反应器管的直径沿下游方向增加，所述底部区域 的直径大于提升管反应器管的直径，和其中固体生物质材料在底部区域提供给提升管反应器。在另一个实施方案中，本专利技术提供一种，所述方法包括在提升管反应器中的超过400°C的温度下使固体生物质材料与催化裂化催化剂接触以产生一种或多种裂化产品，其中所述提升管反应器包括提升管反应器管和底部区域，所述提升管反应器管的直径沿下游方向增加，所述底部区域的直径大于提升管反应器管的直径，其中固体生物质材料在底部区域提供给提升管反应器，和其中还有流体烃原料在提升管反应器中与催化裂化催化剂接触。本专利技术的方法可以有利地允许固体生物质材料在提升管反应器中有更长的停留时间。另外，固体生物质材料可以利用提升管反应器底部更高的温度和更高的催化剂与原料的重量比。这反过来可能会导致固体生物质材料的转化率增加。应用直径沿下游方向增加的提升管反应器管可以进一步允许原料在提升管反应器内安全膨胀。即使固体生物质材料中的残余水分可能会造成在提升管反应器管中形成更多气体，但提升管反应器中的气速和压力仍可以保持不变。当固体生物质材料与优选常规的流体烃原料共处理时，这是特别有利的，因为本专利技术方法可以进一步允许气速、压力和所述流体烃共同进料的停留时间保持不变。在本专利技术的方法中，固体生物质材料可以被转化为中间馏分油产品，这种中间馏分油产品又可以被裂化为一种或多种裂化产品。通过增加固体生物质材料的转化率，未转化的固体生物质材料颗粒的量可以减少。这反过来可以降低反应器结垢和可以提高所述方法的耐用性和可靠性。本专利技术方法可以在现有炼厂中容易地实施。本专利技术方法生产的一种或多种裂化产品可以作为中间产物用于制备生物燃料和/或生物化学品组分。这种方法可能是简单的，和可能需要最少的工艺步骤来转化固体生物质材料为生物燃料组分或/或生物化学品组分。这种生物燃料组分可以是完全可替代的。生物燃料和/或生物化学品组分可以有利地进一步转化和/或与一种或多种其它组分共混为新的生物燃料和/或生物化学品。因此，本专利技术方法还可以提供通过固体生物质材料转化至第二代或先进的生物燃料和/或生物化学品的更直接途径。【专利附图】【附图说明】图1给出了本专利技术的第一种方法的示意图。【具体实施方式】 在这里固体生物质材料被理解为由可再生来源获得的固体物料。在这里可再生来源被理解为与由石油、天然气或煤获得或衍生的物质的组合物相对的生物来源的物质的组合物。不希望被任本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种转化固体生物质材料的方法，所述方法包括在提升管反应器中在超过400℃的温度下使固体生物质材料与催化裂化催化剂接触以产生一种或多种裂化产品，其中所述提升管反应器包括提升管反应器管和底部区域，所述提升管反应器管的直径沿下游方向增加，所述底部区域的直径大于提升管反应器管的直径，和其中固体生物质材料在底部区域提供给提升管反应器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·J·斯查沃里恩，A·Q·M·博恩，A·H·杨森，J·W·哈里斯，S·范帕森，J·W·高塞林克，N·W·J·威，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
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