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为内部提升管反应器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
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減少，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。但是大多数不可食用的可再生能源是固体材料，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。最后ー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，且每ー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W02010/135734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。附帯地，其中进ー步提到可以将固体生物质颗粒预处理以増加其脆性、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, vol.81 (2002)第2087-2095页中发表的标题为“Biomass pyrolysis In a circulating fluid bed reactor for production 01 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。由图1可以看出，所述提升管反应器看起来为基本垂直的外部提升管反应器，它通过基本水平的跨接管与汽提容器相连。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400-500で下实施生物质热解实验。毎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。Lappas等人没有公开其中基本垂直的上游端位于容器外部而基本垂直的下游端位于容器内部的所谓的内部提升管反应器。进ー步改进上述方法将是本领域的进步。例如，为了将固体生物质原料的催化裂化放大至エ业规模，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ー种改迸。已经发现，通过向内部提升管反应器进料固体生物质材料，可以获得ー种可操作更长时间的更安全方法。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，以产生ー种或多种裂化产品，基中所述提升管反应器为内部提升管反应器。内部提升管反应器有利地避免了在提升管内任意的水平流动。不希望被任何种类的理论所局限，据信当以90度接点连接上游外部提升管反应器与下游跨接管时(如Lappas等人所述)，在接点处会产生瑞流。现在首次发现当转化固体生物质材料时这种瑞流可能会引起问题。例如任何未转化的固体生物质材料颗粒可能会由于上述湍流对构件造成磨蚀和/或磨损。另外未转化的固体生物质材料颗粒可能会増加反应器中的结垢，特别是在下游跨接管中。未转化固体生物质材料的结垢和/或由于固体生物质材料转化造成的更多的焦炭有可能会造成下游跨接管的阻力和/或(部分或全部)堵塞。这反过来有可能影响提升管反应器中的活塞流行为，影响过程的稳定性和/或可靠性。应用内部提升管反应器可以允许人们减少由于未转化固体生物质材料造成的磨蚀、结垢和/或(部分或全部) 堵塞，从而增加安全性、构件一体性、过程的稳定性和/或可靠性。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(这里也称为热解油)，这种中间馏分油产品又可以被裂化为ー种或多种裂化产品。由于在这种中间油产品和/或一种或多种裂化产品中可能存在有含氧烃和/或烯烃，这种中间油产品和/或ー种或多种裂化产品可能比常规油更易于聚合。另外，由于可能存在有含氧烃，中间馏分油产品可能比常规油更具腐蚀性。应用内部提升管反应器也允许人们降低由于聚合造成的堵塞危险，和/或減少腐蚀危险，从而増加安全性和构件一体性。这又允许人们可以延长操作时间和/或在维修服务期间有更长的间隔。本专利技术方法可能是简单的，和可能需要最少的エ艺步骤来转化固体生物质材料为生物燃料组分或生物化学品组分。这种生物燃料组分或生物化学品组分完全是可替代的。另外，本专利技术方法可以很容易地在现有的炼厂内实施。另外，本专利技术方法不需要任何复杂的操作，例如它不需要固体生物质材料与催化剂的预混合组合物。本专利技术方法生产的ー种或多种裂化产品可用作制备生物燃料和/或生物化学品组分的中间产物。生物燃料和/或生物化学品组分另外还可以有利地转化为或与一种或多种其它的组分共混成为新的生物燃料和/或生物化学品。因此，本专利技术方法还提供通过催化裂化固体生物质材料至第二代可再生或先进的生物燃料和/或生物化学品的更直接途径。【附图说明】图1给出了本专利技术方法的示意图。【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。不希望被任何种类的理论所局限，据信这种由可再生来源获得的材料可以优选包含约为0.0000000001%的碳-14同位素，以碳的总摩尔数计。可再生来源优选为纤维素或木质纤维素来源的物质的组合物。任何固体生物质材料均可在本专利技术方法中应用。在一个优选的实施方案中，固体生物质材料不是用于食品生产的材料。优选的固体生物质材料的例子包括水生植物和藻类、农业废物和/或林业废物和/或造纸废物和/或由生活垃圾获得的植物物质。固体生物质材料优选包含纤维素和/或木质纤维素。合适的包含纤维素和/或包含木质纤维素材料的例子包括:农业废物如玉米秸杆、大豆杆、玉米芯、稻草、稻壳、燕麦皮、玉米纤维、谷物稻杆如小麦、大麦、粗麦和燕麦的稻杆；草；林业产品和/或林业残洛如木材和木材相关的材料如锯屑；废纸；食糖加工残渣如甘蔗渣和甜菜渣；或它们的混合物。固体生物质材料更优选选自木材、锯屑、稻草、草、甘蔗渣、玉米秸杆和/或它们的混合物。 在与催化剂接触 前，固体生物质材料可能已经经受过干燥、烘焙、蒸汽爆炸、粒度减小、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为内部提升管反应器。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.04.21 EP 11163436.61.一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°C的温度下使固体生物质材料与催化裂化催化剂接触，以产生ー种或多种裂化产品，其中所述提升管反应器为内部提升管反应器。2.权利要求1的方法，其中将固体生物质材料作为固体生物质材料和蒸汽的混合物进料至提升管反应器。3.权利要求1或2的方法，其中提升管反应器包括直径沿下游方向増加的提升管反应器管。4.权利要求1-3任ー项的方法，其中还将流体烃原料进料至提升管反应器，和其中将固体生物质材料提供给提升管反应器的位置在将流体烃原料提供给提升管反应器的位置的上游。5.权利要求1-4任ー项的方法，其中在提升管反应器的底部提供固体生物质材料。6.权利要求1-5任ー项的方法，其中提升管反应器包括底部区域和提升管反应器管，和其中底部区域的直径大于提升管反应器管的直径。7.前述权利要求任ー项的方法，其中在将固体生...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·J·斯查沃里恩，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，
类型：
国别省市：