[发明专利]一种生物质制低碳醇的工艺及其方法

说明书

技术领域 

本发明涉及一种生物质制低碳醇的方法。

背景技术

由于石油、煤和天然气等化石能源资源有限，大量的开采使用必将导致将来常规能源的日益枯竭，从可再生能源制造车用液体燃料及化工产品日益受到重视。生物质是一种可再生能源，储量非常丰富，作为替代能源可实现CO₂的零排放，且其中的S、N含量低，大大减轻温室效应和环境污染。生物质作为唯一能直接转化为液体燃料的可再生能源，已经引起世界各国政府、企业和学术界的广泛关注。生物质液体燃料主要包括生物乙醇、生物柴油、直接液化生物油以及间接液化所得到的烃、醇、醚(二甲醚)等含氧燃料，可以作为清洁燃料替代汽油、柴油等化石燃料。受生物质资源和过程经济性制约，各种液体燃料技术路线在世界各国和地区处于不同的发展阶段，如美国利用其丰富的谷物和油料作物资源，大力发展生物乙醇和生物柴油产业，巴西则主要利用甘蔗、甜菜等糖类作物发展变性乙醇燃料，生物柴油在欧洲也得到了广泛使用。以上技术路线都已经比较成熟，有许多产业化和示范装置运行。直接液化技术虽然工艺流程相对简单，但所得到的生物油组分复杂、品质较低，需改质提升后才能实际应用，虽然已有示范工艺的报道，但总体效率还比较低。纤维素乙醇技术被认为是最终解决生物质利用的途径，但还面临着许多亟待解决的科学问题，工艺技术远没有成熟，总体上还处于基础研究阶段。相比而言，经由合成气转化平台的生物质间接液化技术正得到快速发展，一方面可以充分利用来源丰富的树枝、秸秆等含有“顽抗的纤维素(Recalcitrant Cellulose)”的农林固体废弃物，另一方面其合成工艺开发可以容易的借鉴或直接利用石油化工、天然气化工和煤化工的成熟技术。

我国有丰富的农林固体废弃生物质资源，将其转变成高品质、洁净的液体燃料(BTL)，对于改善能源结构、增加能源供给、保障能源安全、增加农民收入、减少温室气体排放以保护环境有着深远而现实的重要意义。目前正在研究的经由合成气转化平台(Syngas-platform)的生物质间接液化路线最受关注，催化合成低碳混合醇(指C₁～C₆的醇类混合物)一直被认为具有较高的工业价值和应用前景。低碳混合醇定位为一种性能良好的汽油含氧化合物添加剂或直接车用清洁燃料，具有很高的辛烷值和优越的防爆、抗震性能以及与汽油良好的掺混性能和生物可降解性，可以代替有毒的四乙基铅和存在争议的MTBE来提高汽油的辛烷值，降低污染。与单一甲醇燃料相比，低碳混合醇燃料能够有效地克服其热值低、对发动机的腐蚀性和与汽油的互溶性差等缺点。低碳醇作为化学产品和大宗化工生产原料也有着重要的应用前景和巨大价值，除甲醇外经分离精制可得到乙、丙、丁、戊醇等经济价值较高的醇类。

生物质气化是生物质热转化技术中历史最长、最具实用性的一种技术。目前生物质气化正在朝向生产更高品质的合成气方向发展，以合成高品位的液体燃料。与通常生物质气化技术相比，制备合成气除需提高气化效率外，还追求气体中合理的H₂/CO比例和较高的有效成分比率、热值。德国CHOREN公司采用类两段式气化方式，进行了合成液体燃料的工作；瑞典瓦克舍大学采用利用加压流化床的富氧气化方式，拟建立生物质制取二甲醚燃料的工艺路线，已列入欧洲第七框架的重点研究计划。在山东省科学院能源所与广州能源所开发的生物质气化合成二甲醚工艺中，通过合理调整操作工艺，成功实现了生物质定向气化，稳定地获得了符合要求的合成气(CN1477090A，ZL200510043836.0，CN101164866A)。