[发明专利]生产热解产物的方法

说明书

本申请要求2010年3月31日提交的美国临时申请61/341,452的权益，所述临时申请在此以其全文引为参考。

技术领域

本发明涉及生产热解产物的方法。具体来说，本发明涉及生产含醇热解产物的方法。

背景技术

总的来说，热解是大分子在即使有也是很少氧的存在下裂解或裂化成较小分子的热降解过程。可以将广泛的各种烃材料进行热解，以生产蒸气、液体和固体材料，成为更容易使用的形式。热解不应该与使用热和其他化学反应性来改变分子结构的其他过程相混淆，后一类过程通常发生在反应性（非惰性）气氛中，例如在含氢气体存在下的加氢操作/加氢处理，在含硫气体存在下的硫化等。

几个世纪以来，热解被用于从生物质材料生产高粘度焦油。更近些时候，热解技术被开发用于提高蒸气和液体产物的产率和质量。

美国专利申请公开2009/0151253公开了将含碳材料（例如生物质）转变成合成气和其他下游产物（例如醇类）的方法和系统。在某些实施方式中，热解在催化剂存在下进行，所述催化剂例如非均相催化剂（例如SiO₂-Al₂O₃、Pt/SiO₂-Al₂O₃、WO_x/ZrO₂、SO_x/ZrO₂）、沸石类（例如HY-沸石、α-沸石、HZSM-5、ZSM-5或klinoptilolite）、酸催化剂、粘土催化剂（例如酸化或活化的粘土催化剂）、Al-MCM-41型介孔催化剂、活性氧化铝、CoMo催化剂（例如Criterion-534）和Ni/Al共沉淀催化剂。在某些实施方式中，在热解期间可以使用阳离子例如K⁺、Li⁺或Ca²⁺来增加炭的选择性和产率和/或降低焦油的选择性和产率。

美国专利申请公开2009/0165378公开了用于生物质材料的分级催化热解的方法。所述方法包括在流化床热解系统中使用适合的催化剂。所述催化剂是H-ZSM-5，一种铝硅酸盐沸石催化剂。也可以使用超酸催化剂例如硫酸化的二氧化锆超酸催化剂。

尽管在热解生产中取得进步，但在产物质量、例如产生的产物的稳定性方面仍存在问题，特别是在从显著量的生物质材料生产热解液体产物的情形中。作为发生聚合反应的结果，热解液体产物的粘度倾向于随着时间而增加。加热所述液体（即冷凝的热解液体）使聚合反应加速，特别是典型地以可观量存在的甲醛与苯酚之间的反应。这种不稳定性使热解液体的运输和长期储存成为一种挑战。

发明内容

本发明从被热解原料生产更高质量的液体产物和更高质量的可冷凝蒸气产物。所述热解产物相对于目前的热解产物可以相对容易地回收，并在更长时间段内明显稳定。

本发明的一个方面涉及生产含醇热解产物的方法，所述方法包括在碱性金属氧化物催化剂存在下对烃原料进行热解，以生产含有至少一种醇的热解产物，其中所述金属氧化物催化剂包含来自于元素周期表的第2族、第3族包括镧系元素和锕系元素以及第4族的至少一种金属。

本发明的另一方面涉及生产热解产物的方法，所述方法包括在碱性金属氧化物催化剂存在下对烃原料进行热解以生产热解产物，其中所述碱性金属氧化物催化剂在100℃下的二氧化碳吸收量为至少0.03mg/m²碱性金属氧化物催化剂。本发明具体实施方式

简介

本发明提供了与从常规热解生产方法获得的热解产物相比具有更高稳定性的热解产物。与从常规处理提供的热解产物相比，通过本发明的方法提供的热解产物一般具有较低的醛浓度和较高的醇浓度。获得具有更低醛含量和更高醇含量的热解产物，能够有利地为产物提供额外的稳定性，并能获得更广泛的最终用途和更高质量的产物。

本发明涉及在碱性金属氧化物催化剂存在下对烃原料进行热解以生产热解产物。术语“热解”和“进行热解”被认为是通过热解转变化合物的行动。热解被认为是通过热将进料材料转变成一种或多种产物的化学过程。通过该定义，基本上排除了在显著反应性化合物（例如氧、氢、含硫气体等，但是不包括催化剂）存在下通过加热以引起涉及进料材料的任何显著程度的反应（例如进料材料的氧化），例如通过副反应而发生的反应。术语“热分解”或“热反应”被认为是术语热解的同义词。根据本发明，术语“焙烧”也被认为处于热解的定义之内。

原料