[发明专利]可再生燃料油

说明书

发明领域

本发明的实施方案大体涉及由生物质生产出的更稳定和更有价值的生物油，更具体地说，其涉及可用作燃料油的生物油。特别是，本发明的多个实施方案提供了可用作燃料油的生物油，而不需要对生物油作氢化处理或使用类似的脱氧过程。

发明背景

随着化石燃料的成本和带来的环境问题的增加，可再生能源变得日益重要。可再生燃料来源的开发提供了减少对化石燃料的依赖的手段。因此，目前正探索和开发许多不同的可再生燃料研究领域。

由于低成本和广泛的适用性，生物质作为可再生燃料研究中的理想原料日益受到重视。因此，开发出了许多不同的使用生物质作为原料来生产有用的生物燃料和/或特殊化学品的转化方法。现有生物质转化方法包括，例如，燃烧、气化、慢热解、快热解、液化和酶转化。可来源于上述生物质转化方法的一个有用产品为通常被称为“生物油”的液体产品。生物油可以被加工成交通工具燃料、烃类化学品和/或特殊化学品。

尽管近期在生物质转化方法中取得了进展，但许多现有的生物质转化方法产生含大量氧的低质生物油，其难以分成不同组分(如果可能的话)。由于该生物油中存在大量的氧，所以这些生物油需要大量二次提炼工作才能用作燃料油或加热燃料。

更具体地说，通过热解(包括快速和慢速)产生生物油存在问题。热解的特征在于材料在贫氧或无氧环境(即显著少于完全燃烧所需的氧)中的热降解。在过去，热解指的是慢热解，其平衡产物包括非反应性固体(炭和灰)、液体(焦油和/或木醋酸液)和不可凝性气体。

最近，已经意识到，能通过快速(fast、rapid或flash)热解方法进行热解，其中细分离的原料被快速加热且反应时间很短，即，以秒计。这类快热解能得到高收率的初级非平衡液体和气体(包括有价值的化学品、化学中间体、烃类化学品和生物燃料)。

通过快热解产生的非平衡液体(或生物油)适合用作锅炉内清洁可控燃烧的燃料以及用于柴油机和固定涡轮机。事实上，这些生物油液体在加热和动力生产方面提供了超过生物质气化产品和生物质直接燃烧的一些独特优势。生物油的一些优势为：

●相比粗生物质直接燃烧具有更高的能量密度；

●运输和处理比粗生物质或发生炉煤气更容易/成本效益更好；

●现有锅炉仅需改造就可以使用生物油；

●由于能更好地控制燃烧过程，在锅炉使用中相比固体燃料内排放更少；和

●来自热解方法的生物油是固定使用中成本最低的液体生物燃料，且其净CO₂平衡优于其它生物燃料。

然而，除了所有这些优势外，相比常规燃料油的不稳定性、腐蚀性和低热值妨碍了热解生物油真正成功作为加热燃料。此外，已经意识到，热解来源的生物油在不经后续氢化处理的情况下不适合用作燃料油且不能直接用作燃料油(实例可参见EP0718392和WO2009/126508)。事实上EP0718392注意到了，由于热解来源的生物油的高氧含量，用氢化处理从生物油中完全去除氧会主要主要且过高的成本。

因此，开发能用作燃料油的热解来源生物油是有利的，其中这类生物油比现有技术生物油具有提高的稳定性、更小的腐蚀性和更高的热值，而无需进行氢化处理或其它脱氧过程。

发明概述

在本发明的一个实施方案中，提供了来源于纤维素类生物质的热化学转化的可再生燃料油组合物，其中所述可再生燃料油组合物包含由以下组成的烃类：(a)氧化组分，其存在的量使可再生燃料油组合物具有小于约30重量%的氧含量，和(b)非氧化组分，其具有大于约40重量%的芳香族含量。

在本发明的另一个实施方案中，提供了来源于纤维素类生物质的可再生燃料油组合物，其中所述可再生燃料油组合物通过包括如下步骤的方法产生：(a)在贫氧环境中、在催化剂材料存在下、在约200℃至约1000℃温度下，转化至少一部分的纤维素类生物质材料以产生含有可再生燃料油组合物的反应产物流；和(b)从反应产物流中分离可再生燃料油组合物，使得燃料油组合物具有大于约10000btu/lb的热值，而不需要脱氧氢化处理步骤，且其中可再生燃料油组合物主要包含烃类，所述烃类由以下组成：(i)氧化组分，其存在的量使可再生燃料油组合物具有小于约30重量%的氧含量，和(ii)非氧化组分，其具有大于约40重量%的芳香族含量。

附图简要说明

以下参照附图详细描述本发明的实施方案，其中：

图1为依据本发明的一个实施方案的生物质转化系统的示意图。

图2展示了生物油样本随时间的稳定性。