[发明专利]转化固体生物质材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及转化固体生物质材料的方法和生产生物燃料和/或生物化学品的方法。

背景技术

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。但是这些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，WO2010/062611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℃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℃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℃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。WO2010/062611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WO2010/062611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。

WO2010/135734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WO2010/135734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。

进一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。

发明内容

本发明方法就实现了这样一种改进。通过在提供流体烃原料的位置上游的位置处将固体生物质材料提供给提升管反应器，可以实现更有效的固体生物质材料转化率。

因此本发明提供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和流体烃原料与催化裂化催化剂接触以产生一种或多种裂化产品，其中在流体烃原料提供给提升管反应器的位置上游的位置处将固体生物质材料提供给提升管反应器。

不希望被任何种类的理论所局限，据信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催化裂化为一种或多种裂化产品。在这里中间馏分油产品也可以称为热解产品。未转化的固体生物质材料的颗粒可能产生磨蚀和/或堵塞，这可能会导致较高的维修需求。例如，这种颗粒在提升管壁上沉积可能会破坏活塞流行为，这种颗粒在旋风分离器中沉积可能会降低旋风分离器的效率和未转化固体生物质材料的非常细小的颗粒可能会被一种或多种产品夹带，这使得产品的精馏和/或分离更加困难。

本发明方法有利地允许固体生物质材料更长的停留时间。另外，固体生物质材料可以利用提升管反应器中更上游(例如在固体生物质被流体烃原料急冷之前)更高的温度和更高的催化剂与原料的重量比。

当将流体烃原料加入提升管反应器时，催化剂和固体生物质材料的温度可能降低，和催化剂与原料的重量比也可能降低。

不希望被任何种类的理论所局限，据信当在流体烃原料提供给提升管反应器的位置上游的位置处将固体生物质材料提供给提升管反应器时，可以获得固体生物质材料至上面提到的中间馏分油产品的更高或更优的转化率。例如，可以转化大于95wt%、或者甚至大于99wt%、或者可能甚至超过99.9wt%的固体生物质材料。

另外，本发明方法可以很容易地在现有的炼厂内实施。

另外，本发明方法可能不需要任何复杂的操作，例如它可能不需要固体生物质材料与催化剂的预混合组合物。

由本发明方法产生的一种或多种裂化产品可以用作制备生物燃料和/或生物化学品组分的中间产物。本发明方法可能是简单的，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能是完全可替代的。

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。