[发明专利]用于将生物质衍生的热解油脱氧的方法

说明书

优先权陈述

本申请要求2011年12月14日提交的美国申请No.13/326,059的优先权，通过引用将其全部内容并入本文中。

关于联邦资助研究或开发的陈述

本发明在美国能源部门授予的DE-EE0002879下经政府支持进行。政府对本发明具有一定权利。

技术领域

本发明一般性地涉及用于生产生物燃料的方法，更特别地涉及用于由生物质衍生的热解油的催化脱氧而生产低氧生物质衍生的热解油的方法。背景

快速热解(paralysis)是一种使用热解反应器将有机含碳生物质原料，即“生物质”，例如木材废料、农业废物、海藻等在不存在空气下快速加热至300-900℃的方法。在这些条件下，产生固体产物、液体产物和气态热解产物。气态热解产物的可冷凝部分(蒸气)冷凝成生物质衍生的热解油(pyrolysis oil)(也称为“热解油(pyoil)”)。生物质衍生的热解油可作为燃料直接燃烧以用于某些锅炉和炉应用，并且还可作为催化方法中的潜在原料用于在炼油厂中生产燃料。生物质衍生的热解油具有取代高达60％的运输燃料的潜势，由此降低对常规石油的依赖性并降低其环境影响。

然而，生物质衍生的热解油为复杂的高度氧合有机液体，其所具有的性质目前限制其作为生物燃料的使用。例如，生物质衍生的热解油具有高酸度和低能量密度，其大部分可归因于油中的氧合烃，其在储存期间经受次级反应。本文所用“氧合烃”为含有氢、碳和氧的有机化合物。生物质衍生的热解油中的这类氧合烃包括羧酸、苯酚、甲酚、醇、醛等。常规生物质衍生的热解油包含30重量％的来自这些氧合烃的氧。生物质衍生的热解油转化成生物燃料和化学品需要生物质衍生的热解油的完全或部分脱氧。这种脱氧可经由两条主要路线，即水或CO₂的消除而进行。不幸地，将生物质衍生的热解油脱氧导致加氢处理反应器中加工催化剂的快速堵塞或结垢，这是由于生物质衍生的热解油形成固体而导致。热解油中的组分在加工催化剂上形成，导致催化剂床结垢，降低催化剂的活性并导致在加氢处理反应器中逐渐积累。据信该堵塞是由于生物质衍生的热解油的各组分的热或酸催化聚合，例如油的各组分自身聚合的二级反应，其产生限制运行时间和生物质衍生的热解油的加工性的玻璃状褐色聚合物或粉状褐色炭。

因此，理想的是提供用于生产低氧生物质衍生的热解油而不堵塞催化剂的方法，由此提高运行时间并改进生物质衍生的热解油的加工性。此外，本发明的其它理想特征和特性将从随后的详述和所附权利要求书连同附图和该背景中获悉。

简述

本文提供用于将生物质衍生的热解油脱氧的方法。根据一个示例性实施方案，将生物质衍生的热解油脱氧的方法包括利用含酚稀释剂稀释生物质衍生的热解油以形成经稀释的热解油-酚进料的步骤。使经稀释的热解油-酚进料与脱氧催化剂在有效形成低氧生物质衍生的热解油流出物的加氢处理条件下在氢气的存在下接触。

根据另一示例性实施方案，提供将生物质衍生的热解油脱氧的方法。所述方法包括使包含生物质衍生的热解油的含热解油料流与含酚稀释剂以预定稀释比例合并以形成经稀释的热解油-酚进料流的步骤。预定的稀释比例由含酚稀释剂的稀释剂质量流速与含热解油料流的热解油质量流速确定。将经稀释的热解油-酚进料流和含氢气体料流引入含有脱氧催化剂并在有效形成低氧生物质衍生的热解油流出物的加氢处理条件下操作的反应器中。

根据另一示例性实施方案，提供将生物质衍生的热解油脱氧的方法。该方法包含使含酚稀释剂再循环料流与在反应器中形成的低氧生物质衍生的热解油流出物分离的步骤。该反应器含有脱氧催化剂并在使生物质衍生的热解油有效地加氢处理的加氢处理条件下在氢气的存在下操作。将含酚稀释剂再循环料流与包含生物质衍生的热解油的含热解油料流以预定的再循环比合并以形成经稀释的热解油-酚进料流。预定的再循环比由含酚稀释剂再循环料流的再循环稀释剂质量流速与含热解油料流的热解油质量流速确定。预定的再循环比为1:10至10:1。将含氢气体料流和经稀释的热解油-酚进料流引入反应器。

附图简述

下文连同以下附图描述本发明，其中类似的数字表示类似的元件，且其中：

图1是根据示例性实施方案的用于将生物质衍生的热解油脱氧的设备的示意流程图。

详述

以下详述在性质上仅为示例性的，且不意欲限制本发明或本发明的应用和使用。此外，不意欲受以上背景或以下详述中提出的任何理论束缚。