[发明专利]一种通过Fischer‑Tropsch反应将生物质合成气转化为液体燃料的方法

说明书

技术领域

本发明属于生物质能源高效利用领域，涉及通过Fischer-Tropsch反应将生物质合成气转化为液体燃料的方法。

背景技术

能源分为不可再生能源和可再生能源。不可再生能源包括煤、石油和天然气。可再生能源包括水能、风能、太阳能、潮汐能、海浪能、地热能、海洋热、氢能、核能、生物能源。在2007年，全世界的煤生产量是6.5×10⁹t，而全世界煤的量是9.09×10¹¹t，也就是说如果按照这个速度，煤只够用140年。煤电站每年排放大量的污染：1.1×10⁷t二氧化碳，3×10⁴t氮氧化物，1.6×10⁴t二氧化硫，1×10³t粉尘以及其它少量的像钙，钾，钛和砷等化学物质。以现在的石油的生产速度，全世界的石油最多只能用50年。1996年，全世界的天然气的储量为1.412×10¹⁵m³，只可用60多年。所以，大力发展可再生能源是必要且紧迫的。

目前，我国温室气体的排放超过世界排放总量要求的13%，随着经济的快速增长，温室气体的排放呈快速增长趋势。发展可再生能源是提高我国能源安全，优化能源结构，已经得到国家的高度重视。2005年2月28日第十届全国人大常委会第14会议通过《中华人民共和国可再生资源法》第十六条明确指出“国家鼓励清洁、高效地开发利用生物质燃料，鼓励发展能源作物”。

生物质是把光能以化学能形式存储起来的有机物质。其主要的组成包括：半纤维素、纤维素和木质素。生物质能源的利用途径有两种：热化学转化和生化过程转化。热化学转化有三种方式：在过量空气中生物质直接燃烧产生热，在气化介质条件下气化为合成气，在无氧条件下快速热解为生物质液体燃料；通过生化转化过程可以得到生物乙醇、沼气、氢和其它化学品。生物质作为一种可再生的能源形式，其有四点优势，其一，它是在未来可持续开发的可再生资源；其二，取代化石能源，能减少温室气体的排放和氮氧化合物及含硫污染物的排放；其三，可以发展农村区域的经济，增加农民收入；其四，开发边际土地及不适粮食作物的农田种植能源作物。

在生物质能源利用中生物质气化是相对来说更具实际应用意义的热化学转化过程。生物质气化产生合成气，合成气通过Fischer-Tropsch反应可以转化为烷烃液体燃料。Fischer-Tropsch反应是一类比较成熟的技术，早期应用于将煤通过合成气转化为液体原料（Coal to Liquid,CTL）。南非的Sasol首先将这一过程工业化，其应用规模也不断扩大。国内的神华集团也建立了以Fischer-Tropsch反应为基础的煤变油的示范装置。近期，Fischer-Tropsch反应的兴起主要是基于将天然气转化为清洁的液体燃料（Gas to Liquid,GTL）的需要，Shell在卡塔尔已成功建立大规模以天然气为基础原料的Fischer-Tropsch合成液体燃料的工业设施。相比由煤和天然气制备的合成气，生物质合成气的纯度，C/H比例都不太适合于传统的Fischer-Tropsch反应过程。为了实现将生物质高效地通过Fischer-Tropsch反应转化为液态烷烃燃料（Biomass to Liquid,BTL），必须开发能专门针对生物质合成气Fischer-Tropsch催化剂。

本发明为一种适于生物质合成气的Fischer-Tropsch（费托）反应催化剂体系。生物质合成气通过这一过程转化为C5-C20的液态烷烃燃料。由于本发明是针对生物质合成气设计，所以本发明的这种转化方法有很大的优势，预期在一定程度上可以应用于可再生资源的液体燃料合成。

发明内容

本发明的目的是提供一种通过Fischer-Tropsch反应将生物质合成气转化为液体燃料的方法。

本发明提供的一种通过Fischer-Tropsch反应将生物质合成气转化为液体燃料的方法：生物质合成气在装填有催化剂的固定床反应器中转化为烷烃液体燃料，所述烷烃液体燃料通过直接水冷收集；

所述的催化剂是由在载体上负载的主催化剂金属和助催化金属组成，其中主催化剂金属的负载量是载体重量的10～20wt%；所述的助催化剂金属与所述的主催化剂金属的物质的质量比值为0.01～2.0；

所述的主催化剂金属是钴，所述的助催化剂金属选自Re、Ru、Cu、Mg、Zr和Pt中的一种或任意两种。

优选地，所述的催化剂是由以下方法制备得到的：