[发明专利]改进的生物质转化方法

说明书

本发明提供了一种从原料生产液态烃产物的方法，所述原料包括含固体生物质的原料和固体生物质衍生的原料中的至少一种和在50至15000ppmw的范围内的氯化物，所述方法包括以下步骤：a)将氯化物捕集材料加入所述原料中以提供组合的原料/氯化物捕集材料；b)使组合的原料/氯化物捕集材料致密化，以形成颗粒或团块形式的致密化进料；c)使所述致密化进料与加氢热解催化剂组合物和分子氢在加氢热解反应器容器中在介于350℃到600℃范围内的温度和介于0.50MPa到7.50MPa范围内的压力下接触，以产生产物流，其包含脱氧的烃产物、H₂O、H₂、CO₂、CO、C₁‑C₃气体、炭以及催化剂细粒；和d)从所述产物流中去除全部或一部分所述炭和催化剂细粒。

技术领域

本发明涉及一种用于将含生物质或生物质衍生的原料转化成液态烃材料的改进方法，所述液态烃材料适用作燃料或燃料中的掺合组分。

背景技术

随着对液体运输燃料的需求增加、‘简单油’(易于获得和回收的粗石油)的储备减少和对这类燃料碳足迹(carbon footprint)的限制增加，研发以有效方式从替代性来源生产液体运输燃料的途径变得越来越重要。

生物质提供可再生碳的来源并且是指来源于活的或近期已故的生物体的生物材料，并且包括木质纤维素材料(例如木材)、水生材料(例如海藻、水生植物和海菜)以及动物副产物和废料(例如内脏、脂肪和生活污水(sewage sludge))。由生物质产生的液体运输燃料有时称为生物燃料。因此，当使用这类生物燃料时，与石油衍生的燃料相比，有可能实现持续时间更长的CO₂排放。

然而，在生物质的常规热解中，通常在惰性氛围中进行快速热解，获得致密、酸性、反应性液体生物油产物，其含有在过程期间形成的水、油和炭。因此，使用经由常规热解产生的生物油具有若干缺陷。这些缺陷包括产物的提高的化学反应性、水可混合性、高氧含量和低热值。通常，这些产物难以升级成可替代的液体烃燃料。

将生物质加工成高品质液体燃料的有效方法以美国天然气工艺研究院(GasTechnology Institute)的名义描述于WO2010117437中。WO2010117437中描述的用于将生物质转化为液态烃燃料的方法使用催化加氢热解和加氢转化步骤。虽然不限于任何特定的催化剂，但用于此类方法的示例性催化剂包括含有镍、钼、钴或其混合物作为活性金属的硫化催化剂。

因其大规模可获得性，含生物质或生物质衍生的原料，例如含有城市固体废物、废弃塑料、食物废物的原料和含有木质纤维素的原料(例如木质生物质、农业残余物、林业残余物、来自木制品和纸浆与造纸工业的残余物)是用于生物质向燃料转化方法的重要原料。这些材料中的一些，特别是含有废纸、纸板、聚氯乙烯塑料或食物废物的城市固体废物，以及例如玉米秸秆、稻壳、海水和微咸水植物等农业残留物或海洋微藻或大型藻类等微生物含有高水平的可能对整个过程产生不利影响的杂质，如氯化物。

包含在含生物质的或生物质衍生的原料中的氯化物在高温加氢热解步骤期间(例如在超过400℃的温度)可能释放。释放的氯化物也可与存在的任何氢反应以产生气相氯化氢。

气相氯化物的存在可以导致在反应器和其它工艺设备中的腐蚀。含有水相产物的工艺设备特别容易腐蚀，因为氯化物可能优先溶解在水中并导致热交换器、气液分离器和处理水相的其它工艺设备的腐蚀。此外，氯化氢溶于水中产生含有盐酸的低pH水相。用于高温氢处理服务中的工艺设备的典型材料，例如奥氏体不锈钢，极易受氯化物侵蚀。

气相氯化物也可作为在加氢热解和加氢转化方法中使用的催化剂的毒物，使催化剂失活和减小这种过程的整体效率。硫化氢(H₂S)吸附剂，例如氧化锌基吸附剂，也可能受到反应体系中氯化物存在的不利影响。