[發(fā)明專利]一種生物質(zhì)油在線催化裂解精制的方法及裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710047218.2
• 申請日: 2007-10-19
• 公開（公告）號: CN101173177A
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發(fā)明（設計）人: 顏涌捷;李洪宇;張素平;徐慶利;孫多志
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學
• 主分類號: C10G11/18
• 分類號: C10G11/18;C10G11/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 薛琦

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物質(zhì)能領(lǐng)域，特別涉及一種生物質(zhì)油在線催化裂解精制的方法及使用的裝置。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，全球能源需求量逐年增加。作為燃料和有機化學產(chǎn)品主要原料的煤、石油和天然氣等有限資源的過渡開采已經(jīng)使能源問題越來越嚴峻。作為一種清潔的可再生能源，生物質(zhì)能的有效利用已引起了人們的廣泛關(guān)注。

生物質(zhì)可通過各種裂解方法，如快速裂解、真空裂解、微波裂解等制備液體燃料——生物質(zhì)油，其中快速裂解技術(shù)由于具有廣闊的工業(yè)化前景而備受人們關(guān)注，成為生物質(zhì)能利用開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)之一。生物質(zhì)快速裂解采用超高加熱速率(10²～10⁴K/s)，超短產(chǎn)物停留時間(0.2～3s)及適中的裂解溫度，使生物質(zhì)中的有機高聚物分子在隔絕空氣的條件下迅速斷裂為短鏈分子，使焦炭和產(chǎn)物氣降到最低限度，從而最大限度獲得液體產(chǎn)品。在快速裂解工藝中，裂解產(chǎn)物的二次反應被減至最小，生物質(zhì)的許多官能團被保留，所以，雖然快速熱解能夠獲得了較高的生物油產(chǎn)量，但是從生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物油的過程中氧元素的含量變化不大。通過快速裂解制得的生物質(zhì)油，存在著油品低，粘度高，揮發(fā)性低，含氧量高，熱值低，具有腐蝕性等缺點，并且其熱穩(wěn)定性差，接觸到空氣很容易粘結(jié)變硬，造成生物質(zhì)油儲存運輸難、開發(fā)利用難等問題。

生物質(zhì)油要替代石化原料，必須對其進行精制。目前對生物油進行精制處理的方法主要有2種：①催化加氫，②催化裂解。催化加氫一般是在臨氫高壓(10～20MPa)條件下及供氫溶劑存在下，在催化劑上對制得的生物質(zhì)油進行加氫處理，除去生物油的不穩(wěn)定因素——氧。雖然加氫后的生物質(zhì)油質(zhì)量有明顯提高，但是加氫處理成本較高、設備復雜、操作過程中經(jīng)常遇到反應器堵塞和催化劑失活的現(xiàn)象。因此催化加氫被認為并不經(jīng)濟。

催化裂解被認為是經(jīng)濟的替代方法，因而在生物油精制過程中被廣泛采用。催化裂解是在有催化劑存在、中溫、常壓條件下通過催化裂解反應，可以將生物質(zhì)裂解油中的氧元素以CO，CO₂，H₂O的形式除去，將制得的生物質(zhì)油中的不穩(wěn)定的化學物質(zhì)轉(zhuǎn)化為常溫下穩(wěn)定的物質(zhì)，使之轉(zhuǎn)化為常溫下穩(wěn)定、油品質(zhì)量高、能量密度高、可直接應用的液體燃料。

目前，根據(jù)原料進料狀態(tài)，生物質(zhì)油的催化裂解可分為兩種：非在線催化裂解和在線催化裂解。非在線催化裂解精制是指通過快速裂解制取液態(tài)的生物質(zhì)油，再以油相為原料進行催化裂解精制改性。在線催化裂解精制是指快速裂解后的產(chǎn)物不經(jīng)冷凝，直接以氣態(tài)產(chǎn)物為原料進行催化裂解精制。非在線催化裂解雖然可以在常壓下進行，也不需要還原性氣體氫，但其結(jié)焦率高，催化劑壽命短。同時，非在線催化裂解進料需要使用計量泵，而且由于生物質(zhì)油粘度大，需加入溶劑稀釋，才能保證穩(wěn)定連續(xù)的進料。在非在線催化裂解過程中需要惰性氣體保護和很高的能量消耗。此外，溶劑的使用也增加了能量的消耗，而且增加了后續(xù)處理等操作，反應工藝復雜，降低了經(jīng)濟性。現(xiàn)階段，HZSM-5為催化劑的非在線催化裂解精制，液體產(chǎn)率在40～60％之間，催化劑上的結(jié)焦率大于30％(CN?1432625A；郭曉亞，顏涌捷，李庭琛，任錚偉，袁傳敏，過程工程學報，2003年2月，第3卷第1期)。