[發明專利]用于從合成氣選擇性地生產乙醇的方法和裝置

有效

• 申請號: 200980156622.0
• 申請日: 2009-08-26
• 公開（公告）號: CN102317412A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: 羅納德·C·斯蒂茨;杰羅德·霍曼
• 申請（專利權）人: 雷奇燃料公司
• 主分類號: C10G5/00
• 分類號: C10G5/00;C10J3/20;C10K3/02
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 武晶晶;鄭霞

優先權數據

本國際專利申請要求各自標題均為“Methods?and?Apparatus?for?Selectively?Producing?Ethanol?from?Synthesis?Gas(用于從合成氣選擇性地生產乙醇的方法和裝置)”的美國專利申請第12/546,976號(于2009年8月25日提交)和美國臨時專利申請第61/121,659號(于2008年12月11日提交)和第61/156,917號(于2009年3月3日提交)的優先權權益。

發明領域

本發明大體上涉及用于將合成氣化學轉化為醇特別是乙醇的工藝的領域。

發明背景

合成氣(synthesis?gas)(下文稱為合成氣(syngas))是氫氣(H₂)和一氧化碳(CO)的混合物。原則上，合成氣可以從幾乎任何含有碳的材料生產。含碳材料一般包括化石資源，例如天然氣、石油、煤和褐煤；以及可再生資源，例如木質纖維素生物質和各種富含碳的廢材料。

存在將這些原料轉化為合成氣的多種轉化技術。轉化途徑可以利用包括含碳的原料的氣化、熱解、蒸氣重整和/或部分氧化的一個或多個步驟的組合。

合成氣是化學工業和生物精煉工業中的平臺中間體且具有許多用途。合成氣可以被轉化為烷烴、烯烴、含氧化物和醇。這些化學品可以被共混為或直接地用作柴油、汽油和其他液體燃料。合成氣還可以被直接地燃燒以生產熱量和電力。

目前，在美國出售的所有汽油的幾乎一半含有乙醇(美國乙醇協會(American?Coalition?for?Ethanol)，www.ethanol.org，2006)。汽油和其他液體燃料中的乙醇提升燃料的氧和辛烷含量，允許它們更高效率地燃燒并且產生更少的有毒排放物。

優選的是，利用可再生資源生產乙醇，這是因為與化石資源相關聯的上升的經濟、環境和社會成本。計算顯示，當使用上文描述的技術將可再生原料例如生物質轉化為合成氣時，用于將這種合成氣轉化為乙醇的選擇性過程具有生產約200加侖乙醇每噸生物質的理論上的潛力。然而，已被公眾所知的工藝都不能夠實現這樣的乙醇收率。

考慮到現有技術狀態，所需要的是改進向乙醇的選擇性和收率的方法以及執行所述方法的裝置。特別地，存在當乙醇是期望的時克服向甲醇、丙醇和高級醇的碳損失的需求。此外，存在減少消耗CO并且產生CO₂的水煤氣變換反應的碳損失的需求。

發明概述

本發明通過提供從合成氣產生高收率的乙醇的方法和裝置解決本領域的工業需求。

在一些變化形式中，本發明提供一種用于從生物質生產乙醇的方法，該方法包括：

(i)將生物質轉化為包含合成氣的第一流；

(ii)將合成氣中的至少一些催化地轉化為包含甲醇的第二流；

(iii)將合成氣中的一些分離為氫氣和一氧化碳；

(iv)使用一氧化碳中的一些將甲醇中的至少一些催化地轉化為包含乙酸的第三流；以及

(v)使用氫氣中的一些將乙酸中的至少一些還原為包含乙醇的第四流。

在一些實施方案中，還原步驟由Mo/Co/S催化劑催化。該Mo/Co/S催化劑可以還包含堿助催化劑。

在優選的實施方案中，以至少75加侖每干噸生物質例如至少100加侖每干噸生物質的收率來生產乙醇。

在本發明的其他變化形式中，提供一種用于從生物質生產乙醇的方法，該方法包括：

(i)將生物質轉化為包含合成氣的第一流；

(ii)將合成氣中的至少一些催化地轉化為包含甲醇的第二流；

(iii)使用CO將甲醇中的至少一些催化地轉化為包含乙酸的第三流，其中H₂也被引入，由此產生乙醛；以及

(iv)使用H₂將乙酸和乙醛中的至少一些還原為包含乙醇的第四流。

在一些實施方案中，還原步驟由Mo/Co/S催化劑催化。該Mo/Co/S催化劑可以還包含堿助催化劑。

在優選的實施方案中，乙醇被以至少75加侖每干噸生物質例如至少100加侖每干噸生物質的收率生產。

在本發明還有的其他的變化形式中，提供一種用于從生物質生產乙醇的方法，該方法包括：

(i)將生物質轉化為包含合成氣的第一流；

(ii)將合成氣中的至少一些催化地轉化為包含甲醇的第二流；

(iii)使用CO將甲醇中的至少一些催化地轉化為包含乙酸的第三流；