[發明專利]一種生物質在線催化熱解制取低氧含量液體燃料的方法

無效

• 申請號: 201110003772.7
• 申請日: 2011-01-10
• 公開（公告）號: CN102051193A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 肖睿;張會巖
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C10G1/00
• 分類號: C10G1/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明公開了一種生物質在線催化熱解制取低氧含量液體燃料的方法，涉及生物質資源利用領域。

背景技術

化石燃料的燃燒產生大量CO₂，使全球“溫室效應”日趨嚴重，氣候變化已引起了全世界的廣泛關注。另外，化石燃料的短缺以及因其利用帶來的環境污染問題也越來越嚴重。可再生能源與化石能源相比，具有在利用過程中不會對環境產生破壞性的優點，因此提高可再生能源在能源利用中的比例是今后能源技術發展的主要方向。

生物質是光合作用的產物，是有機碳的惟一來源，是惟一可以替代石油資源制備液體燃料和化學品的可再生能源。據統計，我國目前可利用的農業秸稈、樹木薪材廢棄物量每年就有近8億噸，可替代3.4億噸標準煤，占全國一次能源消耗總量的15％。但是我國的生物質資源能有效利用的僅占生物質可利用資源的一半左右，每年還有4億噸沒有得到轉化利用，被棄于自然環境或被露天焚燒，造成了環境污染。

生物質熱解液化技術被認為是最具有發展潛力的生物質利用技術之一，相比生物質原料而言，熱解液化產物--生物油具有能量密度高、易儲存和運輸方便等顯著優點。生物油可以直接應用于工業鍋爐、燃氣輪機等設備，對生物油進行精制后可以用來代替汽車燃油。但是，生物油中氧含量高達30-40wt％(一股重油的含氧量在1wt％左右)，高位熱值為16-19MJ/kg，不到石油的一半，此外，由于大量含氧不穩定化合物的存在，油加熱到80℃就會發生聚合分解反應，因此油的應用范圍受到很大的限制。一股而言，要想提高生物油的利用價值，必須對生物油進行精制處理。目前主要的精制方法包括催化加氫和催化裂解技術。催化加氫以Co-Mo、Ni-Mo等貴金屬作為催化劑，價格比較昂貴，其次需要在高壓(10MPa-20MPa)下進行操作，對設備的要求較高，而且操作中常發生反應器堵塞和催化劑失活等問題，一股被認為是不經濟的精制方法。催化裂解是指在中溫、常壓，有催化劑存在的條件下，將生物油中的氧以CO、CO₂和H₂O的形式脫除。目前生物油催化裂解脫氧主要使用的催化劑有FCC催化劑、H型、Y型和β型沸石等，利用這些催化劑中酸性活性位點發生脫氧、脫羧基、脫羰基反應從而脫除生物油中的氧。但是這兩種方法都存在升級目標產物產率較低和催化劑失活過快兩大難題。另外，在這兩種方法中生物油要經過蒸發-改性-冷凝等過程，需要大量的能量。

目前，中國專利(申請號：200710047218.2)公開了一種生物質油在線催化裂解精制的方法和裝置，但生物質的催化熱解和生物油的精制是在兩個反應器中進行。中國專利(申請號：200710194641.5)公開了一種低氧生物油及其制備方法，該方法是以生物質和水為原料，在高溫高壓、催化劑作用下加氫液化轉化為低氧生物油。該工藝需要在高壓反應釜中進行，并且需要耗氫，能量投入較大，不易大型化。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種生物質在線催化熱解制取低氧含量液體燃料的方法，旨在解決生物質快速熱解轉化的生物油含氧量較高的問題，提出一種經濟簡單的生物質轉化為低氧含量液體燃料的方法。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明提出了一種生物質在線催化熱解制取低氧含量液體燃料的方法。該方法以秸稈、玉米芯為生物質原料，催化劑和石英砂共同作為床料，在流化床中進行常壓在線催化熱解，熱解產物依次經過三個冷凝溫度分別為100-150℃，45-55℃，0-5℃的冷凝器，冷凝產物分別為重油、輕油和水相組分。所述的在流化床中進行常壓在線催化熱解的溫度為400-650℃。所述的催化劑為HZSM-5、MCM-41、FCC多孔催化劑。

有益效果：該方法可以在常壓下實現生物質的熱解和催化脫氧在一個反應器中進行，避免了傳統的制取低氧含量液體燃料中生物油蒸發-改性-冷凝等過程，節省了大量的能量，設備投資和運行成本都大大降低。

具體實施方式

該方法是在生物質熱解過程中加入商業或自制催化劑，在熱解液化的同時進行催化脫氧，以達到降低所得生物油氧含量的目的。該發明以秸稈、玉米芯等農業廢棄物為生物質原料，催化劑和沙子共同作為床料，在流化床中400-650℃下對生物質進行在線催化熱解。熱解產物依次經過三個控制在不同溫度的冷凝器，冷凝產物分別為重油、輕油和水相組分。

生物質快速熱解和催化在同一流化床反應器中進行。所述的流化床床料為催化劑和石英砂的混合物，催化劑為HZSM-5、MCM-41、FCC等多孔催化劑。所述的三個冷凝溫度分別為100-150℃、45-55℃、0-5℃。

實施例1：