[發明專利]生物質水熱處理中的催化劑回收

無效

• 申請號: 201180059233.3
• 申請日: 2011-11-30
• 公開（公告）號: CN103547658A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: P·D·奧爾登堡;V·M·羅伯茨;M·A·達格;P·J·貝洛維茨;D·C·朗;H·歐瑪爾-馬哈瑪特
• 申請（專利權）人: ?？松梨谘芯抗こ坦?/a>
• 主分類號: C10L1/00
• 分類號: C10L1/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 張蓉珺;林柏楠

發明領域

本發明涉及各類生物質如藻類的水熱處理以產生烴產物，例如餾出物燃料。

發明背景

燃料和潤滑劑的常規生產仍受礦物石油進料向所需產物的轉化控制。為了用可再生形式的能量補償和/或代替常規來源，必須克服多種問題。

常規燃料和潤滑劑的一個選擇是生產基于生物質的相似燃料和潤滑劑。生物質基燃料的一個優點是所得燃料產品可與現有基礎結構和技術相容。理想地，生物質基燃料和潤滑劑可以以“落入(drop-in)”方式使用以代替常規產品，容許使用可再生產物而不必改進現有設備。

加工生物質類進料的一個選擇是水熱加工。水熱加工涉及使進料在升高的溫度和壓力條件下暴露于水。美國專利No.6,180,845提供了這類方法的實例。該專利描述了使用近臨界或超臨界水將生物質轉變成烴混合物的方法。該方法可用于多種初始生物質材料。將該生物質在200巴(20MPa)至500巴(50MPa)的壓力和320-500℃的溫度下加工。反應器中的氣氛描述為非氧化性的，且在實施例中包括氫氣。指出約4小時為優選的加工時間。水熱加工描述為生產“石油狀液體”，其顯示出包含實質部分的芳族和聚合物種，以及一些煤煙和/或碳化殘渣。該說明書提到存在于生物質進料中的一些金屬(如Ni和Fe)可改變產生的產物的類型。說明書還提到金屬可用于簡化產物混合物的組分，或者除去不想要的化合物。作為添加劑具體提到的唯一金屬為Cu金屬用于除去硫化合物如噻吩。氮化合物確定為可通過用金屬沉淀而除去的另一產物，但沒有提供合適金屬的實例。說明書中顯示所用添加劑金屬為與氧化態的金屬相反的“經還原金屬”。

PCT公開No.WO96/30464提供了在超臨界條件下加工生物質的另一實例。該申請描述了濕生物質如藻類或水葫蘆的加工以產生氣態烴和氫氣。轉化條件包括使生物質與水在超臨界條件下接觸，所述超臨界條件定義為具有大于374℃的溫度和大于22.1MPa的壓力。轉化在碳基催化劑如具有高表面積的木炭或活性碳的存在下進行。該方法描述為提供原料中有機物質的快速和基本完全氣化。

發明概述

在本發明的一個方面中，提供水熱加工生物質的方法。該方法包括使基于藻類的進料與水在有效水熱加工條件下在催化劑顆粒的存在下接觸以產生多相產物，其中催化劑顆粒包含催化劑金屬且具有至少約1000μm的平均粒度?？煞蛛x多相產物以至少產生氣相部分、液態烴部分、水性部分和固體部分，其中固體部分包含催化劑顆粒和基于藻類的固體。也可將催化劑顆粒與基于藻類的固體分離。

在本發明的另一方面中，提供水熱加工生物質的另一方法。該方法包括使基于藻類的進料與水在有效水熱加工條件下在催化劑顆粒的存在下接觸以產生多相產物，其中催化劑顆粒包含催化劑金屬且具有至少約1000μm的最小平均顆粒尺寸?？煞蛛x多相產物以至少產生氣相部分、液態烴部分、水性部分和固體部分，其中固體部分包含催化劑顆粒和基于藻類的固體。也可將催化劑顆粒與基于藻類的固體分離。

附圖簡述

圖1描述適于進行根據本發明實施方案的方法的反應系統。

圖2示意性地顯示根據本發明實施方案的反應方案。

圖3描述適于進行本發明另一實施方案的方法的反應系統。

圖4a和4b顯示水熱處理的烴產物的蒸餾特征。

圖5顯示水熱處理以前和以后藻類樣品的粒度特征。

實施方案詳述

概述

在各個實施方案中，提供將藻類進料(或其它生物質基基料)水熱處理以產生餾出物沸程產物的催化方法。水熱處理可包括在超臨界或近超臨界溫度和壓力下在水的存在下加工生物質進料。藻類進料在催化劑存在下的水熱處理可容許將生物質轉化成具有所需沸程的分子，同時還除去至少一部分在餾出物產物中可能較不理想的雜質，例如氮雜質、氧雜質、烯烴雜質、芳族雜質等。

在一些實施方案中，可選擇催化劑以促進催化劑顆粒與由水熱處理方法產生的其它固體的分離。例如，可選擇催化劑的粒度使得催化劑顆?？赏ㄟ^過濾和/或通過其它物理方式如旋液分離器與其它固體分離。附加地或者作為選擇，可選擇耐磨耗和/或對水熱處理方法內的其它破裂機制具有抗性的催化劑。這可使催化劑顆粒保持催化劑的初始性能，例如有利于將催化劑顆粒與其它固體分離的性能。