[發(fā)明專利]一種生物質熱解油的催化精煉的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210153017.1
• 申請日: 2012-05-16
• 公開（公告）號: CN103421543A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設計）人: 李峰波;袁國卿;閆芳;丁赤民
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所;吉林省頤民寶新能源開發(fā)有限公司
• 主分類號: C10G69/02
• 分類號: C10G69/02;C10G55/06
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 李柏

技術領域

本發(fā)明屬于生物質能綜合利用的技術領域，特別涉及對生物質熱解油進行系統(tǒng)的預處理的生物質熱解油的催化精煉的方法，經過系統(tǒng)催化精煉后得到三苯三烯類化合物、長鏈烷烴以及酚類化合物。

背景技術

以石油天然氣和煤化石資源為基礎原料的現(xiàn)代化工體系為人類社會和經濟發(fā)展提供了物質基礎，隨著世界人口和經濟規(guī)模的不斷增長，對化石能源的需求與消耗也快速增加。由于化石能源的不可再生性，地球的化石能源由于人類無節(jié)制的開采已瀕臨枯竭，同時化石能源的使用向大氣中排放大量的二氧化碳，由此造成嚴重的環(huán)境和生態(tài)問題如：全球變暖，海洋酸化，土壤富營養(yǎng)化等。

生物質是把光能以化學能形式存儲起來的有機物質。其主要的組成包括：半纖維素、纖維素和木質素。生物質能源的利用途徑有兩種：熱化學轉化和生化過程轉化。熱化學轉化有三種方式：在過量空氣中生物質直接燃燒產生熱，在部分空氣條件下氣化為合成氣，在無氧條件下快速熱解為生物質液體燃料；通過生化轉化過程可以得到生物乙醇、沼氣、氫和其它化學品。生物質作為一種可再生的能源形式，其有四點優(yōu)勢，其一，它是在未來可持續(xù)開發(fā)的可再生資源；其二，取代化石能源，能減少溫室氣體的排放和氮氧化合物及含硫污染物的排放；其三，可以發(fā)展農村區(qū)域的經濟，增加農民收入；其四，開發(fā)邊際土地及不適合糧食作物的農田種植能源作物。生物質原料并不是一種理想的燃料形式，其一，較高的含水量降低了其燃燒值；其二，生物質種植分散，收集和存儲需要大量的時間和財力以及場地；其三，生物質為季節(jié)性，供應連續(xù)性存在問題。通過快速熱解過程，可將生物質原料轉化為高能量密度的生物質油。液態(tài)的生物質燃料可以解決以上的三個主要問題。

生物質快速熱解是在隔絕氧氣條件下生物質的快速熱分解過程。這一過程相當于生物質燃燒或氣化的初始步。如果過程溫度過低或接觸時間太長，生物質主要發(fā)生炭化；高溫和長的接觸時間會導致生物質氣化；只有在適中的溫度和較短的接觸溫度下才會使生物質有效液化。在熱解接觸時間為1秒左右，熱解溫度接近500℃，液化產物的產率達到75%，其它為12%的炭，13%的氣態(tài)產物。熱解溫度為500℃左右，熱解接觸時間為10～30秒，液化產物產率為50%（分為兩相），炭和氣態(tài)產物分別為25%。在溫度為290℃時，接觸時間為30分鐘左右，80%的產物為炭。在溫度為750～900℃，接觸時間在數(shù)小時左右，85%的產物為氣體。要得到高產率的生物質熱解油有四點關鍵因素：1）快速有效的熱傳遞過程，通常用于熱解的生物質固體顆粒小于3毫米；2）需要精確控制過程溫度，熱解溫度為500℃左右，氣化產物溫度為400～450℃；3）熱解產物的受熱時間一般小于2秒；4）熱解氣化物應迅速冷凝為生物質熱解油。用于生物質直接熱解的反應器有：鼓泡流化床，循環(huán)流化床，旋轉倒錐和剝離熱解床。前三種反應器可適用于較大規(guī)模的生物質熱解反應生產生物質熱解油，通常要加入熱解介質（如石英砂）；剝離熱解床只適用較小規(guī)模的生物質熱解反應進行生產生物質熱解油的試驗。

生物質熱解油具有較高的燃燒熱（17MJ/kg），其幾乎不含有硫和氮，是一種環(huán)保的可再生燃料。但其成份很復雜，化合物種類超過160種，另外其含氧量超過30%，pH值在2.5左右，這些不足限制了生物質熱解油作為一種化工基礎原料的應用。但通過催化熱解的過程，可以有效地控制生物熱解的過程和方向，可以集中的得到同一類化合物。經過催化熱解過程，可以目標性地得到一些化合物，這使得生物質熱解油不單只作為燃料，也可以用于生產高附加值的基礎化學品。

目前，生物質熱解油的利用主要是將其作為熱電廠或鍋爐系統(tǒng)的直接燃料；生物質熱解油為一種富碳的混合液體，可以作為生產基礎化學品的原料，但由于其成分復雜，催化轉化的過程比較復雜，現(xiàn)在還沒有具有實際應用價值的轉化過程。生物質熱解油的催化精煉需要系統(tǒng)的預處理和深度處理過程。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種生物質熱解油的分級處理和催化精煉得到三苯三烯類化合物、長鏈烷烴以及酚類化合物的方法。

本發(fā)明的生物質熱解油的催化精煉的方法包括以下步驟：

（1）根據(jù)生物質熱解油（由粉碎的生物質固體原料在缺氧條件下直接熱解得到）的密度及與相對于水的極性，通過傾析操作由生物質熱解油中分離出輕質生物質熱解油組分（主要是水溶性化合物和水構成）和重質生物質熱解油組分（主要是黏度和密度較大的不溶于水的聚酚類大分子）；