[發明專利]一種環烷基石油供氫餾分油存在下生物質供氫熱解工藝

有效

• 申請號: 201310202262.1
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN103254923A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 劉東;閻子峰;宋林花;劉華;呂仁慶;程小玲;王晨;杜輝;李慶銀;李明;姚德良;張道祥
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: C10G1/00
• 分類號: C10G1/00;C10B53/02
• 代理公司: 北京神州華茂知識產權有限公司 11358
• 代理人: 李建華

技術領域

本發明涉及一種有效利用生物質能源方法，尤其是供氫餾分油存在下的生物質熱裂解工藝。

背景技術

當今能源危機已成為國際性問題，同時化石能源包括石油、天然氣、煤炭等的廣泛使用造成了溫室效應、臭氧空洞、大氣污染等諸多環境問題。生物質能作為可再生清潔新型能源，是一種理想的化石替代燃料，近年來備受世界各國關注。

生物質是植物通過光合作用生成的有機物，是生物質能的載體，是唯一一種可儲存和可運輸的可再生能源。地球上每年通過植物所固定的太陽能產生的有機物相當于3×10²¹J的能量，為現實能源消費的10倍左右。在理想狀況下，地球上的生物質潛力可達到現實能源消費的180～200倍。我國生物質能資源相當豐富，僅各類農業廢棄物（如秸稈等）的資源量每年即有3.08億t標煤，薪柴資源量為1.3億t標煤，加上糞便、城市垃圾等，資源總量估計可達6.5億t標煤以上。但是生物質資源的利用遠未達到大規模商業化水平，全球生物質作為能源利用量尚不足其總能的4%，因此，生物質能具有很大的利用潛力。

目前生物質利用技術大都以熱化學轉化法為主，其中尤以生物質快速熱裂解研究最為廣泛也最為深入，可以直接將固體生物質轉化成為高值能源產品—生物油，這是一種替代石油的優良液體燃料，運輸、貯存和使用都非常方便，其副產品—清潔燃氣（不可冷凝氣體）是優良的氣體燃料，木炭可作為活性炭和固體燃料使用。

中國專利CN102226094A公開了一種在堿性催化劑和熱解溶劑中使生物質原料顆粒熱解液化，并將熱解產物分離成不同沸程的生物質燃料產品。該技術中所采用的液體溶劑為不易揮發的重油及煤焦油組分，由于生物質顆粒不易分散在其中或分散后粘度過大導致泵送困難，生物質的處理量受到局限性，另外熱解反應后精餾分離出溶劑油進行循環使用，能耗高，且過程中用到堿性催化劑對設備會有一定的腐蝕性。中國專利CN101560416A公開了一種以超臨界甲醇為介質的生物質液化制備燃油的方法，以甲醇為介質在壓力容器中以8～18MPa加熱到250～350℃達到超臨界狀態。該反應過程中用到濃度為80～90v/v%的甲醇質量百分比為30～95%，需要消耗大量甲醇，增加了生成成本和安全要求，且反應壓力高，設備條件苛刻。

由此可見，目前生物質熱解技術研究日趨成熟，但還是有很多局限和缺點。例如，需要催化劑和大量熱解溶劑，以致后續分離困難，反應通常是在較高壓力和較高溫度下完成，反應時間長，生產成本高，另外，生成的生物油產率低且產品質量差，因此需要對生物質熱解工藝進行優化，而在供氫餾分油存在下的生物質供氫熱解工藝還未見報道。

發明內容

?本發明的目的是要針對現有生物質熱解工藝的不足，采用環烷基石油餾分作為供氫餾分對生物質進行熱裂解，與生物質單獨熱解相比，提高了生物油收率和轉化率，降低焦炭產率，并且克服了以往生物油含氧量高，品質差的缺點。

本發明的目的是這樣實現的，在供氫餾分油存在下對生物質進行熱裂解。將供氫劑與生物質混合，并控制供氫劑占生物質質量分數為5%-15%，在350-400℃下進行供氫熱裂解，其中供氫劑為供氫餾分油，供氫餾分油選自環烷基原油的400-520℃中的一段或多段餾分。該餾分在熱裂解過程中會提供一定數量氫自由基參與木質生物質熱解液化反應。用氮氣維持反應體系的壓力為0.6Mpa，原料的體積空速為0.5-2.0h^-1，將生物質與供氫餾分油按一定比例混合后再進入預熱器，預熱到120℃后從熱解反應器的底部進入反應器內進行熱裂解反應，從反應器頂部出來的氣液物流在熱分離器中進行油氣分離，得到生物油和焦炭。

本發明為供氫餾分油存在下的生物質供氫熱解工藝，由于有供氫劑的存在，因此大幅度減少了生焦量。而供氫餾分油來自于環烷基原油的400-520℃的一段或多段餾分，該餾分中含有相當數量的具有供氫能力的組分，這些組分在熱解過程中會提供一定數量的氫自由基從而起到抑制生焦的作用，并與生物質中的氧原子結合，故降低了生物油中的氧含量，提高了生物油的品質，有利于生物油的進一步加工利用。在供氫熱解過程中生物質進行了充分的化學轉化和碳氫氧元素的再分配，有利于熱解過程中提高輕質油收率、降低焦炭產率；并且使生物質中的氧元素更多的分配于水分子中，從而提高了生物油的品質，有利于生物油的深度加工利用。

附圖說明

圖1是依據本發明提供的供氫餾分油存在下生物質供氫熱解工藝的工業裝置原理流程圖。

具體實施方式