[發明專利]用于生物質的熱催化轉化的催化劑及其制造與使用的方法

無效

• 申請號: 201380044791.1
• 申請日: 2013-07-19
• 公開（公告）號: CN104602813A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: B·阿德金斯;S·斯庫藤;J·J·斯普林斯
• 申請（專利權）人: KIOR股份有限公司
• 主分類號: B01J29/40
• 分類號: B01J29/40;B01J21/18;B01J21/08
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 柳冀

發明領域

本申請公開及要求保護的發明的(一種或多種)工藝、(一種或多種)程序、(一種或多種)方法、(一種或多種)產品、(一種或多種)結果和/或(一種或多種)概念(下文中統稱為“本申請公開及要求保護的(一種或多種)發明概念”)通常涉及用于催化裂化過程的含有沸石的催化劑，更特別涉及制造此類催化劑的方法和在將生物質熱催化轉化為生物油中使用此類催化劑的方法。

現有技術描述

隨著與化石燃料相關的成本與環境問題的日益提升，可再生能源已經變得越來越重要，特別是來自生物質原料轉化的可再生運輸燃料的生產。已經并正在探索將生物質轉化為生物燃料和/或特殊化學品的許多不同的方法。一些現有的生物質轉化方法包括例如燃燒、氣化、慢速熱解、快速熱解、液化和酶轉化。由這些方法制得的轉化產物往往品質低劣，含有大量水和高度氧化的含烴化合物，使得它們難以分離為水相與含烴相。此外，這些產品通常需要大量二次提質以便可用作運輸燃料。

由生物質的熱催化轉化制得的生物油往往具有更好的品質，其含烴化合物具有相對低的氧含量，并且通常可通過重力分離法分離為水相和烴相。

雖然在生物質的熱催化轉化中使用常規裂化催化劑如含沸石的FCC裂化催化劑可以獲得品質優于生物質直接熱解所產生的那些產品的生物油產品，此類常規催化體系仍可能受困于不充足的低收率、更低但仍不充分的高生物油氧含量，以及提高的焦炭收率。

因此，仍然需要用于生物質的熱催化劑轉化的改進催化劑，其獲得更高的生物油收率、更低的生物油氧含量和更低的焦炭收率。

發明概述

根據本申請公開并要求保護的(一種或多種)發明概念的實施方案，提供顆粒形式的生物質轉化催化劑，其包含：二氧化硅、粘土和沸石，其中該顆粒具有：i)至少大約0.025cm³/g的直徑為大約80至大約的孔隙的平均孔隙體積，和ii)不超過大約0.08cm³/g的直徑為大約20至大約的孔隙的平均孔隙體積；其中i)和ii)中的各平均孔隙體積獲自按照ASTM方法D4222在大約77°K下測量并根據BJH孔徑分布模型離散化時氮等溫線的吸附分支。

根據另一實施方案，提供了制造生物質轉化催化劑的方法，該方法包括：

a)制備包含沸石和二氧化硅前體的水性漿料；和

b)在等于或小于大約1的pH下噴霧干燥該水性漿料，由此膠凝該二氧化硅前體并將該生物質轉化催化劑成形為顆粒。

根據另一實施方案，提供顆粒形式的生物質轉化催化劑，其包含：二氧化硅、粘土和沸石；其中該顆粒具有小于或等于大約50m²/g的平均中孔表面積(平均MSA)，并且其中該生物質轉化催化劑具有小于二氧化硅質量的大約1/10的鹽濃度。

根據另一實施方案，前述實施方案中的生物質轉化催化劑顆粒可以具有：i)至少大約0.01cm³/g的直徑為大約80至大約的孔隙的平均孔隙體積，和ii)不超過大約0.03cm³/g的直徑為大約20至大約的孔隙的平均孔隙體積；其中i)和ii)中的各平均孔隙體積獲自按照ASTM方法D4222在大約77°K下測量并根據BJH孔徑分布模型離散化時氮等溫線的吸附分支。

根據另一實施方案，提供了制造生物質轉化催化劑的方法，該方法包括：

a)制備包含沸石和基本無鈉的二氧化硅前體的水性漿料；和

b)在等于或小于大約2.7、或等于或小于大約1的pH下噴霧干燥該水性漿料，由此膠凝該二氧化硅前體并將該生物質轉化催化劑成形為顆粒；其中該顆粒具有小于或等于大約50m²/g的平均中孔表面積(平均MSA)，并且其中該生物質轉化催化劑具有小于二氧化硅質量的大約1/10的鹽濃度。

根據另一實施方案，提供了制造生物質轉化催化劑的方法，該方法包括：

a)制備包含沸石、基本無鈉的二氧化硅前體和孔隙調節劑的水性漿料；

b)噴霧干燥該水性漿料，由此膠凝該二氧化硅前體并形成顆粒；

c)從該顆粒中除去基本所有的孔隙調節劑；和

d)在步驟c)之后蒸汽處理該顆粒，由此形成該生物質轉化催化劑；其中該生物質轉化催化劑具有小于二氧化硅質量的大約1/10的鹽濃度。

根據另一實施方案，提供了轉化顆粒狀生物質的方法，包括：在大約200至大約1000℃的溫度下并在基本不存在氧的情況下令該顆粒狀生物質與任意上述生物質轉化催化劑接觸。

附圖概述

圖1是催化劑A、B、C和F6的樣品的氮吸附-脫附等溫線的曲線圖。