[發(fā)明專利]用于將生物質衍生熱解油脫氧的設備和方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380057799.1
• 申請日: 2013-09-12
• 公開（公告）號: CN104769080A
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發(fā)明（設計）人: T·N·卡爾奈斯
• 申請（專利權）人: 環(huán)球油品公司
• 主分類號: C10G3/00
• 分類號: C10G3/00;C10G1/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 徐國棟;林柏楠

優(yōu)先權陳述

本申請要求2012年11月14日提交的美國申請No.13/676,281的優(yōu)先權，通過引用將其全部內容并入本文中。

關于聯(lián)邦政府資助研究或開發(fā)的陳述

本發(fā)明在U.S.Department?of?Energy授予的DE-EE0002879下在政府支持下進行。政府具有本發(fā)明的某些權益。

技術領域

技術領域一般性地涉及用于生產生物柴油的設備和方法，更特別地涉及用于由生物質衍生熱解油的催化脫氧生產低氧生物質衍生熱解油的設備和方法。

發(fā)明背景

快速熱解是使用熱解反應器將有機含碳生物質原料，即“生物質”，例如廢木、短期輪作作物、農業(yè)廢物、城市固體廢物、能源草、海藻等在不存在空氣下快速加熱至300-900℃的方法。在這些條件下，產生固體產物、液體產物和氣體熱解產物。氣體熱解產物的可冷凝部分(蒸氣)冷凝成生物質衍生熱解油(也稱為“熱解油(pyoil)”)。生物質衍生熱解油可作為燃料直接燃燒以用于某些鍋爐和爐應用，并且還可作為催化方法中的潛在原料用于在煉油廠中生產運輸燃料和運輸燃料混合物。近期的評估表明由生物質衍生熱解油產生的脫氧液體具有替代多于50％的運輸燃料的潛勢，由此降低對對常規(guī)石油的依賴性并降低運輸領域環(huán)境影響如溫室氣體(GHG)排放。

然而，生物質衍生熱解油為復雜的高度氧化有機液體，其具有目前限制其作為生物燃料的使用的性能。例如，生物質衍生熱解油具有高酸度和低能量密度，其部分可歸因于油中的氧化烴(和水)。如本文所用“氧化烴”為包含氫、碳和氧的有機化合物。生物質衍生熱解油中的這類氧化烴包括羧酸、苯酚、甲酚、醇、醛等，其中一些是化學不穩(wěn)定的且在儲存期間可經受二次反應。常規(guī)生物質衍生熱解油包含30重量％或更大的來自這些氧化烴的氧。生物質衍生熱解油轉化成高能量密度、即到型(drop-in)生物燃料和化學品需要氫氣添加以及生物質衍生熱解油的完全或部分脫氧。

不幸的是，生物質衍生熱解油是加氫處理的困難原料。首先，生物質衍生熱解油的催化加氫脫氧是非常放熱的，并且可導致在從催化劑表面至整個加氫處理反應器中任何位置上的不理想熱點，使得難以控制軸向和徑向上的反應器溫度廓線。差控制的生物質衍生熱解油催化脫氧通常導致催化劑結垢和加氫處理反應器的快速堵塞。不經對反應溫度、反應物種的濃度和催化劑組成的合適控制，耐熔組分可在催化劑表面上以及催化劑顆粒之間的空隙空間中形成，產生不理想的流動方式、催化劑活性的損失和反應器差壓的建立。認為耐熔組分的形成是由于存在于生物質衍生熱解油中的至少一部分貧氫且化學不穩(wěn)定的組分的熱或酸催化聚合，例如第二級反應，其中這些反應性物種中的至少一部分化學相互作用，產生玻璃狀褐色聚合物或粉狀褐色炭，這限制了運行持續(xù)時間和生物質衍生熱解油的可加工性。

因此，理想的是提供用于以對反應條件的改進控制生產低氧生物質衍生熱解油的設備和方法。此外，理想的是提供用于以改進的催化劑穩(wěn)定性和提高的開工效率生產低氧生物質衍生熱解油的設備和方法以及改進將生物質衍生熱解油轉化成適用作運輸燃料和混合原料的較高能量密度液體產物的總效率。此外，本發(fā)明的其它理想特征和特性會從隨后的詳細描述和所附權利要求書連同附圖和該背景中獲悉。

概述

本文提供用于將生物質衍生熱解油脫氧的設備和方法。根據(jù)一個示例實施方案，將生物質衍生熱解油脫氧的方法包括步驟：將原料流分成包括第一原料部分和第二原料部分在內的部分。原料流包含生物質衍生熱解油且具有60℃或更小的第一溫度。將第一原料部分與熱有機液流結合以形成第一熱稀釋熱解油進料流。使第一熱稀釋熱解油進料流與第一脫氧催化劑在氫氣的存在下且在第一反應區(qū)中在有效形成第一中間低氧熱解油流出物的第一加氫處理條件下接觸。將第二原料部分與第一中間低氧熱解油流出物結合以形成第二熱稀釋熱解油進料流。使第二熱稀釋熱解油進料流與第二脫氧催化劑在氫氣的存在下并在第二反應區(qū)中在有效形成另外的低氧熱解油流出物的第二加氫處理條件下接觸。第一和第二脫氧催化劑為相同類型或不同類型的催化劑。