[發明專利]一種生物質多級催化裂解制備低碳烯烴的方法

有效

• 申請號: 201810330332.4
• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108456127B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 邵敬愛;羅俊;陳應泉;王賢華;楊海平;楊明法;白小薇;張雄;陳漢平
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C07C1/06
• 分類號: C07C1/06;C07C7/00;C07C7/04;C07C11/06;C07C11/04;C01B32/05;C10B53/02;C10B57/06
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 周磊;曹葆青

1.一種生物質多級催化裂解制備低碳烯烴的方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)將生物質原料送入到流化床反應器，與裂解催化劑充分混合并使生物質原料發生脫氧裂解反應，從而得到熱裂解產物；步驟(1)中所述的裂解催化劑為CaO、MgO、γAl₂O₃、MCM-41中的一種或多種；

(2)將步驟(1)得到的熱裂解產物經旋風分離器分離得到固體產物和氣相產物，其中固體產物包括失活的裂解催化劑和熱解炭；

(3)將步驟(2)得到的氣相產物送入冷凝裝置進行氣液分離，得到輕質生物油A和合成氣；接著對合成氣進行水煤氣分離，得到混合氣體A和混合氣體B，其中，混合氣體A包括H₂和CO，混合氣體B包括CO₂和甲烷；

(4)將蒸汽發生器產生的水蒸氣、步驟(3)得到的輕質生物油A和混合氣體A同步通入到反應爐中，三者在烯烴合成催化劑的作用下轉化為低碳烯烴合成物；步驟(4)中所述的烯烴合成催化劑為鎂負載的氫型ZSM-5與鐵負載的氫型ZSM-5形成的混合分子篩催化劑；

(5)將步驟(4)得到的低碳烯烴合成物經氣液分離得到輕質生物油B和粗低碳烯烴氣體，粗低碳烯烴氣體經裂解氣分離，得到純低碳烯烴和混合氣體C，其中，所述混合氣體C包括二氧化碳、低碳烷烴和乙炔。

2.根據權利要求1所述的一種生物質多級催化裂解制備低碳烯烴的方法，其特征在于：步驟(1)中生物質原料的粒徑范圍為40目～80目，流化床反應器的重時空速為0.5h^-1～2h^-1，裂解催化劑與生物質原料的質量比1:1～10:1；裂解溫度600～650℃。

3.根據權利要求1所述的一種生物質多級催化裂解制備低碳烯烴的方法，其特征在于：步驟(4)中反應爐的溫度為600℃～700℃。

4.根據權利要求1所述的一種生物質多級催化裂解制備低碳烯烴的方法，其特征在于：步驟(4)中水蒸氣與輕質生物油A的水碳摩爾數S/C比為3.5:1～5.5:1，混合氣體A與輕質生物油A的體積比為0.25:1～1:1。

5.根據權利要求1～4任一項所述的一種生物質多級催化裂解制備低碳烯烴的方法，其特征在于：所述的裂解催化劑的粒徑為80目～140目；步驟(4)中的所述烯烴合成催化劑與步驟(1)中的生物質原料的質量比為8:1～10:1，鎂負載的氫型ZSM-5與鐵負載的氫型ZSM-5的質量比為0.5:1～2:1，鎂的負載量為5％～7％，鐵的負載量為1％～3％。

6.根據權利要求1～4任一項所述的一種生物質多級催化裂解制備低碳烯烴的方法，其特征在于：鎂負載的氫型ZSM-5與鐵負載的氫型ZSM-5的載體的粒徑均為60目～80目。

7.根據權利要求1～4任一項所述的一種生物質多級催化裂解制備低碳烯烴的方法，其特征在于：步驟(3)中的水煤氣分離的過程包含膜分離、吸附和分餾。

8.根據權利要求1～4任一項所述的一種生物質多級催化裂解制備低碳烯烴的方法，其特征在于：步驟(5)中的輕質生物油B返回反應爐中再次參與烯烴合成反應。

9.根據權利要求1～4任一項所述的一種生物質多級催化裂解制備低碳烯烴的方法，其特征在于：步驟(5)中的裂解氣分離包含冷卻和精餾分離過程。