[發(fā)明專利]用于生物粗油的反應(yīng)性蒸餾的方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980047051.0
• 申請日: 2019-05-14
• 公開（公告）號: CN112424317B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李春柱;R·古納萬;Z·王;S·王;L·張;M·M·海森;H·王
• 申請（專利權(quán)）人: 雷內(nèi)吉公司
• 主分類號: C10G65/04
• 分類號: C10G65/04;C10G65/12;C10G3/00;B01J19/24;C01B3/36;C01B3/38
• 代理公司: 南京蘇創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32273
• 代理人: 王華

本公開提供了用于反應(yīng)性蒸餾通過熱處理包括生物質(zhì)的含碳進(jìn)料形成的生物粗油的方法和系統(tǒng)。首先，將生物粗油在升高的壓力下加熱。接著，使源自生物粗油的化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)的分壓降低，以使得生物粗油蒸餾，以形成不同的餾分。反應(yīng)性蒸餾可與生物粗油的進(jìn)一步升級和利用整合。對于生物粗油的反應(yīng)性蒸餾與生物粗油的氫化處理或重整的整合，給出了兩個(gè)示例。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于生物粗油的反應(yīng)性蒸餾的方法和系統(tǒng)，尤其在升高的壓力下生物油的反應(yīng)性蒸餾。本發(fā)明也涉及生物粗油的反應(yīng)性蒸餾與生物粗油的進(jìn)一步升級/利用的整合。

背景技術(shù)

生物質(zhì)是可直接用于產(chǎn)生液態(tài)燃料、化學(xué)品和碳材料的唯一含碳的可再生資源。生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的各種路徑中，從工藝產(chǎn)率和效率的角度，熱化學(xué)轉(zhuǎn)化提供了許多優(yōu)勢。生物質(zhì)的熱解和水熱液化已經(jīng)引起了全球的巨大關(guān)注，尤其對于液態(tài)燃料和化學(xué)品的產(chǎn)生。

生物質(zhì)的熱解將產(chǎn)生三種主要類別的產(chǎn)物，包括稱為生物油的液體產(chǎn)物、稱為生物碳的固體產(chǎn)物以及包括各種易燃?xì)怏w和非易燃?xì)怏w的氣態(tài)產(chǎn)物。存在許多不同的熱解技術(shù)并且一種這樣的技術(shù)是PCT/AU2011/000741中公開的生物質(zhì)的研磨熱解。生物油為一類生物粗油并且可被生物精煉/升級成各種液態(tài)燃料和化學(xué)品(例如，使用PCT/AU2013/000825中公開的技術(shù))以及固體碳材料(例如，使用PCT/AU2016/000133中公開的技術(shù))。

當(dāng)生物質(zhì)被加熱至升高的溫度時(shí)，作為來自生物質(zhì)中生物聚合物和其他物質(zhì)的(部分)破碎的產(chǎn)物，生物油具有非常復(fù)雜的物理和化學(xué)結(jié)構(gòu)特征。例如，生物油中的物質(zhì)可具有非常寬范圍的分子質(zhì)量分布，范圍從小的分子，比如水至纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的部分降解的生物聚合物。生物油中的物質(zhì)可具有各種化學(xué)結(jié)構(gòu)，包括但不限于具有豐富的官能團(tuán)，比如羧酸基團(tuán)、羰基基團(tuán)和酚醛基團(tuán)的脂族、環(huán)脂族、氫化芳香族、雜芳族和芳族結(jié)構(gòu)。盡管含氧的結(jié)構(gòu)(例如，呋喃型結(jié)構(gòu))和官能團(tuán)在生物油中非常豐富，但是含有氮和/或硫的各種有機(jī)結(jié)構(gòu)也可出現(xiàn)在生物油中。所以，生物油是非常反應(yīng)性的。作為用于生物質(zhì)的生長的大量無機(jī)養(yǎng)分和微量無機(jī)養(yǎng)分的各種無機(jī)物，比如鉀、鈉、鎂、鈣和各種痕量元素在熱解期間也可部分揮發(fā)，并且變成生物油的一部分。

盡管生物油通常稱為液體，但是生物油也可具有膠體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。

生物碳細(xì)料和其他微粒(例如，源于用于熱解的生物質(zhì)進(jìn)料的土壤)也可出現(xiàn)在生物油中。

來自生物質(zhì)的水熱液化或生物質(zhì)的其他方式的熱化學(xué)轉(zhuǎn)化的生物粗油都具有生物油的上述許多特征。

在開發(fā)用于升級或直接利用生物粗油的新技術(shù)時(shí)，必須充分考慮生物粗油的復(fù)雜的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特征。例如，當(dāng)生物油被氫化處理以產(chǎn)生液態(tài)燃料和化學(xué)品時(shí)，生物油中更輕質(zhì)物質(zhì)可具有與相應(yīng)的更重的物質(zhì)非常不同的行為。理想地，它們應(yīng)在非常不同的條件下氫化處理。

類似地，更輕的餾分和更重的餾分在重整期間明顯不同并且具有不同的最佳重整條件。

此外，更重的物質(zhì)也可具有與更輕質(zhì)物質(zhì)不同的有益用途。例如，更重的物質(zhì)可比更輕質(zhì)物質(zhì)更適合作為用于產(chǎn)生固體碳材料的進(jìn)料。

更進(jìn)一步，生物油中的無機(jī)物或微粒可不利地影響生物油升級或利用工藝的最佳性能，并且在升級或利用生物油之前，應(yīng)從生物油中分離。

所以，需要與去除無機(jī)物和微粒的同時(shí)，將生物油分成各種餾分，例如基于它們的揮發(fā)性或沸點(diǎn)(更實(shí)際的沸點(diǎn)范圍)。蒸餾好像為進(jìn)行這種分離的合適的方式。然而，由于生物油的高反應(yīng)性，當(dāng)生物油使用現(xiàn)有技術(shù)在環(huán)境壓力或降低的(真空蒸餾)壓力下蒸餾時(shí)，過多的焦炭形成是主要的問題。用于將生物粗油，例如經(jīng)蒸餾分離成餾分，并且使焦炭形成最小化的新技術(shù)是必要的。

發(fā)明內(nèi)容

按照本發(fā)明的第一方面，提供了反應(yīng)性蒸餾生物粗油的方法，該方法包括：

提供通過熱處理包括生物質(zhì)的含碳進(jìn)料形成的生物粗油；