一种使用螺旋反应器进行生物质催化裂解的方法与流程

本发明涉及包含在至少一个螺旋输送器的反应器内，在催化剂和热载体作用下生物质的热解转化。

背景技术：

1、生物质是从存活的或近期存活的生物体中提取到的任何含碳物质，转换来自植物、动物和工业废物的生物质的能量为可再生燃料提供了直接来源，包括汽油、柴油、油和其他产品，可以替代不可再生化石燃料生产的燃料产品。

2、将可再生的生物质资源转化为燃料的过程通常包括几个步骤。一种方法是使用酸将碳水化合物、淀粉、木质素和其他生物质转化为糖，如葡萄糖、乳糖、果糖、蔗糖、葡萄糖。另一种方法是利用热解将生物质固体和液体转化为热解油或生物油。热解是在没有氧气或其他试剂的情况下通过加热对有机材料进行化学分解。热解可用于将生物质转化为热解油（或生物油），生物油通常是通过将生物质在主要为惰性的大气中短时间加热至250°c至1000°c之间的温度来生产的。由此产生的生物油含有来自原始生物质原料的分子，因此是主要含氧产品的混合物。生物油通常是热不稳定、酸性的，并且不与石油原料混溶。因此通常会对其进行进一步加工，以生成可与当前石油基燃料替代的碳氢化合物产品。

技术实现思路

1、本发明提供了通过热解将生物质转化为生物油的新工艺。在部分实施例中，该方法包括提供包含至少一个螺旋输送器的热反应器和包含至少一个催化剂的第一混合物，其中该催化剂也是能够将热量快速转移到原料的热载体。将包含生物质的原料引入热反应器，并与第一混合物接触以形成第二混合物，并通过热解将原料转化为固体、可冷凝蒸汽中间体和不可冷凝气体。所述至少一个催化剂将热量传递到所述原料，并且还提高了所述原料转化的速率，而所述至少一个螺旋输送器的旋转增加了所述原料和所述催化剂之间的直接接触，并且提高了从所述催化剂到所述原料的热传递速率。第二种混合物在从反应器中取出之前通过反应器输送规定的停留时间。

2、在部分实施例中，热反应器保持在约50 psig至约500 psig的压力范围内，以及约250°c至约1000°c的温度范围内。在部分替代实施例中，将热反应器保持在约15 psig至约50 psig的压力范围内，以及约350°c至约700°c的温度范围内。

3、在部分实施例中，催化剂被引入靠近反应器第一端的位置，并通过至少一个螺旋输送器输送到下游的一个点，在该点上，进料被引入以与第一种混合物结合以形成第二种混合物。将原料引入反应器后，以每秒约100°c至每秒约10000°c的速率加热原料。

4、通常，至少一种催化剂的存在会增加热解速率，从而降低热解所需的温度、降低原料所需的停留时间，或降低其组合。在某些实施例中，保持在热反应器内的大气包括惰性气体和小于0.5 mol%的氧气。在某些替代实施例中，维持在热反应器内的大气包括从氢、合成气（即co+h2）、蒸汽/水、氨、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷和天然气等组成的组中选择的反应性气体，以及这些气体的任何组合。

技术特征：

1.一种使用螺旋反应器进行生物质催化裂解的方法，其特征在于：包括至少一台螺旋输送器的热反应器，以及包含至少一种催化剂的第一混合物，其中至少一种催化剂同时起到热载体和催化剂的作用；将包含生物质的原料引入热反应器，并在其中与第一混合物接触以产生第二混合物。

2.根据权利要求1所述的一种使用螺旋反应器进行生物质催化裂解的方法，包括在第二混合物中热解原料，从而产生固体、可冷凝蒸汽中间体和不可冷凝气体；其中，所述至少一种催化剂将热量传递给所述原料，并且还可提高所述原料的转化率，其中，螺旋输送器的旋转增加了原料和催化剂之间的直接接触，并增加了从催化剂到原料的热传递速率。

3.根据权利要求1所述的一种使用螺旋反应器进行生物质催化裂解的方法，其中该热反应器维持在约50 psig至约500 psig范围内的压力及约250℃至约1000℃范围内的温度；在将原料引入反应器后，该原料由该催化剂以每秒约100℃至每秒约10000℃的速率加热。

4.根据权利要求1所述的一种使用螺旋反应器进行生物质催化裂解的方法，其中，将所述第一混合物引入靠近反应器第一端的第一位置，并由所述至少一个螺旋输送器输送至位于下游的第二位置，其中在所述第二点引入所述原料并与所述第一混合物结合以形成第二混合物。

5.根据权利要求1所述的一种使用螺旋反应器进行生物质催化裂解的方法，其中所述至少一种催化剂提高了热解速率，从而降低了热解所需的温度，降低了原料所需的停留时间，或降低了它们的组合，原料系在包含惰性气体及小于0.5 mol%氧气之气氛中转化。

6.根据权利要求1所述的一种使用螺旋反应器进行生物质催化裂解的方法，其中原料在存在选自氢、合成气（即co+h2）、蒸汽/水、氨、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷及天然气等及其任何组合的反应气体的情况下转化为可冷凝蒸汽中间体；其中所述催化剂包含co、ni、mo、w、zn、ga、沸石、金属浸渍沸石及其组合中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的一种使用螺旋反应器进行生物质催化裂解的方法，其中所述催化剂包含能够吸收热量并将所述热量传递给原料的固体材料，其中所述固体材料是由二氧化硅、氧化铝、氧化镁、沸石及其组合中的一种。

技术总结本发明提供一种使用螺旋反应器进行生物质催化裂解的方法，公开了在包括至少一个螺旋输送器的反应器中通过催化裂解将生物质转化为可冷凝蒸汽中间体（例如热解油）的方法，其中催化剂还包括热载体。所生产的中间体可进一步加工以生产可再生碳氢化合物燃料。技术研发人员：孙震,薛冬梅,顾时雨,王星浩受保护的技术使用者：北京丰润铭科贸有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/7/18