將生物質(zhì)基進(jìn)料在水熱處理條件下加工以產(chǎn)生烴液體產(chǎn)物和固體部分。水熱處理在催化劑顆粒的存在下進(jìn)行。非均相催化劑的存在可改變由水熱處理產(chǎn)生的烴產(chǎn)物的性質(zhì)。在水熱處理以后，可將催化劑顆粒與基于藻類的固體分離以使催化劑顆粒再循環(huán)。
Catalyst recycling in biomass hydrothermal treatment
The biomass based feed is processed under hydrothermal conditions to produce hydrocarbons, liquid products, and solid parts. Hydrothermal treatment was carried out in the presence of catalyst particles. The presence of heterogeneous catalysts can alter the nature of hydrocarbon products produced by hydrothermal treatment. After hydrothermal treatment, the catalyst particles can be separated from the algae based solids to recycle the catalyst particles.
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】生物質(zhì)水熱處理中的催化劑回收專利
[0001 ] 本專利技術(shù)涉及各類生物質(zhì)如藻類的水熱處理以產(chǎn)生烴產(chǎn)物，例如餾出物燃料。專利技術(shù)背景燃料和潤滑劑的常規(guī)生產(chǎn)仍受礦物石油進(jìn)料向所需產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化控制。為了用可再生形式的能量補(bǔ)償和/或代替常規(guī)來源，必須克服多種問題。常規(guī)燃料和潤滑劑的一個選擇是生產(chǎn)基于生物質(zhì)的相似燃料和潤滑劑。生物質(zhì)基燃料的一個優(yōu)點是所得燃料產(chǎn)品可與現(xiàn)有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和技術(shù)相容。理想地，生物質(zhì)基燃料和潤滑劑可以以“落入(drop-1n) ”方式使用以代替常規(guī)產(chǎn)品，容許使用可再生產(chǎn)物而不必改進(jìn)現(xiàn)有設(shè)備。 加工生物質(zhì)類進(jìn)料的一個選擇是水熱加工。水熱加工涉及使進(jìn)料在升高的溫度和壓力條件下暴露于水。美國專利N0.6，180，845提供了這類方法的實例。該專利描述了使用近臨界或超臨界水將生物質(zhì)轉(zhuǎn)變成烴混合物的方法。該方法可用于多種初始生物質(zhì)材料。將該生物質(zhì)在200巴(20MPa)至500巴(50MPa)的壓力和320_500°C的溫度下加工。反應(yīng)器中的氣氛描述為非氧化性的，且在實施例中包括氫氣。指出約4小時為優(yōu)選的加工時間。水熱加工描述為生產(chǎn)“石油狀液體”，其顯示出包含實質(zhì)部分的芳族和聚合物種，以及一些煤煙和/或碳化殘渣。該說明書提到存在于生物質(zhì)進(jìn)料中的一些金屬(如Ni和Fe)可改變產(chǎn)生的產(chǎn)物的類型。說明書還提到金屬可用于簡化產(chǎn)物混合物的組分，或者除去不想要的化合物。作為添加劑具體提到的唯一金屬為Cu金屬用于除去硫化合物如噻吩。氮化合物確定為可通過用金屬沉淀而除去的另一產(chǎn)物，但沒有提供合適金屬的實例。說明書中顯示所用添加劑金屬為與氧化態(tài)的金屬相反的“經(jīng)還原金屬”。PCT公開N0.W096/30464提供了在超臨界條件下加工生物質(zhì)的另一實例。該申請描述了濕生物質(zhì)如藻類或水葫蘆的加工以產(chǎn)生氣態(tài)烴和氫氣。轉(zhuǎn)化條件包括使生物質(zhì)與水在超臨界條件下接觸，所述超臨界條件定義為具有大于374°C的溫度和大于22.1MPa的壓力。轉(zhuǎn)化在碳基催化劑如具有高表面積的木炭或活性碳的存在下進(jìn)行。該方法描述為提供原料中有機(jī)物質(zhì)的快速和基本完全氣化。專利技術(shù)概沭在本專利技術(shù)的一個方面中，提供水熱加工生物質(zhì)的方法。該方法包括使基于藻類的進(jìn)料與水在有效水熱加工條件下在催化劑顆粒的存在下接觸以產(chǎn)生多相產(chǎn)物，其中催化劑顆粒包含催化劑金屬且具有至少約1000ym的平均粒度。可分離多相產(chǎn)物以至少產(chǎn)生氣相部分、液態(tài)烴部分、水性部分和固體部分，其中固體部分包含催化劑顆粒和基于藻類的固體。也可將催化劑顆粒與基于藻類的固體分離。在本專利技術(shù)的另一方面中，提供水熱加工生物質(zhì)的另一方法。該方法包括使基于藻類的進(jìn)料與水在有效水熱加工條件下在催化劑顆粒的存在下接觸以產(chǎn)生多相產(chǎn)物，其中催化劑顆粒包含催化劑金屬且具有至少約1000 μ m的最小平均顆粒尺寸。可分離多相產(chǎn)物以至少產(chǎn)生氣相部分、液態(tài)烴部分、水性部分和固體部分，其中固體部分包含催化劑顆粒和基于藻類的固體。也可將催化劑顆粒與基于藻類的固體分離。附圖簡沭圖1描述適于進(jìn)行根據(jù)本專利技術(shù)實施方案的方法的反應(yīng)系統(tǒng)。圖2示意性地顯示根據(jù)本專利技術(shù)實施方案的反應(yīng)方案。圖3描述適于進(jìn)行本專利技術(shù)另一實施方案的方法的反應(yīng)系統(tǒng)。圖4a和4b顯示水熱處理的烴產(chǎn)物的蒸餾特征。圖5顯示水熱處理以前和以后藻類樣品的粒度特征。實施方案詳述鍵 在各個實施方案中，提供將藻類進(jìn)料(或其它生物質(zhì)基基料)水熱處理以產(chǎn)生餾出物沸程產(chǎn)物的催化方法。水熱處理可包括在超臨界或近超臨界溫度和壓力下在水的存在下加工生物質(zhì)進(jìn)料。藻類進(jìn)料在催化劑存在下的水熱處理可容許將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成具有所需沸程的分子，同時還除去至少一部分在餾出物產(chǎn)物中可能較不理想的雜質(zhì)，例如氮雜質(zhì)、氧雜質(zhì)、烯烴雜質(zhì)、芳族雜質(zhì)等。在一些實施方案中，可選擇催化劑以促進(jìn)催化劑顆粒與由水熱處理方法產(chǎn)生的其它固體的分離。例如，可選擇催化劑的粒度使得催化劑顆粒可通過過濾和/或通過其它物理方式如旋液分離器與其它固體分離。附加地或者作為選擇，可選擇耐磨耗和/或?qū)λ疅崽幚矸椒▋?nèi)的其它破裂機(jī)制具有抗性的催化劑。這可使催化劑顆粒保持催化劑的初始性能，例如有利于將催化劑顆粒與其它固體分離的性能。可與其它產(chǎn)物固體分離的催化劑的一個優(yōu)點可以是催化劑可容許使用與生物質(zhì)生產(chǎn)方法較不相容的催化劑材料。例如，來自藻類或其它生物質(zhì)的水熱處理的一種產(chǎn)物可以為磷。由于磷是藻類或其它生物質(zhì)生長的營養(yǎng)素，使來自水熱處理方法的磷再循環(huán)可以為有利的。不幸的是，金屬如Co或Mo可能對藻類和其它類生物質(zhì)的生長方法有害。如果較不生物相容的金屬再循環(huán)至生物質(zhì)的生長環(huán)境中，則會抑制所需藻類或其它生物質(zhì)的生長速率。選擇可以以較大效率與其它產(chǎn)物固體分離的催化劑可容許使用具有較低生物相容性的催化劑金屬。較不生物相容的金屬然后可通過分離出催化劑顆粒而與其它產(chǎn)物固體分離。這可容許在選擇所需催化劑方面更大的靈活性，同時仍容許一部分產(chǎn)物固體作為營養(yǎng)素再循環(huán)至藻類生長環(huán)境(或其它生物質(zhì)生長環(huán)境)中。藻類可含有顯著量的產(chǎn)物如甘油三酯、脂肪酸/醇和類異戊二烯，其可轉(zhuǎn)化成有價值產(chǎn)物如運輸燃料和潤滑劑。然而，在將藻類進(jìn)料轉(zhuǎn)化成可用產(chǎn)物中存在大量挑戰(zhàn)。一個挑戰(zhàn)是從藻類中回收所需烴分子。從藻類中回收烴產(chǎn)物的一個選擇可以為使用基于溶劑萃取的方法。不幸的是，一些基于溶劑的方法需要使用含有很少或不含水的藻類來源。將藻類來源脫水至足夠的程度以容許這類溶劑萃取可能需要高操作成本。可選溶劑萃取方法可容許從含有水的藻類試樣中提取。然而，通常保持高成本步驟，因為溶劑必須例如通過蒸餾而與水分離。作為溶劑萃取的替換，可使用水熱加工以從藻類來源中提取烴產(chǎn)物。水熱加工的優(yōu)點是它可不蒸發(fā)水而進(jìn)行，這可降低方法的成本。然而，使用生物質(zhì)產(chǎn)生烴產(chǎn)物的另一困難可能是生物質(zhì)中雜質(zhì)的存在。藻類進(jìn)料可具有較高濃度的分子，其會尤其含有硫、氮、氧、磷、第I族金屬、第II族金屬、過渡金屬、烯屬基團(tuán)和芳族基團(tuán)。由于高雜質(zhì)含量，在來自非催化水熱加工的烴產(chǎn)物可用于常規(guī)方法中以前可能需要另外的加工。MM在本專利技術(shù)的各個實施方案中，藻類進(jìn)料或其它生物質(zhì)基進(jìn)料可使用催化水熱加工進(jìn)行加工。在一個典型實施方案中，進(jìn)料通常可含有藻類和水，且任選可含有來自其它生物組分來源的其它進(jìn)料，其中生物組分來源為任何來源，包括和/或衍生自生物材料，例如衍生自植物、動物、微生物、藻類或其組合。在另一實施方案中，進(jìn)料可以為衍生自含有藻類和水的起始混合物的進(jìn)料，并可任選含有來自其它生物組分來源的進(jìn)料。在又一實施方案中，進(jìn)料通常可以為基于生物質(zhì)的進(jìn)料。應(yīng)當(dāng)指出存在于藻類(或其它生物質(zhì))進(jìn)料中的水可包括細(xì)胞外水和/或細(xì)胞內(nèi)水。細(xì)胞內(nèi)水指含在細(xì)胞如藻類細(xì)胞的細(xì)胞膜內(nèi)的水。對于藻類進(jìn)料，基于細(xì)胞外水含量顯示出較干燥的進(jìn)料，仍可含有實質(zhì)部分的細(xì)胞內(nèi)水。對于其細(xì)胞壁破裂的藻類(例如充分干燥/脫水的藻類)，藻類進(jìn)料可僅含有細(xì)胞外水(因為破裂細(xì)胞不具有內(nèi)部，而是僅具有外部)。對于含有細(xì)胞內(nèi)水的藻類進(jìn)料，計算水:(干)藻類比需要確定哪部分藻類重量是由于細(xì)胞內(nèi)水，因為細(xì)胞內(nèi)水應(yīng)計算成水的重量而不是干藻類的重量。作為澄清實例，藻類試樣可不包含細(xì)胞外水，且因為藻類中的細(xì)胞內(nèi)水的量，仍具有約1:1或更大，例如約2:1或更大的水:藻類比。因此，本文對藻類重量的提及指干藻類的重量，不包括細(xì)胞內(nèi)水。對于含有至少藻類本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
水熱加工生物質(zhì)的方法，其包括：使基于藻類的進(jìn)料與水在有效水熱加工條件下在催化劑顆粒的存在下接觸以產(chǎn)生多相產(chǎn)物，其中催化劑顆粒包含催化劑金屬且具有至少約1000μm的平均粒度；分離多相產(chǎn)物以產(chǎn)生至少氣相部分、液態(tài)烴部分、水性部分和固體部分，其中固體部分包含催化劑顆粒和基于藻類的固體；和將催化劑顆粒與基于藻類的固體分離。
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2010.12.13 US 61/422,438;2011.10.31 US 13/285,7431.水熱加工生物質(zhì)的方法，其包括: 使基于藻類的進(jìn)料與水在有效水熱加工條件下在催化劑顆粒的存在下接觸以產(chǎn)生多相產(chǎn)物，其中催化劑顆粒包含催化劑金屬且具有至少約1000ym的平均粒度； 分離多相產(chǎn)物以產(chǎn)生至少氣相部分、液態(tài)烴部分、水性部分和固體部分，其中固體部分包含催化劑顆粒和基于藻類的固體；和將催化劑顆粒與基于藻類的固體分離。2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述催化劑顆粒的平均粒度為至少約2000μ m。3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中催化劑顆粒的載體包括水熱穩(wěn)定載體材料。4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中催化劑顆粒的載體包括二氧化鈦、氧化鋯或其組合。5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中催化劑顆粒的載體包含0.1重量％或更少的氧化鋁。6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中催化劑顆粒進(jìn)一步包含水熱穩(wěn)定粘合劑。7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中催化劑金屬包括Co、N1、Mo或其組合。8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中催化劑金屬包括Pt、Pd、Rh、Ru、Ir或其組合。9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中催化劑金屬為氧化物或硫化物的形式。10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中催化劑金屬為催化劑金屬鹽的形式...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：P·D·奧爾登堡，V·M·羅伯茨，M·A·達(dá)格，P·J·貝洛維茨，D·C·朗，H·歐瑪爾馬哈瑪特，
申請(專利權(quán))人：埃克森美孚研究工程公司，
類型：
國別省市：
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