CN102438969A - 利用氢源处理生物质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供包括在精炼单元中将生物质给料与精炼给料进行共处理的方法。该方法包括通过在具有流化反应器的精炼单元中将生物质给料和精炼给料进行催化裂解来产生液体产物。催化裂解包括将精炼给料的氢传递给生物质给料的碳和氧。
Description
技术领域
本发明涉及通过化学处理由生物质生产燃料或特殊的化学品。更特别地，本发明涉及将生物质与氢源一起转化为燃料、特殊化学品和/或中间产物。
背景技术
生物质，特别是植物源生物质，被认为是丰富的潜在燃料源和特殊化学品。例如，见P.McKendry的“生物质生产能源(Energy production from biomass)”(Bioresource Technology，2002年，83卷，37～46页)和Wyman等的“领先生物质预处理技术的合作发展(Coordinated development of leading biomass pretreatmenttechnologies)”(Bioresource Technology，2005年，96卷，1959～1966页)。提炼的生物质给料(如植物油、淀粉和糖)可大量转换为液体燃料，包括生物柴油(如脂肪酸的甲酯或乙酯)和乙醇。然而，采用提炼的生物质给料生产燃料和特殊化学品会与动物和人抢食品资源，引发经济及道德问题。
或者，不可食用的生物质可用于生产液体燃料和特殊化学品。不可食用的生物质的例子包括农业废物(如甘蔗渣、麦秆、玉米秸(com stover)、玉米壳(comhusk)等)，特别是种植能源作物(如柳枝稷和踞草)。其它例子包括树、森林废弃物(如砍伐过程中产生的木屑和锯屑)，或纸和/或造纸产生的废弃物。另外，生物质水产源(如海藻)也是生产燃料和化学品的潜在给料。不可食用的生物质一般包括三种主要成分：木质素、无定形半纤维素和结晶纤维素。特定成分(如木质素)可降低生物质的化学物理可及性，从而降低对化学品和/酶转化的敏感。
尝试由生物质生产燃料和特殊化学品得到低价值产品(如不饱和的、含氧的和/或环状的烃)。虽然这些低价值产品可升级为更高价值产品(如传统的汽油、喷气发动机燃料)，升级可能需要特殊的和/或价格昂贵的转化处理和/或精炼处理，而该处理与传统的石油基转化处理和精炼方法不同且不相容。因此，生物质生产燃料和特殊化学品的广泛使用和利用面临很多挑战，因为大型生产厂并不多见且建造成本高。而且，现有的处理方法可能需要极限条件(如高温和/或高压，昂贵的工艺气体(如氢气)，这样会提高现金成本和操作成本)、需要昂贵的催化剂，且转化效率低(如未完全转化或无法转化木质纤维素和半纤维素材料)和/或产品选择性差。
发明内容
在各种实施方式中，本发明包括在一定条件下(可降低设备成本、能源成本和/或转化产品的降解或不利反应)将生物质(如包括可食用的和不可食用的部分)的纤维素材料(包括木质纤维素和半纤维素)转化为燃料和/或特殊化学品的方法、仪器、成套配件和组合物。燃料的例子包括轻质气体(如乙烷、丙烷、丁烷)、石脑油和馏出物(如喷气发动机燃料、柴油、加热油)。化学品的例子包括轻质烯烃(如乙烯、丙烯、丁烯)、酸(如甲酸和乙酸)、醛、醇(如乙醇、丙醇、丁醇、苯酚)、酮、呋喃等。例如，本发明包括生物质给料和精炼的给料(或更通常的，氢气供体)的共处理，该共处理可在传统的石油精炼处理过程(如已知的精炼单元)中提高生物质转化为燃料和/或特殊化学品的转化率。本发明还包括将现有的精炼处理过程调整适用于生物质给料的共处理(如改变操作参数、催化剂和给料)、为处理生物质翻新现有的精炼处理单元(如为生物质催化裂解添加额外的提升管或添加固体生物质给料系统以引入生物质)和建造新的特制的生物质反应器(如使用商购的常规反应器组件)。因此，该方法、装置、成套配件和组合物可降低成本并提高由生物质得到燃料和/或特殊化学品的能力。
一方面，本发明描述了在精炼单元中共处理生物质给料和精炼给料的方法。该方法包括：在具有流化反应器的精炼单元中，通过生物质给料和精炼给料的催化裂解反应生产液体产物。催化裂解反应包括将精炼给料中的氢传递给生物质给料中的碳和氧。
另一方面，本发明描述了在精炼单元中，在氢气存在下，共处理生物质给料和精炼给料的方法。本方法包括：在具有加氢裂解或氢化处理反应器的精炼单元中，在氢气存在下，通过生物质给料和精炼给料的加氢裂解或氢化处理生产液体产物。加氢裂解或氢化处理包括将氢气中的氢传递给生物质给料中的碳和氧以及精炼给料中的碳。
另一方面，本发明描述了用于共处理生物质给料和精炼给料的精炼单元。该精炼单元包括流化反应器；给流化反应器提供生物质给料和精炼给料的第一系统；以及为流化反应器更新和/或再生催化剂的第二系统。第一系统和第二系统支持催化裂解反应，包括在流化反应器中将精炼给料中的氢传递给生物质给料中的碳和氧。
再者，本发明描述了为生物给料和精炼给料的共处理提供精炼单元的方法。该方法包括提供流化反应器；提供为流化反应器提供生物质给料和精炼给料的第一系统；以及提供用于流化反应器中更新和/或再生催化剂的第二系统。第一系统和第二系统支持催化裂解反应，包括在流化反应器中将精炼给料中的氢传递给生物质给料中的碳和氧。
另一方面，本发明描述了在氢气存在的情况下，进行生物质给料和精炼给料的共处理的精炼单元。该精炼单元包括加氢裂解或氢化处理反应器；为加氢裂解或氢化处理反应器提供生物质给料、精炼给料和氢气的第一系统；以及用于加氢裂解或氢化处理反应器中更新和/或再生催化剂的第二系统。第一系统和第二系统支持加氢裂解或氢化处理，包括在加氢裂解或氢化处理反应器中将氢气中的氢传递给生物质给料中的碳和氧以及精炼给料中的碳。
再一方面，本发明描述了在氢气存在的情况下，为生物质给料和精炼给料的共处理提供精炼单元的方法。该方法包括提供加氢裂解或氢化处理反应器；提供为加氢裂解或氢化处理反应器提供生物质给料、精炼给料和氢气的第一系统；以及提供用于加氢裂解或氢化处理反应器中更新和/或再生催化剂的第二系统。第一系统和第二系统支持加氢裂解或氢化处理，包括在加氢裂解或氢化处理反应器中将氢气中的氢传递给生物质给料中的碳和氧以及精炼给料中的碳。
其它例子中，上述的任一方面，或者此处所述的任一方法、仪器或者组合物，包括一个或多个下述特征。方法步骤可按所述的顺序进行，也可进行其它任一组合或序列循环。
在不同的实施方式中，方法可包括通过相对于CO和CO2中至少一种的形成增加H2O的形成来提高液体产物的产率。
在一些实施方式中，方法可包括在与固体生物质生长源邻近的位置操作精炼单元。
在一些实施方式中，生物质给料包括多个固体生物质颗粒。多个固体生物质颗粒大体上可表述为平均粒径在约50至70微米之间，个别尺寸在约0.1至1000微米之间。多个固体生物质颗粒可大体上表述为平均粒径在约50至1000微米之间，个别尺寸在约0.1至1500微米之间。多个固体生物质颗粒可大体表述为至少约80％的颗粒具有约10微米或更小的个别尺寸。生物质给料包括催化剂，该催化剂与至少一部分固体生物质颗粒之间存在机械化学相互作用。生物质给料包括液化的生物质给料的重质液体部分。生物质给料可基本上不含有能使催化剂失活的矿物污染物。
在不同的实施方式中，精炼单元包括用于对催化剂进行更新和再生中的至少一种的系统。
在一些实施方式中，精炼给料包括以下所列中的一种或多种：来自石蜡基原油或环烷基原油资源的常压瓦斯油或真空瓦斯油、石蜡基原油或环烷基原油资源的残油、氢化处理的真空瓦斯油、氢化处理的残油和氢化处理的轻循环油。
在一些实施方式中，方法包括使用碱性催化剂。方法可使用沸石催化剂。方法可包括使用氢化处理、加氢裂解、加氢、NiMo、CoMo、NiCoMo、贵金属和负载型贵金属催化剂中的一种或多种。方法可包括使用非水溶性催化剂。方法可包括使用一种固体碱性催化剂，其包含水滑石、水滑石类似材料、粘土、层状羟基盐、混合金属氧化物、任意这些材料的煅烧产物或它们的混合物。方法可包括使用氧化铝催化剂。方法可包括使用流体催化裂解催化剂。方法可包括使用石油焦炭催化剂。
在不同的实施方式中，反应器包括床反应器。反应器可包括传输反应器。反应器可包括提升管反应器(riser reactor)。反应器可包括下行管反应器(downerreactor)。
在一些实施方式中，方法包括反应时间约为2秒或更少。方法可包括相对于平衡产物有利于动力学产物的反应时间。
在一些实施方式中，方法包括使生物质给料脱矿物化。方法可包括在低于约300℃的温度下烘烤生物质给料，以生产多个固体生物质颗粒，该固体生物质颗粒脆性提高或/或对催化转化率的敏感程度提高。
在不同的实施方式中，方法包括搅拌固体生物质颗粒，以使至少一部分颗粒的尺寸减小。方法也可包括使包含颗粒和催化剂的生物质—催化剂混合物分离为颗粒在预定尺寸的细小部分以及颗粒大于预定尺寸的粗部分。分离可包括使用高速旋转。
在一些实施方式中，精炼给料包括氢供体。精炼给料可包括石化给料。精炼给料包括原油产生的产品或混合产品，该产品或混合产品进入下一处理过程。
在一些实施方式中，精炼单元包括石化精炼单元。
在不同的实施方式中，方法包括使用第一进料系统为传统的精炼单元提供生物质给料，以及使用第二进料系统为传统的精炼单元提供精炼给料。
在一些实施方式中，精炼包括为传统精炼单元提供生物质给料的第一进料体系，以及为传统精炼单元提供精炼给料的第二进料系统。
在一些实施方式中，多个固体生物质颗粒大体可由个别尺寸表述，个别尺寸约低于1500微米。多个固体生物质颗粒可大体上表述为至少约80％(如重量百分数)的颗粒的个别尺寸约为1500微米或更小。
本发明的另一些方面以及优点将由下图及以下的描述进行说明，它们都描述了本发明的原理，并只用实施例描述。
附图简要说明
结合附图，通过下面的描述可以更好地理解上述本发明的优点以及其它益处。附图没必要按比例绘制，而是将重点放在说明本发明的原理。
图1描述了用于生物质给料和精炼给料的共处理的示例性精炼单元的示意图。
图2描述了用于在氢气存在的情况下生物质给料和精炼给料的共处理的示例性精炼单元的示意图。
发明详述
本发明涉及用氢供体(如精炼给料、氢气)处理生物质，例如，将生物质与氢供体一起转化为燃料、特殊化学品或中间产品。本发明包括用于共处理生物质给料和精炼给料的精炼单元(例如，有或没有氢气)。本发明还包括共处理生物质给料和精炼给料的方法(例如，有或没有氢气)。另外，本发明包括为共处理生物质给料和精炼给料提供(例如建造，调整，翻新等)精炼单元的方法(例如，有或没有氢气)。
精炼单元的操作和方法的运用可包括将氢源(例如，精炼给料，氢气或它们的组合)的氢传递给给料(例如，生物质给料)。因此，，本发明提供代替传统氢化处理(例如，要求高压和大量氢气，以及在流化型反应器中不易进行连续处理)的成本经济的替代方案。本发明还提供特别适用于生物质给料和精炼给料的共处理的方法和仪器。因此，相对于传统石化精炼单元和方法(例如，氢化处理)，本发明提供了技术优势(例如，在温和条件下处理，产品选择性)和成本优势(例如，用成本更低的设备、条件、反应物，和/或给料进行工艺过程)。
精炼单元的操作和方法的使用也可获得更高的产率和更高价值的产品(由生物质给料和精炼给料生产)。例如，包括纤维素的生物质给料易于产生含氧的酸性化合物和芳香族化合物。包括石蜡的精炼给料易于产生有着倾点问题的低辛烷值产品。通过共处理，生物质给料产生烃产物，这些烃产物富含更多的氢，含有更少的不需要的含氧的和酸性的基团，并含有更少的不需要的芳族化合物。同样地，通过共处理，精炼给料产生更高辛烷值的产品(例如，含有更多的烯烃)，这些产品的倾点问题减少。因此，共处理可使它们具有协同效应，能同时或基本同时提高由两种给料得到的产物流的商用价值和有用性。固体生物质颗粒
在不同的实施方式中，生物质包括源自光合作用的材料(例如植物)，这些材料有纤维素、半纤维素和/或木质素。生物质包括使用太阳能进行二氧化碳和水的光合转化产生的材料。
一般而言，包括纤维素、半纤维素和/或木质素的生物质源自陆生植物。一些水生植物包括很少的或几乎没有木质素。然而，本发明适用于包含任意含量纤维素、半纤维素和/或木质素的任意生物质。生物质源包括但不限于谷类(例如包括玉米)、青草、蔗糖、树木等。生物质源还包括农业或森林作业的副产品，如稻草、碎稻草、棉毛纤维、玉米壳、玉米秸、玉米棒、木屑、锯屑、甘蔗渣、甜菜浆糖、树皮绉、草等。生物质源还包括水生源(如水藻和海藻)。
生物质源可不进行化学预处理(例如，化学改变生物质)而使用。在不同的实施方式中，生物质源包括(化学地)光合作用源的非精炼材料。生物质源可进行干燥和/或颗粒尺寸减小步骤。这些干燥和/或颗粒尺寸减小步骤不会明显改变相应的关于纤维素、半纤维素和/或木质素的生物质组成，因此该步骤不一定需要看作精炼步骤。
在不同的实施方式中，生物质给料可包括固体的和细碎形式的颗粒(例如，锯屑和稻草)。生物质给料可包括固体材料以及可认为是液体但有着非常高的粘度的材料(例如，小或大的藻类群体)。生物质颗粒可通过一些技术(如磨、碾、粉碎以及其它类似方法)由生物质源和更大的颗粒制备。传统的造纸处理/纸浆方法和设备可用于制备生物质颗粒。例如，来自稻草和木头之类的来源的生物质可采用磨或碾等方法转化为尺寸范围约为5毫米至5厘米的颗粒。
生物质的预处理
在不同的实施方式中，生物质给料可进行化学和/物理预处理。预处理步骤的例子(其中使用循环水相)包括软化、热处理和蒸汽喷发。
软化可包括除去生物质中的至少一部分天然矿物(例如，进行热解或催化裂解反应之前)。软化可提高对生物质反应的控制。生物质材料中天然存在的矿物很多具有催化活性(例如，钾、铁)。尽管这些材料可催化反应，它们也会提高焦炭产率，而这通常是不利的。即使需要催化活性时，也优选首先软化生物质材料以控制它们的催化体系的组成。
软化方法之一包括使生物质与水性溶剂接触并且使生物质材料溶胀。溶胀之后，通过机械处理(例如，揉捏、挤压)，可将至少一部分的水性溶剂从生物质中除去。溶胀和脱水步骤可重复进行以控制从生物质中除去的矿物的量。从生物质中去除矿物之外，溶胀和脱水步骤可使生物质材料更易于进行下面的反应。
虽然，基本上任何水性溶剂都可用于软化，液体热解产物的水相会极其有效。据信这种有效性源于水相中有机酸(例如羧酸、乙酸)的存在。不受任何理论限制，水相的酸度可利于生物质中矿物的移动。例如，羧酸的螯合作用有利于矿物阳离子的溶解和去除。
溶剂喷发(solvent explosion)包括在高于天然沸点的温度下将生物质与加压溶剂接触(例如，在大气压下)。加压溶剂为液相并使生物质溶胀。然后，溶剂解压，致使溶剂快速蒸发(即沸腾)。快速蒸发可认为是溶剂喷发。溶剂喷发可使生物质材料物理破裂，因而使之在接下来的反应中更容易。
可用于溶剂喷发的溶剂的例子包括氨、二氧化碳、水等。如果水用作溶剂，处理过程可认为是蒸汽喷发。可以理解，蒸汽喷发这个名称不太恰当，用水喷发则更精确。然而，因在本领域中接受这个术语，所以此处使用蒸汽喷发这个术语。液体热解产物的水相可用在蒸汽喷发中。
蒸汽喷发与软化联用时，蒸汽喷发可在软化之前或之后进行。例如，在蒸汽喷发后进行软化有优势，因为蒸汽喷发预处理可使矿物更易反应，因此软化也更有效。
热处理包括在缺氧或无氧的气氛中将生物质加热至约100-300℃。缺氧这个术语指氧含量比环境空气中少的气氛。热处理可在溶剂充足(例如，水)的条件下进行以使生物质材料溶胀。热处理可在密闭容器中进行以减少溶剂的蒸发。某些例子中，这些条件下形成的蒸气(例如水蒸汽)会替代容器中存在的氧，产生缺氧气氛。一个例子中，液体热解产物的水相可作为此热处理的溶剂。
因为会生成气态转化产物(例如CO、CO2)，热处理可在足够低温下进行以减少碳损失。例如，热处理可在约100-200℃的温度进行。例如，温度可为约100-140℃。热处理可持续进行，例如，持续约2分钟至2小时。例如，持续时间可约为20-60分钟。在不同的例子中，在热处理结束时可打开热处理容器卸压，以使热处理与蒸汽喷发预处理步骤联合进行。
即使热处理基本上不产生任何气态转化产物，热处理仍可改性生物质。例如，热处理可使生物质更脆及更疏水。对于以后的反应的顺利进行，这两种效果都是所希望的。例如，提高脆性有利于将生物质磨成小颗粒，以在热解反应中提高反应性，并且疏水性提高有利于生物质的干燥。
热预处理步骤可与一个或多个额外的预处理步骤联用(例如，软化、蒸汽喷发)。除了蒸汽喷发可如上所述与热处理联用之外，因为热处理后的生物质的疏水性提高，优选在热处理前进行软化和/或蒸汽喷发步骤。
生物质颗粒的搅拌
在不同的实施方式中，方法包括搅拌固体生物质颗粒以降低至少部分颗粒的尺寸。在一些实施方式中，流体传送利于搅拌(包括，但不限于，通过气流或风动传送)。搅拌可在垂直容器中进行，如提升管(riser)或下行管(downer)。搅拌器包括传送带、提升管或下行管。例如，提升管(上向流动)或下行管(下向流动)可例如为空的以更大直径容器为末端的垂直容器，该容器有高速(例如，约60-80m/s或18-24m/s)旋风分离器，该旋风分离器可能物理连接或不连接在提升管终端点。例如，提升管或下行管的高度可约在15ft(5m)和约60ft(18m)之间，直径可约在1ft(0.3m)和约4ft(1.2m)之间。气体有利于搅拌(例如，气体可传送颗粒，以致它们会被其它颗粒、催化剂和/或无机颗粒材料磨刮)。气体可以是空气、水汽、烟气、二氧化碳、一氧化碳、氢气和烃(例如甲烷)中的一种或多种。气体可为含氧量下降的气体(与空气相比)或大体上无氧的气体。在另一个实施方式中，搅拌器可以是磨粉机(例如，球磨或锤式粉碎机)或捏和机或混合机(例如，与风动不同的机械搅拌)。
在一些实施方式中，搅拌包括引起固体生物质颗粒在高于约1m/s的速率下传送。例如，可相对于传送颗粒的容器测量速率。搅拌包括引起固体生物质颗粒在高于约10m/s的速率下运动。搅拌包括引起至少部分生物质颗粒在高于约100m/s的速率下运动。可调整搅拌器以使固体生物质颗粒在速率高于约1m/s、高于约10m/s、和/或高于约100m/s的情况下运动。其它速率包括高于约5、25、50、75、125、150、175、200、225和250m/s的速率。
例如，速率选自：约10至约20m/s之间；约20至约30m/s之间；约30至约40m/s之间；约40至约50m/s之间；约50至约60m/s之间；约60至约70m/s之间；约70至约80m/s之间；约80至约90m/s之间，以及约90至约100m/s之间。速率可以约为10m/s、20m/s、30m/s、40m/s、50m/s、60m/s、70m/s、80m/s、90m/s或100m/s。速率可以大于约10m/s、约20m/s、约30m/s、约40m/s、约50m/s、约60m/s、约70m/s、约80m/s、约90m/s或约100m/s。
在不同的实施方式中，将固体生物质颗粒与比生物质更硬的材料一起搅拌有利于搅拌固体生物质颗粒以降低至少部分颗粒的尺寸。例如，所述材料可为催化剂或其它无机颗粒材料。尺寸降低量以及所得的固体生物质颗粒的尺寸可由搅拌的持续时间和搅拌的速率调整。其它因素如催化剂或其它无机颗粒材料的相对硬度、固体生物质颗粒的干燥度(例如脆性)，以及发生搅拌的方法/容器也会调整尺寸降低量。
在使用催化剂碾磨材料的实施方式中，催化剂可埋在生物质颗粒中和/或生物质颗粒埋于催化剂中，这样有利于生物质的催化转化。此实施方式中，搅拌利于至少部分催化剂和至少部分固体生物质颗粒间机械—化学相互作用的形成，此作用有利于生物质的催化转化。
搅拌可在升高的温度下进行以干燥生物质。温度可升至足够干燥生物质的程度，例如，约50-150℃之间，或低于约200℃。可使用更高的温度，例如，当搅拌气体是缺氧的或基本无氧的时候。对于干燥的生物质，搅拌也可在环境温度下进行。干燥过程提高了生物质颗粒的硬度，使颗粒更易于降低尺寸。
搅拌可在不同的容器中采用不同的方法进行。例如，为增加摩擦，搅拌可在流化床、鼓泡床或沸腾床、喷射床，或传送带上进行。在一个实施方式中，搅拌可通过流体传送进行，包括但不限于通过气流或风动传送进行。在一个实施方式中，搅拌在提升管或下行管中进行。
搅拌固体生物质颗粒以降低至少部分颗粒尺寸，可得到分散的颗粒尺寸。例如，如上所述，适当搅拌固体生物质颗粒可得到从微米到数十微米、数百微米、厘米或更高尺寸的个别颗粒尺寸。生物质可进行颗粒尺寸降低步骤，或以颗粒形式采集(例如，藻类细胞、菌落、絮结海藻，等等)。
在不同的实施方式中，生物质颗粒降至或具有低于约1000微米的平均粒径。或者，生物质颗粒也可以降至或具有高于约1000微米的平均粒径。多个固体生物质颗粒基本上具有低于约2000、1900、1800、1700、1600、1500、1400、1300、1200、1100、1000、900、800、700、600、500、400、300、200或100微米的个别尺寸。在不同的实施方式中，至少部分生物质颗粒尺寸约为1-2000、1-1500、1-1000或1000-2000微米。例如，生物质颗粒平均尺寸低于约2000、1750、1500、1250、1000、750、500或250微米。一些实施方式中，至少部分生物质颗粒尺寸降至低于约500、475、450、425、400、375、350、325、300、275、250、225、200、175、150、125、100、90、80、70、60、50、40、30、20、15、10或5微米。个别颗粒尺寸可从微米至数十微米、数百微米、厘米或更高。
至少部分生物质颗粒尺寸降至约1mm至1微米之间。例如，生物质颗粒平均尺寸约300-500微米，且主要个别尺寸为约10-1000微米。在不同的实施方式中，多个固体生物质颗粒大体上平均尺寸在约50至70微米之间，且个别尺寸在约5至250微米之间。其它实施方式中，多个固体生物质颗粒大体上平均尺寸约在10至20微米之间，且个别尺寸在约5至50微米之间。其它实施方式中，多个固体生物质颗粒大体上平均尺寸约在100至150微米之间，且个别尺寸在约5至500微米之间。
固体生物质颗粒不必具有球形或椭球形状。例如，固体生物质颗粒可为针形和/或具有其它圆柱形或狭长形状。因此，尺寸不必对应于单一直径(尽管可相当于平均直径或单一直径，例如，最大或最小维度上的直径)。在不同的实施方式中，尺寸可相当于用于分离和/或测量固体生物质颗粒尺寸的网孔尺寸或筛孔尺寸。
国际公开WO 2007/128798A1(O’Connor，通过引用全文结合于此)描述了固体生物质颗粒和催化剂的搅拌。特别地，WO 2007/128798A1的第[0027]至[0072]段通过引用结合于此。
国际公开WO 2008/009643A2(O’Connor，通过引用全文结合于此)描述了固体生物质颗粒和催化剂的搅拌。特别地，WO 2008/009643A2A1的第[0009]至[0051]段通过引用结合于此。
生物质颗粒的分离
在不同的实施方式中，方法包括将生物质—催化剂混合物分离为细部分和粗部分。生物质—催化剂混合物包括生物质颗粒和催化剂。细部分包括预定尺寸的颗粒。粗部分包括尺寸高于预定尺寸的颗粒。将混合物分离为细部分和粗部分有很多效果。例如，细部分可选为包括预定尺寸、约低于预定尺寸和/或在预定尺寸范围内的颗粒。一些实施方式中，细部分可选为包括基本上约为预定尺寸、约低于预定尺寸和/或在预定尺寸范围内的颗粒。另外，粗部分可再循环，以进一步降低尺寸和/或产生更多细部分。
预定的尺寸可基于下一步反应的一种或多种要求进行挑选。例如，可对预定尺寸进行选择，以便于在后续反应中细部分基本催化转化。可对预定尺寸进行选择，以便于催化剂和生物质的接触、浸渍和/或相互作用。一些实施方式中，预定尺寸可为约2000、1900、1800、1700、1600、1500、1400、1300、1200、1100、1000、900、800、700、600、500、450、400、350、300、250、200、150、100、50、45、40、35、30、25、20、15、10或5微米，或任一介于其中的个别值。在一个实施方式中，预定尺寸约为15微米。在一个实施方式中，预定尺寸约为10微米。预定尺寸可在约1至2000微米之间或在约5至1000微米之间。
气旋操作有利于分离。分离器可包括单个旋风分离器。或者，分离器可包括多个并联或串联的旋风分离器，作为第三阶段分离器，或作为第四阶段分离器。美国专利6,971,594(Polifka，通过引用全文结合于此)描述了适用且应用于本发明的气旋操作及气旋分离器。特别地，美国专利第6,971,594号中图2，对应于图2的内容，以及第4栏第55行至第11栏第55行的内容通过引用结合于此。
分离可由现有的方法完成。例如，分离可由筛分、静置、净化或其它类似方法完成。
催化剂和无机颗粒材料
催化剂可以为有利于生物质中的有机组分转化为燃料、特殊化学品或其前体的任何材料。在不同的实施方式中，催化剂包括固体颗粒催化剂，并且生物质—催化剂混合物包括至少部分催化剂与至少部分固体生物质颗粒进行机械—化学相互作用。在一些实施方式中，催化剂包括能至少部分地溶于或悬浮于液体中的催化剂，并且生物质—催化剂混合物包括至少部分催化剂浸渍至少部分固体生物质颗粒。催化剂可以是或者包括非水溶性催化剂、流体催化裂解催化剂和石油焦炭催化剂。
在不同的实施方式中，催化剂为微粒无机氧化物。微粒无机氧化物可以是耐高温氧化物、粘土、水滑石、类似水滑石的材料、粘土、层状羟基盐、混合金属氧化物、这些材料中任一种的煅烧产物，或它们的混合物。合适的耐高温无机氧化物包括氧化铝、二氧化硅、二氧化硅—氧化铝、二氧化钛、氧化锆等。一个实施方式中，耐高温无机氧化物具有高比表面积(例如，由Brunauer EmmettTeller(“BET”)方法测定的比表面积至少为50m2/g)。合适的粘土材料包括阳离子和阴离子粘土，例如，蒙脱土、斑脱土、海泡石、凹凸棒石(atapulgite)、水滑石等。合适的金属氢氧化物和金属氧化物包括铝土矿、水铝矿和它们的过渡形式。其它合适的(且不贵的)催化剂包括石灰、盐水和/或溶于碱(例如，NaOH)中的铝土矿，或溶于酸或碱中的天然粘土，或水泥细粉(例如，来自窑的水泥细粉)。合适的水滑石包括水滑石、混合金属氧化物和具有类水滑石结构的氢氧化物以及金属羟基盐。
一些实施方式中，催化剂可为催化金属。催化金属可单独使用或与其它催化剂、耐高温氧化物和/或粘结剂一起使用。催化金属可以金属、氧化物、氢氧化物、羟基氧化物或盐的形式使用，或作为有机金属化合物或作为包括稀土金属的材料(例如，氟碳铈矿(bastnesite))使用。在一些实施方式中，催化金属是过渡金属。催化金属可为非贵金属过渡金属。例如，催化金属可为铁、锌、铜、镍和锰。在一个实施方式中，催化金属是铁。
催化金属可通过不同的方法与生物质接触。在一个实施方式中，催化剂以其金属形式并以小颗粒态加入。或者，催化剂可以氧化物、氢氧化物或盐的形式加入。另一实施方式中，金属的水溶性盐与生物质及惰性微粒无机材料混合从而形成水性浆液。生物质和金属盐水溶液可在加入惰性微粒无机材料之前混合以利于金属浸渍生物质。生物质也可在加入金属盐水溶液之前与惰性微粒无机材料混合。在另一个实施方式中，金属盐水溶液与惰性无机材料混合，该材料在其与颗粒生物质混合之前干燥，因而惰性无机材料会转化为非均相催化剂。
生物质—催化剂混合物包括无机微粒材料。无机微料材料可为惰性的或催化性的。无机材料可以晶体或准晶体形式存在。惰性材料的例子包括无机盐，诸如碱金属和碱土金属的盐。虽然这些材料对于接下来的聚合材料的化学转化不是必需的，但据信在生物质内形成这些材料的离散颗粒可作为楔子机械破坏或打开生物质的结构，这样能提高生物质表面接触微生物和/或催化剂的容易程度。一个实施方式中，晶体或准晶体颗粒有利于生物质结构的破裂或打开。
无机颗粒材料可具有催化性。例如，催化的无机颗粒材料可以是金属氧化物或氢氧化物，诸如氧化铝、二氧化硅、硅铝(silica aluminas)、粘土、沸石、离子粘土、阳离子层状材料、层状二氢氧化物、蒙脱石、皂石、海泡石、金属羟基盐等。碱金属的碳酸盐和氧氧化物及碱土金属的氧化物、氢氧化物和碳酸盐也有催化性质。无机颗粒材料包括无机材料的混合物。无机微粒材料包括包含(热处理过的)层状材料的用过的(残留的)流体催化裂解催化剂。使用用过的催化剂可再利用废弃材料。用过的催化剂可粉碎至更小颗粒，以提高其分散性。无机微料材料也可包括喷砂砂粒。采用喷砂砂粒可再利用废弃材料，其包括铁颗粒以及更少量的其它合适的金属，例如镍、锌、铬、锰等(例如来自钢喷砂的砂粒)。
可通过不同方法实现催化剂和任选的无机颗粒材料与生物质的接触。一种方法包括加热并流化颗粒生物质材料和惰性无机材料的混合物，将催化剂以细固体颗粒的形式加入混合物中。另一种方法包括将催化材料分散在溶剂(例如，水)中，并将溶剂加入颗粒生物质材料和惰性无机材料的混合物中。
欧洲专利申请EP 1 852466A1(O’Connor，通过引用全文结合于此)描述了催化剂以及催化剂与生物质接触。特别地，EP 1 852466A1的第[0011]至[0043]段通过引用结合于此。
国际专利申请公开WO 2007/128799A1(O’Connor，通过引用全文结合于此)描述了催化剂以及催化剂与生物质接触。特别地，WO 2007/128799A1的第[0015]至[0054]段通过引用结合于此。
除去金属和/或矿物
不同的实施方式中，预处理可降低生物质中的灰分含量，或随后产生的处置灰分的危险性。从生物质中除去矿物(例如，灰分前体)可降低灰分含量。除去金属(例如，灰分前体)，特别是重金属，也可降低灰分含量并预防废弃产物的金属污染，因而有利于废弃产物的处理(生成未污染的废弃产物以及降低处理废弃产物的成本)。
降低灰分含量的预处理包括用溶剂溶胀生物质，然后通过对生物质材料进行机械处理来从溶胀的生物质材料中除去溶剂。灰分前体(如溶解的矿物和/或金属)也会随溶剂被除去。溶剂可以是水性的。溶剂包括酸或碱(例如，无机酸或碱)。机械处理可在搅拌器和/或捏和机中进行。机械处理可由高剪切混合器、捏和机、胶体磨、行星式搅和机、混合磨或球磨机等设备进行。降低灰分含量的预处理包括用pH值高于或低于中性的水相洗涤或成泥，离子交换(例如用会与金属离子交换氢离子的铵溶液)，并且蒸汽脱附也是可行的方法。
预处理可将灰分含量降至低于约10重量％、9重量％、8重量％、7重量％、6重量％、5重量％、4重量％、3重量％、2重量％或1重量％(基于生物质材料的干重)。预处理可将金属(例如铁)含量降至低于约3000、2500、2000、1500、1000或500mg/kg(基于生物质的干重)。
捏和机
捏和机可用于捏和固体生物质颗粒和催化剂以使至少部分固体生物质颗粒容易与至少部分催化剂作用。捏和机可以是挤出机、磨、混合机或研磨机。比如，捏和机可在高于环境温度的条件下操作以利于除去水和/或其它溶剂。例如，捏和机可被加热，以及/或者提供加热的气体(例如蒸汽)来加热生物质和催化剂。
不同的实施方式中，捏和机使用溶剂。溶剂可以是水、醇(例如，乙醇或甘油)、生物油或其它生物质转化的产物、液体酸、酸或碱的水溶液、液体二氧化碳等。在一个实施方式中，溶剂是水(例如，加入的水和/或生物质中固有的水)，因为水比较易得、成本低和/或易于处理。另一实施方式中，溶剂是随后的生物质转化过程中产生的液体，该液体也因其易得而被选用。可选择溶剂以提高催化剂对生物质的浸入。
溶剂还可提高催化剂对生物质的浸入，因为干燥的生物质较难浸入。也可选择溶剂以除去灰分前体。溶剂可先于后面的处理和/或转化处理被除去(例如，通过干燥除去)。捏和机可除去生物质中吸收的至少一部分溶剂(例如，通过机械处理和排气)。采用捏和机和溶剂的实施方式可降低生物质中灰分和/或矿物和/或金属的含量。
不同的实施方式中，生物质可与一种或多种固体催化剂和/或无机颗粒材料捏和。一些实施方式中，生物质可与溶解的和/或悬浮的催化剂捏和。溶解的和/或悬浮的催化剂可与一种或多种固体催化剂和/或无机颗粒材料一起使用。捏和可持续和/或反复进行以产生所需性能的生物质—催化剂混合物(例如，颗粒尺寸和/或敏感程度)。
国际专利申请公开WO 20071128800A1(O’Connor，通过引用全文结合于此)描述了催化剂以及生物质的敏化，以及通过捏和实现的敏化。特别地，WO20071128800A1中关于催化剂与生物质敏化的第[0025]至[0074]段以及关于通过捏和实现敏化的第[0076]至[0086]段通过引用结合于此。
粉碎机
粉碎机在产生植物原料的农场附近处理植物，从而产生固体生物质颗粒。操作中，粉碎机可用来改变例如生物质给料的稠度和/或降低其平均颗粒尺寸。粉碎机包括磨、划分机、分馏器、造粒机、粉碎器、切割机、斧子、磨粉机、磨碎机、绞碎机和压碎机中的一种。包括粉碎机的设备可在生产植物原料的农场附近处理所述植物，以产生固体生物质颗粒。美国专利US 6,485,774(Bransby，通过引用全文结合于此)描述了制备和处理切断的植物材料的方法。特别地，美国专利US 6,485,774中第1栏第45行至第4栏第65行的相关内容通过引用结合于此。
实施例
实施例1和2、图1和2以及下文描述了生物质给料和精炼给料的共处理的方法和设备的例子。催化剂、反应容器、预处理、处理以及反应条件都可基于生物质及所需产品的种类挑选。方法可以是很多方法中的一部分(例如，很多方法包括收割生物质、预处理生物质、进一步处理、精炼、浓缩、分离、运输产品、中间体及其它类似步骤中的一步或多步)。
不同的实施方式中，中间体包括可从中汽提氧(例如，作为CO、CO2、H2O)以产生传统燃料或特殊化学产物(如轻气体、石脑油、加油油、喷气发动机燃料等)的烃。一般而言，通过将生物质中的聚合化合物裂解和去氧化(根据需要)以形成燃料或特殊化学产物来进行处理。不同的实施方式中，中间体可迅速从催化剂和未转化的生物质中汽提以限制副反应(例如，不需要的反应)。
设备可为更大的设备中的一部分。例如，更大的设备包括一个或多个用于收割、预处理、进一步处理、精炼、浓缩、分离、运输等的系统。本发明可在邻近生物质生长点附近进行。例如，在生物质给料源附近，这样可降低生物质给料和液体产品的运输成本。在生物质生长源附近进行操作还有其它优势，如水和灰分副产物可再循环到生物质生长源中。
系统包括第一进料系统和第二进料系统，以利于液体给料和固体给料或生物质给料和精炼/石油给料的共处理。第一进料系统可为精炼单元提供液体给料，第二进料系统可为精炼单元提供固体给料。在生物质给料与精炼/石油给料进行共处理的实施方式中，第一进料系统可为精炼单元提供生物质给料，第二进料系统可为精炼单元提供精炼/石油给料。第一进料系统也可改造为提供液化生物质给料或精炼/石油给料中的固体生物质给料的悬浮液(例如，生物原油或原油中悬浮的烘焙的生物质颗粒)。系统可包括能为精炼单元提供氢气的第三进料系统。
实施例1：生物质给料和精炼给料可在精炼单元中进行共处理。液体产物可在含有流化反应器的精炼单元中通过生物质给料和精炼给料的催化裂解产生。催化裂解包括将精炼给料的氢传递给生物质给料的碳和氧。
实施例2：生物质给料和精炼给料的共处理可在氢气存在下在精炼单元中进行。可在氢气存在的情况下，在包括加氢裂解反应器或氢化处理反应器的精炼单元中，通过对生物质给料和精炼给料进行加氢裂解或氢化处理生产液体产品。加氢裂解或氢化处理包括将氢气的氢传递给生物质给料的碳和氧以及精炼给料的碳。
这些和其它实施例中，生物质给料包括多个固体生物质颗粒。多个固体生物质颗粒可表征为平均尺寸约在50至750微米之间，且个别尺寸在约0.1至1000微米之间。多个固体生物质颗粒大体可表征为至少约80％的所述颗粒具有约10(或15或20)微米或更低的个别尺寸。方法包括搅拌固体生物质颗粒，从而降低至少部分固体生物质颗粒的尺寸。方法还包括将生物质—催化剂混合物(包含所述颗粒和催化剂)分离(例如，用高速气旋)为细部分(包含尺寸约为预定尺寸的颗粒)和粗部分(包含尺寸大于预定尺寸的颗粒)。
生物质给料包括催化剂(例如，碱性催化剂，沸石催化剂)。在一些实施例中，催化剂可为氢化处理催化剂、加氢裂解催化剂、NiMo、CoMo、NiCoMo和贵金属催化剂中的一种或多种。催化剂可与多个固体生物质颗粒中的至少一部分之间存在机械—化学相互作用。例如，生物质给料可以是与碱性催化剂有机械—化学相互作用的多个木质素生物质颗粒。生物质给料包括无机颗粒材料。某些情况下，生物质给料包括热解或催化裂解的去氧化液体产物，生物油，或所述液体产物或生物油的馏分。生物质给料包括植物油或废油(例如，食物原料(比如用过的餐馆炸油)中用过的脂肪)。生物质给料包括来自液化生物质给料的重质液体部分。生物质给料可基本不含能使催化剂失活的矿物成分(例如，污染物)。
固体生物质颗粒可预处理(例如，化学和/或物理处理)。例如，固体生物质颗粒可被干燥和/或进行粒径降低过程。预处理可提高脆性、易于催化转化性(例如，通过烘、烤和/或焙，例如，在低于约300、375、350、325、300、275、250、225、200、175、150、125或100℃的温度)和/或易于与石化给料混合(例如，通过提高疏水性)。预处理包括生物质给料的去矿物化(例如，从固体生物质颗粒中除去灰分前体、除去可使催化剂失活的矿物成分)。
这些和其它实施例中，精炼给料可以是从油(例如，原油、石油产品或更普通的任何化石燃料或化石燃料前体)得到的产品或产品组合。石油产品由对原油、天然气和其它烃化合物的处理得到。石油产品包括未精加工的油、液化石油气、戊烷以上的烃、航空汽油、动力汽油、石脑油型喷气发动机燃料、煤油型喷气发动机燃料、煤油、蒸馏燃油、燃油残留物、石化给料、特殊石脑油、润滑油、石蜡、石油焦炭、柏油、路油、釜馏气等。
精炼给料包括氢供体(例如，可将氢传递给生物质给料的碳和氧)。精炼给料可转化为一种或多种组分和/或精制的产品，并且除了混合外也可用于其它处理。例如，精炼给料包括来自石蜡基原油或环烷基原油的常压瓦斯油或真空瓦斯油，来自石蜡基原油或环烷基原油的残油，氢化处理的真空瓦斯油、氢化处理的残油和氢化处理的轻循环油中的一种或多种。环烷基给料可以是高效的氢源，因为它的氢原子容易从组分环烷烃中分离。精炼给料包括石化给料。石化给料可基本上是任何可作氢源或氢供体的石油或石油馏出物。
在一些实施方式中，氢气可存在于高压(例如，使用传统的氢化处理参数)或低压(例如，在约等于或微高于大气压)下。反应氛围可大都为氢气、氢气和惰性气体(例如，氮气)，或氢气和处理气体(例如，蒸汽、CO2)。
这些和其它实施例中，精炼单元包括支持生物质给料催化裂解的反应器(例如，流化反应器)，包括将精炼给料的氢传递给生物质给料的碳和氧。催化裂解可将生物质转化为烃化合物(包括生物质的碳)和水(包括生物质的氧)。烃化合物包括氧化的烃，如醛、醇、酮和酸(例如，以便使用特殊化学品)以及直链或支链炔、烯和炔。CO和CO2(同时包括生物质的碳和氧)也可生成。可通过相对于CO和CO2之一的形成提高H2O的形成来增加、控制、优化和/或最大化液体(例如烃)产率。
方法可采用相对于平衡产物有利于动力学产物的反应时间。反应时间可以为约2秒或更少(例如，约2、1.75、1.5、1.25、1、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.1秒)。反应温度的范围可以是约200-1000℃。例如，反应温度约为200、225、250、275、300、325、350、375、400、425、450、475、500、525、550、575、600、625、650、675、700、725、750、775、800、825、850、875、900、925、950、975或1000℃。反应温度的范围可以是约200-1000、300-900、300-850、400-800、400-750、450-700、450-650、450-600、500-600和500-550。
精炼单元可以是传统的石化精炼单元，例如，流体催化裂解(FCC)单元。FCC单元可进行改进或改造(例如，翻新的设备和/或改变操作参数)以共处理生物质给料和石化给料。或者，精炼单元可进行设计或根据目的建造(例如，采用石化精炼单元硬件和操作参数)。
精炼单元包括流化床反应器。流化床反应器可支持高生产能力处理过程(例如，因为批生产和连续操作和其它操作条件之间的区别，传统的氢化处理反应器需要约1小时完成的，流化床反应器可在约1秒钟完成)。精炼单元包括床(例如，固定床和/或沸腾床)反应器。精炼单元包括输送反应器和/或提升管反应器。催化裂解反应器包括用于更新、替换、再生和/或循环催化剂的系统。
精炼单元包括给反应器进料的系统。例如，系统可给反应器提供精炼给料。系统可给反应器提供生物质给料(例如，颗粒、流化颗粒、油或其它液体)。系统可给反应器提供两种或更多种给料，因而给料在反应器中混合。或者，系统可给反应器提供预混合的给料。系统可混合精炼给料和生物质给料，并可将混合物进料给反应器。不同的实施方式中，系统可控制一种或更多种操作参数(例如，单独的或混合的给料的加热、流量、流速、流动时间、给料总量及其它参数)。
精炼单元也可包括任一种或多种额外的反应容器、气液分离罐(knock outdrums)、汽提机、塔、催化剂再生器、催化剂冷却器及其它类似设备。精炼单元包括用于预处理生物质给料的系统。精炼单元包括为反应容器提供生物质给料和石化给料的系统。精炼单元还可包括运输和/或储存产物的系统(例如，液体产品或其馏分)。
反应器既可以连续形式也可以切换形式(例如，摇摆式反应器)操作。例如，精炼单元的每一列(例如，氢化处理、加氢裂解单元)之前可设置一对可切换的保护反应器，因而可在无破坏性降压发生的情况下替换不在运行的反应器中的催化剂以去除污染物。保护反应器包括用新鲜催化剂去除和替换用过的催化剂的系统(例如，包括去除用过的催化剂的系统和加入新鲜催化剂的系统的沸腾床反应器)。当反应器连续操作时，催化剂可连续进行替换或再生。保护反应器将由于污染物导致的催化剂失活基本限制在保护反应器，从而有助于延长催化剂在主反应器中的寿命。
某些情况下，选择具有较低矿物含量(例如，基本上为纤维素)的生物质给料或软化生物质给料(例如，通过预处理)可减少替换或再生催化剂的需要。当反应器在切换模式下运行时，限制生物质给料的矿物含量以在反应周期中确保足够的催化活性非常重要。保护反应也可用于减少生物质给料中的矿物导致的氢化处理催化剂的失活。可选择具有高于平均的大孔区域孔体积(macroporousregion pore volume)的催化剂(例如，在保护反应器中)，因而可在失活前能承受得住更高量的污染。某种程度上，挑选更活泼的催化剂或提供更多的催化剂可确保足够的催化活性。
这些和其它实施例中，液体产品或其馏分可用于或卖作最终产品和/或进行进一步处理/升级以生成燃料或特殊化学品。燃料的例子包括轻气体(乙烷、丙烷、丁烷)、石脑油和蒸馏所得的燃料、柴油、加热油)。化学品的例子包括轻质烯烃(乙烯、丙烯、丁烯)、酸(如甲酸、乙酸)、醛、醇(乙醇、丙醇、丁醇、苯酚)、酮、呋喃等。一般而言，液体产品或其馏分与传统石化产品或中间体在化学上是相似的或基本无法区分(例如从商用和/或有商业价值方面考虑)。
图1描述了共处理生物质给料和精炼给料的精炼单元100的例子的示意图。精炼单元100包括流化反应器105、第一系统110和第二系统115。第一系统110可为流化反应器提供生物质给料和精炼给料。第二系统115可为流化反应器105进行更新催化剂和/或再生催化剂。第一系统110和第二系统115支持催化裂解，包括在流化反应器105中将精炼给料的氢传递给生物质给料的碳和氧。
本发明还包括为生物质给料和精炼给料的共处理提供精炼单元的方法(例如，精炼单元100)。方法包括提供流化反应器(例如，流化反应器105)。方法还包括提供为流化反应器提供生物质给料和精炼给料的第一系统(例如，第一系统110)。另外，方法包括提供用于在流化反应器中进行催化剂更新和/或催化剂再生的第二系统(例如，第二系统115)。第一系统和第二系统支持催化裂解，包括在流化反应器中将精炼给料的氢传递给生物质给料的碳和氧。
图2描述了在氢气存在的情况下共处理生物质给料和精炼给料的精炼单元200的例子的示意图。精炼单元200包括加氢裂解或氢化处理反应器205、第一系统210和第二系统215。第一系统210可为加氢裂解或氢化处理反应器205提供生物质给料、精炼给料和氢气。第二系统215用于在加氢裂解或氢化处理反应器205中进行催化剂更新和/或催化剂再生。第一系统210和第二系统215支持加氢裂解或氢化处理，包括在加氢裂解或氢化处理反应器205中将氢气的氢传递给生物质给料的碳和氧以及精炼给料的碳。
本发明还包括在氢气存在的情况下为生物质给料和精炼给料的共处理提供精炼单元(例如，精炼单元200)的方法。方法包括提供加氢裂解或氢化处理反应器(例如，加氢裂解或氢化处理反应器205)。方法还包括提供能为加氢裂解或氢化处理反应器提供生物质给料、精炼给料和氢气的第一系统(例如，第一系统210)。
另外，方法包括为加氢裂解或氢化处理反应器中更新催化剂和/或再生催化剂提供第二系统(例如，第二系统215)。第一系统和第二系统支持加氢裂解或氢化处理，加氢裂解或氢化处理包括在加氢裂解或氢化处理反应器中将氢气的氢传递给生物质给料的碳和氧以及精炼给料的碳。
例如，精炼单元100、200可分别用于完成如实施例1和实施例2所描述的方法。相应地，精炼单元100、200包括实施例1和实施例2描述的任一种或多种元素、给料、反应和产物。
本发明已由具体实施方式详细展示和说明，本领域普通技术人员可理解任何形式或细节的改变不影响本发明的精神与范围，本发明的精神与范围由所附权利要求书限定。
Claims (41)
1.一种在精炼单元中将生物质给料与精炼给料进行共处理的方法，所述方法包括：
通过在包括流化反应器的精炼单元中将生物质给料和精炼给料进行催化裂解来产生液体产物，
其中，所述催化裂解包括将精炼给料的氢传递给生物质给料的碳和氧。
2.一种在有氢气存在的情况下，在精炼单元中将生物质给料与精炼给料进行共处理的方法，所述方法包括：
在氢气存在的情况下，在包括加氢裂解反应器或氢化处理反应器的精炼单元中，通过对生物质给料和精炼给料进行加氢裂解或氢化处理来产生液体产物，
其中，所述加氢裂解或氢化处理包括将氢气的氢传递给生物质给料的碳和氧以及精炼给料的碳。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括通过相对于CO和CO2中至少一种的形成提高H2O的形成来增加液体产物的产率。
4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在邻近固体生物质生长源的地点操作所述精炼单元。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述生物质给料包括多个固体生物质颗粒。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述多个固体生物质颗粒的平均尺寸基本在约50至1000微米之间，个别尺寸在约0.1至1500微米之间。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括与所述固体生物质颗粒的至少一部分有机械—化学相互作用的催化剂。
8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述生物质给料包括液化的生物质给料的重质液体部分。
9.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述生物质给料基本不含会造成催化剂失活的矿物污染物。
10.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述精炼单元包括用于催化剂更新和/或催化剂再生的系统。
11.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述精炼单元包括以下所列中的一种或多种：来自石蜡基原油或环烷基原油的常压瓦斯油或真空瓦斯油、来自石蜡基原油或环烷基原油的残油、氢化处理的真空瓦斯油、氢化处理的残油和氢化处理的轻循环油。
12.一种用于生物质给料和精炼给料的共处理的精炼单元，所述精炼单元包括：
流化反应器；
为所述流化反应器提供生物质给料和精炼给料的第一系统；和
为所述流化反应器进行催化剂更新和/或催化剂再生的第二系统；
其中，所述第一系统和所述第二系统支持催化裂解，包括在所述流化反应器中，将所述精炼给料的氢传递给所述生物质给料的碳和氧。
13.一种为生物质给料和精炼给料的共处理提供精炼单元的方法，所述方法包括：
提供流化反应器；
提供为所述流化反应器提供生物质给料和精炼给料的第一系统；和
提供用于在所述流化反应器中进行催化剂更新和/或催化剂再生的第二系统；
其中，所述第一系统和所述第二系统支持催化裂解，包括在所述流化反应器中，将所述精炼给料的氢传递给所述生物质给料的碳和氧。
14.一种在氢气存在的情况下用于生物质给料和精炼给料的共处理的精炼单元，所述精炼单元包括：
加氢裂解或氢化处理反应器；
为所述加氢裂解或氢化处理反应器提供生物质给料、精炼给料和氢气的第一系统；和
用于在所述加氢裂解或氢化处理反应器中进行催化剂更新和/或催化剂再生的第二系统；
其中，所述第一系统和所述第二系统支持加氢裂解或氢化处理，包括在所述加氢裂解或氢化处理反应器中，将氢气的氢传递给所述生物质给料的碳和氧以及所述精炼给料的碳。
15.一种在氢气存在的情况下，为生物质给料和精炼给料的共处理提供精炼单元的方法，所述方法包括：
提供加氢裂解或氢化处理反应器；
提供为加氢裂解或氢化处理反应器提供生物质给料、精炼给料和氢气的第一系统；和
提供用于在加氢裂解或氢化处理反应器中催化剂更新和/或催化剂再生的第二系统；
其中，所述第一系统和所述第二系统支持加氢裂解或氢化处理，包括在所述加氢裂解或氢化处理反应器中，将氢气的氢传递给所述生物质给料的碳和氧以及所述精炼给料的碳。
16.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使用碱性催化剂。
17.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使用沸石催化剂。
18.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述反应器包括床反应器。
19.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述反应器包括传输反应器。
20.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述反应器包括提升管反应器和下行管反应器中的至少一种。
21.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括约2秒或更少的反应时间。
22.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括相对于平衡产物有利于动力学产物的反应时间。
23.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括所述生物质给料的软化。
24.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在低于约300℃的温度烘焙所述生物质给料，以产生多个固体生物质颗粒，所述固体生物质颗粒脆性提高和/或易催化转化性提高。
25.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
搅拌固体生物质颗粒从而降低至少一部分所述颗粒的尺寸；和
将包含所述颗粒和催化剂的生物质—催化剂混合物分离为包含尺寸约为预定尺寸的颗粒的细部分和包含尺寸大于预定尺寸的颗粒的粗部分。
26.如权利要求24所述的方法，其特征在于，分离过程包括采用高速气旋。
27.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述多个固体生物质颗粒大体可表征为至少约80％的所述颗粒具有约10微米或更低的个别尺寸。
28.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述精炼给料包括氢供体。
29.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述精炼单元包括石化精炼单元。
30.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述精炼给料包括石化给料。
31.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使用以下所列中的一种或多种：氢化处理催化剂、加氢裂解催化剂、加氢催化剂、NiMo催化剂、CoMo催化剂、NiCoMo催化剂、贵金属催化剂和负载型贵金属催化剂。
32.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述精炼给料包括由原油得到并用于进一步处理的产物或产物组合。
33.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
使用第一进料系统为常规精炼单元提供生物质给料；和
使用第二进料系统为常规精炼单元提供精炼给料。
34.如权利要求12或14所述的精炼单元，其特征在于，所述精炼单元还包括：
为常规精炼单元提供生物质给料的第一进料系统；和
为常规精炼单元提供精炼给料的第二进料系统。
35.如权利要求5所述的方法，其特征在于，多个固体生物质颗粒大体可表征为个别尺寸低于约1500微米。
36.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述多个固体生物质颗粒大体可表征为至少约80％的所述颗粒具有约1500微米或更低的个别尺寸。
37.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使用水不溶性催化剂。
38.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使用固体碱性催化剂，所述固体碱性催化剂包括水滑石、类水滑石材料、粘土、层状羟基盐、混合金属氧化物、任一种这些材料的煅烧产物，或它们的混合物。
39.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使用氧化铝催化剂。
40.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使用流体催化裂解催化剂。
41.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括使用石油焦炭催化剂。
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