RU2677911C1 - Способ прямого сжижения биомассы - Google Patents
Способ прямого сжижения биомассы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2677911C1 RU2677911C1 RU2017140244A RU2017140244A RU2677911C1 RU 2677911 C1 RU2677911 C1 RU 2677911C1 RU 2017140244 A RU2017140244 A RU 2017140244A RU 2017140244 A RU2017140244 A RU 2017140244A RU 2677911 C1 RU2677911 C1 RU 2677911C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reaction
- biomass
- gas
- liquid
- liquefaction
- Prior art date
Links
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 title claims abstract description 183
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 162
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 137
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 107
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 91
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 claims abstract description 90
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 75
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims abstract description 71
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 70
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 60
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims abstract description 57
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims abstract description 53
- 238000004821 distillation Methods 0.000 claims abstract description 47
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 40
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 39
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000000852 hydrogen donor Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000005194 fractionation Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 31
- MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N O.O.O.[Al] Chemical group O.O.O.[Al] MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- IEECXTSVVFWGSE-UHFFFAOYSA-M iron(3+);oxygen(2-);hydroxide Chemical compound [OH-].[O-2].[Fe+3] IEECXTSVVFWGSE-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 abstract description 26
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 abstract description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 65
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 22
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 10
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 description 10
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 9
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 6
- 239000010775 animal oil Substances 0.000 description 5
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 5
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 4
- 239000011280 coal tar Substances 0.000 description 4
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 4
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 4
- 235000014676 Phragmites communis Nutrition 0.000 description 3
- 241000209140 Triticum Species 0.000 description 3
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 239000000386 donor Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 3
- 235000012424 soybean oil Nutrition 0.000 description 3
- 239000003549 soybean oil Substances 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 description 1
- 239000010828 animal waste Substances 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000003851 biochemical process Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000004523 catalytic cracking Methods 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000005243 fluidization Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 244000144977 poultry Species 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- -1 timber Substances 0.000 description 1
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
- C10G1/006—Combinations of processes provided in groups C10G1/02 - C10G1/08
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
- C10B53/02—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/10—Vacuum distillation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
- B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
- B01D3/143—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column by two or more of a fractionation, separation or rectification step
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
- C10G1/002—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal in combination with oil conversion- or refining processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
- C10G1/02—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by distillation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
- C10G1/06—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by destructive hydrogenation
- C10G1/065—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal by destructive hydrogenation in the presence of a solvent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
- C10G1/08—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal with moving catalysts
- C10G1/083—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal with moving catalysts in the presence of a solvent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G1/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
- C10G1/08—Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal with moving catalysts
- C10G1/086—Characterised by the catalyst used
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G45/00—Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G65/00—Treatment of hydrocarbon oils by two or more hydrotreatment processes only
- C10G65/02—Treatment of hydrocarbon oils by two or more hydrotreatment processes only plural serial stages only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G7/00—Distillation of hydrocarbon oils
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
- C10G2300/10—Feedstock materials
- C10G2300/1011—Biomass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
- C10G2300/10—Feedstock materials
- C10G2300/1011—Biomass
- C10G2300/1014—Biomass of vegetal origin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
- C10G2300/40—Characteristics of the process deviating from typical ways of processing
- C10G2300/4006—Temperature
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
- C10G2300/40—Characteristics of the process deviating from typical ways of processing
- C10G2300/4012—Pressure
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
- C10G2300/40—Characteristics of the process deviating from typical ways of processing
- C10G2300/42—Hydrogen of special source or of special composition
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G2300/00—Aspects relating to hydrocarbon processing covered by groups C10G1/00 - C10G99/00
- C10G2300/40—Characteristics of the process deviating from typical ways of processing
- C10G2300/44—Solvents
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
- Y02P30/20—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу сжижения биомассы. Способ прямого сжижения биомассы включает стадии, на которых: (1) смешивают биомассу, катализатор гидрирования и растворитель-донор водорода для приготовления суспензии биомассы, причем стадия (1) включает следующие этапы: (a) биомассу сушат для получения высушенной биомассы, которую измельчают для получения измельченного материала; (b) смешивают измельченный материал с катализатором гидрирования для получения смеси; и (c) смешивают смесь с растворителем-донором водорода для приготовления суспензии биомассы; (2) проводят первую реакцию сжижения с суспензией биомассы и газообразным водородом для получения первого продукта реакции; (3) проводят вторую реакцию сжижения с первым продуктом реакции и газообразным водородом для получения второго продукта реакции; (4) второй продукт реакции подвергают первому разделению на газ и жидкость при температуре 290-460°С для получения первой жидкой фазы и первой газовой фазы; (5) первую газовую фазу подвергают второму разделению на газ и жидкость при температуре 30-60°С для получения второй жидкой фазы и смешивают первую жидкую фазу со второй жидкой фазой для получения смеси жидкой фазы; (6) проводят первую перегонку смеси жидкой фазы для получения легкой фракции и тяжелой фракции; (7) проводят вторую перегонку тяжелой фракции для отделения дистиллятного масла и остатка, при этом легкая фракция и дистиллятное масло являются конечной жидкостью сжижения; причем способ дополнительно включает стадии, на которых проводят реакцию гидрирования конечной жидкости для получения продукта гидрирования, который подвергают фракционированию для получения легкого масла и тяжелого масла; при этом тяжелое масло возвращают на стадию (1) для использования в качестве растворителя-донора водорода, и реакцию гидрирования проводят при следующих условиях: температура реакции 300-430°С; давление реакции 13-25 МПа; соотношение газ-жидкость составляет 800-1500 н.л/кг; объемный расход составляет 0,5-2 ч; и фракционирование проводят при температуре 280-390°С. Технический результат - при использовании способа прямого сжижения биомассы получают высокий выход продуктов и низкое содержание твердого остатка. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Данное изобретение относится к области техники сжижения биомассы, и в частности, к способу прямого сжижения биомассы.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В широком смысле биомасса включает в себя все растения, микроорганизмы и животных, питающихся растениями и микроорганизмами, и их отходы; вместе с тем в узком смысле биомасса, в основном, относится к лигноцеллюлозе (кратко называемой лигнин), например, в виде стеблей, деревьев и т.п. за исключением зерновых и фруктов, из производственных агролеснических процессов, к остаткам переработки сельскохозяйственной продукции, отходам сельского хозяйства и лесного хозяйства, продуктам жизнедеятельности домашнего скота и домашней птицы и отходам производственного процесса животноводства. В общем, представителями биомассы являются: сельскохозяйственные культуры, отходы земледелия, лесоматериалы, отходы лесоматериалов, продукты жизнедеятельности животных и т.п. Биомасса становится важной частью возобновляемых источников энергии благодаря таким ее свойствам как возобновляемость, низкий уровень загрязнения окружающей среды и широкая распространенность. Таким образом, высокоэффективная разработка и использование энергии биомассы будет играть большую положительную роль в решении проблем, связанных с источниками энергии и экологической средой.
В данное время энергию биомассы, главным образом, развивают и используют следующими способами: (1) непосредственное сжигание: биомассу непосредственно сжигают, при этом тепло, полученное посредством сжигания, используют напрямую или для дальнейшего получения электроэнергии; (2) физико-химический процесс: биомассу перерабатывают в брикеты посредством физико-химической обработки и компрессионной формовки; (3) биохимический процесс: биомассу подвергают гидролизу и ферментируют для получения этанола или биомассу перерабатывают посредством биогазовой технологии для получения биогаза; и (4) термохимический процесс: биомассу газифицируют для получения топливного газа биомассы или подвергают пиролизу для получения древесного угля или пиролитического масла из биомассы или биомассу непосредственно сжижают для получения сжиженной нефти и т.п., при этом указанный процесс непосредственного сжижения биомассы для получения сжиженной нефти, как правило, осуществляется следующим образом: биомасса и газообразный водород непосредственно вступают в реакцию под действием катализатора и высокого давления, при этом биомасса превращается в жидкое топливо.
В китайском патенте CN 102127462 А раскрыт способ прямого гидроожижения, включающий две стадии гидропереработки кипящего слоя. Способ включает следующие стадии: стадию а), в которой готовят суспензию из частиц биомассы в растворителе, предпочтительно, в растворителе-доноре водорода; стадию b), в которой проводят первую гидропереработку в присутствии газообразного водорода посредством приведения суспензии в контакт по меньшей мере в одном реакторе, содержащем кипящий слой катализатора и осуществляющем работу при температуре 300-440°С под общим давлением 15-25 МПа с постоянным массовым расходом 0,1-5 ч-1 и с коэффициентом подачи водорода 0,1-2 н.м /кг; и стадию с), в которой проводят вторую гидропереработку в присутствии газообразного водорода посредством приведения в контакт по меньшей мере части выходящего потока, полученного на стадии b) по меньшей мере в одном реакторе, содержащем кипящий слой катализатора и осуществляющем работу при температуре 350-470°С под общим давлением 15-25 МПа с постоянным массовым расходом 0,1-5 ч-1 и с коэффициентом подачи водорода 0,1-2 н.м3/кг. Наконец, выходящий поток, полученный в конце второй стадии гидропереработки, подвергают разделению для отделения газовой фазы, водной фазы, по меньшей мере одной легкой фракции жидких углеводородов, состоящей из бензиновых, керосиновых и/или дизельных жидких углеводородов, остатка и т.п. В соответствии с описанными выше процессами, сырье биомассы непосредственно сжижают в жидкие вещества посредством двух вторых стадий гидропереработки, и остаток отделяют в нижней части реактора в конце второй стадии гидропереработки, однако, такой режим работы имеет следующие недостатки: 1) в остатке содержится слишком много жидких веществ, что приводит к безвозвратным потерям жидких веществ и влияет на выход жидких веществ; и 2) часть остатка суспендирует в жидкофазных веществах и поступает на следующую рабочую операцию, что приводит к высокому содержанию твердого остатка в конечном легком масле.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Следовательно, данное изобретение заключается в устранении недостатков, состоящих в том, что существующий способ сжижения биомассы имеет низкий выход жидкости и высокое содержание твердого остатка, при этом предложен способ прямого сжижения биомассы, дающий высокий выход жидкости и низкое содержание твердого остатка.
Способ прямого сжижения биомассы, предложенный в данном изобретении, включает следующие стадии:
(1) смешивают биомассу, катализатор гидрирования и растворитель-донор водорода для приготовления суспензии биомассы;
(2) проводят первую реакцию сжижения с суспензией биомассы и газообразным водородом для получения первого продукта реакции;
(3) проводят вторую реакцию сжижения с первым продуктом реакции и газообразным водородом для получения второго продукта реакции;
(4) второй продукт реакции подвергают первому разделению на газ и жидкость при температуре 290-460°С для получения первой жидкой фазы и первой газовой фазы;
(5) первую газовую фазу подвергают второму разделению на газ и жидкость при температуре 30-60°С для получения второй жидкой фазы, при этом смешивают первую жидкую фазу со второй жидкой фазой для получения смеси жидкой фазы;
(6) проводят первую перегонку смеси жидкой фазы для получения легкой фракции и тяжелой фракции; и
(7) проводят вторую перегонку тяжелой фракции для отделения дистиллятного масла и остатка, при этом легкая фракция и дистиллятное масло являются конечной жидкостью сжижения.
Предпочтительно, стадия (1) включает следующие этапы:
этап (а), в котором биомассу сушат для получения высушенной биомассы, и высушенную биомассу измельчают для получения измельченного материала;
этап (b), в котором смешивают измельченный материал с катализатором гидрирования для получения смеси; и
этап (с), в котором смешивают смесь с растворителем-донором водорода для приготовления суспензии биомассы.
Предпочтительно, на стадии (1) массовое соотношение биомассы к катализатору гидрирования составляет 100:(1-5);
размер частиц измельченного материала составляет 5-2000 микрон;
размер частиц катализатора гидрирования составляет 10-20 микрон; и
катализатор гидрирования содержит по меньшей мере один, выбранный из группы, содержащей следующие катализаторы:
1) аморфный оксид железа и/или аморфный оксид-гидроксид железа; и
2) аморфный оксид алюминия, несущий активный компонент, при этом активный компонент содержит по меньшей мере один оксид, выбранный из оксидов металлов группы VIB, группы VIIB и группы VIII, при этом содержание активного компонента составляет 10-25% мас.
Предпочтительно, на стадии (2) условия реакции для первой реакции сжижения следующие:
температура реакции 300-470°С;
давление реакции 13-25 МПа;
соотношение газ-жидкость составляет 800-1500 н.л/кг; и
объемный расход суспензии биомассы составляет 0,3-2 т/м3⋅ч.
Также предпочтительно, условия реакции для первой реакции сжижения следующие:
температура реакции 450-470°С;
давление реакции 13-14 МПа;
соотношение газ-жидкость составляет 800-1500 н.л/кг; и
объемный расход суспензии биомассы составляет 0,3-2 т/м3⋅ч.
Предпочтительно, на стадии (3) условия реакции для второй реакции сжижения следующие:
температура реакции 300-470°С;
давление реакции 13-25 МПа;
соотношение газ-жидкость составляет 800-1500 н.л/кг; и
объемный расход суспензии биомассы составляет 0,3-2 т/м3⋅ч.
Также предпочтительно, на стадии (3) условия реакции для второй реакции сжижения следующие:
температура реакции 300-340°С;
давление реакции 13-14 МПа;
соотношение газ-жидкость составляет 800-1500 н.л/кг; и
объемный расход суспензии биомассы составляет 0,3-2 т/м3⋅ч.
Предпочтительно, на стадии (6) первую перегонку проводят при температуре 260-400°С под давлением 0,1-0,7 МПа; и
на стадии (6) вторую перегонку проводят при температуре 300-400°С под давлением 5-20 кПа.
Предпочтительно, стадия (5) дополнительно включает этапы, в которых собирают вторую газовую фазу, полученную после второго разделения на газ и жидкость, смешивают вторую газовую фазу с газообразным водородом на стадии (2) и/или на стадии (3) для получения газовой смеси, и газовую смесь вводят в реакционную систему.
Предпочтительно, способ дополнительно включает следующие стадии: стадию, в которой проводят реакцию гидрирования конечной жидкости для получения продукта гидрирования, и стадию, в которой продукт гидрирования подвергают операции фракционирования для получения легкого масла и тяжелого масла; при этом тяжелое масло возвращают на стадию (1) для использования в качестве растворителя-донора водорода.
Предпочтительно, условия реакции гидрирования следующие:
температура реакции 300-430°С;
давление реакции 13-25 МПа;
соотношение газ-жидкость составляет 800-1500 н.л/кг;
объемный расход составляет 0,5-2 ч-1; и
фракционирование проводят при температуре 280-390°С.
Предпочтительно, перед тем, как продукт гидрирования подвергают операции фракционирования, способ дополнительно включает следующие стадии: стадию, в которой продукт гидрирования подвергают третьему разделению на газ и жидкость для получения третьей газовой фазы и третьей жидкой фазы; стадию, в которой третью газовую фазу смешивают с газообразным водородом на стадии (2) и/или на стадии (3) для получения газовой смеси, при этом газовую смесь вводят в реакционную систему, или третью газовую фазу выпускают из системы, и стадию, в которой третью жидкую фазу подвергают операции фракционирования.
Предпочтительно, содержание биомассы в суспензии биомассы составляет 10-50% мас.
Биомасса представляет собой материал, полученный посредством сушки и измельчения из растений, микроорганизмов и животных, употребляющих в пищу растения и микроорганизмы, и их отходов.
Растворитель-донор водорода содержит по меньшей мере один углеводород, выбранный из группы, состоящей из тяжелого масла, полученного посредством операции фракционирования, которой подвергли продукт гидрирования, растительного масла, жидкого масла животного происхождения, каменноугольной смолы и суспензии установки каталитического крекинга.
По сравнению с известным уровнем техники, данное изобретение имеет следующие положительные эффекты:
1) согласно способу прямого сжижения биомассы, предложенному в вариантах реализации данного изобретения, суспензию биомассы последовательно подвергают первой реакции сжижения и второй реакции сжижения, что обеспечивает полное сжижение биомассы в жидкую фазу, при этом выход жидкости улучшается; полученный второй продукт реакции последовательно подвергают первому разделению на газ и жидкость при температуре 290-460°С и второму разделению на газ и жидкость при температуре 30-60°С, причем предварительно отделяют газофазный водород, при этом первую жидкую фазу и вторую жидкую фазу смешивают для получения смеси жидкой фазы; благодаря двум стадиям разделения на газ и жидкость маслопродукты обогащаются, при этом остаток в маслопродуктах скапливается и спекается; затем маслопродукты подвергают первой перегонке для получения легкой фракции и тяжелой фракции; и, наконец, тяжелую фракцию подвергают второй перегонке для получения дистиллятного масла и остатка, при этом легкая фракция и дистиллятное масло являются конечным жидким маслом, причем жидкое масло является полностью перегнанным посредством первой перегонки и второй перегонки, особенно это касается жидкого масла в остатке, которое также может быть отогнанным посредством двух стадий перегонки, таким образом, выход жидкого масла дополнительно улучшается; при этом, посредством двух стадий операций перегонки, остаток в жидком масле дополнительно скапливается и спекается и его выгружают из системы через нижнюю часть установки для перегонки, предотвращая, таким образом, попадание остатка в последующие рабочие процессы и уменьшая содержание твердого остатка в жидком масле; причем, исходя из испытаний, выход жидкого масла из биомассы составляет более, чем 98% мас., а содержание твердого остатка в жидком масле составляет менее, чем 0,5% мас.;
2) согласно способу прямого сжижения биомассы, предложенному в вариантах реализации данного изобретения, параметры реакции на стадиях реакций сжижения, температура на стадиях разделения и параметры реакции на стадиях перегонки ограничены таким образом, что выход жидкого масла из биомассы увеличивается в максимальной степени, а содержание твердого остатка в жидком масле уменьшается;
3) согласно способу прямого сжижения биомассы, предложенному в вариантах реализации данного изобретения, проводят второе разделение на газ и жидкость для получения второй газовой фазы, при этом вторую газовую фазу смешивают с газообразным водородом на стадии (2) и/или на стадии (3) для получения газовой смеси, и газовую смесь вводят в реакционную систему, таким образом, вторая газовая фаза является используемой, а затраты на сжижение уменьшаются; и
4) согласно способу прямого сжижения биомассы, предложенному в вариантах реализации данного изобретения, полученное жидкое масло может быть дополнительно подвергнуто реакции гидрирования для получения продукта гидрирования, при этом продукт гидрирования подвергают операции фракционирования для получения легкого масла и тяжелого масла; причем тяжелое масло возвращают на стадию (1) для использования в качестве растворителя-донора водорода; посредством упомянутых выше стадий достигают превращения жидкого масла в легкую фракцию, а также используют тяжелое масло, полученное после операции фракционирования; при этом перед проведением операции фракционирования продукт гидрирования сначала подвергают третьему разделению на газ и жидкость для получения третьей газовой фазы и третьей жидкой фазы; причем третью газовую фазу смешивают с газообразным водородом на стадии (2) и/или на стадии (3) для получения газовой смеси, газовую смесь вводят в реакционную систему, а третью жидкую фазу подвергают операции фракционирования, таким образом, различные продукты и сырьевые материалы являются полностью используемыми в реакциях.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Для того, чтобы более наглядно проиллюстрировать технологические решения, описанные в вариантах реализации данного изобретения или в известном уровне техники, ниже дано краткое описание сопроводительных чертежей, необходимых для описания вариантов реализации изобретения или известного уровня техники. Очевидно, что сопроводительные чертежи в представленном ниже описании представляют собой лишь некоторые из вариантов реализации данного изобретения, на основе которых специалистами в данной области техники без каких-либо творческих усилий могут быть получены другие чертежи.
На Фиг. 1 и Фиг. 2 проиллюстрирована принципиальная технологическая схема способа прямого сжижения, предложенного в данном изобретении Ссылочные позиции:
1 - биомасса; 2 - установка предварительной обработки биомассы; 3 - сырье катализатора гидрирования; 4 - установка приготовления катализатора гидрирования; 5 - установка приготовления суспензии биомассы; 6 - газообразный водород; 7 - первый реактор с принудительной циркуляцией суспендированного слоя; 8 - второй реактор с принудительной циркуляцией суспендированного слоя; 9 - горячий сепаратор; 10 - холодный сепаратор; 11 - колонна перегонки; 12 - колонна вакуумной перегонки; 13 - реактор гидрогенизации сжиженной нефти с принудительной циркуляцией суспендированного слоя; 14 - газожидкостный сепаратор; 15 - колонна фракционирования продукта; и 16 - тяжелое масло.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Чтобы сделать цели, технические решения и преимущества данного изобретения более наглядными, данное изобретение в сочетании с вариантами реализации изобретения дополнительно описано ниже. Следует понимать, что данное изобретение может быть осуществлено в различных формах, но не должно быть ограничено описанными вариантами реализации изобретения. Напротив, эти варианты реализации изобретения предложены таким образом, чтобы данное изобретение было исчерпывающим и полным, и концепции данного изобретения будут полностью переданы специалистам в данной области техники. Данное изобретение будет ограничено только прилагаемой формулой изобретения.
Кроме того, технические характеристики, связанные с различными вариантами реализации данного изобретения, описанными ниже, могут быть совместно объединены, если они не противоречат друг другу.
В каждом из следующих вариантов реализации изобретения и сравнительных примеров, расчетные формулы для коэффициента сжижения биомассы и содержания остатка следующие:
коэффициент сжижения биомассы = (общая масса жидкости в продукте - масса катализатора гидрирования - масса растворителя-донора водорода) / масса биомассы,
содержание остатка = масса остатка / (легкая фракция + дистиллятное масло).
Вариант реализации изобретения 1
Способ прямого сжижения биомассы, предложенный в этом варианте реализации данного изобретения, включает следующие стадии:
(1) биомассу 1 подают в установку 2 предварительной обработки биомассы, чтобы высушить для получения высушенной биомассы, причем высушенную биомассу измельчают для получения измельченного материала с размером частиц 10 микрон, при этом измельченный материал представляет собой частицы пшеничной соломы;
(2) сырье 3 катализатора гидрирования подают в установку 4 приготовления катализатора гидрирования для осуществления нанесения и получения катализатора гидрирования (с размером частиц 20 микрон и количеством нанесения 15% мас.), который представляет собой аморфный оксид алюминия, несущий оксид Мо и оксид Ni, причем полученный катализатор гидрирования, измельченный материал и серу подают в установку 5 приготовления суспензии биомассы, чтобы смешать в соответствии с массовым соотношением 3:100:0,3 для получения смеси;
(3) смесь и растворитель-донор водорода смешивают для получения суспензии биомассы с содержанием твердых веществ 25% мас., при этом растворителем-донором водорода является каменноугольная смола средней / низкой температуры;
(4) суспензию биомассы и газообразный водород 6 вводят в первый реактор 7 с принудительной циркуляцией суспендированного слоя для проведения первой реакции сжижения и получения первого продукта реакции, причем условия реакции для первой реакции сжижения следующие: температура реакции 390°С, давление реакции 18 МПа, соотношение газ-жидкость составляет 1100 н.л/кг и объемный расход суспензии биомассы составляет 1,2 т/м3⋅ч;
(5) первый продукт реакции и газообразный водород вводят во второй реактор 8 с принудительной циркуляцией суспендированного слоя для проведения второй реакции сжижения и получения второго продукта реакции, причем условия реакции для второй реакции сжижения следующие: температура реакции 380°С, давление реакции 20 МПа, соотношение газ-жидкость составляет 1100 н.л/кг и объемный расход суспензии биомассы составляет 1,3 т/м3⋅ч;
(6) второй продукт реакции подают в горячий сепаратор 9 и подвергают первому разделению на газ и жидкость при температуре 320°С для получения первой жидкой фазы и первой газовой фазы;
(7) первую газовую фазу вводят в холодный сепаратор 10 и подвергают второму разделению на газ и жидкость при температуре 45°С для получения второй жидкой фазы, причем первую жидкую фазу и вторую жидкую фазу смешивают для получения смеси жидкой фазы;
(8) смесь жидкой фазы подают в колонну 11 перегонки и подвергают первой перегонке при температуре 320°С под давлением 0,5 МПа для получения легкой фракции и тяжелой фракции; и
(9) тяжелую фракцию подают в колонну 12 вакуумной перегонки и подвергают второй перегонке при температуре 350°С под давлением 15 кПа для отделения дистиллятного масла и остатка, при этом легкая фракция и дистиллятное масло являются конечной жидкостью сжижения.
На основании испытаний, выход жидкого масла из биомассы составляет 99% мас., а содержание твердого остатка в жидком масле составляет менее, чем 0,2% мас.
Вариант реализации изобретения 2
Способ прямого сжижения биомассы, предложенный в этом варианте реализации данного изобретения, включает следующие стадии:
(1) биомассу 1 подают в установку 2 предварительной обработки биомассы, чтобы высушить для получения высушенной биомассы, причем высушенную биомассу измельчают для получения измельченного материала с размером частиц 100 микрон, при этом измельченный материал представляет собой частицы соломы тростника;
(2) сырье 3 катализатора гидрирования подают в установку 4 приготовления катализатора гидрирования для осуществления нанесения и получения катализатора гидрирования (с размером частиц 100-150 микрон и количеством нанесения 10% мас.), который представляет собой аморфный оксид алюминия, несущий оксид W и оксид Ni, причем катализатор гидрирования, измельченный материал и серу подают в установку 5 приготовления суспензии биомассы, чтобы смешать в соответствии с массовым соотношением 1:100:0,4 для получения смеси;
(3) смесь и растворитель-донор водорода смешивают для получения суспензии биомассы с содержанием твердых веществ 10% мас., при этом растворителем-донором водорода является соевое масло;
(4) суспензию биомассы и газообразный водород 6 вводят в первый реактор 7 с принудительной циркуляцией суспендированного слоя для проведения первой реакции сжижения и получения первого продукта реакции, причем условия реакции для первой реакции сжижения следующие: температура реакции 300°С, давление реакции 25 МПа, соотношение газ-жидкость составляет 800 н.л/кг и объемный расход суспензии биомассы составляет 2 т/м3⋅ч;
(5) первый продукт реакции и газообразный водород вводят во второй реактор 8 с принудительной циркуляцией суспендированного слоя для проведения второй реакции сжижения и получения второго продукта реакции, причем условия реакции для второй реакции сжижения следующие: температура реакции 470°С, давление реакции 13 МПа, соотношение газ-жидкость составляет 1500 н.л/кг и объемный расход суспензии биомассы составляет 0,3 т/м3⋅ч;
(6) второй продукт реакции подают в горячий сепаратор 9 и подвергают первому разделению на газ и жидкость при температуре 290°С для получения первой жидкой фазы и первой газовой фазы;
(7) первую газовую фазу вводят в холодный сепаратор 10 и подвергают второму разделению на газ и жидкость при температуре 60°С для получения второй жидкой фазы, причем первую жидкую фазу и вторую жидкую фазу смешивают, получая смесь жидкой фазы;
(8) смесь жидкой фазы подают в колонну 11 перегонки и подвергают первой перегонке при 400°С под давлением 0,1 МПа для получения легкой фракции и тяжелой фракции; и
(9) тяжелую фракцию подают в колонну 12 вакуумной перегонки и подвергают второй перегонке при температуре 300°С под давлением 20 кПа для отделения дистиллятного масла и остатка, при этом легкая фракция и дистиллятное масло являются конечной жидкостью сжижения.
На основании испытаний выход жидкого масла из биомассы составляет 98,5% мас., а содержание твердого остатка в жидком масле составляет менее, чем 0,21% мас.
Вариант реализации изобретения 3
Способ прямого сжижения биомассы, предложенный в этом варианте реализации данного изобретения, включает следующие стадии:
(1) биомассу 1 подают в установку 2 предварительной обработки биомассы, чтобы высушить для получения высушенной биомассы, причем высушенную биомассу измельчают для получения измельченного материала с размером частиц 500 микрон, при этом измельченный материал представляет собой частицы соломы тростника;
(2) сырье 3 катализатора гидрирования подают в установку 4 приготовления катализатора гидрирования для осуществления нанесения и получения катализатора гидрирования (с размером частиц 100-150 микрон и количеством нанесения 25% мас.), который представляет собой аморфный оксид алюминия, несущий оксид Pd и оксид Ni, причем катализатор гидрирования, аморфный оксид железа, измельченный материал и серу подают в установку 5 приготовления суспензии биомассы, чтобы смешать в соответствии с массовым соотношением 2:2:100:0,3 для получения смеси;
(3) смесь и растворитель-донор водорода смешивают для получения суспензии биомассы с содержанием твердых веществ 50% мас., при этом растворителем-донором водорода является соевое масло;
(4) суспензию биомассы и газообразный водород 6 вводят в первый реактор 7 с принудительной циркуляцией суспендированного слоя для проведения первой реакции сжижения и получения первого продукта реакции, причем условия реакции для первой реакции сжижения следующие: температура реакции 470°С, давление реакции 13 МПа, соотношение газ-жидкость составляет 1500 н.л/кг и объемный расход суспензии биомассы составляет 0,3 т/м3⋅ч;
(5) первый продукт реакции и газообразный водород вводят во второй реактор 8 с принудительной циркуляцией суспендированного слоя для проведения второй реакции сжижения и получения второго продукта реакции, причем условия реакции для второй реакции сжижения следующие: температура реакции 300°С, давление реакции 25 МПа, соотношение газ-жидкость составляет 800 н.л/кг и объемный расход суспензии биомассы составляет 2 т/м3⋅ч;
(6) второй продукт реакции подают в горячий сепаратор 9 и подвергают первому разделению на газ и жидкость при температуре 460°С для получения первой жидкой фазы и первой газовой фазы;
(7) первую газовую фазу вводят в холодный сепаратор 10 и подвергают второму разделению на газ и жидкость при температуре 30°С для получения второй жидкой фазы, причем первую жидкую фазу и вторую жидкую фазу смешивают для получения смеси жидкой фазы;
(8) смесь жидкой фазы подают в колонну 11 перегонки и подвергают первой перегонке при температуре 260°С под давлением 0,7 МПа для получения легкой фракции и тяжелой фракции; и
(9) тяжелую фракцию подают в колонну 12 вакуумной перегонки и подвергают второй перегонке при температуре 300°С под давлением 20 кПа для отделения дистиллятного масла и остатка, при этом легкая фракция и дистиллятное масло являются конечной жидкостью сжижения.
На основании испытаний выход жидкого масла из биомассы составляет 98,7% мас., а содержание твердого остатка в жидком масле составляет менее, чем 0,25% мас.
Вариант реализации изобретения 4
Способ прямого сжижения биомассы, предложенный в этом варианте реализации данного изобретения, включает следующие стадии:
(1) биомассу 1 подают в установку 2 предварительной обработки биомассы, чтобы высушить для получения высушенной биомассы, причем высушенную биомассу измельчают для получения измельченного материала с размером частиц 2000 микрон, при этом измельченный материал представляет собой частицы древесной щепы;
(2) сырье 3 катализатора гидрирования подают в установку 4 приготовления катализатора гидрирования для осуществления нанесения и получения катализатора гидрирования (с размером частиц 100-150 микрон и количеством нанесения 20% мас.), который представляет собой аморфный оксид алюминия, несущий оксид Мо и оксид Со, причем катализатор гидрирования, измельченный материал и серу подают в установку 5 приготовления суспензии биомассы, чтобы смешать в соответствии с массовым соотношением 3:100:0,2 для получения смеси;
(3) смесь и растворитель-донор водорода смешивают для получения суспензии биомассы с содержанием твердых веществ 50% мас., при этом растворителем-донором водорода является жидкое масло животного происхождения низкой температуры;
(4) суспензию биомассы и газообразный водород 6 вводят в первый реактор 7 с принудительной циркуляцией суспендированного слоя для проведения первой реакции сжижения и получения первого продукта реакции, причем условия реакции для первой реакции сжижения следующие: температура реакции 430°С, давление реакции 18 МПа, соотношение газ-жидкость составляет 1200 н.л/кг и объемный расход суспензии биомассы составляет 0,9 т/м3⋅ч;
(5) первый продукт реакции и газообразный водород вводят во второй реактор 8 с принудительной циркуляцией суспендированного слоя для проведения второй реакции сжижения и получения второго продукта реакции, причем условия реакции для второй реакции сжижения следующие: температура реакции 330°С, давление реакции 22 МПа, соотношение газ-жидкость составляет 1000 н.л/кг и объемный расход суспензии биомассы составляет 1,3 т/м3⋅ч;
(6) второй продукт реакции подают в горячий сепаратор 9 и подвергают первому разделению на газ и жидкость при температуре 400°С для получения первой жидкой фазы и первой газовой фазы;
(7) первую газовую фазу вводят в холодный сепаратор 10 и подвергают второму разделению на газ и жидкость при температуре 42°С для получения второй жидкой фазы, причем первую жидкую фазу и вторую жидкую фазу смешивают для получения смеси жидкой фазы;
(8) смесь жидкой фазы подают в колонну 11 перегонки и подвергают первой перегонке при температуре 320°С под давлением 0,6 МПа для получения легкой фракции и тяжелой фракции; и
(9) тяжелую фракцию подают в колонну 12 вакуумной перегонки и подвергают второй перегонке при температуре 330°С под давлением 15 кПа для отделения дистиллятного масла и остатка, при этом легкая фракция и дистиллятное масло являются конечной жидкостью сжижения.
На основании испытаний выход жидкого масла из биомассы составляет 98% мас., а содержание твердого остатка в жидком масле составляет менее, чем 0,3% мас.
Вариант реализации изобретения 5
Способ прямого сжижения биомассы, предложенный в этом варианте реализации данного изобретения, включает следующие стадии:
(1) биомассу 1 подают в установку 2 предварительной обработки биомассы, чтобы высушить для получения высушенной биомассы, причем высушенную биомассу измельчают для получения измельченного материала с размером частиц 8 микрон, при этом измельченный материал представляет собой частицы древесной щепы;
(2) сырье 3 катализатора гидрирования подают в установку 4 приготовления катализатора гидрирования для осуществления нанесения и получения катализатора гидрирования (с размером частиц 250-350 микрон и количеством нанесения 18% мас.), который представляет собой аморфный оксид алюминия, несущий оксид W и оксид Со, причем катализатор гидрирования, измельченный материал и серу подают в установку 5 приготовления суспензии биомассы, чтобы смешать в соответствии с массовым соотношением 4:100:0,3 для получения смеси;
(3) смесь и растворитель-донор водорода смешивают для получения суспензии биомассы с содержанием твердых веществ 40% мас., при этом растворителем-донором водорода является жидкое масло животного происхождения низкой температуры;
(4) суспензию биомассы и газообразный водород 6 вводят в первый реактор 7 с принудительной циркуляцией суспендированного слоя для проведения первой реакции сжижения и получения первого продукта реакции, причем условия реакции для первой реакции сжижения следующие: температура реакции 320°С, давление реакции 21 МПа, соотношение газ-жидкость составляет 780 н.л/кг и объемный расход суспензии биомассы составляет 1,5 т/м3⋅ч;
(5) первый продукт реакции и газообразный водород вводят во второй реактор 8 с принудительной циркуляцией суспендированного слоя для проведения второй реакции сжижения и получения второго продукта реакции, причем условия реакции для второй реакции сжижения следующие: температура реакции 330°С, давление реакции 22 МПа, соотношение газ-жидкость составляет 1000 н.л/кг и объемный расход суспензии биомассы составляет 1,3 т/м3⋅ч;
(6) второй продукт реакции подают в горячий сепаратор 9 и подвергают первому разделению на газ и жидкость при температуре 320°С для получения первой жидкой фазы и первой газовой фазы;
(7) первую газовую фазу вводят в холодный сепаратор 10 и подвергают второму разделению на газ и жидкость при температуре 51°С для получения второй жидкой фазы, причем первую жидкую фазу и вторую жидкую фазу смешивают для получения смеси жидкой фазы;
(8) смесь жидкой фазы подают в колонну 11 перегонки и подвергают первой перегонке при температуре 350°С под давлением 0,3 МПа для получения легкой фракции и тяжелой фракции; и
(9) тяжелую фракцию подают в колонну 12 вакуумной перегонки и подвергают второй перегонке при температуре 370°С под давлением 7 кПа для отделения дистиллятного масла и остатка, при этом легкая фракция и дистиллятное масло являются конечной жидкостью сжижения.
На основании испытаний выход жидкого масла из биомассы составляет 98% мас., а содержание твердого остатка в жидком масле составляет менее, чем 0,2% мас.
Вариант реализации изобретения 6
Способ прямого сжижения биомассы, предложенный в этом варианте реализации данного изобретения, проиллюстрированном на Фиг. 2, включает следующие стадии:
(1) биомассу 1 подают в установку 2 предварительной обработки биомассы, чтобы высушить для получения высушенной биомассы, причем высушенную биомассу измельчают для получения измельченного материала с размером частиц 500 микрон, при этом измельченный материал представляет собой частицы соломы тростника;
(2) сырье 3 катализатора гидрирования подают в установку 4 приготовления катализатора гидрирования для осуществления нанесения и получения катализатора гидрирования (с размером частиц 100-150 микрон и количеством нанесения 25% мас.), который представляет собой аморфный оксид алюминия, несущий оксид Pd и оксид Ni; причем катализатор гидрирования, аморфный оксид железа, измельченный материал и серу подают в установку 5 приготовления суспензии биомассы, чтобы смешать в соответствии с массовым соотношением 2:2:100:0,3 для получения смеси;
(3) смесь и растворитель-донор водорода смешивают для получения суспензии биомассы с содержанием твердых веществ 50% мас., при этом растворителем-донором водорода является соевое масло;
(4) суспензию биомассы и газообразный водород 6 вводят в первый реактор 7 с принудительной циркуляцией суспендированного слоя для проведения первой реакции сжижения и получения первого продукта реакции, причем условия реакции для первой реакции сжижения следующие: температура реакции 470°С, давление реакции 13 МПа, соотношение газ-жидкость составляет 1500 н.л/кг и объемный расход суспензии биомассы составляет 0,3 т/м3⋅ч;
(5) первый продукт реакции и газообразный водород вводят во второй реактор 8 с принудительной циркуляцией суспендированного слоя для проведения второй реакции сжижения и получения второго продукта реакции, причем условия реакции для второй реакции сжижения следующие: температура реакции 300°С, давление реакции 25 МПа, соотношение газ-жидкость составляет 800 н.л/кг и объемный расход суспензии биомассы составляет 2 т/м3⋅ч;
(6) второй продукт реакции подают в горячий сепаратор 9 и подвергают первому разделению на газ и жидкость при температуре 460°С для получения первой жидкой фазы и первой газовой фазы;
(7) первую газовую фазу вводят в холодный сепаратор 10 и подвергают второму разделению на газ и жидкость при температуре 30°С для получения второй жидкой фазы и второй газовой фазы, причем первую жидкую фазу и вторую жидкую фазу смешивают для получения смеси жидкой фазы; а вторую газовую фазу и газообразный водород стадии (4) и/или на стадии (5) смешивают для получения газовой смеси, при этом газовую смесь вводят в реакционную систему;
(8) смесь жидкой фазы подают в колонну 11 перегонки и подвергают первой перегонке при температуре 260°С под давлением 0,7 МПа для получения легкой фракции и тяжелой фракции;
(9) тяжелую фракцию подают в колонну 12 вакуумной перегонки и подвергают второй перегонке при температуре 300°С под давлением 20 кПа для отделения дистиллятного масла и остатка, при этом легкая фракция и дистиллятное масло являются конечной жидкостью сжижения.
(10) конечную жидкость, полученную на стадии (9), подают в реактор 13 гидрогенизации сжиженной нефти с принудительной циркуляцией суспендированного слоя для проведения реакции гидрирования и получения продукта гидрирования, причем условия реакции гидрирования следующие: температура реакции 360°С, давление реакции 19 МПа, соотношение газ-жидкость составляет 1100 н.л/кг и объемный расход составляет 1,5 ч-1;
(11) продукт гидрирования подают в газожидкостный сепаратор 14 и подвергают третьему разделению на газ и жидкость для получения третьей газовой фазы и третьей жидкой фазы; причем третью газовую фазу и газообразный водород стадии (2) и/или на стадии (3) смешивают для получения газовой смеси, при этом газовую смесь вводят в реакционную систему, или третью газовую фазу выпускают из системы; и
(12) третью жидкую фазу подают в колонну 15 фракционирования продукта и подвергают операции фракционирования для получения легкого масла и тяжелого масла 16; причем тяжелое масло 16 возвращают на стадию (3) для использования в качестве растворителя-донора водорода, при этом фракционирование проводят при температуре 330°С.
На основании испытаний, выход жидкого масла из биомассы составляет 98,7% мас., а содержание твердого остатка в жидком масле составляет менее, чем 0,25% мас.
Вариант реализации изобретения 7
Способ прямого сжижения биомассы, предложенный в этом варианте реализации данного изобретения, проиллюстрированном на Фиг. 2, включает следующие стадии:
(1) биомассу 1 подают в установку 2 предварительной обработки биомассы, чтобы высушить для получения высушенной биомассы, причем высушенную биомассу измельчают для получения измельченного материала с размером частиц 2000 микрон, при этом измельченный материал представляет собой частицы древесной щепы;
(2) сырье 3 катализатора гидрирования подают в установку 4 приготовления катализатора гидрирования для осуществления нанесения и получения катализатора гидрирования (с размером частиц 100-150 микрон и количеством нанесения 20% мас.), который представляет собой аморфный оксид алюминия, несущий оксид Мо и оксид Со; причем катализатор гидрирования, измельченный материал и серу подают в установку 5 приготовления суспензии биомассы, чтобы смешать в соответствии с массовым соотношением 3:100:0,2 для получения смеси;
(3) смесь и растворитель-донор водорода смешивают для получения суспензии биомассы с содержанием твердых веществ 50% мас., при этом растворителем-донором водорода является жидкое масло животного происхождения низкой температуры;
(4) суспензию биомассы и газообразный водород 6 вводят в первый реактор 7 с принудительной циркуляцией суспендированного слоя для проведения первой реакции сжижения и получения первого продукта реакции, причем условия реакции для первой реакции сжижения следующие: температура реакции 430°С, давление реакции 18 МПа, соотношение газ-жидкость составляет 1200 н.л/кг и объемный расход суспензии биомассы составляет 0,9 т/м3⋅ч;
(5) первый продукт реакции и газообразный водород вводят во второй реактор 8 с принудительной циркуляцией суспендированного слоя для проведения второй реакции сжижения и получения второго продукта реакции, причем условия реакции для второй реакции сжижения следующие: температура реакции 330°С, давление реакции 22 МПа, соотношение газ-жидкость составляет 1000 н.л/кг и объемный расход суспензии биомассы составляет 1,3 т/м3⋅ч;
(6) второй продукт реакции подают в горячий сепаратор 9 и подвергают первому разделению на газ и жидкость при температуре 400°С для получения первой жидкой фазы и первой газовой фазы;
(7) первую газовую фазу вводят в холодный сепаратор 10 и подвергают второму разделению на газ и жидкость при температуре 42°С для получения второй жидкой фазы и второй газовой фазы, причем первую жидкую фазу и вторую жидкую фазу смешивают для получения смеси жидкой фазы; а вторую газовую фазу и газообразный водород стадии (4) и/или на стадии (5) смешивают для получения газовой смеси, при этом газовую смесь вводят в реакционную систему;
(8) смесь жидкой фазы подают в колонну 11 перегонки и подвергают первой перегонке при температуре 320°С под давлением 0,6 МПа для получения легкой фракции и тяжелой фракции;
(9) тяжелую фракцию подают в колонну 12 вакуумной перегонки и подвергают второй перегонке при температуре 330°С под давлением 15 кПа для отделения дистиллятного масла и остатка, при этом легкая фракция и дистиллятное масло являются конечной жидкостью сжижения.
(10) конечную жидкость, полученную на стадии (9), подают в реактор 13 гидрогенизации сжиженной нефти с принудительной циркуляцией суспендированного слоя для проведения реакции гидрирования и получения продукта гидрирования, причем условия реакции гидрирования следующие: температура реакции 430°С, давление реакции 13 МПа, соотношение газ-жидкость составляет 1500 н.л/кг и объемный расход составляет 0,5 ч-1;
(11) продукт гидрирования подают в газожидкостный сепаратор 14 и подвергают третьему разделению на газ и жидкость для получения третьей газовой фазы и третьей жидкой фазы; причем третью газовую фазу и газообразный водород стадии (2) и/или на стадии (3) смешивают для получения газовой смеси, а газовую смесь вводят в реакционную систему, или третью газовую фазу выпускают из системы; и
(12) третью жидкую фазу подают в колонну 15 фракционирования продукта и подвергают операции фракционирования для получения легкого масла и тяжелого масла 16; причем тяжелое масло 16 возвращают на стадию (3) для использования в качестве растворителя-донора водорода, при этом фракционирование проводят при температуре 390°С.
На основании испытаний выход жидкого масла из биомассы составляет 98% мас., а содержание твердого остатка в жидком масле составляет менее, чем 0,3% мас.
Вариант реализации изобретения 8
Способ прямого сжижения биомассы предложенный в этом варианте реализации данного изобретения, проиллюстрированном на Фиг. 2, включает следующие стадии:
(1) биомассу 1 подают в установку 2 предварительной обработки биомассы, чтобы высушить для получения высушенной биомассы, причем высушенную биомассу измельчают для получения измельченного материала с размером частиц 8 микрон, при этом измельченный материал представляет собой частицы древесной щепы;
(2) сырье 3 катализатора гидрирования подают в установку 4 приготовления катализатора гидрирования для осуществления нанесения и получения катализатора гидрирования (с размером частиц 250-350 микрон и количеством нанесения 18% мас.), который представляет собой аморфный оксид алюминия, несущий оксид W и оксид Со; причем катализатор гидрирования, измельченный материал и серу подают в установку 5 приготовления суспензии биомассы, чтобы смешать в соответствии с массовым соотношением 4:100:0,3 для получения смеси;
(3) смесь и растворитель-донор водорода смешивают для получения суспензии биомассы с содержанием твердых веществ 40% мас., при этом растворителем-донором водорода является жидкое масло животного происхождения низкой температуры;
(4) суспензию биомассы и газообразный водород 6 вводят в первый реактор 7 с принудительной циркуляцией суспендированного слоя для проведения первой реакции сжижения и получения первого продукта реакции, причем условия реакции для первой реакции сжижения следующие: температура реакции 320°С, давление реакции 21 МПа, соотношение газ-жидкость составляет 780 н.л/кг и объемный расход суспензии биомассы составляет 1,5 т/м3⋅ч;
(5) первый продукт реакции и газообразный водород вводят во второй реактор 8 с принудительной циркуляцией суспендированного слоя для проведения второй реакции сжижения и получения второго продукта реакции, причем условия реакции для второй реакции сжижения следующие: температура реакции 330°С, давление реакции 22 МПа, соотношение газ-жидкость составляет 1000 н.л/кг и объемный расход суспензии биомассы составляет 1,3 т/м3⋅ч;
(6) второй продукт реакции подают в горячий сепаратор 9 и подвергают первому разделению на газ и жидкость при температуре 320°С для получения первой жидкой фазы и первой газовой фазы;
(7) первую газовую фазу вводят в холодный сепаратор 10 и подвергают второму разделению на газ и жидкость при температуре 51°С для получения второй жидкой фазы и второй газовой фазы, причем первую жидкую фазу и вторую жидкую фазу смешивают для получения смеси жидкой фазы; а вторую газовую фазу и газообразный водород стадии (4) и/или на стадии (5) смешивают для получения газовой смеси, при этом газовую смесь вводят в реакционную систему;
(8) смесь жидкой фазы подают в колонну 11 перегонки и подвергают первой перегонке при температуре 350°С под давлением 0,3 МПа для получения легкой фракции и тяжелой фракции;
(9) тяжелую фракцию подают в колонну 12 вакуумной перегонки и подвергают второй перегонке при температуре 370°С под давлением 7 кПа для отделения дистиллятного масла и остатка, при этом легкая фракция и дистиллятное масло являются конечной жидкостью сжижения.
(10) конечную жидкость, полученную на стадии (9), подают в реактор 13 гидрогенизации сжиженной нефти с принудительной циркуляцией суспендированного слоя для проведения реакции гидрирования и получения продукта гидрирования, причем условия реакции гидрирования следующие: температура реакции 300°С, давление реакции 25 МПа, соотношение газ-жидкость составляет 800 н.л/кг и объемный расход составляет 2 ч-1;
(11) продукт гидрирования подают в газожидкостный сепаратор 14 и подвергают третьему разделению на газ и жидкость для получения третьей газовой фазы и третьей жидкой фазы; причем третью газовую фазу и газообразный водород стадии (2) и/или на стадии (3) смешивают для получения газовой смеси, при этом газовую смесь вводят в реакционную систему, или третью газовую фазу выпускают из системы; и
(12) третью жидкую фазу подают в колонну 15 фракционирования продукта и подвергают операции фракционирования для получения легкого масла и тяжелого масла 16; причем тяжелое масло 16 возвращают на стадию (3) для использования в качестве растворителя-донора водорода, при этом фракционирование проводят при температуре 280°С.
На основании испытаний выход жидкого масла из биомассы составляет 98% мас., а содержание твердого остатка в жидком масле составляет менее, чем 0,2% мас.
Вариант реализации изобретения 9
Способ прямого сжижения биомассы, предложенный в этом варианте реализации данного изобретения, включает следующие стадии:
(1) биомассу 1 подают в установку 2 предварительной обработки биомассы, чтобы высушить для получения высушенной биомассы, причем высушенную биомассу измельчают для получения измельченного материала с размером частиц 10 микрон, при этом измельченный материал представляет собой частицы пшеничной соломы;
(2) сырье 3 катализатора гидрирования подают в установку 4 приготовления катализатора гидрирования для осуществления нанесения и получения катализатора гидрирования (с размером частиц 20 микрон и количеством нанесения 15% мас.), который представляет собой аморфный оксид алюминия, несущий оксид Мо и оксид Ni, причем катализатор гидрирования, измельченный материал и серу подают в установку 5 приготовления суспензии биомассы, чтобы смешать в соответствии с массовым соотношением 3:100:0,3 для получения смеси;
(3) смесь и растворитель-донор водорода смешивают для получения суспензии биомассы с содержанием твердых веществ 25% мас., при этом растворителем-донором водорода является каменноугольная смола средней/ низкой температуры;
(4) суспензию биомассы и газообразный водород 6 вводят в первый реактор 7 с принудительной циркуляцией суспендированного слоя для проведения первой реакции сжижения и получения первого продукта реакции, причем условия реакции для первой реакции сжижения следующие: температура реакции 450°С, давление реакции 14 МПа, соотношение газ-жидкость составляет 1100 н.л/кг и объемный расход суспензии биомассы составляет 1,2 т/м3⋅ч;
(5) первый продукт реакции и газообразный водород вводят во второй реактор 8 с принудительной циркуляцией суспендированного слоя для проведения второй реакции сжижения и получения второго продукта реакции, причем условия реакции для второй реакции сжижения следующие: температура реакции 340°С, давление реакции 14 МПа, соотношение газ-жидкость составляет 1100 н.л/кг и объемный расход суспензии биомассы составляет 1,3 т/м3⋅ч;
(6) второй продукт реакции подают в горячий сепаратор 9 и подвергают первому разделению на газ и жидкость при температуре 320°С для получения первой жидкой фазы и первой газовой фазы;
(7) первую газовую фазу вводят в холодный сепаратор 10 и подвергают второму разделению на газ и жидкость при температуре 45°С для получения второй жидкой фазы, причем первую жидкую фазу и вторую жидкую фазу смешивают для получения смеси жидкой фазы;
(8) смесь жидкой фазы подают в колонну 11 перегонки и подвергают первой перегонке при температуре 320°С под давлением 0,5 МПа для получения легкой фракции и тяжелой фракции; и
(9) тяжелую фракцию подают в колонну 12 вакуумной перегонки и подвергают второй перегонке при температуре 350°С под давлением 15 кПа для отделения дистиллятного масла и остатка, при этом легкая фракция и дистиллятное масло являются конечной жидкостью сжижения.
На основании испытаний выход жидкого масла из биомассы составляет 98,8% мас., а содержание твердого остатка в жидком масле составляет менее, чем 0,23% мас.
Сравнительный пример 1
Способ прямого сжижения биомассы, предложенный в этом сравнительном примере, включает следующие стадии:
(1) биомассу 1 подают в установку 2 предварительной обработки биомассы, чтобы высушить для получения высушенной биомассы, причем высушенную биомассу измельчают для получения измельченного материала с размером частиц 10 микрон, при этом измельченный материал представляет собой частицы пшеничной соломы;
(2) сырье 3 катализатора гидрирования подают в установку 4 приготовления катализатора гидрирования для осуществления нанесения и получения катализатора гидрирования (с размером частиц 20 микрон и количеством нанесения 15% мас.), который представляет собой аморфный оксид алюминия, несущий оксид Мо и оксид Ni, причем катализатор гидрирования, измельченный материал и серу подают в установку 5 приготовления суспензии биомассы, чтобы смешать в соответствии с массовым соотношением 3:100:0,3 для получения смеси;
(3) смесь и растворитель-донор водорода смешивают для получения суспензии биомассы с содержанием твердых веществ 25% мас., при этом растворителем-донором водорода является каменноугольная смола средней/низкой температуры;
(4) суспензию биомассы и газообразный водород 6 вводят в первый реактор 7 с принудительной циркуляцией суспендированного слоя для проведения первой реакции сжижения и получения первого продукта реакции, причем условия реакции для первой реакции сжижения следующие: температура реакции 390°С, давление реакции 18 МПа, соотношение газ-жидкость составляет 1100 н.л/кг и объемный расход суспензии биомассы составляет 1,2 т/м3⋅ч;
(5) первый продукт реакции и газообразный водород вводят во второй реактор 8 с принудительной циркуляцией суспендированного слоя для проведения второй реакции сжижения и получения второго продукта реакции, причем условия реакции для второй реакции сжижения следующие: температура реакции 380°С, давление реакции 20 МПа, соотношение газ-жидкость составляет 1100 н.л/кг и объемный расход суспензии биомассы составляет 1,3 т/м3⋅ч;
(6) второй продукт реакции подают в горячий сепаратор 9 и подвергают разделению на газ и жидкость при температуре 320°С для получения жидкой фазы и газовой фазы; и
(7) жидкую фазу подают в колонну перегонки и подвергают перегонке при температуре 320°С под давлением 0,5 МПа для получения легкой фракции и тяжелой фракции;
На основании испытаний, выход жидкого масла из биомассы составляет 70% мас., при этом содержание остатка в легкой фракции составляет 5% мас.
Очевидно, что описанные выше варианты реализации изобретения являются всего лишь примерами для наглядности описания, но не предназначены для ограничения вариантов осуществления данного изобретения. Для специалистов в данной области техники на основании вышеприведенного описания могут быть сделаны разные вариации или изменения в различных формах. В контексте данного изобретения все варианты осуществления не должны и не могут быть исчерпывающими. Любые произведенные очевидные вариации или изменения также находятся в пределах объема защиты данного изобретения.
Claims (41)
1. Способ прямого сжижения биомассы, включающий стадии, на которых:
(1) смешивают биомассу, катализатор гидрирования и растворитель-донор водорода для приготовления суспензии биомассы,
причем стадия (1) включает следующие этапы:
(a) биомассу сушат для получения высушенной биомассы, которую измельчают для получения измельченного материала;
(b) смешивают измельченный материал с катализатором гидрирования для получения смеси; и
(c) смешивают смесь с растворителем-донором водорода для приготовления суспензии биомассы;
(2) проводят первую реакцию сжижения с суспензией биомассы и газообразным водородом для получения первого продукта реакции;
(3) проводят вторую реакцию сжижения с первым продуктом реакции и газообразным водородом для получения второго продукта реакции;
(4) второй продукт реакции подвергают первому разделению на газ и жидкость при температуре 290-460°С для получения первой жидкой фазы и первой газовой фазы;
(5) первую газовую фазу подвергают второму разделению на газ и жидкость при температуре 30-60°С для получения второй жидкой фазы и смешивают первую жидкую фазу со второй жидкой фазой для получения смеси жидкой фазы;
(6) проводят первую перегонку смеси жидкой фазы для получения легкой фракции и тяжелой фракции; и
(7) проводят вторую перегонку тяжелой фракции для отделения дистиллятного масла и остатка, при этом легкая фракция и дистиллятное масло являются конечной жидкостью сжижения;
причем способ дополнительно включает стадии, на которых проводят реакцию гидрирования конечной жидкости для получения продукта гидрирования, который подвергают операции фракционирования для получения легкого масла и тяжелого масла; при этом тяжелое масло возвращают на стадию (1) для использования в качестве растворителя-донора водорода и реакцию гидрирования проводят при следующих условиях:
температура реакции 300-430°С;
давление реакции 13-25 МПа;
соотношение газ-жидкость составляет 800-1500 н.л/кг;
объемный расход составляет 0,5-2 ч-1; и
операцию фракционирования проводят при температуре 280-390°С.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на стадии (1) отношение биомассы к катализатору гидрирования по массе составляет 100:(1-5), а
размер частиц измельченного материала составляет 5-2000 микрон;
размер частиц катализатора гидрирования составляет 10-20 микрон; и
катализатор гидрирования содержит по меньшей мере один выбранный из группы, содержащей следующие катализаторы:
(1) аморфный оксид железа и/или аморфный оксид-гидроксид железа; и
(2) аморфный оксид алюминия, несущий активный компонент, причем активный компонент содержит по меньшей мере один оксид, выбранный из оксидов металлов группы VIB, группы VIIB и группы VIII, и содержание активного компонента составляет 10-25% масс.
3. Способ по любому из пп. 1, 2, отличающийся тем, что на стадии (2) реакцию проводят для первой реакции сжижения при следующих условиях:
температура реакции 300-470°С;
давление реакции 13-25 МПа;
соотношение газ-жидкость составляет 800-1500 н.л/кг; и
объемный расход суспензии биомассы составляет 0,3-2 т/м3⋅ч.
4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что на стадии (3) реакцию проводят для второй реакции сжижения при следующих условиях:
температура реакции 300-470°С;
давление реакции 13-25 МПа;
соотношение газ-жидкость составляет 800-1500 н.л/кг; и
объемный расход суспензии биомассы составляет 0,3-2 т/м3⋅ч.
5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что на стадии (6) первую перегонку проводят при температуре 260-400°С под давлением 0,1-0,7 МПа; и
на стадии (7) вторую перегонку проводят при температуре 300-400°С под давлением 5-20 кПа.
6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что стадия (5) дополнительно включает этапы, на которых собирают вторую газовую фазу, полученную после второго разделения на газ и жидкость, смешивают вторую газовую фазу с газообразным водородом на стадии (2) и/или на стадии (3) для получения газовой смеси и вводят газовую смесь в реакционную систему.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно включает следующие стадии перед тем, как продукт гидрирования подвергают операции фракционирования:
продукт гидрирования подвергают третьему разделению на газ и жидкость для получения третьей газовой фазы и третьей жидкой фазы;
третью газовую фазу смешивают с газообразным водородом на стадии (2) и/или на стадии (3) для получения газовой смеси, которую вводят в реакционную систему, или
третью газовую фазу выпускают из системы, и стадию, в которой третью жидкую фазу подвергают операции фракционирования.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611043908.6 | 2016-11-21 | ||
| CN201611043908.6A CN108085038B (zh) | 2016-11-21 | 2016-11-21 | 一种生物质直接液化的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2677911C1 true RU2677911C1 (ru) | 2019-01-22 |
Family
ID=62144833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017140244A RU2677911C1 (ru) | 2016-11-21 | 2017-11-20 | Способ прямого сжижения биомассы |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10260004B2 (ru) |
| CN (1) | CN108085038B (ru) |
| RU (1) | RU2677911C1 (ru) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10287506B2 (en) | 2016-11-21 | 2019-05-14 | Beijing Huashi United Energy Technology and Development Co., Ltd | Biomass liquefaction process, and fuel oils and chemical materials prepared by the same |
| US10640713B1 (en) * | 2018-03-01 | 2020-05-05 | Michael H Gurin | Biomass energy and value maximization |
| CN108611115B (zh) * | 2018-05-31 | 2021-09-03 | 耿一博 | 一种用于生物质液化的液化设备及方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110167713A1 (en) * | 2010-01-12 | 2011-07-14 | IFP Energies Nouvelles | Process for direct hydorliquefaction of biomass comprising two stages of ebullating bed hydroconversion |
| FR2974109A1 (fr) * | 2011-04-14 | 2012-10-19 | IFP Energies Nouvelles | Procede d'hydroconversion de biomasse integrant une technologie utilisant un reacteur contenant un catalyseur disperse |
| WO2014096704A1 (fr) * | 2012-12-20 | 2014-06-26 | IFP Energies Nouvelles | Procédé avec separation de traitement de charges petrolieres pour la production de fiouls a basse teneur en soufre |
| RU2556860C1 (ru) * | 2014-01-31 | 2015-07-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) | Способ получения жидких углеводородных смесей путем гидроконверсии лигноцеллюлозной биомассы |
| RU2564408C1 (ru) * | 2011-12-14 | 2015-09-27 | Юоп Ллк | Способы дезоксигенирования полученного из биомассы пиролизного масла |
| RU2014147316A (ru) * | 2012-05-18 | 2016-06-10 | Юоп Ллк | Способ разделения с помощью модифицированной системы горячего сепаратора повышенной производительности |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4510037A (en) * | 1983-12-23 | 1985-04-09 | Hri, Inc. | Hydrogenation process for solid carbonaceous feed materials using thermal countercurrent flow reaction zone |
| CN1114467C (zh) | 2000-12-15 | 2003-07-16 | 清华大学 | 一种循环悬浮床干法烟气脱硫工艺及其系统 |
| CN201351763Y (zh) | 2009-02-23 | 2009-11-25 | 神华集团有限责任公司 | 一种高压差减压阀 |
| CN102310005A (zh) | 2010-07-07 | 2012-01-11 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种重油加氢处理催化剂的再生方法 |
| US20140275299A1 (en) * | 2013-03-14 | 2014-09-18 | Algae Systems, LLC | Systems and Methods for Hydrothermal Conversion of Biomass |
| CN103242871B (zh) | 2013-05-28 | 2015-05-13 | 中国石油大学(华东) | 一种重油-生物质加氢共液化处理工艺 |
| CN103484141B (zh) * | 2013-09-05 | 2015-03-18 | 北京林业大学 | 一种生物质热裂解液化在线脱氧加氢制备生物油的方法 |
| CN104588079B (zh) | 2013-11-03 | 2017-02-15 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种渣油加氢处理催化剂及其制备方法 |
| CN204051658U (zh) | 2014-09-01 | 2014-12-31 | 北京石油化工工程有限公司 | 一种加氢反应器 |
| CN104388117B (zh) | 2014-11-10 | 2016-06-22 | 陕西延长石油（集团）有限责任公司 | 一种重油加氢裂化生产高品质燃料油的方法 |
| CN204752627U (zh) | 2015-07-06 | 2015-11-11 | 北京石油化工工程有限公司 | 一种悬浮床加氢热高分至热低分的减压系统 |
-
2016
- 2016-11-21 CN CN201611043908.6A patent/CN108085038B/zh active Active
-
2017
- 2017-11-20 RU RU2017140244A patent/RU2677911C1/ru active
- 2017-11-20 US US15/818,360 patent/US10260004B2/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110167713A1 (en) * | 2010-01-12 | 2011-07-14 | IFP Energies Nouvelles | Process for direct hydorliquefaction of biomass comprising two stages of ebullating bed hydroconversion |
| FR2974109A1 (fr) * | 2011-04-14 | 2012-10-19 | IFP Energies Nouvelles | Procede d'hydroconversion de biomasse integrant une technologie utilisant un reacteur contenant un catalyseur disperse |
| RU2564408C1 (ru) * | 2011-12-14 | 2015-09-27 | Юоп Ллк | Способы дезоксигенирования полученного из биомассы пиролизного масла |
| RU2014147316A (ru) * | 2012-05-18 | 2016-06-10 | Юоп Ллк | Способ разделения с помощью модифицированной системы горячего сепаратора повышенной производительности |
| WO2014096704A1 (fr) * | 2012-12-20 | 2014-06-26 | IFP Energies Nouvelles | Procédé avec separation de traitement de charges petrolieres pour la production de fiouls a basse teneur en soufre |
| RU2556860C1 (ru) * | 2014-01-31 | 2015-07-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Трудового Красного Знамени Институт нефтехимического синтеза им. А.В. Топчиева Российской академии наук (ИНХС РАН) | Способ получения жидких углеводородных смесей путем гидроконверсии лигноцеллюлозной биомассы |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108085038B (zh) | 2020-06-16 |
| US20180142162A1 (en) | 2018-05-24 |
| US10260004B2 (en) | 2019-04-16 |
| CN108085038A (zh) | 2018-05-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Foong et al. | Progress in waste valorization using advanced pyrolysis techniques for hydrogen and gaseous fuel production | |
| Mathimani et al. | A review on the hydrothermal processing of microalgal biomass to bio-oil-Knowledge gaps and recent advances | |
| Isa et al. | Hydrogen donor solvents in liquefaction of biomass: a review | |
| Demirbas | Biorefineries: Current activities and future developments | |
| Pattiya | Fast pyrolysis | |
| Demirbas | Biofuels securing the planet’s future energy needs | |
| Varma et al. | A review on pyrolysis of biomass and the impacts of operating conditions on product yield, quality, and upgradation | |
| Biradar et al. | Production and fuel quality upgradation of pyrolytic bio-oil from Jatropha Curcas de-oiled seed cake | |
| Rahimi et al. | An overview on thermochemical conversion and potential evaluation of biofuels derived from agricultural wastes | |
| US10392566B2 (en) | Co-processing for control of hydropyrolysis processes and products thereof | |
| Jha et al. | A review of biomass resources and thermochemical conversion technologies | |
| Demirkaya et al. | Liquefaction of waste hazelnut shell by using sub-and supercritical solvents as a reaction medium | |
| CN105623723A (zh) | 由可再生资源制备燃料组合物的方法和相关系统 | |
| RU2677911C1 (ru) | Способ прямого сжижения биомассы | |
| WO2019019539A1 (zh) | 利用生物油催化加氢耦合催化裂化制备芳香烃和烯烃的方法及装置 | |
| US20230092425A1 (en) | Method for preparing high-quality fuel oil and/or chemical raw material from biomass pyrolysis liquid | |
| Burra et al. | Thermochemical reforming of wastes to renewable fuels | |
| WO2020216062A1 (zh) | 一种生物质热解液制备燃油的方法 | |
| CN101831328B (zh) | 一种绿色燃油及其制备方法 | |
| Du et al. | Study on thermochemical conversion of triglyceride biomass catalyzed by biochar catalyst | |
| RU2674018C1 (ru) | Способ производства лёгкого масла путем сжижения биомассы | |
| Morris | Production of bio-oils via catalytic pyrolysis | |
| Wang et al. | Microwave-assisted pyrolysis of vegetable oil soapstock: Comparative study of rapeseed, sunflower, corn, soybean, rice, and peanut oil soapstock | |
| Guruviah et al. | Thermochemical conversion: bio-oil and syngas production | |
| Dalal et al. | Sustainable production of biochar, bio-gas and bio-oil from lignocellulosic biomass and biomass waste |