用于水热加氢催化转化的生物质处理制造技术

提供了在进行生物质进料的催化加氢/氢解/加氢脱氧之前，以一定方式从生物质选择性除去对随后的水热加氢催化转化有害的氯和磷的方法，所述方式不降低水热加氢催化处理的有效性，同时最小化该方法中所使用的水的量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求2013年12月18日提交的未决美国临时专利申请序列号61/917402的权益。专利
本专利技术涉及在由生物质生产适用于运输燃料和工业化学品的高级烃中用于水热加氢催化处理的生物质的处理。更具体而言，本专利技术涉及从用于有效生物质水热加氢催化转化的生物质中除去磷和氯。专利技术背景大量的注意已经放在发展用于提供来自除化石燃料外的资源的能量的新技术。生物质是显示作为化石燃料替代物的希望的资源。与化石燃料相反，生物质也是可再生的。生物质可以用作可再生燃料的来源。生物质的一种类型是植物生物质。由于木质纤维材料组成高等植物中的细胞壁，植物生物质是世界上碳水化合物的最丰富的来源。植物细胞壁被分成两个部分，初生细胞壁和次生细胞壁。初生细胞壁提供用于扩增细胞的结构，并且由三种主要多糖(纤维素、果胶和半纤维素)和一组糖蛋白组成。次生细胞壁(其在细胞已经完成生长之后产生)也含有多糖，并且通过聚合木质素共价交联至半纤维素来加强。半纤维素和果胶通常据发现很丰富，但纤维素是主要的多糖并且是碳水化合物的最丰富的来源。然而，从纤维素产生燃料提出困难的技术问题。此困难的一些因素是木质纤维素(像木材)的物理密度(可以使得用化学品渗透木质纤维素的生物质结构是困难的)和木质纤维素的化学复杂性(导致将纤维素的长链聚合结构分解成可用于产生燃料的碳水化合物是困难的)。此困难的另一因素是在生物质中含有的氮化合物和硫化合物。生物质中含有的氮化合物和硫化合物可以使随后处理中使用的催化剂中毒。大多数运输车辆需要由内燃机和/或推进发动机提供的高功率密度。这些发动机需要一般呈液态或在更小程度上压缩气体的清洁燃烧燃料。液体燃料由于它们的高能量密度和它们被泵送的能力是更便携的，其使得搬运更容易。目前，诸如生物质的生物基进料提供液体运输燃料的唯一可再生替代物。不幸地，发展用于产生液体生物燃料的新技术的进展在发展在适合当前基础结构内尤其是液体燃料产品中是缓慢的。虽然各种燃料可以由生物质资源(诸如乙醇、甲醇和植物油)和气体燃料(诸如氢气和甲烷)产生，这些燃料需要适合于它们特征的新分布技术和/或燃烧技术。一些燃料的产生也趋于昂贵，并且产生关于它们的净节碳的问题。需要将生物质直接处理成服从现有基础结构的液体燃料。生物质作为进料的处理挑战在于：需要直接偶联生物质水解以释放糖，并且催化氢化/氢解/加氢脱氧所述糖以预防分解成重尾馏分(焦糖或者焦油)。此外，最小化在处置之前需要处理的废产品的生成和/或由中毒导致的催化剂失活是挑战。
技术实现思路
据发现，理想的是在以不降低水热加氢催化处理的有效性同时最小化在方法中使用的水的量的方式进行生物质的催化氢化/氢解/加氢脱氧前从生物质进料除去氯和磷。在一个实施方案中，提供用于从纤维素类生物质固体选择性除去氯和磷的方法，所述方法包括：a.提供在第一接触区中在约0℃至约60℃范围内的温度下通过第一分散或半连续液相和第一连续气相接触的纤维素类生物质固体的第一部分，其中所述液相包括具有大于9的pH的碱溶液，其中所述第一液相的通量是至少1kg/(m2s)；b.提供在第二接触区中在约0℃至约60℃范围内的温度下通过第二分散或者半连续的液相和第二连续气相接触的所述第一分散或半连续液相处理的纤维素类生物质固体，其中所述液相包括具有至多8的pH的水溶液，其中所述第二液相的通量是至少1kg/(m2s)；c.从第一接触区除去第一分散或者半连续液相作为碱性含水流出物；d.从第二接触区回收第二分散或半连续液相作为第一含水流出物；e.循环第一含水流出物的至少一部分作为所述第一接触区中的液相的一部分；f.转移所述第二分散或半连续液相处理的纤维素类生物质固体的至少一部分至消化和/或反应区。在又一个实施方案中，在以上方法的消化和/或反应区中，经处理的纤维素类生物质与水热加氢催化催化剂在氢气和消化溶剂存在下接触从而产生包含含氧烃和水的中间含氧产物流；并且分离水的至少一部分并且循环以形成水溶液的至少一部分。在又一个实施方案中，在以上方法的消化和/或反应区中，经处理的纤维素类生物质与水热加氢催化催化剂在氢气和消化溶剂存在下接触从而产生中间含氧产物流；含氧中间产物流的至少一部分转化成包含烃和水的烃产物流；并且分离水的至少一部分并且循环以形成水溶液的至少一部分。含氧中间产物流可以包含含氧烃和水，并且可以分离水的至少一部分并且循环以形成水溶液的至少一部分。本专利技术的特征和优点将对本领域技术人员显而易见。同时本领域技术人员可以进行众多改变，此改变在本专利技术的精神内。附图说明此附图例示本专利技术的一些实施方案的某些方面，并且不应该用于限制或者限定本专利技术。图1是本专利技术方法的实施方案的示意性例示方块流程图。图2是本专利技术方法的实施方案的示意性例示方块流程图。图3是本专利技术方法的实施方案的示意性例示方块流程图。专利技术详述在一个实施方案中，本专利技术涉及从纤维素类生物质固体选择性除去氯和磷。可以使用任何合适的(例如价廉的和/或容易获得)类型的木质纤维生物质。合适的木质纤维生物质可以例如选自但不限于木材、林业残余物、农业残余物、草本材料、城市固体废物、纸浆和造纸厂残余物和它们的组合。因此，在一些实施方案中，生物质可以包括例如玉米秸秆、稻草、甘蔗渣、芒草、高粱残余物、柳枝稷、浮萍、竹、水葫芦、硬木、硬木屑、硬木纸浆、软木、软木屑、软木纸浆和/或这些进料的组合。生物质可以基于诸如但不限于以下考虑来选择：纤维素和/或半纤维素含量、木质素含量、生长时间/季节、生长位置/运输成本、生长成本、收获成本及类似。这些纤维素类生物质固体含有对生物质的水热加氢催化处理中使用的催化剂或设备有害的氯和磷物质(“有害物质”)。因此，理想的是在生物质的水热加氢催化处理之前从纤维素类生物质固体至少一部分除去磷和氯物质。由水热加氢催化方法产生的含氧烃用于由生物质产生适用于运输燃料和工业化学品的高级烃。产生的高级烃用于形成运输燃料(诸如合成汽油、柴油机燃料和喷气燃料)以及工业化学品。如本文使用，术语“高级烃”是指具有小于生物质进料的至少一种组分的氧碳比的氧碳比的烃。如本文使用，术语“烃”是指主要包含氢和碳原子的有机化合物，其也是未经取代的烃。在某些实施方案中，本专利技术的烃也包含杂原子(即氧、硫、磷、或氮)，并且因此术语“烃\还可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于从含有有害物质的纤维素类生物质固体中选择性除去有害金属和它们的阴离子的至少一部分的方法，所述方法包括：a.提供在第一接触区中在约0℃至约60℃范围内的温度下通过第一分散或半连续液相和第一连续气相接触的纤维素类生物质固体的第一部分，其中所述液相包括具有大于9的pH的碱溶液，其中所述第一液相的通量是至少1kg/(m2s)；b.提供在第二接触区中在约0℃至约60℃范围内的温度下通过第二分散或者半连续液相和第二连续气相接触的所述第一分散或半连续液相处理的纤维素类生物质固体，其中所述液相包括具有至多8的pH的水溶液，其中所述第二液相的通量是至少1kg/(m2s)；c.从所述第一接触区除去所述第一分散或半连续液相作为碱性流出物；d.从所述第二接触区回收所述第二分散或半连续液相作为含水流出物；e.循环所述含水流出物的至少一部分作为所述第一接触区中的所述液相的一部分；f.转移所述第二分散或半连续液相处理的纤维素类生物质固体的至少一部分至消化和/或反应区。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.18 US 61/917,4021.用于从含有有害物质的纤维素类生物质固体中选择性除去有害
金属和它们的阴离子的至少一部分的方法，所述方法包括：
a.提供在第一接触区中在约0℃至约60℃范围内的温度下通过第
一分散或半连续液相和第一连续气相接触的纤维素类生物质固体的第
一部分，其中所述液相包括具有大于9的pH的碱溶液，其中所述第
一液相的通量是至少1kg/(m2s)；
b.提供在第二接触区中在约0℃至约60℃范围内的温度下通过第
二分散或者半连续液相和第二连续气相接触的所述第一分散或半连续
液相处理的纤维素类生物质固体，其中所述液相包括具有至多8的pH
的水溶液，其中所述第二液相的通量是至少1kg/(m2s)；
c.从所述第一接触区除去所述第一分散或半连续液相作为碱性流
出物；
d.从所述第二接触区回收所述第二分散或半连续液相作为含水流
出物；
e.循环所述含水流出物的至少一部分作为所述第一接触区中的所
述液相的一部分；
f.转移所述第二分散或半连续液相处理的纤维素类生物质固体的
至少一部分至消化和/或反应区。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一接触区和所述第二
接触区在一个容器或分开的容器中。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中第一液相和第
二液相均向下流动。
4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的方法，其中所述
第一气相是静态气体覆盖层以维持压力。
5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的方法，其中所述
第一气相与所述第一液相并流或逆流。
6.根据权利要求1至权利要求5所述的方法，其中所述生物质和
所述液相逆流流动。
7.根据权利要求1至权利要求6所述的方法，其中所述第一气相
和所述第二气相是相同的。
8.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·B·鲍威尔，J·N·切达，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL