СПОСОБ СЖИЖЕНИЯ БИОМАССЫ, ЖИДКОЕ ТОПЛИВО И ХИМИЧЕСКОЕ СЫРЬЁ, ПОЛУЧЕННЫЕ ДАННЫМ СПОСОБОМ Российский патент 2019 года по МПК C10G1/00 C10G1/06 C10G1/08 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Данное изобретение относится к области биологической энергии, в частности к способу сжижения биомассы, и полученному посредством данного способа жидкому топливу и химическому сырью.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Биомасса представляет собой все органические вещества, образованные посредством прямого или косвенного применения фотосинтеза зеленых растений, включая растения, животных, микроорганизмы, отходы их жизнедеятельности и метаболиты, а также обладает способностью к возобновлению, низким уровнем загрязнения окружающей среды и широкой распространенностью. Таким образом, принимая во внимание энергетическую безопасностью и защиту окружающей среды, освоение и использование биомассы стало в настоящее время стратегическим ключом для развития возобновляемых источников энергии.

Технология сжижения биомассы является важной частью использования ресурсов биомассы и, в целом, разделена на две категории: косвенное сжижение и прямое сжижение, при этом прямое сжижение означает прямое сжижение биомассы из твердого вещества в жидкость с использованием таких способов, как гидролиз и сверхкритическое сжижение или посредством того, что вводят водород, инертный газ и т.д. под действием растворителя или катализатора при соответствующих температуре и давлении. Технологии прямого сжижения биомассы включают пиролитическое сжижение, каталитическое сжижение, гидроожижение под давлением и т.д., среди которых гидроожижение обеспечивает высокий выход продукта и хорошее качество продукта, однако, гидроожижение под давлением требует жестких условий реакции и включает очень сложные процедуры, например, сушку твердого материала, измельчение, суспендирование, нагрев, повышение давления, проведение реакции и разделение. Например, способ совместного сжижения тяжелого масла и биомассы посредством гидрирования раскрыт в китайском патентном документе CN 103242871 А.

Способ включает стадии, в которых предварительно измельчают высушенную биомассу для получения предварительно измельченной биомассы 40-100 меш, затем предварительно измельченную биомассу смешивают с тяжелым маслом для образования суспензии, в суспензию добавляют катализатор и вулканизирующий агент, затем суспензию вводят в реактор гидрирования с трехфазным псевдоожиженным слоем для проведения реакции гидротермального крекинга посредством регулирования температуры реакции на уровне от 370°С до 430°С и парциального давления водорода от 4 МПа до 8 МПа для получения продуктовой смеси, которую затем подвергают фракционированию для получения жидкого топлива, химического сырья и кокса.

Хотя в описанном выше способе может достигнуть такой высокой степени превращения биомассы, как 90% мас. или более, а выход масляной фазы составляет около 70% мас., эта технология имеет относительно высокую температуру реакции и более низкое парциальное давление водорода, причем проводят только одну реакцию сжижения, что в способе сжижения приводит к более низкой реакционной эффективности гидролиза, крекинга, гидрирования и так далее, а также приводит к образованию большого количества кокса и, следовательно, к низкому выходу жидких продуктов. Следовательно, сложной технической задачей, которая должна быть решена специалистами в данной области техники, является усовершенствование текущего способа сжижения биомассы для преодоления таких недостатков, как низкая реакционная эффективность и образование большого количества кокса.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Следовательно, цель данного изобретения заключается в том, чтобы предложить способ сжижения биомассы, который имеет высокую реакционную эффективность и высокий выход жидких продуктов без образования кокса. Данное изобретение может устранить недостатки существующего способа сжижения биомассы, включая неполноту реакций гидролиза, крекинга, гидрирования и т.п. и значительную конденсационную полимеризацию кокса.

Для того, чтобы решить техническую задачу, описанную выше, техническое решение, принятое в данном изобретении, заключается в следующем.

В одном из аспектов данного изобретения предложен способ сжижения биомассы, включающий следующие стадии:

S1: готовят суспензию, содержащую первый катализатор и биомассу;

S2: выполняют первую реакцию гидрирования посредством того, что в суспензию вводят водород и причем контролируют, чтобы давление реакции составляло 13-25 МПа, а температура реакции составляла от 200°С до 480°С, для получения продукта гидрирования первой стадии.

Предпочтительно, биомасса составляет 10-50% мас. суспензии, предпочтительно 30-40% мас. суспензии.

Предпочтительно, первый катализатор составляет 0,1-10% мас. суспензии, предпочтительно 2% мас. суспензии и диаметр частиц первого катализатора составляет от 5 мкм до 500 мкм.

Предпочтительно, приготовление суспензии включает такие стадии:

первый катализатор добавляют в жидкую биомассу, выбранную из группы, состоящей из: растительного масла, жидкого жира животного происхождения, сточного масла, экскрементов животных и любой их смеси; или

высушенную, измельченную и обеспыленную твердую биомассу смешивают с первым катализатором с образованием смеси и смесь добавляют в маслопродукт, выбранный из группы, состоящей из: растительного масла, жидкого жира животного происхождения, каменноугольной смолы, нефтепродукта, жидкого топлива, химического сырья, полученного данным способом и любой их смеси.

Предпочтительно, высушенная твердая биомасса имеет влажность 3-25%, мас. предпочтительно 5-15% мас.; а размер частиц измельченной твердой биомассы составляет 1-5000 мкм, предпочтительно 20-500 мкм.

Предпочтительно, введение водорода включает следующие стадии:

в суспензию вводят водород высокого давления для приготовления реакционной смеси сырья, при этом объемное соотношение водорода высокого давления и суспензии составляет (600-1000):1; и

реакционную смесь сырья подают в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем для проведения реакций гидролиза, крекинга и гидрирования, одновременно с этим в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем вводят холодный водород высокого давления посредством регулирования общей скорости газа в первом реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем на уровне 0,02-0,2 м/с, предпочтительно 0,05-0,08 м/с;

при этом давление каждого: водорода высокого давления и холодного водорода высокого давления составляет 13-27 МПа, а температура холодного водорода высокого давления составляет 50-135°С.

Предпочтительно, введение водорода высокого давления в суспензию включает две стадии:

первую стадию, в которой в суспензию вводят водород высокого давления и средней температуры и суспензию нагревают до 200-350°С посредством теплообмена, и

вторую стадию, в которой в суспензию вводят водород высокого давления и высокой температуры;

при этом температура водорода высокого давления и средней температуры составляет 180-350°С, а температура водорода высокого давления и высокой температуры составляет 360-510°С.

Предпочтительно, холодный водород вводят через 3-5 отверстий, образованных в боковой стенке первого реактора с трехфазным псевдоожиженным слоем.

Предпочтительно, контролируют, чтобы количество первого катализатора, загруженного в реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем, составляло 5-30% мас. от массы жидкой фазы в первом реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем.

Предпочтительно, первая реакция гидрирования длится в течение 15-90 мин.

Предпочтительно, первый катализатор представляет собой обработанный сульфатированием древесный уголь из биомассы с нанесенным на него первым активным компонентом, выбранным из группы, состоящей из: оксида железа, оксид-гидроксида железа, гидроксида железа и любой их смеси; или первый катализатор представляет собой обработанный сульфатированием аморфный оксид-гидроксид железа.

Предпочтительно, способ сжижения биомассы дополнительно включает следующие стадии:

S3: выполняют вторую реакцию гидрирования посредством того, что в продукт гидрирования первой стадии добавляют второй катализатор и вводят водород, причем контролируют, чтобы давление реакции составляло 13-25 МПа, а температура реакции составляла 380-480°С, для получения продукта гидрирования второй стадии; и

S4: продукт гидрирования второй стадии подвергают операции разделения для получения жидкого топлива и химического сырья.

Предпочтительно, второй катализатор добавляют в количестве 0,5-2% мас. от продукта гидрирования первой стадии, а размер частиц второго катализатора составляет от 5 мкм до 500 мкм; при этом из второго катализатора готовят суспензию катализатора в масле посредством смешивания второго катализатора с маслом-растворителем в массовом соотношении (1-2):10 перед добавлением второго катализатора в продукт гидрирования первой стадии, причем масло-растворитель выбирают из группы, состоящей из: растительного масла, жидкого жира животного происхождения, бионефти, полученной данным способом, и любой их комбинации.

Предпочтительно, введение водорода на стадии S3 проводят посредством нагревания смеси второго катализатора и продукта гидрирования первой стадии до 380-480°С, предпочтительно 430°С, смесь подают во второй реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем и вводят водород высокого давления и высокой температуры для проведения второй реакции гидрирования, одновременно с этим во второй реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем вводят холодный водород высокого давления посредством регулирования общей скорости газа на уровне 0,06-0,1 м/с, причем контролируют, чтобы объемное соотношение водорода и продукта гидрирования первой стадии во втором реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем составляло (1000-1500):1;

при этом давление каждого: водорода высокого давления и высокой температуры и холодного водорода высокого давления составляет 13-27 МПа, температура водорода высокого давления и высокой температуры составляет 430-480°С, а температура холодного водорода высокого давления находится в диапазоне 50-135°С.

Предпочтительно, холодный водород вводят через 3-5 отверстий, образованных в боковой стенке второго реактора с трехфазным псевдоожиженным слоем.

Предпочтительно, контролируют, чтобы количество второго катализатора, загруженного во второй реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем, составляло 5-30% мас. жидкой фазы во втором реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем.

Предпочтительно, вторая реакция гидрирования длится в течение 30-60 мин.

Предпочтительно, способ сжижения биомассы дополнительно включает гидроформинг продукта гидрирования второй стадии под давлением 7-23 МПа и при температуре 250-460°С.

Предпочтительно, первый катализатор представляет собой обработанный сульфатированием древесный уголь из биомассы с нанесенным на него первым активным компонентом, выбранным из группы, состоящей из: оксида железа, оксид-гидроксида железа, гидроксида железа и любой их смеси, а второй катализатор представляет собой обработанный сульфатированием древесный уголь из биомассы с нанесенным на него вторым активным компонентом, выбранным из группы, состоящей из оксидов Mo, W, Fe, Со, Ni или Pd или любой их смеси; или

первый катализатор представляет собой обработанный сульфатированием аморфный оксид-гидроксид железа, а второй катализатор представляет собой обработанный сульфатированием аморфный оксид алюминия с нанесенным на него третьим активным компонентом, выбранным из группы, состоящей из оксидов металлов группы VIB, группы VIIB и группы VIII в периодической таблице элементов, и любой их смеси.

Предпочтительно, массовое соотношение вулканизирующего агента и первого катализатора составляет (0,4-1):1, а массовое соотношение вулканизирующего агента и второго катализатора составляет (0,01-1):1.

Техническое решение данного изобретения имеет следующие положительные результаты.

1. Способ сжижения биомассы сначала включает стадию, в которой готовят суспензию, содержащую первый катализатор и биомассу; затем выполняют первую реакцию гидрирования посредством того, что в суспензию вводят водород, причем контролируют, чтобы давление реакции составляло 13-25 МПа, а температура реакции составляла 200-350°С, для получения продукта гидрирования первой стадии. В процессе сжижения биомассу подвергают высокотемпературному гидролизу под высоким давлением в присутствии соответствующего количества воды, а продукты гидролиза подвергают крекингу и гидрированию под действием водорода и катализатора, таким образом, осуществляют превращение биомассы в жидкое топливо и химическое сырье. В способе, описанном в данном изобретении, степень превращения биомассы доходит до 100%, выход жидкого топлива и химического сырья составляет около 75%, а количество образующегося кокса менее, чем 0,1%.

2. В способе сжижения биомассы, если сырье биомассы является твердым, то необходимо предварительно обработать твердую биомассу, в том числе высушить, измельчить и обеспылить ее, а затем смешать высушенную, измельченную и обеспыленную твердую биомассу с первым катализатором для того, чтобы лучше использовать поверхностную энергию порошка биомассы для прикрепления первого катализатора к поверхности порошка твердой биомассы, таким образом, первый катализатор может своевременно обеспечить перенос водорода для продуктов гидролиза биомассы в целях обеспечения того, чтобы во всем процессе не возникло конденсационной полимеризации кокса и уменьшилось количество кокса.

3. В способе сжижения биомассы используют реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем, причем сырье для реакции подают в реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем из его нижней части, одновременно с этим в реактор вводят холодный водород. Таким образом, могут осуществлять дифференциальное управление скоростью потока каждой фазы за счет разного удельного веса газа, жидкости и твердых веществ в реакторе в комбинации с изменением разности удельного веса, вызванной выходом легкого масла после реакции, таким образом, сырье биомассы подвергают реакции гидролиза, крекинга и гидрирования от низа до верха реактора, причем в ходе этого процесса, даже если биомасса с высоким удельным весом и твердые частицы катализатора с высоким удельным весом поднимаются вместе с газом и легким маслом, под действием холодного водорода в верхней части они возвращаются в нижнюю часть, чтобы снова участвовать в реакции. Следовательно, содержание водорода и количество введенного холодного водорода в суспензию, поступающую в реактор, регулируют надлежащим образом в соответствии с плотностью веществ в верхней части, средней части и нижней части реактора для того, чтобы осуществлять внутреннюю циркуляцию в реакторе непревращенной биомассы и балансовый расход катализатора, что обеспечивает полноту реакций гидролиза, крекинга, гидрирования и т.п., таким образом, можно повысить степень превращения биомассы и выход жидкого топлива и химического сырья.

4. В способе сжижения биомассы водород высокого давления вводят в суспензию в две стадии, т.е. отдельно вводят водород высокого давления до нагревания суспензии и после. Введение водорода высокого давления до нагревания суспензии может увеличить возмущение суспензии в теплообменнике для того, чтобы избежать осаждения твердой биомассы и катализатора.

5. В способе сжижения биомассы вторую реакцию гидрирования проводят посредством того, что в продукт гидрирования первой стадии добавляют второй катализатор и вводят водород, причем контролируют, чтобы давление реакции составляло 13-25 МПа, а температура реакции составляла 380-480°С, для получения продукта гидрирования второй стадии; при этом продукт гидрирования второй стадии подвергают операции разделения для получения жидкого топлива и химического сырья. По данному способу сжижения, биомассу подвергают высокотемпературному гидролизу под высоким давлением в присутствии соответствующего количества воды, а продукты гидролиза подвергают первичному крекингу, гидрированию и глубокому крекингу и гидрированию под действием водорода, первого катализатора и второго катализатора для того, чтобы осуществить превращение биомассы в жидкое топливо и химическое сырье и повысить качество жидкого топлива и химического сырья. В способе, описанном в данном изобретении, степень превращения биомассы доходит до 100%, выход жидкого топлива и химического сырья составляет около 75%, а количество сырого кокса менее, чем 0,05%.

6. В способе сжижения биомассы, если сырье биомассы является твердым, то необходимо предварительно обработать твердую биомассу, в том числе высушить, измельчить и обеспылить ее, а затем смешать высушенную, измельченную и обеспыленную твердую биомассу с первым катализатором для того, чтобы лучше использовать поверхностную энергию порошка биомассы для прикрепления первого катализатора к поверхности порошка твердой биомассы, таким образом, первый катализатор может своевременно обеспечить перенос водорода для продуктов гидролиза биомассы в целях обеспечения того, чтобы во всем процессе не возникало конденсационной полимеризации кокса, при этом достигается цель уменьшения количества кокса. Первую смесь смешивают с аморфным оксидом алюминия, с нанесенным на него оксидами металлов VIB, VIIB или VIII и вводят водород для повышения качества жидкого топлива и химического сырья. Таким образом, вулканизированный благородный металл получает хорошие характеристики гидрирования, так что можно избежать образования кокса. К тому же, аморфный оксид алюминия обладает кислотностью, которая способствует более полному крекингу.

7. В способе сжижения биомассы используют два реактора с трехфазным псевдоожиженным слоем, причем сырье для проведения реакции гидрирования подают в реакторы с трехфазным псевдоожиженным слоем последовательно, одновременно с этим в реакторы вводят холодный водород. Таким образом, могут осуществлять дифференциальное управление скоростью потока каждой фазы за счет разного удельного веса газа, жидкости и твердых веществ в реакторе в комбинации с изменением разности удельного веса, вызванной выходом легкого масла после реакции, таким образом, сырье биомассы подвергают реакции гидролиза, крекинга и гидрирования от низа до верха реактора, причем в ходе этого процесса, даже если биомасса с высоким удельным весом и твердые частицы катализатора под действием холодного водорода в верхней части поднимаются вместе с газом и легким маслом, они будут возвращаться в нижнюю часть, чтобы снова участвовать в реакции. Следовательно, содержание водорода и количество введенного холодного водорода в суспензию, поступающую в реактор, регулируют надлежащим образом в соответствии с плотностью веществ в верхней части, средней части и нижней части реактора для того, чтобы осуществлять внутреннюю циркуляцию в реакторе непревращенной биомассы и балансовый расход катализатора, что обеспечивает полноту реакций гидролиза, крекинга, гидрирования и т.п. , таким образом, повышаются степень превращения биомассы и выход жидкого топлива и химического сырья.

8. В способе сжижения биомассы водород высокого давления вводят в суспензию трижды, т.е. отдельно вводят водород высокого давления до нагревания суспензии и после, а затем снова вводят водород высокого давления перед подачей смеси второго катализатора и продукта гидрирования первой стадии во второй реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем. Сначала введение водорода высокого давления может увеличить возмущение суспензии в теплообменнике, чтобы избежать осаждения твердой биомассы и катализаторатора. Водород высокого давления вводят трижды, так что скорость газа может соответствовать различным требованиям для скорости различных жидкостей, твердых веществ и катализаторов, а разность подъема или пребывания в реакторе является следствием фазового состояния и разницы плотности смеси. В то же время, в соответствии с разницей плотности между слоями в реакторе, количество воздуха могут пополнять и регулировать через отверстия для ввода водорода, образованные в наружной стенке реактора, тем самым обеспечивая полноту реакций гидролиза, крекинга и гидрирования.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Наглядное и полное описание технических решений по данному изобретению будет представлено ниже. Очевидно, что описанные ниже варианты реализации изобретения являются частью, но не всеми вариантами реализации данного изобретения. Все варианты реализации изобретения, полученные специалистами в данной области техники, основанные на вариантах реализации данного изобретения без каких-либо творческих усилий, попадают в сферу защиты данного изобретения. К тому же, в различных вариантах реализации изобретения по данной заявке, описанных ниже, технические характеристики могут быть совместно объединены, если они не противоречат друг другу.

Вариант реализации изобретения 1

Предложен способ сжижения биомассы, включающий следующие стадии:

готовят суспензию посредством того, что обработанный сульфатированием аморфный оксид-гидроксид железа добавляют в жидкий жир животного происхождения в реакторе, и

выполняют первую реакцию гидрирования посредством того, что в суспензию вводят водород, причем контролируют, чтобы давление реакции составляло 13 МПа, а температура реакции составляла 480°С, чтобы, в результате, получить жидкое топливо и химическое сырье.

Вариант реализации изобретения 2

Предложен способ сжижения биомассы, включающий следующие стадии:

высушенные, измельченные и обеспыленные стебли растений смешивают с обработанным сульфатированием древесным углем из биомассы с нанесенным на него оксидом железа, с образованием смеси,

смесь добавляют в растительное масло для получения суспензии, и

выполняют первую реакцию гидрирования посредством того, что в суспензию вводят водород, причем контролируют, чтобы давление реакции составляло 15 МПа, а температура реакции составляла 440°С, чтобы, в результате, получить жидкое топливо и химическое сырье.

В этом варианте реализации изобретения древесный уголь из биомассы с нанесенным на него оксидом железа, подготовлен способом, включающим следующие стадии:

(1) древесный уголь сухой перегонки биомассы выбирают в качестве подложки из древесного угля биомассы;

(2) обработанный сульфатированием оксид железа наносят на подложку из древесного угля биомассы для получения катализатора.

Нанесение обработанного сульфатированием оксида железа на подложку из древесного угля биомассы включает следующие стадии:

готовят суспензию посредством смешивания подложки из древесного угля биомассы с водным раствором обработанного сульфатированием оксида железа,

в суспензию затем добавляют осаждающее вещество для осаждения обработанного сульфатированием оксида железа на подложке из древесного угля биомассы,

проводят последующую промывку и сушку для получения катализатора;

при этом осаждающее вещество представляет собой раствор, содержащий аммиачную воду и раствор карбоната натрия, причем в способе осаждения температуру контролируют на уровне 30°С и регулируют значение рН на уровне 7; причем оксид железа составляет 10% мас. от общей массы оксида железа и древесного угля из биомассы.

Вариант реализации изобретения 3

Предложен способ сжижения биомассы, включающий следующие стадии:

высушенный, измельченный и обеспыленный тростник смешивают с обработанным сульфатированием древесным углем из биомассы с нанесенным на него оксид-гидроксидом железа, с образованием смеси в реакторе,

готовят суспензию посредством того, что добавляют смесь в каменноугольную смолу, и

выполняют первую реакцию гидрирования посредством того, что в суспензию вводят водород, причем контролируют, чтобы давление реакции составляло 17 МПа, а температура реакции составляла 400°С, чтобы, в результате, получить жидкое топливо и химическое сырье.

В суспензии, биомасса составляет 50% мас., катализатор составляет 0,1% мас. и диаметр частиц катализатора составляет 500 мкм.

Вариант реализации изобретения 4

Предложен способ сжижения биомассы, включающий следующие стадии:

высушенные, измельченные и обеспыленные листья смешивают с обработанным сульфатированием древесным углем из биомассы с нанесенным на него гидроксидом железа, с образованием смеси,

готовят суспензию посредством того, что добавляют смесь в нефтепродукт, и

выполняют первую реакцию гидрирования посредством того, что в суспензию вводят водород, причем контролируют, чтобы давление реакции составляло 19 МПа, а температура реакции составляла 370°С, чтобы, в результате, получить жидкое топливо и химическое сырье.

В суспензии, биомасса составляет 40% мас., катализатор составляет 2% мас. и диаметр частиц катализатора составляет 400 мкм. Высушенная твердая биомасса имеет влажность 3% мас., а размер частиц измельченной твердой биомассы составляет 5000 мкм.

Вариант реализации изобретения 5

Предложен способ сжижения биомассы, включающий следующие стадии:

высушенные, измельченные и обеспыленные водоросли смешивают с обработанным сульфатированием аморфным оксид-гидроксидом железа с образованием смеси в первом реакторе,

готовят суспензию посредством того, что добавляют смесь в жидкое топливо и химическое сырье, полученные способом по данному изобретению, и

выполняют первую реакцию гидрирования посредством того, что в суспензию вводят водород, причем контролируют, чтобы давление реакции составляло 20 МПа, а температура реакции составляла 340°С чтобы, в результате, получить жидкое топливо и химическое сырье.

При этом катализатор готовят посредством смешивания серы с аморфным оксид-гидроксидом железа при массовом соотношении 0,4:1.

В суспензии, биомасса составляет 30% мас., катализатор составляет 4% мас. и диаметр частиц катализатора составляет 300 мкм.

Высушенная твердая биомасса имеет влажность 5% мас., а размер частиц измельченной твердой биомассы составляет 2000 мкм.

Введение водорода в описанном выше способе включает следующие стадии:

в суспензию вводят водород высокого давления для приготовления реакционной смеси сырья, при этом объемное соотношение водорода высокого давления и суспензии составляет 600:1; и

реакционную смесь сырья подают в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем для проведения реакций гидролиза, крекинга и гидрирования, одновременно с этим в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем вводят холодный водород высокого давления посредством регулирования общей скорости газа в первом реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем на уровне 0,2 м/с,

при этом давление каждого: водорода высокого давления и холодного водорода высокого давления составляет 13 МПа, а температура холодного водорода высокого давления составляет 135°С.

Вариант реализации изобретения 6

Предложен способ сжижения биомассы, включающий следующие стадии:

высушенные, измельченные и обеспыленные стебли растений и тростника смешивают с обработанным сульфатированием аморфным оксид-гидроксидом железа с образованием смеси в первом реакторе,

готовят суспензию посредством того, что добавляют смесь в растительное масло и жидкий жир животного происхождения, и

выполняют первую реакцию гидрирования посредством того, что в суспензию вводят водород, причем контролируют, чтобы давление реакции составляло 22 МПа, температура реакции составляла 300°С, при продолжительности реакции 15 мин, чтобы, в результате, получить жидкое топливо и химическое сырье.

При этом катализатор готовят посредством смешивания серы с аморфным оксид-гидроксидом железа при массовом соотношении 0,8:1.

В суспензии, биомасса составляет 20% мас., катализатор составляет 6% мас. и диаметр частиц катализатора составляет 200 мкм.

Высушенная твердая биомасса имеет влажность 15% мас., а размер частиц измельченной твердой биомассы составляет 500 мкм.

Указанное введение водорода включает следующие стадии:

в суспензию вводят водород высокого давления и средней температуры под давлением 18 МПа и при температуре 350°С и суспензию нагревают до 200°С посредством теплообмена;

в суспензию вводят водород высокого давления и высокой температуры под давлением 18 МПа и при температуре 510°С для приготовления реакционной смеси сырья, при этом объемное соотношение общего водорода высокого давления, который вводят в первый и во второй раз, и суспензии составляет 700:1; и

реакционную смесь подают в реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем для проведения реакций гидролиза, крекинга и гидрирования, одновременно с этим через 5 отверстий, образованных в боковой стенке реактора с трехфазным псевдоожиженным слоем в реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем вводят холодный водород высокого давления, под давлением 18 МПа и при температуре 100°С, причем контролируют общую скорость газа в реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем на уровне 0,08 м/с.

Вариант реализации изобретения 7

Предложен способ сжижения биомассы, включающий следующие стадии:

высушенные, измельченные и обеспыленные листья и древесину смешивают с обработанным сульфатированием аморфным оксид-гидроксидом железа с образованием смеси в реакторе,

смесь добавляют в каменноугольную смолу и нефтепродукт для приготовления суспензии, и

выполняют первую реакцию гидрирования посредством того, что в суспензию вводят водород, причем контролируют, чтобы давление реакции составляло 23 МПа, температура реакции составляла 250°С при длительности реакции 60 мин, чтобы, в результате, получить жидкое топливо и химическое сырье.

При этом катализатор готовят посредством смешивания серы с аморфным оксид-гидроксидом железа при массовом соотношении 0,6:1.

В приготовленной суспензии биомасса составляет 15% мас., катализатор составляет 8% мас. и диаметр частиц катализатора составляет 100 мкм.

Высушенная твердая биомасса имеет влажность 20% мас., а размер частиц измельченной твердой биомассы составляет 50 мкм.

Указанное введение водорода включает следующие стадии:

в суспензию вводят водород высокого давления и средней температуры под давлением 23 МПа и при температуре 260°С и суспензию нагревают до 280°С посредством теплообмена;

в суспензию вводят водород высокого давления и высокой температуры под давлением 23 МПа и при температуре 430°С для приготовления реакционной смеси сырья, при этом объемное соотношение общего водорода высокого давления, который вводят в первый и во второй раз, и суспензии составляет 800:1; и

реакционную смесь подают в реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем для проведения реакций гидролиза, крекинга и гидрирования, одновременно с этим через четыре отверстия, образованные в боковой стенке реактора с трехфазным псевдоожиженным слоем в реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем вводят холодный водород высокого давления под давлением 23 МПа и при температуре 80°С посредством того, что контролируют общую скорость газа в реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем на уровне 0,05 м/с,

причем контролируют, чтобы количество катализатора, загруженного в реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем, составляло 30% мас. от массы жидкой фазы в реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем.

Вариант реализации изобретения 8

Предложен способ сжижения биомассы, включающий следующие стадии:

высушенные, измельченные и обеспыленные тростник и водоросли смешивают с обработанным сульфатированием аморфным оксид-гидроксидом железа с образованием смеси в реакторе,

смесь добавляют в растительное масло, а также жидкое топливо и химическое сырье, полученные по данному изобретению, для приготовления суспензии, и

выполняют первую реакцию гидрирования посредством того, что в суспензию вводят водород, причем контролируют, чтобы давление реакции составляло 25 МПа, температура реакции составляла 200°С при длительности реакции 90 мин, чтобы, в результате, получить жидкое топливо и химическое сырье;

При этом катализатор готовят посредством смешивания серы с аморфным оксид-гидроксидом железа при массовом соотношении 1:1.

В суспензии, биомасса составляет 10% мас., катализатор составляет 10% мас. и диаметр частиц катализатора составляет 5 мкм.

Высушенная твердая биомасса имеет влажность 25% мас., а размер частиц измельченной твердой биомассы составляет 1 мкм.

Указанное введение водорода включает следующие стадии:

в суспензию вводят водород высокого давления и средней температуры под давлением 27 МПа и при температуре 180°С и суспензию нагревают до 350°С посредством теплообмена;

в суспензию вводят водород высокого давления и высокой температуры под давлением 27 МПа и при температуре 360°С для приготовления реакционной смеси сырья, при этом объемное соотношение общего водорода высокого давления, который вводят в первый и во второй раз, и суспензия составляет 1000:1; и

реакционную смесь подают в реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем для проведения реакций гидролиза, крекинга и гидрирования, одновременно с этим через три отверстия, образованные в боковой стенке реактора с трехфазным псевдоожиженным слоем в реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем вводят холодный водород высокого давления под давлением 27 МПа и при температуре 50°С посредством того, что контролируют общую скорость газа в реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем на уровне 0,02 м/с.

Контролируют, чтобы количество катализатора, загруженного в реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем, составляло 5% мас. от массы жидкой фазы в реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем.

Вариант реализации изобретения 9

Предложен способ сжижения биомассы, включающий следующие стадии:

(1) готовят суспензию в реакторе посредством того, что обработанный сульфатированием аморфный оксид-гидроксид железа добавляют в жидкий жир животного происхождения и вводят водород для выполнения первой реакции гидрирования и получения продукта гидрирования первой стадии; и

(2) в продукт гидрирования первой стадии добавляют обработанный сульфатированием аморфный оксид алюминия с нанесенными на него оксидами Мо и Ni и вводят водород для выполнения второй реакции гидрирования и получения продукта гидрирования второй стадии, который затем подвергают операции разделения, чтобы, в результате, получить жидкое топливо и химическое сырье;

при этом первую реакцию гидрирования проводят под давлением 13 МПа и при температуре 350°С, а вторую реакцию гидрирования проводят под давлением 13 МПа и при температуре 480°С.

Вариант реализации изобретения 10

Предложен способ сжижения биомассы, включающий следующие стадии:

(1) высушенные, измельченные и обеспыленные стебли пшеницы и кукурузы смешивают с обработанным сульфатированием древесным углем из биомассы с нанесенным на него оксидом железа с образованием смеси, смесь добавляют в растительное масло для получения суспензии и в суспензию вводят водород для выполнения первой реакции гидрирования и получения продукта гидрирования первой стадии; и

(2) обработанный сульфатированием древесный уголь из биомассы с нанесенным на него оксидом W и оксидом Ni добавляют в продукт гидрирования первой стадии и вводят водород для выполнения второй реакции гидрирования и получения продукта гидрирования второй стадии, который затем подвергают операции разделения, чтобы, в результате, получить жидкое топливо и химическое сырье;

При этом первую реакцию гидрирования проводят под давлением 15 МПа и при температуре 330°С, а вторую реакцию гидрирования проводят под давлением 15 МПа и при температуре 470°С.

В этом варианте реализации изобретения обработанный сульфатированием древесный уголь из биомассы с нанесенным на него оксидом железа подготовлен способом, включающим следующие стадии:

(1) в качестве первой подложки выбирают древесный уголь, полученный сухой перегонкой биомассы из древесного угля биомассы;

(2) обработанный сульфатированием оксид железа наносят на первую подложку из древесного угля биомассы, чтобы приготовить первый катализатор.

В частности, стадия (2) включает следующие стадии:

первую подложку из древесного угля биомассы смешивают с водным раствором обработанного сульфатированием оксида железа для приготовления суспензии,

затем в суспензию добавляют осаждающее вещество для осаждения обработанного сульфатированием оксида железа на первой подложке из древесного угля биомассы,

проводят последующую промывку и сушку, чтобы, в результате, приготовить первый катализатор;

при этом осаждающим веществом является раствор аммиачной воды и карбоната натрия, причем в способе осаждения температуру контролируют на уровне 30°С, а значение рН контролируют на уровне 7.

Оксид железа составляет 10% мас. от общей массы оксида железа и древесного угля из биомассы.

Обработанный сульфатированием древесный уголь из биомассы с нанесенным на него оксидом W и оксидом Ni подготовлен способом, включающим следующие стадии:

S1: древесный уголь, полученный сухой перегонкой биомассы, подвергают обработке кислотой для приготовления второй подложки из древесного угля биомассы, при этом обработка кислотой внедряет кислую среду, концентрация Н⁺ которой составляет 0,5 моль/л, при этом объемное соотношение древесного угля сухой перегонки биомассы и кислой среды составляет 1:5, а обработку кислотой проводят при температуре 30°С в течение 1 ч; и

S2: оксид W, оксид Ni и вторую подложку из древесного угля биомассы подвергают измельчению в шаровой мельнице для приготовления второго катализатора с размером частиц 500 мкм.

При этом количество оксида W и оксида Ni составляет 1% мас. от общей массы оксида W, оксида Ni и древесного угля из биомассы.

Вариант реализации изобретения 11

Предложен процесс сжижения биомассы, включающий следующие стадии:

(1) высушенный, измельченный и обеспыленный тростник смешивают с обработанным сульфатированием древесным углем из биомассы с нанесенным на него оксид-гидроксидом железа с образованием смеси и смесь добавляют в каменноугольную смолу для приготовления суспензии и в суспензию вводят водород для выполнения первой реакции гидрирования и получения продукта гидрирования первой стадии; и

(2) обработанный сульфатированием древесный уголь из биомассы с нанесенным на него оксидом Pd и оксидом Ni добавляют в продукт гидрирования первой стадии и вводят водород для выполнения второй реакции гидрирования и получения продукта гидрирования второй стадии, который затем подвергают операции разделения, чтобы, в результате, получить жидкое топливо и химическое сырье.

При этом первую реакцию гидрирования проводят под давлением 17 МПа и при температуре 310°С, а вторую реакцию гидрирования проводят под давлением 17 МПа и при температуре 460°С.

В суспензии биомасса составляет 50% мас., первый катализатор составляет 0,1% мас. и диаметр частиц первого катализатора составляет 500 мкм. Второй катализатор добавляют в количестве 0,5% мас. от продукта гидрирования первой стадии, а размер частиц второго катализатора составляет 500 мкм; при этом перед добавлением второго катализатора в продукт гидрирования первой стадии, из второго катализатора готовят суспензию катализатора в масле посредством смешивания второго катализатора с жидким жиром животного происхождения в массовом соотношении 1:10.

Вариант реализации изобретения 12

Предложен способ сжижения биомассы, включающий следующие стадии:

(1) высушенные, измельченные и обеспыленные листья, бахчевые, фрукты и овощи смешивают с обработанным сульфатированием древесным углем из биомассы с нанесенным на него гидроксидом железа с образованием смеси и смесь добавляют в нефтепродукт для приготовления суспензии и в суспензию вводят водород для выполнения первой реакции гидрирования и получения продукта гидрирования первой стадии; и

(2) обработанный сульфатированием древесный уголь из биомассы с нанесенным на него оксидом Мо и оксидом Со добавляют в продукт гидрирования первой стадии и вводят водород для выполнения второй реакции гидрирования и получения продукта гидрирования второй стадии, который затем подвергают операции разделения, чтобы, в результате, получить жидкое топливо и химическое сырье.

При этом первую реакцию гидрирования проводят под давлением 18 МПа и при температуре 300°С, а вторую реакцию гидрирования проводят под давлением 18 МПа и при температуре 440°С.

В суспензии биомасса составляет 40% мас., первый катализатор составляет 2% мас. и диаметр частиц первого катализатора составляет 400 мкм. Второй катализатор добавляют в количестве 0,8% мас. от продукта гидрирования первой стадии, а размер частиц второго катализатора составляет 400 мкм; при этом перед добавлением второго катализатора в продукт гидрирования первой стадии, из второго катализатора готовят суспензию катализатора в масле посредством смешивания второго катализатора с растительным маслом в массовом соотношении 2:10. Высушенная твердая биомасса имеет влажность 3% мас., а размер частиц измельченной твердой биомассы составляет 5000 мкм.

Вариант реализации изобретения 13

Предложен способ сжижения биомассы, включающий следующие стадии:

(1) высушенные, измельченные и обеспыленные водоросли смешивают с обработанным сульфатированием аморфным оксид-гидроксидом железа с образованием смеси в реакторе и смесь добавляют в жидкое топливо и химическое сырье, полученные по данному изобретению, для приготовления суспензии и в суспензию вводят водород для выполнения первой реакции гидрирования и получения продукта гидрирования первой стадии;

(2) обработанный сульфатированием аморфный оксид алюминия с нанесенным на него оксидом W и оксидом Со добавляют в продукт гидрирования первой стадии и вводят водород для выполнения второй реакции гидрирования и получения продукта гидрирования второй стадии, который затем подвергают обработке разделением, чтобы, в результате, получить жидкое топливо и химическое сырье.

При этом первую реакцию гидрирования проводят под давлением 20 МПа и при температуре 280°С, а вторую реакцию гидрирования проводят под давлением 20 МПа и при температуре 420°С.

Первый катализатор приготовлен посредством смешивания серы с аморфным оксид-гидроксидом железа в массовом соотношении 0,4:1.

В суспензии биомасса составляет 30% мас., первый катализатор с диаметром частиц 300 мкм составляет 4% мас.. Второй катализатор добавляют в количестве 1,2% мас. от продукта гидрирования первой стадии, а размер его частиц составляет 300 мкм; при этом перед добавлением второго катализатора в продукт гидрирования первой стадии, из второго катализатора готовят суспензию катализатора в масле посредством смешивания второго катализатора с жидким топливом и химическим сырьем, полученными данным способом, с массовым соотношением 1:10. Высушенная твердая биомасса имеет влажность 5% мас., а размер частиц измельченной твердой биомассы составляет 2000 мкм.

Указанное введение водорода в описанной выше стадии (1) включает следующие стадии: стадию, в которой водород высокого давления вводят под давлением 13 МПа в суспензию посредством регулирования объемного соотношения водорода высокого давления и суспензии 600:1 для приготовления первой реакционной смеси сырья; и стадию, в которой первую реакционную смесь сырья подают в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем для проведения первой реакции гидрирования, одновременно с этим в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем вводят холодный водород высокого давления под давлением 13 МПа и при температуре 135°С посредством регулирования общей скорости газа в первом реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем на уровне 0,2 м/с.

Указанное введение водорода в описанной выше стадии (2) включает следующие стадии: стадию, в которой смесь продукта гидрирования первой стадии и второй катализатор нагревают до 380°С, а затем стадию, в которой смесь подают во второй реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем и вводят водород высокого давления и высокой температуры под давлением 13 МПа и при температуре 480°С для проведения второй реакции гидрирования, одновременно с этим во второй реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем вводят холодный водород высокого давления под давлением 13 МПа и при температуре 135°С посредством регулирования общей скорости газа на уровне 0,1 м/с, причем контролируют, чтобы объемное соотношение водорода и продукта гидрирования первой стадии составляло 1000:1 во втором реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем.

Вариант реализации изобретения 14

Предложен способ сжижения биомассы, включающий следующие стадии:

(1), высушенные, измельченные и обеспыленные траву табашир и промышленную древесину смешивают с обработанным сульфатированием аморфным оксид-гидроксидом железа с образованием смеси в реакторе, смесь добавляют в растительное масло и жидкий жир животного происхождения для приготовления суспензии и в суспензию вводят водород для выполнения первой реакции гидрирования и получения продукта гидрирования первой стадии;

(2) обработанный сульфатированием аморфный оксид алюминия с нанесенным на него оксидом Мо и оксидом Ni добавляют в продукт гидрирования первой стадии и вводят водород для выполнения второй реакции гидрирования и получения продукта гидрирования второй стадии, который затем подвергают обработке разделением чтобы, в результате, получить жидкое топливо и химическое сырье.

При этом первую реакцию гидрирования проводят под давлением 22 МПа и при температуре 260°С в течение 15 мин, а вторую реакцию гидрирования проводят под давлением 22 МПа и при температуре 400°С в течение 60 мин.

Первый катализатор приготовлен посредством смешивания серы и аморфного оксид-гидроксида железа при массовом соотношении 0,8:1.

В суспензии биомасса составляет 20% мас., первый катализатор составляет 6% мас., а диаметр частиц первого катализатора составляет 200 мкм. Второй катализатор добавляют в количестве 1,5% мас. от продукта гидрирования первой стадии, а размер частиц второго катализатора составляет 200 мкм; при этом перед добавлением второго катализатора в продукт гидрирования первой стадии, из второго катализатора готовят суспензию катализатора в масле посредством смешивания второго катализатора с маслом-растворителем при массовом соотношении 2:10. Высушенная твердая биомасса имеет влажность 15% мас., а размер частиц измельченной твердой биомассы составляет 500 мкм.

Указанное введение водорода в описанной выше стадии (1) включает следующие стадии: стадию, в которой в суспензию вводят водород высокого давления и высокой температуры под давлением 18 МПа и при температуре 350°С в первый раз и суспензию нагревают до 200°С посредством теплообмена, а затем в суспензию вводят водород высокого давления и высокой температуры под давлением 18 МПа и при температуре 510°С во второй раз для приготовления первой реакционной смеси сырья, при этом общий водород высокого давления, введенный в первый и во второй раз, и суспензия имеют объемное соотношение 700:1; первую реакционную смесь сырья подают в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем для проведения первой реакции гидрирования, одновременно с этим через 5 отверстий, образованных в боковой стенке первого реактора с трехфазным псевдоожиженным слоем в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем вводят холодный водород высокого давления под давлением 18 МПа и при температуре 100°С посредством регулирования общей скорости газа в первом реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем на уровне 0,08 м/с.

Указанное введение водорода в описанной выше стадии (2) включает следующие стадии: стадию, в которой смесь продукта гидрирования первой стадии и второй катализатор нагревают до 400°С, а затем подают смесь и вводят водород высокого давления и высокой температуры под давлением 18 МПа и при температуре 460°С во второй реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем для выполнения второй реакции гидрирования, одновременно с этим через 5 отверстий, образованных в боковой стенке второго реактора с трехфазным псевдоожиженным слоем во второй реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем вводят холодный водород высокого давления под давлением 18 МПа и при температуре 100°С посредством регулирования общей скорости газа на уровне 0,08 м/с, причем контролируют, чтобы объемное соотношение водорода и продукта гидрирования первой стадии во втором реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем составляло 1200:1.

Вариант реализации изобретения 15

Предложен способ сжижения биомассы, включающий следующие стадии:

(1) высушенные, измельченные и обеспыленные хлопковую солому, древесные и бумажные отходы смешивают с обработанным сульфатированием аморфным оксид-гидроксидом железа с образованием смеси в реакторе, смесь добавляют в каменноугольную смолу и нефтепродукт для приготовления суспензии и в суспензию вводят водород для выполнения первой реакции гидрирования и получения продукта гидрирования первой стадии; и

(2) обработанный сульфатированием аморфный оксид алюминия с нанесенным на него оксидом W и оксидом Ni добавляют в продукт гидрирования первой стадии и вводят водород для выполнения второй реакции гидрирования и получения продукта гидрирования второй стадии, который затем подвергают обработке разделением чтобы, в результате, получить жидкое топливо и химическое сырье.

Способ сжижения биомассы дополнительно включает гидроформинг продукта гидрирования второй стадии под давлением 7 МПа и при температуре 460°С.

При этом первую реакцию гидрирования проводят под давлением 23 МПа и при температуре 230°С в течение 40 мин, а вторую реакцию гидрирования проводят под давлением 23 МПа и при температуре 390°С в течение 35 мин.

Первый катализатор приготовлен посредством смешивания серы с аморфным оксид-гидроксидом железа при массовом соотношении 0,6:1.

В суспензии биомасса составляет 15% мас., первый катализатор составляет 8% мас. и диаметр частиц первого катализатора составляет 100 мкм. Второй катализатор добавляют в количестве 1,8% мас. от продукта гидрирования первой стадии, а размер частиц второго катализатора составляет 100 мкм; при этом перед добавлением второго катализатора в продукт гидрирования первой стадии, из второго катализатора готовят суспензию катализатора в масле посредством смешивания второго катализатора с маслом-растворителем при массовом соотношении 1:10. Масло-растворитель содержит жидкий жир животного происхождения и жидкое топливо и химическое сырье, полученные по данному изобретению. Высушенная твердая биомасса имеет влажность 20% мас., а размер частиц измельченной твердой биомассы составляет 20 мкм.

Указанное введение водорода в описанной выше стадии (1) включает следующие стадии: стадию, в которой в суспензию вводят водород высокого давления и высокой температуры под давлением 23 МПа и при температуре 260°С в первый раз и суспензию нагревают до 280°С посредством теплообмена, а затем в суспензию вводят водород высокого давления и высокой температуры под давлением 23 МПа и при температуре 430°С во второй раз для приготовления первой реакционной смеси сырья, при этом общий водород высокого давления, введенный в первый и во второй раз, и суспензия имеют объемное соотношение 800:1; первую реакционную смесь сырья подают в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем для проведения первой реакции гидрирования, одновременно с этим через 4 отверстия, образованные в боковой стенке первого реактора с трехфазным псевдоожиженным слоем в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем вводят холодный водород высокого давления под давлением 23 МПа и при температуре 80°С посредством регулирования общей скорости газа в первом реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем 0,05 м/с.

Указанное введение водорода в описанной выше стадии (2) включает следующие стадии: стадию, в которой смесь продукта гидрирования первой стадии и второй катализатор нагревают до 440°С, а затем во второй реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем подают смесь и вводят водород высокого давления и высокой температуры под давлением 23 МПа и при температуре 440°С для выполнения второй реакции гидрирования, одновременно с этим через 4 отверстия, образовавшие в боковой стенке второго реактора с трехфазным псевдоожиженным слоем во второй реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем вводят холодный водород высокого давления под давлением 23 МПа и при температуре 80°С посредством регулирования общей скорости газа на уровне 0,07 м/с, причем контролируют, чтобы объемное соотношение водорода и продукта гидрирования первой стадии во втором реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем составляло 1350:1. При этом количество первого катализатора, загруженного в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем, контролируют на уровне 5% мас. от массы жидкой фазы в первом реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем. Количество второго катализатора, загруженного во второй реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем, контролируют на уровне 30% мас. от массы жидкой фазы во втором реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем.

Вариант реализации изобретения 16

Предложен способ сжижения биомассы, включающий следующие стадии:

(1) высушенные, измельченные и обеспыленные рисовую солому и тростник смешивают с обработанным сульфатированием аморфным оксид-гидроксидом железа с образованием смеси в реакторе и смесь добавляют в растительное масло и жидкое топливо и химическое сырье, полученные данным способом, для приготовления суспензии, при этом в суспензию вводят водород для выполнения первой реакции гидрирования и получения продукта гидрирования первой стадии; и

(2) обработанный сульфатированием аморфный оксид алюминия с нанесенным на него оксидом Pd и оксидом Со, добавляют в продукт гидрирования первой стадии и вводят водород для выполнения второй реакции гидрирования и получения продукта гидрирования второй стадии, который затем подвергают обработке разделением чтобы, в результате, получить жидкое топливо и химическое сырье; и

Способ сжижения биомассы дополнительно включает гидроформинг продукта гидрирования второй стадии под давлением 23 МПа и при температуре 250°С.

При этом первую реакцию гидрирования проводят под давлением 25 МПа и при температуре 200°С в течение 60 мин, а вторую реакцию гидрирования проводят под давлением 25 МПа и при температуре 380°С в течение 30 мин. Первый катализатор приготовлен посредством смешивания серы и аморфного оксид-гидроксида железа при массовом соотношении 1:1. В суспензии биомасса составляет 10% мас., первый катализатор составляет 10% мас. и диаметр частиц первого катализатора составляет 5 мкм. Второй катализатор добавляют в количестве 2% мас. от продукта гидрирования первой стадии, а размер частиц второго катализатора составляет 5 мкм; перед добавлением второго катализатора в продукт гидрирования первой стадии, из второго катализатора готовят суспензию катализатора в масле посредством смешивания второго катализатора с маслом-растворителем при массовом соотношении 2:10. Масло-растворитель содержит растительное масло и жидкое топливо и химическое сырье, полученные данным способом. Высушенная твердая биомасса имеет влажность 25% мас., а размер частиц измельченной твердой биомассы составляет 1 мкм.

Указанное введение водорода в описанной выше стадии (1) включает следующие стадии: стадию, в которой водород высокого давления и средней температуры вводят под давлением 27 МПа и при температуре 180°С в суспензию в первый раз и суспензию нагревают до 350°С посредством теплообмена, а затем водород высокого давления и высокой температуры вводят в суспензию под давлением 27 МПа и при температуре 360°С во второй раз для приготовления первой реакционной смеси сырья, при этом общий водород высокого давления, введенный в первый и во второй раз, и суспензия имеют объемное соотношение 1000:1; при этом в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем подают первую реакционную смесь сырья для проведения первой реакции гидрирования, одновременно с этим через 3 отверстия, образованные в боковой стенке первого реактора с трехфазным псевдоожиженным слоем, в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем вводят холодный водород высокого давления под давлением 27 МПа и при температуре 50°С посредством регулирования общей скорости газа в первом реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем на уровне 0,02 м/с.

Указанное введение водорода в описанной выше стадии (2) включает следующие стадии: стадию, в которой смесь продукта гидрирования первой стадии и второй катализатор нагревают до 480°С, а затем во второй реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем подают смесь и вводят водород высокого давления высокой температуры под давлением 27 МПа и при температуре 430°С для выполнения второй реакции гидрирования, одновременно с этим через 3 отверстия, образованные в боковой стенке второго реактора с трехфазным псевдоожиженным слоем во второй реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем вводят холодный водород высокого давления под давлением 27 МПа и при температуре 50°С посредством регулирования общей скорости газа на уровне 0,06 м/с, причем контролируют, чтобы объемное соотношение водорода и продукта гидрирования первой стадии во втором реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем составляло 1500:1. При этом количество первого катализатора, загруженного в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем, контролируют на уровне 30% мас. от массы жидкой фазы в первом реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем. Количество второго катализатора, загруженного во второй реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем, контролируют на уровне 5% мас. от массы жидкой фазы во втором реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем.

Вариант реализации изобретения 17

В этом варианте реализации изобретения первый катализатор и второй катализатор получили следующим образом:

Приготовление первого катализатора включает следующие стадии:

(1) древесный уголь, полученный сухой перегонкой биомассы выбирают в качестве первой подложки из древесного угля биомассы; и

(2) на первую подложку из древесного угля биомассы наносят первый активный компонент, чтобы приготовить первый катализатор, при этом первым активным компонентом является оксид железа, рассчитанный по массе металлического элемента, причем первый активный компонент составляет 50% от массы первой подложки из древесного угля.

В частности, на стадии (2), нанесение первого активного компонента на первую подложку из древесного угля биомассы включает следующие стадии:

первую подложку из древесного угля биомассы смешивают с водным раствором первого активного компонента для приготовления суспензии, затем стадию, в которой в суспензию добавляют осаждающее вещество для осаждения первого активного компонента на первой подложке из древесного угля биомассы, и последующую стадию промывки и сушки для получения первого катализатора; при этом осаждающим веществом является аммиачная вода или водный раствор по меньшей мере одного из: карбоната щелочного металла, бикарбоната щелочного металла, гидроксида щелочного металла и любой их комбинации, причем в процессе осаждения температуру контролируют на уровне 90°С, а значение рН контролируют на уровне 9.

Осаждение второго катализатора включает следующие стадии:

S1: древесный уголь, полученный сухой перегонкой биомассы, подвергают обработке кислотой или обработке щелочью для приготовления второй подложки из древесного угля биомассы, при этом обработка кислотой внедряет кислую среду, концентрация Н⁺ которой составляет 5 моль/л, причем объемное соотношение древесного угля сухой перегонки биомассы и кислой среды составляет 1:15 и обработку кислотой проводят при температуре 80°С в течение 10 ч; обработка щелочью внедряет щелочную среду, концентрация ОН^- которой составляет 0,5 моль/л, причем объемное соотношение древесного угля сухой перегонки биомассы и щелочной среды составляет 1:5 и обработку щелочью проводят при температуре 30°С в течение 10 ч.; и

S2: второй активный компонент и вторую подложку из древесного угля биомассы подвергают вибрационному шлифованию и/или плоскому шлифованию и/или измельчению в шаровой мельнице для приготовления второго катализатора с размером частиц 200-300 мкм. При этом вторым активным компонентом является оксид с измененным на него М_о и W, рассчитанный по массе металлического элемента, причем второй активный компонент составляет 5% от массы второй подложки из древесного угля биомассы.

Вариант реализации изобретения 18

Предложен способ сжижения биомассы, включающий следующие стадии:

с использованием древесного угля из биомассы с нанесенным на него оксид-гидроксидом железа в качестве первого катализатора, древесного угля из биомассы с нанесенным на него оксидом молибдена в качестве второго катализатора;

(1) готовят суспензию, содержащую первый катализатор, вулканизирующий агент и жидкий жир животного происхождения, и в суспензию вводят водород для проведения первой реакции гидрирования, причем контролируют, чтобы давление реакции составляло 25 МПа, а температура реакции составляла 200°С для получения продукта гидрирования первой стадии;

(2) готовят суспензию катализатора в масле посредством смешивания второго катализатора, вулканизирующего агента и жидкого жира животного происхождения, при этом для выполнения второй реакции гидрирования в продукт гидрирования первой стадии добавляют суспензию катализатора в масле и вводят водород, причем контролируют, чтобы давление реакции составляло 25 МПа, а температура реакции составляла 380°С для получения продукта гидрирования второй стадии; и

(3) продукт гидрирования второй стадии подвергают обработке разделением для получения жидкого топлива и химического сырья.

Вариант реализации изобретения 19

Предложен способ сжижения биомассы, включающий следующие стадии:

с использованием аморфного оксида железа в качестве первого катализатора и аморфного оксида алюминия с нанесенным на него оксидом W и оксидом Ni в качестве второго катализатора;

(1) кукурузные стебли сушат в сушилке до тех пор, пока их влажность не составит 5% мас., затем кукурузные стебли измельчают в мельнице, пока размер их частиц не составит 1-50 мкм, и кукурузные стебли обеспыливают для получения частиц стеблей, при этом частицы стеблей и первый катализатор смешивают с нефтепродуктом для приготовления суспензии;

(2) водород высокого давления и средней температуры вводят в суспензию под давлением 13 МПа и при температуре 180°С в первый раз и суспензию нагревают до 200°С посредством теплообмена, а затем водород высокого давления и высокой температуры вводят в суспензию под давлением 13 МПа и при температуре 510°С во второй раз для приготовления первой реакционной смеси сырья, при этом общий водород высокого давления, введенный в первый и во второй раз, и суспензия имеют массовое соотношение 600:1;

при этом в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем подают первую реакционную смесь сырья и вводят водород для выполнения первой реакции гидрирования причем контролируют, чтобы давление реакции составляло 13 МПа, а температура реакции составляла 350°С для получения продукта гидрирования первой стадии;

при этом описанное выше введение водорода включает: введение в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем холодного водорода высокого давления под давлением 27 МПа и при температуре 50°С, после подачи первой реакционной смеси сырья в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем, посредством регулирования общей скорости газа в первом реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем на уровне 0,05 м/с;

стадию (3), в которой второй смешивают катализатор, вулканизирующий агент и жидкий жир животного происхождения для приготовления суспензии катализатора в масле, суспензию катализатора в масле добавляют в продукт гидрирования первой стадии и вводят водород для выполнения второй реакции гидрирования, причем контролируют, чтобы давление реакции составляло 13 МПа, а температура реакции составляла 480°С, для получения продукта гидрирования второй стадии; и

(4) продукт гидрирования второй стадии подвергают обработке разделением для получения жидкого топлива и химического сырья.

Вариант реализации изобретения 20

Предложен способ сжижения биомассы, включающий следующие стадии:

с использованием древесного угля из биомассы с нанесенным на него оксид-гидроксидом железа в качестве первого катализатора и с использованием древесного угля из биомассы с нанесенным на него оксидом никеля в качестве второго катализатора;

(1) морские водоросли и морскую траву сушат в сушилке до тех пор, пока содержание влаги не составит 15% мас., затем морские водоросли и морскую траву измельчают в измельчителе, пока размер их частиц не составит 400-500 мкм, и морские водоросли и морскую траву обеспыливают для получения частиц морских водорослей и морской травы, частицы морских водорослей и морской травы и первый катализатор смешивают с каменноугольной смолой для приготовления суспензии, при этом массовое соотношение вулканизирующего агента и первого катализатора составляет 0,4:1, первый катализатор составляет 10% по массе суспензии, размер частиц первого катализатора составляет 5-100 мкм, частицы морских водорослей и морской травы составляют 10% от массы суспензии;

(2) водород высокого давления и средней температуры вводят в суспензию под давлением 27 МПа и при температуре 350°С в первый раз и суспензию нагревают до 350°С посредством теплообмена, а затем водород высокого давления высокой температуры вводят в суспензию под давлением 27 МПа и при температуре 360°С во второй раз для приготовления первой реакционной смеси сырья, при этом массовое соотношение общего водорода высокого давления, введенного в первый и во второй раз, к суспензии составляет 1000:1;

при этом первую реакционную смесь сырья подают в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем и вводят водород для выполнения первой реакции гидрирования, причем контролируют, чтобы давление реакции составляло 20 МПа, а температура реакции составляла 300°С, для получения продукта гидрирования первой стадии;

при этом описанное выше введение водорода включает: введение холодного водорода высокого давления под давлением 13 МПа и при температуре 135°С в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем после подачи первой реакционной смеси сырья в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем, посредством регулирования общей скорости газа в первом реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем на уровне 0,08 м/с;

(3) второй катализатор смешивают с вулканизирующим агентом и жидким жиром животного происхождения для приготовления суспензии катализатора в масле, суспензию катализатора в масле добавляют в продукт гидрирования первой стадии и вводят водород для выполнения второй реакции гидрирования причем контролируют, чтобы давление реакции составляло 25 МПа, а температура реакции составляла 430°С, для получения продукта гидрирования второй стадии, при этом массовое соотношение второго катализатора и масла селективной очистки в суспензии катализатора в масле составляет 1:10, второй катализатор составляет 0,5% мас. от продукта гидрирования первой стадии, массовое соотношение вулканизирующего агента и второго катализатора составляет 0,4:1, а размер частиц второго катализатора составляет 400-500 мкм;

(4) продукт гидрирования второй стадии подвергают обработке разделением для получения жидкого топлива и химического сырья, соответственно.

Вариант реализации изобретения 21

Предложен способ сжижения биомассы, включающей следующие стадии:

с использованием древесного угля из биомассы с нанесенным на него оксидом железа в качестве первого катализатора и с использованием древесного угля из биомассы с нанесенным на него оксидом никеля и оксидом железа в качестве второго катализатора;

(1) солому сушат в сушилке до тех пор, пока содержание влаги не составит 10% мас., затем солому измельчают в измельчителе, пока размер ее частиц не составит 4000-5000 мкм, и солому обеспыливают для получения частиц соломы. Частицы соломы и первый катализатор смешивают с каменноугольной смолой для приготовления суспензии, при этом массовое соотношение вулканизирующего агента и первого катализатора составляет 1:1, первый катализатор составляет 2% от массы суспензии, размер частиц первого катализатора составляет 400-500 мкм, частицы соломы составляют 30% от массы суспензии;

(2) водород высокого давления и средней температуры в первый раз вводят в суспензию под давлением 20 МПа и при температуре 250°С и суспензию нагревают до 300°С посредством теплообмена, а затем водород высокого давления высокой температуры вводят в суспензию второй раз под давлением 20 МПа и при температуре 450°С для приготовления первой реакционной смеси сырья, при этом общий введенный за два раза водород высокого давления и суспензия имеют массовое соотношение 800:1;

при этом первую реакционную смесь сырья подают в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем и в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем вводят водород, причем контролируют, чтобы давление реакции составляло 20 МПа, а температура реакции составляла 300°С для выполнения первой реакции гидрирования в течение 15-30 мин для получения продукта гидрирования первой стадии,

при этом описанное выше введение водорода включает: введение холодного водорода высокого давления под давлением 17 МПа и при температуре 100°С в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем после подачи первой реакционной смеси сырья в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем, посредством регулирования общей скорости газа в первом реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем на уровне 0,02 м/с;

(3) второй катализатор смешивают с вулканизирующим агентом и жидким жиром животного происхождения для приготовления суспензии катализатора в масле. Суспензию катализатора в масле добавляют в продукт гидрирования первой стадии для получения смеси, смесь нагревают до 430°С и подают во второй реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем, при этом во второй реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем вводят водород, причем контролируют, чтобы давление реакции составляло 17 МПа, а температура реакции составляла 450°С для выполнения второй реакции гидрирования в течение 30-40 мин для получения продукта гидрирования второй стадии, при этом количество второго катализатора, загруженного во второй реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем, контролируют на уровне 5-20% мас. от массы жидкой фазы во втором реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем;

массовое соотношение второго катализатора и масла селективной очистки в суспензии катализатора в масле составляет 2:10, второй катализатор составляет 1% мас. продукта гидрирования первой стадии, массовое соотношение вулканизирующего агента и второго катализатора составляет 1:1, а размер частиц второго катализатора составляет 100-200 мкм;

при этом введение водорода включает: введение водорода высокого давления и высокой температуры под давлением 13 МПа и при температуре 480°С во второй реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем после подачи смеси во второй реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем для выполнения второй реакции гидрирования, одновременно с этим во второй реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем вводят холодный водород высокого давления под давлением 13 МПа и при температуре 135°С посредством регулирования общей скорости газа на уровне 0,1 м/с, причем контролируют, чтобы объемное соотношение водорода и продукта гидрирования первой стадии во втором реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем составляло 1000:1; и

(4) проводят гидроформинг продукта гидрирования второй стадии под давлением 7 МПа и при температуре 460°С с последующим разделением для получения жидкого топлива и химического сырья.

Вариант реализации изобретения 22

Предложен способ сжижения биомассы, включающий следующие стадии:

стадию, в которой готовят первый катализатор и второй катализатор согласно варианту реализации изобретения 17;

(1) солому сушат в сушилке до тех пор, пока содержание влаги не составит 20% мас., затем солому измельчают в измельчителе, пока размер частиц не составит 3000-4000 мкм, солому обеспыливают для получения частиц соломы. Частицы соломы и первый катализатор смешивают с каменноугольной смолой для приготовления суспензии, при этом массовое соотношение вулканизирующего агента и первого катализатора составляет 0,7:1, первый катализатор составляет 10% от массы суспензии, размер частиц первого катализатора составляет 5-200 мкм, и частицы соломы составляют 40% от массы суспензии;

(2) водород высокого давления и средней температуры вводят в суспензию под давлением 18 МПа и при температуре 300°С в первый раз и суспензию нагревают до 250°С посредством теплообмена, а затем водород высокого давления и высокой температуры вводят в суспензию под давлением 18 МПа и при температуре 400°С во второй раз для приготовления первой реакционной смеси сырья, при этом массовое соотношение общего количества водорода, введенного в первый и во второй раз, и суспензии составляет 900:1;

при этом первую реакционную смесь сырья подают в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем и вводят водород в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем, причем контролируют, чтобы давление реакции составляло 20 МПа, а температура реакции составляла 300°С для выполнения первой реакции гидрирования в течение 30-60 мин для получения продукта гидрирования первой стадии, причем контролируют, чтобы количество первого катализатора, загруженного в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем, составляло 20-30% мас. от массы жидкой фазы в первом реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем;

при этом описанное выше введение водорода включает: введение холодного водорода высокого давления под давлением 17 МПа и при температуре 100°С в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем после подачи первой реакционной смеси сырья в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем посредством регулирования общей скорости газа в первом реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем на уровне 0,02 м/с;

стадию (3), в которой второй катализатор смешивают с вулканизирующим агентом и жидким жиром животного происхождения для приготовления суспензии катализатора в масле, и суспензию катализатора в масле добавляют в продукт гидрирования первой стадии для получения смеси, смесь нагревают до 430°С и подают во второй реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем, при этом во второй реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем вводят водород причем контролируют, чтобы давление реакции составляло 17 МПа, а температура реакции составляла 450°С для выполнения второй реакции гидрирования в течение 50-60 мин и получения продукта гидрирования второй стадии, при этом количество второго катализатора, загруженного во второй реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем, контролируют на уровне 20-30% мас. от массы жидкой фазы во втором реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем;

массовое соотношение второго катализатора и масла селективной очистки в суспензии катализатора в масле составляет 2:10, второй катализатор составляет 1% мас. продукта гидрирования первой стадии, массовое соотношение вулканизирующего агента и второго катализатора составляет 0,01:1, а размер частиц второго катализатора составляет от 100-200 мкм;

при этом введение водорода включает: подачу смеси во второй реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем и введение водорода высокого давления и высокой температуры под давлением 13 МПа и при температуре 480°С во второй реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем для выполнения второй реакции гидрирования, одновременно с этим через 3-5 отверстий, образованных в боковой стенке второго реактора с трехфазным псевдоожиженным слоем во второй реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем вводят холодный водород высокого давления под давлением 13 МПа и при температуре 135°С посредством регулирования общей скорости газа на уровне 0,1 м/с, причем контролируют, чтобы объемное соотношение водорода и продукта гидрирования первой стадии во втором реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем составляло 1000:1; и

(4) проводят гидроформинг продукта гидрирования второй стадии под давлением 23 МПа и при температуре 250°С с последующим разделением для получения жидкого топлива и химического сырья.

Сравнительный пример 1

Предложен способ сжижения биомассы, включающий следующие стадии:

обработанный сульфатированием аморфный оксид-гидроксид железа добавляют в жидкий жир животного происхождения для приготовления суспензии в реакторе, и

в суспензию вводят водород для выполнения реакции гидрирования, причем контролируют, чтобы давление реакции составляло 4 МПа, а температура реакции составляла 430°С, чтобы, в результате, получить жидкое топливо и химическое сырье.

Сравнительный пример 2

Предложен способ сжижения биомассы, включающий следующие стадии:

обработанный сульфатированием маслорастворимый диспергирующий катализатор гидрирования добавляют в жидкий жир животного происхождения для приготовления суспензии в реакторе, и

выполняют реакцию гидрирования посредством того, что в суспензию вводят водород, причем контролируют, чтобы давление реакции составляло 13 МПа, а температура реакции составляла 480°С, чтобы, в результате, получить жидкое топливо и химическое сырье.

Сравнительный пример 3

Предложен способ получения жидкого топлива и химического сырья из биомассы. Способ включает те же стадии, что и способ по варианту реализации изобретения 17, за исключением того, что в первом реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем давление реакции контролируют на уровне 10 МПа, а температуру реакции контролируют на уровне 400°С.

Сравнительный пример 4

Предложен способ получения жидкого топлива и химического сырья из биомассы. Способ включает те же стадии, что и способ по варианту реализации изобретения 17, за исключением того, что во втором реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем давление реакции контролируют на уровне 30 МПа, а температуру реакции контролируют на уровне 200°С.

Пример испытания

Продукты, полученные по варианту реализации изобретения 1 и по сравнительным примерам 1 и 2 испытали, чтобы сравнить распределение продуктов. Результаты представлены ниже в таблице 1.

В таблице 1 показано, что по сравнению со сравнительными примерами 1-2, степень превращения биомассы и выход светлого масла, полученного по варианту реализации изобретения 1, выше, при этом количество кокса заметно уменьшилось и кокс почти не образовывался. Следовательно, результаты доказали, что способ по данному изобретению может значительно увеличить степень превращения биомассы и выход легкого масла и уменьшить количество кокса. К тому же, многостадийное сжижение позволяет более эффективно проводить реакцию гидрирования и получать более качественное светлое масло. Продукты, полученные по варианту реализации изобретения 9 и по сравнительным примерам 1 и 2, испытали, чтобы сравнить распределение продуктов. Результаты представлены ниже в таблице 2.

В таблице 2 показано, что по сравнению со сравнительными примерами 1-2, степень превращения биомассы и выход светлого масла, полученного по варианту реализации изобретения 9, выше, при этом количество кокса заметно уменьшилось и кокс почти не образовывался. Следовательно, результаты доказали, что способ по данному изобретению может значительно увеличить степень превращения биомассы и выход легкого масла и уменьшить количество кокса. К тому же, многостадийное сжижение позволяет более эффективно проводить реакцию гидрирования и получать более качественное светлое масло.

Продукты, полученные по варианту реализации изобретения 17 и по сравнительным примерам 3 и 4 испытали, чтобы сравнить распределение продуктов. Результаты представлены ниже в таблице 3.

В таблице 3 показано, что по сравнению со сравнительными примерами 3-4, степень превращения биомассы и выход жидкого топлива, полученного по варианту реализации изобретения 17, выше, при этом количество кокса заметно уменьшилось и кокс почти не образовывался. Следовательно, результаты доказали, что способ по данному изобретению может значительно увеличить степень превращения биомассы и выход жидкого топлива и уменьшить количество кокса. К тому же, многостадийное сжижение позволяет более эффективно проводить реакцию гидрирования и получать более качественное жидкое топливо.

Очевидно, что вышеприведенные варианты реализации изобретения проиллюстрированы только для отдельного описания, но не предназначены для ограничения вариантов реализации изобретения. Для специалистов в данной области техники будет понятно, что на основании вышеприведенного описания также могут быть сделаны различные вариации или изменения в разных формах. В контексте данного изобретения все варианты реализации изобретения не должны и не могут быть исчерпывающими. Очевидно выраженные изменения или вариации, выделенные из данного изобретения и доработанные, все также находятся в пределах объема защиты данного изобретения.

Изобретение относится к способу сжижения биомассы, жидкому топливу, химическому сырью, полученным данным способом. Способ сжижения биомассы включает следующие стадии: S1: готовят суспензию, содержащую первый катализатор и биомассу; S2: осуществляют первую реакцию гидрирования путем введения в суспензию водорода высокого давления, причем указанная реакция включает следующее: первую стадию, в которой в суспензию вводят водород высокого давления и средней температуры и суспензию нагревают до 200-350°С посредством теплообмена, и вторую стадию, в которой в суспензию вводят водород высокого давления и высокой температуры для получения реакционной смеси сырья, причем объемное соотношение водорода высокого давления и суспензии составляет (600-1000):1; и при этом подают реакционную смесь сырья в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем для проведения реакций гидролиза, крекинга и гидрирования, причем одновременно в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем вводят холодный водород высокого давления посредством регулирования общей скорости газа в первом реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем на уровне 0,02-0,2 м/с, регулируют давление реакции 13-25 МПа и температуру реакции от 200°С до 480°С для получения продукта гидрирования первой стадии, при этом давление каждого из: водорода высокого давления и холодного водорода высокого давления составляет 13-27 МПа, температура холодного водорода высокого давления составляет 50-135°С, температура водорода высокого давления и средней температуры составляет 180-350°С, а температура водорода высокого давления и высокой температуры составляет 360-510°С. Технический результат - высокий выход жидких продуктов, при этом практически не образуется кокс. 23 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Способ сжижения биомассы, включающий следующие стадии:

S1: готовят суспензию, содержащую первый катализатор и биомассу;

S2: осуществляют первую реакцию гидрирования путем введения в суспензию водорода высокого давления, причем указанная реакция включает следующее:

первую стадию, в которой в суспензию вводят водород высокого давления и средней температуры и суспензию нагревают до 200-350°С посредством теплообмена, и

вторую стадию, в которой в суспензию вводят водород высокого давления и высокой температуры для получения реакционной смеси сырья,

причем объемное соотношение водорода высокого давления и суспензии составляет (600-1000):1; и

при этом подают реакционную смесь сырья в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем для проведения реакций гидролиза, крекинга и гидрирования, причем одновременно в первый реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем вводят холодный водород высокого давления посредством регулирования общей скорости газа в первом реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем на уровне 0,02-0,2 м/с, и

регулируют давление реакции 13-25 МПа и температуру реакции от 200°С до 480°С для получения продукта гидрирования первой стадии,

при этом давление каждого из: водорода высокого давления и холодного водорода высокого давления составляет 13-27 МПа, а температура холодного водорода высокого давления составляет 50-135°С, температура водорода высокого давления и средней температуры составляет 180-350°С, а температура водорода высокого давления и высокой температуры составляет 360-510°С.

2. Способ сжижения биомассы по п. 1, отличающийся тем, что биомасса составляет 10-50% мас. суспензии.

3. Способ сжижения биомассы по п. 2, отличающийся тем, что биомасса составляет 30-40% мас. суспензии.

4. Способ сжижения биомассы по п. 1 или 2, отличающийся тем, что первый катализатор составляет 0,1-10% мас. суспензии, а диаметр частиц первого катализатора составляет 5 мкм-500 мкм.

5. Способ сжижения биомассы по п. 4, отличающийся тем, что первый катализатор составляет 2% мас. суспензии.

6. Способ сжижения биомассы по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что суспензию получают путем:

прибавления первого катализатора в жидкую биомассу, выбранную из группы, состоящей из: растительного масла, жидкого жира животного происхождения, сточного масла, экскрементов животных и любой их смеси; или

смешивания высушенной, измельченной и обеспыленной твердой биомассы с первым катализатором с образованием смеси и прибавления смеси в маслопродукт, выбранный из группы, состоящей из: растительного масла, жидкого жира животного происхождения, каменноугольной смолы, нефтепродукта, бионефти, полученной данным способом, и любой их смеси.

7. Способ сжижения биомассы по п. 6, отличающийся тем, что высушенная твердая биомасса имеет влажность 3-25% мас., а размер частиц измельченной твердой биомассы составляет 1-5000 мкм.

8. Способ сжижения биомассы по п. 7, отличающийся тем, что высушенная твердая биомасса имеет влажность 5-15% мас.

9. Способ сжижения биомассы по п. 7, отличающийся тем, что размер частиц измельченной твердой биомассы составляет 20-500 мкм.

10. Способ сжижения биомассы по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что

регулируют общую скорость газа в первом реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем на уровне 0,05-0,08 м/с.

11. Способ сжижения биомассы по п. 1, отличающийся тем, что холодный водород вводят через 3-5 отверстий, образованных в боковой стенке первого реактора с трехфазным псевдоожиженным слоем.

12. Способ сжижения биомассы по любому из пп. 1-11, отличающийся тем, что количество первого катализатора, загруженного в реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем, регулируется в количестве 5-30% мас. от массы жидкой фазы в первом реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем.

13. Способ сжижения биомассы по любому из пп. 1-12, отличающийся тем, что первая реакция гидрирования длится в течение 15-90 мин.

14. Способ сжижения биомассы по любому из пп. 1-13, отличающийся тем, что

первый катализатор представляет собой обработанный сульфатированием древесный уголь из биомассы с нанесенным на него первым активным компонентом, выбранным из группы, состоящей из: оксида железа, оксид-гидроксида железа, гидроксида железа и любой их смеси; или

первый катализатор представляет собой обработанный сульфатированием аморфный оксид-гидроксид железа.

15. Способ сжижения биомассы по любому из пп. 1-14, отличающийся тем, что дополнительно включает следующие стадии:

S3: выполняют вторую реакцию гидрирования посредством того, что в продукт гидрирования первой стадии добавляют второй катализатор и вводят водород, причем контролируют, чтобы давление реакции составляло 13-25 МПа, а температура реакции составляла 380-480°С, для получения продукта гидрирования второй стадии; и

S4: продукт гидрирования второй стадии подвергают операции разделения для получения жидкого топлива и химического сырья.

16. Способ сжижения биомассы по п. 15, отличающийся тем, что

второй катализатор добавляют в количестве 0,5-2% мас. от продукта гидрирования первой стадии, а размер частиц второго катализатора составляет 5-500 мкм; и

перед добавлением второго катализатора в продукт гидрирования первой стадии из второго катализатора готовят суспензию катализатора в масле посредством смешивания второго катализатора с маслом-растворителем в массовом соотношении (1-2):10, при этом масло-растворитель выбирают из группы, состоящей из: растительного масла, жидкого жира животного происхождения, бионефти, полученной данным способом, и любой их комбинации.

17. Способ сжижения биомассы по п. 15 или 16, отличающийся тем, что введение водорода на стадии S3 выполняют путем:

нагревания смеси второго катализатора и продукта гидрирования первой стадии до 380-480°С, и

подачи смеси во второй реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем и введения водорода высокого давления и высокой температуры для проведения второй реакции гидрирования, одновременно с этим во второй реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем вводят холодный водород высокого давления, при этом общую скорость газа во втором реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем регулируют на уровне 0,06-0,1 м/с, причем контролируют, чтобы объемное соотношение водорода и продукта гидрирования первой стадии составляло (1000-1500):1;

при этом давление каждого: водорода высокого давления и высокой температуры и холодного водорода высокого давления составляет 13-27 МПа, при этом температура водорода высокого давления и высокой температуры составляет 430-480°С, а температура холодного водорода высокого давления находится в диапазоне 50-135°С.

18. Способ сжижения биомассы по п. 17, отличающийся тем, что смесь второго катализатора и продукта гидрирования первой стадии нагревают до 430°С.

19. Способ сжижения биомассы по п. 17, отличающийся тем, что холодный водород вводят через 3-5 отверстий, образованных в боковой стенке второго реактора с трехфазным псевдоожиженным слоем.

20. Способ сжижения биомассы по любому из пп. 15-19, отличающийся тем, что количество второго катализатора, загруженного во второй реактор с трехфазным псевдоожиженным слоем, регулируется в количестве 5-30% мас. жидкой фазы во втором реакторе с трехфазным псевдоожиженным слоем.

21. Способ сжижения биомассы по любому из пп. 15-20, отличающийся тем, что вторая реакция гидрирования длится в течение 30-60 мин.

22. Способ сжижения биомассы по любому из пп. 15-21, отличающийся тем, что дополнительно включает гидроформинг продукта гидрирования второй стадии под давлением 7-23 МПа и при температуре 250-460°С.

23. Способ сжижения биомассы по любому из пп. 15-22, отличающийся тем, что

первый катализатор представляет собой обработанный сульфатированием древесный уголь из биомассы с нанесенным на него первым активным компонентом, выбранным из группы, состоящей из: оксида железа, оксид-гидроксида железа, гидроксида железа и любой их смеси, и

второй катализатор представляет собой обработанный сульфатированием древесный уголь из биомассы с нанесенным на него вторым активным компонентом, выбранным из группы, состоящей из оксидов Mo, W, Fe, Со, Ni или Pd или любой их смеси; или

первый катализатор представляет собой обработанный сульфатированием аморфный оксид-гидроксид железа, а второй катализатор представляет собой обработанный сульфатированием аморфный оксид алюминия с нанесенным на него третьим активным компонентом, выбранным из группы, состоящей из оксидов металлов группы VIB, группы VIIB и группы VIII периодической таблицы элементов и любой их смеси.

24. Способ сжижения биомассы по п. 23, отличающийся тем, что массовое соотношение вулканизирующего агента и первого катализатора составляет (0,4-1):1, а массовое соотношение вулканизирующего агента и второго катализатора составляет (0,01-1):1.