[发明专利]一种利用生物质制备C6

说明书

本发明涉及一种利用生物质制备C₆～C₁₈动力燃料的方法，主要包括以下步骤：1)在两段式热解反应器中，生物质在金属氧化物催化剂作用下催化热解制备含氧小分子化合物；2)在固定床连续式反应器中，含氧小分子化合物实现一步C‑C偶联加氢，形成C₆‑C₁₈范围内的烷烃和芳香烃；3)在回流冷凝器中，C₆‑C₁₈范围内的烷烃和芳香烃按照汽油、煤油、柴油的碳数分布，分级冷凝。该方法各步骤间连续进行，无需催化剂的分离和产物的精馏，极大节约了成本并有效降低了反应时间。且以可再生的生物质为原料，同时制得汽油、煤油、柴油等动力燃料并实现分离，可部分替代传统石油来源的炼制技术。

技术领域

本发明属于生物质催化转化制取液体燃料和化工产品领域，特别涉及一种利用生物质制备C₆～C₁₈动力燃料的方法。

背景技术

当今世界正面对着化石燃料的枯竭与环境保护的各种问题，人类急需找到一种可持续使用的替代能源。目前使用的燃料来源主要为煤、石油和天然气，但是这些都是不可再生资源，利用化石燃料制备的动力燃料在使用过程中会向大气层中排放大量的二氧化碳，会造成温室效应，极其不利于环境保护。生物质资源作为一种取之不竭、用之不尽的能源逐渐进入了人类的视野，其可以转化成各种形态的能源与高价值化学品，具有可再生性与低排放性。因此，大力发展生物质能源对人类社会的进步与保持文明形态具有十分重要的意义。

目前，国内外已有技术对于生物质的利用包括了生物质催化热解制备生物油，但是生物油的品质问题仍不理想。直接热解制得的生物油中的有机物成分非常复杂，目前可检测到的物质多达300余种。此外，生物油还存在氧含量高、水分含量高、固体含量高、酸性大、热值低以及热稳定性差等问题。要想实现生物油的有效利用，必须对生物油进行进一步的升级，升级方法包括加氢精制、催化裂解、催化重整、酯化、乳化等。

近年来，研究者针对生物质制备动力燃料这一领域，进行了多种制备方法的试验研究。其中包括了油脂加氢-脱氧技术、费托合成-加氢提质技术、生物质水解-水相催化加氢合成技术、烯烃齐聚技术、以及生物热解油催化提质技术等。

如在专利CN 107304367 A中，提出了一种以生物质热解产物中的丙酮作为原料，制备碳数在汽油、航空燃油、煤油、柴油范围内的支链烷烃的方法。但是生物质热解产物中的丙酮产量极低，即使生物质催化热解制备酮类，产率也较低，不符合对生物质能源的高效利用，因此，需要提高对生物质热解产物的利用率，即实现生物质热解气的全组分利用。

在专利CN109054875A中，提出了一种生物质的高效转化方法，即使用石油催化裂化过程中产生的焦炭提供热量，实现生物质往液体燃料的转化。但生物质直接制备得到的液体燃料品质较差，即使使用催化剂，产物的碳数也难以控制，并且油品会呈酸性，难以直接利用。

从以上可知，目前生物质催化热解主要是一步法直接制备生物油，对制得的生物油进行成分分析可发现烷烃和芳香烃的产率在45％以下，并且其中含有大量乙酸以及大分子化合物等，即使后续多种方法提炼优化产物，但从原料到目的产物的整个过程是独立分开，不连续，产率低，对原料的要求较高，并且成本高难以工业化生产。

发明内容

为解决以上问题，本发明的目的在于提出一种能直接实现以生物质为原料，选择性地获得汽油、煤油、柴油范围内的烷烃和芳香烃，含氧小分子化合物、烷烃和芳香烃的碳产率较高的方法，提供以生物质为原料制备优秀液体能源替代品的绿色路线。为达到上述目的，本发明首先对生物质进行催化热解，通过控制热解温度和催化温度的匹配关系以及催化剂的合理选择，使其尽可能多的往碳数在C₈以下含氧小分子化合物转化，然后再经过一步C-C偶联加氢脱氧反应可直接生成碳数在汽油、煤油、柴油范围内的烷烃和芳香烃。具体方案如下：