一种生物质定向解聚并转化为航油环烷烃组分的装置和方法与流程

技术特征：

1.一种生物质定向解聚并转化为航油环烷烃组分的装置，其特征在于：包括：生物质定向解聚反应系统、芳烃烷基化系统、加氢饱和反应系统以及精馏系统；所述生物质定向解聚反应系统用于将生物质快速热解—催化重整制备c6-c8低碳芳烃；所述芳烃烷基化系统用于将生物质定向解聚反应系统产生的低碳芳烃通过烷基化反应转化为c8-c15芳烃；所述加氢饱和反应系统用于将芳烃烷基化反应系统产生的c8-c15芳烃通过加氢反应转化为c8-c15环烷烃；所述精馏系统用于分离加氢饱和系统产物中的c6-c7环烷烃和c8-c15环烷烃。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述装置还包括余热回收利用系统；所述余热回收利用系统将芳烃烷基化系统、加氢饱和反应系统和烟气释放的热量将水加热为过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮机发电提供电量。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述生物质定向解聚反应系统包括预处理器（1）、流化床反应器（2）、第一分离器（3）、第一固定床反应器（4）、冷凝器（5）、燃烧器（6）、第一换热器（7）、第二换热器（8）和风机（9）；所述预处理器（1）第一出口与所述流化床反应器（2）进料口连接，所述预处理器（1）的入口通过第一换热器（7）、第二换热器（8）与燃烧器（6）的烟气出口连接，所述流化床反应器（2）上端出口与所述第一分离器（3）连接，所述第一分离器（3）将高温热解蒸汽与焦炭分离，所述第一分离器（3）上端出口与所述第一固定床反应器（4）的入口端连接，所述第一固定床反应器（4）出口端与所述冷凝器（5）入口端连接，所述冷凝器（5）第一出口与所述第一预热器（11）连接，所述冷凝器（5）第二出口与燃烧器（6）的第一入口端连接，所述风机（9）的出口与所述燃烧器（6）的第二入口端连接。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述芳烃烷基化系统包括第一压缩机（10）、第一预热器（11）、液相催化反应器（12）、第一冷却器（13）和第二分离器（14）；所述第一压缩机（10）出口与所述第一预热器（11）入口端连接，所述第一预热器（11）出口端与所述液相催化反应器（12）入口端连接，所述液相催化反应器（12）出口端与所述第一冷却器（13）入口端连接，所述第一冷却器（13）出口端与所述第二分离器（14）连接，所述第二分离器（14）第二出口与所述预热器（17）第一入口连接。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述加氢饱和反应系统包括第二压缩机（15）、第二预热器（16）、第二固定床反应器（17）和第二冷却器（18）；所述第二预热器（16）的第二入口与所述第二压缩机（15）的出口连接，所述第二预热器（16）出口与所述第二固定床反应器（17）入口端连接，所述第二固定床反应器（17）出口端与所述第二冷却器（18）入口连接。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述精馏系统包括精馏塔（19）；所述精馏塔（19）进料口与所述第二冷却器（18）的第二出口连接。

7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述余热回收利用系统包括水泵（20）、第三换热器（21）、第四换热器（22）、第五换热器（23）和汽轮机（24）；所述水泵（20）出口与所述汽轮机（24）入口通过第三换热器（21）、第四换热器（22）及第四换热器（23）连接；所述第三换热器（21）与液相催化反应器（12）进行换热；所述第四换热器（22）与第二固定床反应器（17）进行换热；所述第五换热器（23）与第一换热器（7）换热。

8.一种生物质定向解聚并转化为航油环烷烃组分的方法，其特征在于，包括：

步骤一：将生物质定向解聚转化为c6-c8低碳芳烃；

步骤二：将低碳芳烃通过烷基化反应转化为c8-c15芳烃；

步骤三：将芳烃烷基化反应系统产生的c8-c15芳烃通过加氢反应转化为c8-c15环烷烃；

步骤四：精馏塔将加氢产物中的c6-c7环烷烃和c8-c15环烷烃分离，将干燥处理后的生物质从流化床（2）中热解，获得含氧化合物高温蒸汽和固态焦炭；高温蒸汽和固态焦炭进入第一分离器（3）；分离出的高温蒸汽进入固定床（4），在催化剂下发生重整反应，并进入冷凝器（5）冷凝得到的c6-c8低碳芳烃；不凝性气体送入燃烧器（6）进行燃烧，为催化热解过程和预处理过程提供热量；

步骤二：将c6-c8低碳芳烃送入至液相催化反应器（12），在离子液体催化剂作用下与烷基化试剂发生烷基化反应；产物由第一冷却器（13）冷却，再经第二分离器（14）分离获得c8-c15芳烃；

步骤三：c8-c15芳烃在第二预热器（16）中气化后送至第二固定床反应器（17）中，与氢气在固定床中进行加氢反应；

步骤四：精馏塔（19）将加氢产物中的c6-c7环烷烃和c8-c15环烷烃分离。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

步骤五：使用第三换热器（21）、第四换热器（22）和第五换热器（23）将给水加热为过热蒸汽，利用液相催化反应器释放的热量预热给水，高温烟气冷却释放的热量将预热后的给水加热为饱和蒸汽，饱和蒸汽由高压反应釜释放的热量加热为过热蒸汽；过热蒸汽进入汽轮机（24）做功产生的电力作为系统的副产品输出。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤一中，热解反应的催化剂为hzsm-5或者cao/hzsm-5分子筛，所述流化床的反应温度为500~600℃，所述固定床的反应温度为500~800℃；

步骤二中，液相催化反应器（12）中烷基化采用离子液体催化剂，反应温度60℃；步骤三中，以贱金属ni为活性金属负载到不同载体上，催化剂为3ni/zsm-5、3ni/mil-53或者3ni/γ-al2o3，所述加氢反应的反应温度为150~300℃，反应压力1~3mpa。

技术总结
本发明公开了一种生物质定向解聚并转化为航油环烷烃组分的装置和方法。该装置包括生物质定向解聚反应系统，用于将生物质快速热解—催化重整制备C6‑C8低碳芳烃；芳烃烷基化系统，用于将生物质定向解聚反应系统产生的低碳芳烃通过烷基化反应转化为C8‑C15芳烃；加氢饱和反应系统，用于将芳烃烷基化反应系统产生的C8‑C15芳烃通过加氢反应转化为C8‑C15环烷烃；精馏系统，用于分离加氢饱和系统产物中的C6‑C7环烷烃和C8‑C15环烷烃。本发明将生物质复杂聚合体定向解聚并转化为C8‑C15环烷烃航油关键组分，实现了生物质的高值化利用，为生物质制备航空燃油环烷烃组分提供了科学依据和技术储备。

技术研发人员：沈德魁;龙柯沅;迂文兵
受保护的技术使用者：东南大学;南京博岭节能环保研究院有限公司
技术研发日：2021.02.20
技术公布日：2021.06.11