197556. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szénhidrogéntartalmú folyadékok előállítására biomasszából
A találmány tárgya eljárás szénhidrogéntartalmú folyadék biomasszából való előállítására. A találmány körébe tartoznak az ilyen módon előállított szénhidrogéntartalmú folyadékok is. Egyre növekszik az igény helyben elérhető forrásokból előállítható, folyékony üzemanyagok és (petrolkémiai) nyersanyagok iránt — különösen azokban a fejlődő országokban, amelyek olaj- és gázkészlete csekély. Ez a növekvő igény vezetett olyan eljárások kidolgozásához, amelyek útján különböző eredetű biomasszák cseppfolyós, gázalakú és/vagy szilárd termékekké alakíthatók. A biomassza általában 50%-ig, sőt 60 %-ig terjedő tömegben oxigént tartalmaz a szénen és hidrogénen kívül. Eredetétől függően a biomasszában egyéb . elemek — például kén, nitrogénés/vagy foszfor — is jelen lehetnek. Célszerű és előnyös az ilyen, magas oxigéntartalmú biomassza redukciója (tehát az oxigén/szén hányados lényeges csökkentése) hasznos termékek előállítása céljából. Egyes eljárások során szénhidrogéntartalmú folyadék állítható elő hidrogén hozzáadása nélkül; ez azért kívánatos, mert a hidrogén előállítása igen költséges, és bonyolult berendezést igényel. Ismeretes például a 3 298 928 számú egyesült államokbeli szabadalmi leírásból, hogy lignocellulózt tartalmazó nyersanyag — különösen fa — hasznos lebontási termékekké alakítható át olyan pirolitikus eljárás segítségével, amelynek során a lignocellulóz-részecskéket és a vivőgázt — amely lehet nitrogén, szén-dioxid, gőz vagy az eljárás gázterméke — egy magas, 315— 815°C, előnyösen 371—593°C hőmérsékletű — pirolízis-zónán vezetjük át nagy sebességgel úgy, hogy a részecskék ebben a magas hőmérsékletű övezetben legfeljebb 30 másodpercig, előnyösen legfeljebb 10 másodpercig tartózkodnak, hogy így a szén-monoxid és egyéb nemkívánt végtermékek képződését minimálisra .csökkentsük. Ennek az eljárásnak egy hátránya abban áll, hogy végrehajtása során nagy gázsebesség szükséges. Az eljárásnak még lényegesebb hátránya, hogy a pirrolízistermékek oxigéntartalma még mindig igen magas marad. A találmány célja olyan eljárás kidolgozása, amellyel biomasszából alacsony oxigéntartalmú szénhidrogéntartalmú folyadék állítható elő magas hozammal, lehetőleg hidrogén felhasználása nélkül. Azt találtuk-, hogy az oxigén hidrogén hozzáadása nélkül eltávolítható, és a kívánt, szénhidrogéntartalmú folyadék magas hozammal kapható, úgy, hogy a biomasszát víz jelenlétében olyan reakciótérbe tápláljuk, amelynek hőmérséklete legalább 300 °C, olyan nyomáson, amely a víz-gőz parciális nyomásánál magasabb a fennálló hőmérsékleten, és a biomasszát több mint 30 másodpercig a reakciótérben tartjuk. Meglepő módon, az oxigén ezáltal gyorsan és nagyon szelektíven eltávolítható szén-dioxid alakjában, mérsékelt 1 reakcióhőmérsékleten. Azt találtuk továbbá, hogy a szilárd részek a reakciótérből kilépő fluid anyagból elkülöníthetők úgy, hogy közben a megmaradó fluid anyagot egyetlen fázisban megtartjuk, s ez lényegesen hatékonyabbá teszi a szilárd részek elkülönítését, mint abban az esetben, ha a szilárd részek elkülönítése háromfázisú (gáz-folyadék-szi;árd) rendszerből történik. Mindezek alapján a találmány tárgya eljárás szénhidrogéntartalmú folyadék előállítására biomasszából. A találmány értelmében úgy járunk el, hogy legfeljebb 50 mm szitafinomságú részecskeméretű, adott esetben 7 feletti pH-n, vizes oldatban, szobahőmérsékletnél magasabb hőmérsékleten előkezelt biomasszát víz jelenlétében, a fennálló hőmérsékleten a víz parciális gőznyomásánál magasabb nyomáson legalább 300 °C hőmérsékletű reakciótérbe vezetjük, és a reakciótérben tartjuk 7 alatti pH értéken, 30 másodpercnél hosszabb ideig, majd a reakciótérből kilépő fluid állapotú anyagból elkülönítjük a szilárd részeket, miközben a megmaradó fluid anyagot egyetlen fázisban tartjuk, ezt követően ezt a megmaradó fluid anyagot egy szénhidrogéntartalmú és egy lényegében vizes folyadékra választjuk szét és kívánt esetben a szénhidrogéntartalmú folyadékokat katalizátor jelenlétében hidrogénnel hozzuk érintkezésbe és/vagy a lényegében vizes folyadékot visszavezetjük a reakciótérbe. Az eljárást a reakciótérben 300°C fölötti hőmérsékleten, előnyösen 320 °C és 380 °C közötti, még előnyösebben 330 °C és 370 °C közötti hőmérséklettartományban hajtjuk végre. Ha a hőmérséklet a reakciótérben lényegesen meghaladja a 380 °C-ot, akkor a nemkívánt, gázalakú melléktermékek képződése fokozódik, és ennek következtében értékes szénhidrogének mennek veszendőbe; ha viszont a hőmérséklet lényegesen alacsonyabb mint 320 °C, még inkább, ha 300 °C-nál is alacsonyabb, akkor a dekarboxilezés és ennek következtében az oxigén eltávolítása a biomassza-nyersanyagból elfogadhatatlanul lelassul. A biomasszának a reakciótérben való tartózkodási ideje 30 percnél kevesebb, a nemkívánt szenesedés elkerülése céljából. A biomasszát a reakciótérben előnyösen átlagosan 1—30 percig, előnyösebben 3—10 percen át tartjuk. A biomasszát a reakciótérben célszerűen 90Xl05-től 300X105 Pa-ig terjedő nyomásnak, előnyösen 150X105-től 250X105 Pa-ig terjedő nyomásnak vetjük alá. A víznek a biomasszához viszonyított tömegaránya a reakciótérben célszerűen Hitel 20:1-ig terjedhet, előnyösen 3:1 és 10:1 között van. A találmány szerinti eljárás egy előnyös kiviteli alakja során megfigyeltük, hogy kisebb mennyiségű telítetlen (és bomlékony) termék képződik, és a dekarboxilezett termék kevésbé polimerizál, és kevésbé térhálósodik a technika jelenlegi állása szerint ismert pirolitikus 2 3 197556 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
