JP2013545841A - Method for producing biofuel and / or biochemical substance - Google Patents
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Abstract
(i)熱分解油を、400℃以上の温度において、炭化水素共供給材料の存在下で接触分解触媒と接触させて1種類以上の分解生成物を生成させ;(ii)1種類以上の分解生成物を分別して1種類以上の生成物フラクションを生成させ;(iii)1種類以上の生成物フラクションを用いてバイオ燃料及び/又は生化学物質を生成させる;工程を含む、実質的に水素化処理及び/又は水素化脱酸素によって予備処理又は改質していない熱分解油からバイオ燃料及び/又は生化学物質を製造する方法。
【選択図】 なし(I) contacting the pyrolysis oil with a catalytic cracking catalyst in the presence of a hydrocarbon co-feed at a temperature of 400 ° C. or higher to produce one or more cracked products; (ii) one or more cracked Fractionating the product to produce one or more product fractions; (iii) using one or more product fractions to produce biofuels and / or biochemicals; A process for producing biofuels and / or biochemicals from pyrolysis oil that has not been pretreated or reformed by treatment and / or hydrodeoxygenation.
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Description
本発明は、バイオ燃料及び/又は生化学物質の製造方法に関する。更に、本発明は、熱分解油から1種類以上の分解生成物を生成させる方法を提供する。 The present invention relates to a method for producing biofuels and / or biochemical substances. Furthermore, the present invention provides a method for producing one or more degradation products from pyrolysis oil.
粗鉱物油の供給が減少するにつれて、燃料及び化学物質を製造するために再生可能なエネルギー源を使用することが益々重要になっている。再生可能なエネルギー源からのこれらの燃料及び化学物質は、しばしば、それぞれバイオ燃料及び生化学物質と呼ばれる。再生可能なエネルギー源を用いることの有利性の1つは、従来の鉱物源の供給材料と比較してCO2バランスがより良好であることである。 As the supply of crude mineral oil has decreased, it has become increasingly important to use renewable energy sources to produce fuels and chemicals. These fuels and chemicals from renewable energy sources are often referred to as biofuels and biochemicals, respectively. One advantage of using a renewable energy source, is that CO 2 balance as compared to the feed material conventional mineral source is better.
リグノセルロース材料のような非食用の再生可能なエネルギー源から誘導されるバイオ燃料及び/又は生化学物質は、食品の製造と競合しないので好ましい。これらのバイオ燃料及び/又は生化学物質はまた、第2世代のバイオ燃料及び/又は生化学物質とも呼ばれている。 Biofuels and / or biochemicals derived from non-edible renewable energy sources such as lignocellulosic materials are preferred because they do not compete with food production. These biofuels and / or biochemicals are also referred to as second generation biofuels and / or biochemicals.
木材のようなリグノセルロース材料は、熱分解して熱分解油を得ることができる。しかしながら、現時点ではかかる分解油は簡単な直接的又は経済的に興味深い方法でバイオ燃料及び/又は生化学物質に転化させることはできないと考えられている。 Lignocellulosic materials such as wood can be pyrolyzed to yield pyrolyzed oil. However, at present it is believed that such cracked oils cannot be converted to biofuels and / or biochemicals in a simple direct or economically interesting manner.
Ardiyantiらは、2009年4月のAICHE 2009, spring meetingにおいて最初に発表された"Process-product studies on pyrolysis oil upgrading by hydrotreatment with Ru/C catalysts"と題された彼らの論文において、熱分解油は、炭化水素供給材料と混和性でなく、コークス化する高い傾向(これにより、供給ライン及び反応器の閉塞がもたらされる)を示すので、水素化処理又はFCCユニットのいずれかの既存の精製装置中に共供給する目的のためには好適でないと述べている。代わりの手段として、温和な水素化処理プロセスが提案されている。この論文においては、森林残渣の急速熱分解によって得られる熱分解油の2工程水素化処理が記載されている。この生成物においては、2つの相、即ち明澄な水層の上に浮遊している黒色の油が形成された。この油の酸素含量は、水素化脱酸素によって、それぞれ12.3重量%及び11.5重量%に減少した。結論及び見解として、共供給材料として低残渣生成物によるFCCの実験は、生成物が精製ユニットのための供給材料として実際に好適であるかどうかを検証している段階であると述べている。 Ardiyanti et al. In their paper entitled "Process-product studies on pyrolysis oil upgrading by hydrotreatment with Ru / C catalysts" first published at AICHE 2009, spring meeting in April 2009 In existing refining equipment, either hydrotreating or FCC units, because it is not miscible with hydrocarbon feed and shows a high tendency to coke (this leads to blockage of the feed line and reactor) It is not suitable for the purpose of co-supply to As an alternative, a mild hydroprocessing process has been proposed. This paper describes a two-stage hydrotreating of pyrolysis oil obtained by rapid pyrolysis of forest residues. In this product, two phases were formed, a black oil floating on a clear aqueous layer. The oxygen content of this oil was reduced to 12.3% and 11.5% by weight, respectively, by hydrodeoxygenation. In conclusion and view, the FCC experiment with low residue products as co-feeds states that it is in the process of verifying whether the products are actually suitable as feeds for the purification unit.
M.C. Samoladaらは、Fuel, vol.77, no.14, p. 1667-1675, 1988において最初に発表された"Production of a bio-gasoline by upgrading biomass flash pyrolysis liquids via hydrogen processing and catalytic cracking"と題された彼らの論文において、バイオマスフラッシュ熱分解液の流動接触分解(FCC)の結果は、高いコークス化(8〜25重量%)及び得られる燃料の低い品質(約20重量%のフェノール系物質)のために有望ではないと記載している。彼らは更に、接触分解の前にバイオマスフラッシュ熱分解液を石油供給材料とブレンドする努力は、炭化水素とのそれらの小さい混和性のために成功しなかったと述べている。したがってこの論文においては、バイオマスフラッシュ熱分解液の熱水素化処理及びその後の接触分解を含む2工程プロセスが提案されている。熱水素化処理は、FCCへのバイオマス誘導供給材料のための安定化工程として機能すると述べられている。 MC Samolada et al. Entitled “Production of a bio-gasoline by upgrading biomass flash pyrolysis liquids via hydrogen processing and catalytic cracking” was first published in Fuel, vol. 77, no. 14, p. 1667-1675, 1988. In their paper, the results of fluid catalytic cracking (FCC) of biomass flash pyrolysis liquids show high coking (8-25 wt%) and low quality of the resulting fuel (about 20 wt% phenolic material) Because it is not promising. They further state that efforts to blend biomass flash pyrolysate with petroleum feed prior to catalytic cracking were not successful due to their small miscibility with hydrocarbons. Therefore, in this paper, a two-step process including thermal hydrogenation treatment of biomass flash pyrolysis liquid and subsequent catalytic cracking is proposed. Thermal hydroprocessing is stated to function as a stabilization process for biomass derived feeds to the FCC.
F. de Miguel Mercaderらは、"Production of advanced biofuels: Co-processing of upgraded pyrolysis oil in standard refinery units"と題された彼らの論文:Journal of Applied Catalysis B: Environmental, vol. 96, 2010, p. 57-66において、標準的な精製ユニットにおいて熱分解油それ自体を直接に共処理することは問題があると記載している。A. Oasmaaらは、Energy & Fuels, vol. 17, No. 1, 2003, p. 1-12において最初に発表された"Fast pyrolysis of Forestry Residue. 1. Effect of extractives on phase separation of pyrolysis liquids"と題された彼らの論文において、森林残渣の急速熱分解プロセスによって二相生成物が得られることを記載している。上相は、底相とは異なっていて、相当量の炭化水素可溶性抽出物及び少量の水溶性極性化合物を含んでいると述べられている。更にこの論文は、上相は底相よりも相当に高い発熱量を有することを示している。 F. de Miguel Mercader et al., Their Paper entitled “Production of advanced biofuels: Co-processing of upgraded pyrolysis oil in standard refinery units”: Journal of Applied Catalysis B: Environmental, vol. 96, 2010, p. 57-66 states that it is problematic to directly co-process the pyrolysis oil itself in a standard refining unit. A. Oasmaa et al. "Fast pyrolysis of Forestry Residue. 1. Effect of extractives on phase separation of pyrolysis liquids" first published in Energy & Fuels, vol. 17, No. 1, 2003, p. 1-12. In their paper entitled, “The two-phase products are obtained by the rapid pyrolysis process of forest residues. The top phase is different from the bottom phase and is said to contain a substantial amount of hydrocarbon soluble extract and a small amount of water soluble polar compounds. Furthermore, this paper shows that the upper phase has a considerably higher calorific value than the bottom phase.
実質的に水素化処理又は水素化脱酸素によって予備処理又は改質していない熱分解油をバイオ燃料及び/又は生化学物質の製造のために用いることができたら、当該技術における進歩であろう。 It would be an advance in the art if a pyrolysis oil that had not been pretreated or reformed substantially by hydroprocessing or hydrodeoxygenation could be used for the production of biofuels and / or biochemicals. .
また、実質的に水素化処理又は水素化脱酸素によって予備処理又は改質していない熱分解油をFCCユニット内で直接処理することを可能にするプロセスを提供できたら、これも当該技術における進歩であろう。 It would also be an advancement in the art to provide a process that would allow pyrolysis oil that has not been pretreated or reformed substantially by hydrotreating or hydrodeoxygenation to be processed directly in the FCC unit. Will.
驚くべきことに、ここでそのようなプロセスが見出された。したがって、本発明は、
(i)熱分解油を、400℃以上の温度において、炭化水素共供給材料の存在下で接触分解触媒と接触させて1種類以上の分解生成物を生成させ;
(ii)1種類以上の分解生成物を分別して1種類以上の生成物フラクションを生成させ;
(iii)1種類以上の生成物フラクションを用いてバイオ燃料及び/又は生化学物質を生成させる;
工程を含む、実質的に水素化処理及び/又は水素化脱酸素によって予備処理又は改質していない熱分解油からバイオ燃料及び/又は生化学物質を製造する方法を提供する。
Surprisingly, such a process was found here. Therefore, the present invention
(I) contacting the pyrolysis oil with a catalytic cracking catalyst in the presence of a hydrocarbon cofeed at a temperature of 400 ° C. or higher to produce one or more cracked products;
(Ii) separating one or more degradation products to produce one or more product fractions;
(Iii) using one or more product fractions to produce biofuels and / or biochemicals;
A method of producing biofuels and / or biochemicals from pyrolyzed oil that has not been pretreated or reformed by hydroprocessing and / or hydrodeoxygenation, comprising a step.
工程(i)は種々の方法で行うことができ、したがって、本発明はまた、1種類以上の分解生成物を製造するための幾つかのプロセスも提供する。
第1の態様においては、本発明は、
(1a)0重量%以上乃至25重量%以下の範囲のn−ヘキサン抽出物を含む、実質的に水素化処理及び/又は水素化脱酸素によって予備処理又は改質していない熱分解油又はその一部を与え;
(1b)熱分解油又はその一部を、400℃より高い温度において、炭化水素共供給材料の存在下で接触分解触媒と接触させて1種類以上の分解生成物を生成させる;
工程を含む1種類以上の分解生成物を生成させるプロセスを提供する。
Step (i) can be performed in a variety of ways, and therefore the present invention also provides several processes for producing one or more degradation products.
In a first aspect, the present invention provides:
(1a) a pyrolysis oil containing an n-hexane extract in the range of 0 wt% or more to 25 wt% or less and not substantially pretreated or reformed by hydrotreatment and / or hydrodeoxygenation Give part;
(1b) contacting the pyrolysis oil or part thereof with a catalytic cracking catalyst in the presence of a hydrocarbon co-feed at a temperature above 400 ° C. to produce one or more cracked products;
A process is provided for producing one or more degradation products comprising steps.
第2の態様においては、本発明は、
(2a)実質的に水素化処理及び/又は水素化脱酸素によって予備処理又は改質していない熱分解油又はその一部の底相を与え;
(2b)熱分解油又はその一部の底相を、400℃以上の温度において、炭化水素共供給材料の存在下で接触分解触媒と接触させて1種類以上の分解生成物を生成させる;
工程を含む1種類以上の分解生成物を生成させるプロセスを提供する。
In a second aspect, the present invention provides:
(2a) providing a bottom phase of the pyrolysis oil or part thereof that has not been pretreated or reformed substantially by hydrotreating and / or hydrodeoxygenation;
(2b) contacting the pyrolysis oil or a part of the bottom phase thereof with a catalytic cracking catalyst in the presence of a hydrocarbon co-feed at a temperature of 400 ° C. or higher to produce one or more cracked products;
A process is provided for producing one or more degradation products comprising steps.
第3の態様においては、本発明は、
(3a)実質的に水素化処理及び/又は水素化脱酸素によって予備処理又は改質していない熱分解油又はその一部を与え;
(3b)熱分解油又はその一部を、400℃以上の温度において、炭化水素共供給材料の存在下で接触分解触媒と接触させて1種類以上の分解生成物を生成させる;
工程を含み;ここで熱分解油又はその一部と炭化水素共供給材料の組み合わせは、1:1(1/1)以上の水素/炭素の全モル比(H/C)を有する、1種類以上の分解生成物を生成させるプロセスを提供する。
In a third aspect, the present invention provides:
(3a) providing a pyrolysis oil or part thereof that has not been pretreated or reformed substantially by hydrotreatment and / or hydrodeoxygenation;
(3b) contacting the pyrolysis oil or part thereof with a catalytic cracking catalyst in the presence of a hydrocarbon cofeed at a temperature of 400 ° C. or higher to produce one or more cracked products;
Wherein the combination of pyrolysis oil or part thereof and hydrocarbon co-feed has a total hydrogen / carbon molar ratio (H / C) of 1: 1 (1/1) or more A process for producing the above decomposition products is provided.
本発明方法は、有利なことに、実質的に水素化処理及び/又は水素化脱酸素によって予備処理又は改質していない熱分解油を、例えばFCCユニットのような接触分解ユニット内で直接処理することを可能にする。本発明方法は、有利なことに、酸素含量を実質的に低下させるためにかかる水素化処理及び/又は水素化脱酸素を行う必要性なしに、熱分解油を接触分解ユニット内で処理することを可能にする。 The process of the present invention advantageously treats pyrolysis oil, which has not been pretreated or reformed substantially by hydrotreating and / or hydrodeoxygenation, directly in a catalytic cracking unit such as an FCC unit. Make it possible to do. The method of the present invention advantageously treats pyrolysis oil in a catalytic cracking unit without the need for such hydroprocessing and / or hydrodeoxygenation to substantially reduce the oxygen content. Enable.
驚くべきことに、本発明方法においては、熱分解油は炭化水素供給材料と十分に混和性であるので、共処理は実行可能であると示されたことが分かった。
更に、炭化水素共供給材料は、有利なことに、熱分解油中の酸素を水に転化させるのに必要な水素を与えることができる。
Surprisingly, it has been found that in the process of the present invention, the pyrolysis oil is sufficiently miscible with the hydrocarbon feed, so that co-treatment has been shown to be feasible.
Furthermore, the hydrocarbon cofeed can advantageously provide the hydrogen necessary to convert oxygen in the pyrolysis oil to water.
更に、下記に説明するように、炭化水素共供給材料の存在下で熱分解油を接触分解することによって相乗効果がもたらされて、接触分解工程中のコークス形成量が、別々に接触分解する場合のそれぞれの供給材料に関するコークス形成量の合計を基準として予測されるものよりも少なくなることが見出された。 Furthermore, as explained below, a synergistic effect is provided by catalytic cracking of pyrolysis oil in the presence of a hydrocarbon co-feed, resulting in separate catalytic cracking of coke formation during the catalytic cracking process. It has been found that it is less than expected based on the total amount of coke formation for each feedstock.
本方法は更に、熱分解油供給材料から接触分解生成物にすることによって、全酸価(TAN)の大きな減少が得られる点で有利である。
水素化処理による改質は必要ないので、従来技術のプロセスよりも簡単で経済的なプロセスが得られる。したがって、本発明方法は、有利なことに、熱分解油をバイオ燃料及び/又は生化学物質に転化させる簡単で直接的で経済的に興味深い経路を可能にする。
The method is further advantageous in that a large reduction in total acid number (TAN) is obtained by converting the pyrolysis oil feedstock into a catalytic cracking product.
Since no reforming by hydrotreatment is necessary, a simpler and more economical process than the prior art process is obtained. Thus, the method of the present invention advantageously allows a simple, direct and economically interesting route for converting pyrolysis oil into biofuels and / or biochemicals.
工程(i)においては、熱分解油を、400℃以上の温度において、炭化水素共供給材料の存在下で接触分解触媒と接触させて1種類以上の分解生成物を生成させる。
熱分解油とは、本明細書においては熱分解によって得られる油と理解される。かかる熱分解油とは、好ましくは更に、実質的に水素化処理及び/又は水素化脱酸素によって予備処理又は改質していない、熱分解によって得られる油と理解される。有利なことには、熱分解油の酸素含量を実質的に減少させるための水素化処理及び/又は水素化脱酸素は、本発明方法においては回避することができる。
In step (i), the pyrolysis oil is contacted with a catalytic cracking catalyst in the presence of a hydrocarbon cofeed at a temperature of 400 ° C. or higher to produce one or more cracked products.
By pyrolyzed oil is herein understood an oil obtained by pyrolysis. Such pyrolysis oil is preferably further understood as an oil obtained by pyrolysis which has not been substantially pretreated or reformed by hydroprocessing and / or hydrodeoxygenation. Advantageously, hydroprocessing and / or hydrodeoxygenation to substantially reduce the oxygen content of the pyrolysis oil can be avoided in the process of the present invention.
熱分解油とは更に、「全」熱分解油又はその一部と理解される。下記に示すように、幾つかの態様においては、熱分解油の特定の部分を用いることが好ましい。
好ましくは、熱分解油は、再生可能なエネルギー源から誘導され、即ち、好ましくは熱分解油は再生可能なエネルギー源の熱分解によって得られる。
Pyrolytic oil is further understood as “total” pyrolytic oil or part thereof. As shown below, in some embodiments, it is preferred to use specific portions of pyrolysis oil.
Preferably, the pyrolysis oil is derived from a renewable energy source, ie preferably the pyrolysis oil is obtained by pyrolysis of a renewable energy source.
熱分解油を与えるのに好適であることが当業者に公知の任意の再生可能なエネルギー源を用いることができる。好ましくは、再生可能なエネルギー源はセルロース材料、より好ましくはリグノセルロース材料を含む。したがって好ましくは、熱分解油は、セルロース材料、より好ましくはリグノセルロース材料から誘導される熱分解油である。 Any renewable energy source known to those skilled in the art to be suitable for providing pyrolysis oil can be used. Preferably, the renewable energy source comprises a cellulosic material, more preferably a lignocellulosic material. Preferably, therefore, the pyrolysis oil is a pyrolysis oil derived from a cellulosic material, more preferably a lignocellulosic material.
任意の好適なセルロース含有材料を、熱分解における再生可能なエネルギー源として用いることができる。セルロース材料は、農業廃棄物、森林残渣、製糖残渣、及び/又はこれらの混合物などの種々の植物及び植物材料から得ることができる。好適なセルロース含有材料の例としては、トウモロコシ茎葉、大豆茎葉、トウモロコシ穂軸、稲藁、籾殻、オート麦殻、トウモロコシ繊維、小麦、大麦、ライ麦、及びオート麦藁のような穀草藁のような農業廃棄物;芝草類;木材及びおがくずのような木材関連材料のような森林製品;古紙;バガス及びビートパルプのような製糖残渣;或いはこれらの混合物が挙げられる。より好ましい態様においては、熱分解油は、森林残渣、木材チップ、及び/又はおがくずのような木材及び/又は木材関連材料を熱分解することによって得られる。他の好ましい態様においては、木材及び/又は木材関連材料は樹皮及び/又は針状葉を含む。最も好ましくは、熱分解油は、マツ材又は森林残渣を含む木材及び/又は木材関連材料の熱分解によって得られる。 Any suitable cellulose-containing material can be used as a renewable energy source in pyrolysis. Cellulosic materials can be obtained from a variety of plants and plant materials such as agricultural waste, forest residues, sugar residues, and / or mixtures thereof. Examples of suitable cellulose-containing materials include agriculture such as corn stover, soybean stover, corn cobs, rice straw, rice husk, oat husk, corn fiber, wheat, barley, rye, and cereal straw such as oat straw Wastes; turfgrass; forest products such as wood-related materials such as wood and sawdust; waste paper; sugar residues such as bagasse and beet pulp; or mixtures thereof. In a more preferred embodiment, the pyrolysis oil is obtained by pyrolyzing wood and / or wood-related materials such as forest residues, wood chips, and / or sawdust. In other preferred embodiments, the wood and / or wood-related material comprises bark and / or needles. Most preferably, the pyrolysis oil is obtained by pyrolysis of wood and / or wood related materials containing pine wood or forest residues.
熱分解とは、本明細書においては、350℃以上の熱分解温度における好ましくは再生可能なエネルギー源の熱分解と理解される。酸素の濃度は、好ましくは完全燃焼のために必要な濃度よりも低い。より好ましくは、熱分解は、その場で生成したものではない酸素の実質的な不存在下で行う。熱分解プロセス中に限定量の酸素がその場で生成する可能性がある。好ましくは、熱分解は5体積%以下の酸素、より好ましくは1体積%以下の酸素、最も好ましくは0.1体積%以下の酸素を含む雰囲気中で行う。最も好ましい態様においては、熱分解は酸素の実質的な不存在下で行う。 Pyrolysis is understood here as pyrolysis of a preferably renewable energy source at a pyrolysis temperature of 350 ° C. or higher. The concentration of oxygen is preferably lower than that required for complete combustion. More preferably, the pyrolysis is performed in the substantial absence of oxygen that is not generated in situ. A limited amount of oxygen may be generated in situ during the pyrolysis process. Preferably, the pyrolysis is carried out in an atmosphere containing 5% or less oxygen, more preferably 1% or less oxygen, and most preferably 0.1% or less oxygen. In the most preferred embodiment, the pyrolysis is performed in the substantial absence of oxygen.
熱分解温度は、好ましくは350℃以上、より好ましくは400℃以上、最も好ましくは450℃以上である。熱分解温度は、更に、好ましくは800℃以下、より好ましくは700℃以下、最も好ましくは650℃以下である。 The thermal decomposition temperature is preferably 350 ° C. or higher, more preferably 400 ° C. or higher, and most preferably 450 ° C. or higher. The thermal decomposition temperature is further preferably 800 ° C. or lower, more preferably 700 ° C. or lower, and most preferably 650 ° C. or lower.
熱分解圧力は広く変化させることができる。実用的な目的のためには、0.1〜5bar(0.01〜0.5MPa)の範囲、より好ましくは1〜2bar(0.1〜0.2MPa)の範囲の圧力が好ましい。大気圧(約1bar又は0.1MPa)が最も好ましい。 The pyrolysis pressure can be varied widely. For practical purposes, pressures in the range of 0.1-5 bar (0.01-0.5 MPa), more preferably in the range of 1-2 bar (0.1-0.2 MPa) are preferred. Atmospheric pressure (about 1 bar or 0.1 MPa) is most preferred.
好ましい態様においては、熱分解油は、再生可能なエネルギー源の所謂急速又はフラッシュ熱分解によって与えられる。かかる急速又はフラッシュ熱分解は、好ましくは、再生可能なエネルギー源を非常に短い時間急速に加熱し、次に化学平衡が起こる可能性がある前に一次生成物の温度を急速に低下させることを含む。 In a preferred embodiment, the pyrolysis oil is provided by so-called rapid or flash pyrolysis of a renewable energy source. Such rapid or flash pyrolysis preferably involves rapidly heating the renewable energy source for a very short period of time and then rapidly reducing the temperature of the primary product before chemical equilibrium can occur. Including.
好ましい態様においては、熱分解油は、
・再生可能なエネルギー源を、酸素の実質的な不存在下において、350℃以上、好ましくは400℃以上で、好ましくは800℃以下の温度に、3秒間以内、好ましくは2秒間以内、より好ましくは1秒間以内、最も好ましくは0.5秒間以内加熱し;
・再生可能なエネルギー源を、350℃以上、好ましくは400℃以上で、好ましくは800℃以下の温度において、0.03〜2.0秒間、好ましくは0.03〜0.60秒間保持して1種類以上の熱分解生成物を生成させ;
・熱分解生成物を、350℃より低い温度に1秒間以内、好ましくは0.5秒間以内冷却し;
・熱分解生成物から熱分解油を得る;
工程を含む、再生可能なエネルギー源の熱分解によって与えられる。
In a preferred embodiment, the pyrolysis oil is
A renewable energy source in the substantial absence of oxygen at a temperature of 350 ° C. or higher, preferably 400 ° C. or higher, preferably 800 ° C. or lower, within 3 seconds, preferably within 2 seconds, more preferably Heat within 1 second, most preferably within 0.5 second;
Hold a renewable energy source at a temperature of 350 ° C. or higher, preferably 400 ° C. or higher, preferably 800 ° C. or lower for 0.03 to 2.0 seconds, preferably 0.03 to 0.60 seconds. Producing one or more pyrolysis products;
Cooling the pyrolysis product to a temperature below 350 ° C. within 1 second, preferably within 0.5 second;
Obtaining pyrolysis oil from pyrolysis products;
Provided by pyrolysis of renewable energy sources, including processes.
熱分解油を与えるために好適な急速又はフラッシュ熱分解プロセスの例は、A. Oasmaaら, "Fast pyrolysis of Forestry Residue. 1. Effect of extractives on phase separation of pyrolysis liquids", Enegry & Fuels, vol. 17, no. 1, 2003, p. 1-12;及びA. Oasmaaら, Fast pyrolysis bio-oils from wood and agricultural residues, Energy & Fuels, 2010, vol. 24, p. 1380-1388;US−4876108;US−5961786;及びUS−5395455(参照として本明細書中に包含する)に記載されている。 Examples of rapid or flash pyrolysis processes suitable for providing pyrolysis oil are described in A. Oasmaa et al., “Fast pyrolysis of Forestry Residue. 1. Effect of extractives on phase separation of pyrolysis liquids”, Enegry & Fuels, vol. 17, no. 1, 2003, p. 1-12; and A. Oasmaa et al., Fast pyrolysis bio-oils from wood and agricultural residues, Energy & Fuels, 2010, vol. 24, p. 1380-1388; US-487108 U.S. Pat. No. 5,961,786; and U.S. Pat. No. 5,395,455, which are hereby incorporated by reference.
再生可能なエネルギー源の熱分解の後、気体、固体(チャー)、1以上の油状相、及び場合によっては水性相を含んでいてよい熱分解生成物が得られる。1つ又は複数の油状相を以下において熱分解油と呼ぶ。熱分解油は、その目的のために好適であることが当業者に公知の任意の方法によって熱分解生成物から分離することができる。これは、濾過、遠心分離、サイクロン分離、抽出、膜分離、及び/又は相分離のような通常の方法を含む。熱分解油は、例えば炭水化物、オレフィン、パラフィン、酸素化物(例えばアルデヒド及び/又はカルボン酸)、及び/又は場合によっては若干の残留水を含んでいてよい。好ましくは、熱分解油は、(乾燥基準で)25重量%以上、より好ましくは35重量%以上で、好ましくは70重量%以下、より好ましくは60重量%以下の量の炭素を含む。 After pyrolysis of the renewable energy source, a pyrolysis product is obtained which may comprise a gas, a solid (char), one or more oily phases, and optionally an aqueous phase. One or more oily phases are referred to below as pyrolysis oils. The pyrolysis oil can be separated from the pyrolysis product by any method known to those skilled in the art to be suitable for that purpose. This includes conventional methods such as filtration, centrifugation, cyclone separation, extraction, membrane separation, and / or phase separation. The pyrolysis oil may contain, for example, carbohydrates, olefins, paraffins, oxygenates (eg aldehydes and / or carboxylic acids) and / or possibly some residual water. Preferably, the pyrolysis oil contains carbon (on a dry basis) in an amount of 25 wt% or more, more preferably 35 wt% or more, preferably 70 wt% or less, more preferably 60 wt% or less.
熱分解油は更に、好ましくは、(乾燥基準で)1重量%以上、より好ましくは5重量%以上で、好ましくは15重量%以下、より好ましくは10重量%以下の量の水素を含む。
熱分解油は更に、好ましくは、25重量%以上、より好ましくは35重量%以上で、好ましくは70重量%以下、より好ましくは60重量%以下の量の酸素を含む。かかる酸素含量は好ましくは乾燥基準で規定される。乾燥基準とは水を排除することと理解される。
The pyrolytic oil further preferably comprises hydrogen (on a dry basis) in an amount of 1% by weight or more, more preferably 5% by weight or more, preferably 15% by weight or less, more preferably 10% by weight or less.
The pyrolysis oil further preferably contains oxygen in an amount of 25% by weight or more, more preferably 35% by weight or more, preferably 70% by weight or less, more preferably 60% by weight or less. Such oxygen content is preferably defined on a dry basis. The dry standard is understood to exclude water.
熱分解油はまた、窒素及び/又はイオウを含んでいてもよい。窒素が存在する場合には、熱分解油は、好ましくは、(乾燥基準で)0.001重量%以上、より好ましくは0.1重量%以上で、好ましくは1.5重量%以下、より好ましくは0.5重量%以下の量の窒素を含む。 The pyrolysis oil may also contain nitrogen and / or sulfur. When nitrogen is present, the pyrolysis oil is preferably 0.001 wt% or more (on a dry basis), more preferably 0.1 wt% or more, preferably 1.5 wt% or less, more preferably Contains nitrogen in an amount up to 0.5% by weight.
イオウが存在する場合には、熱分解油は、好ましくは、(乾燥基準で)0.001重量%以上、より好ましくは0.01重量%以上で、好ましくは1重量%以下、より好ましくは0.1重量%以下の量のイオウを含む。 When sulfur is present, the pyrolysis oil is preferably 0.001 wt% or more (on a dry basis), more preferably 0.01 wt% or more, preferably 1 wt% or less, more preferably 0. Contains sulfur in an amount up to 1% by weight.
存在する場合には、熱分解油は、好ましくは、0.1重量%以上、より好ましくは1重量%以上、更により好ましくは5重量%以上で、好ましくは55重量%以下、より好ましくは45重量%以下、更により好ましくは35重量%以下、更により好ましくは30重量%以下、最も好ましくは25重量%以下の量の水を含む。 When present, the pyrolysis oil is preferably at least 0.1% by weight, more preferably at least 1% by weight, even more preferably at least 5% by weight, preferably at most 55% by weight, more preferably at least 45%. It contains water in an amount of no more than wt%, even more preferably no more than 35 wt%, even more preferably no more than 30 wt%, and most preferably no more than 25 wt%.
好ましくは、本発明の熱分解油は、5重量%以上、より好ましくは10重量%以上で、好ましくは30重量%以下、より好ましくは20重量%以下の量のアルデヒドを含む。
好ましくは、熱分解油は、5重量%以上、より好ましくは10重量%以上で、好ましくは25重量%以下、より好ましくは15重量%以下の量のカルボン酸を含む。
Preferably, the pyrolysis oil of the present invention comprises an aldehyde in an amount of 5 wt% or more, more preferably 10 wt% or more, preferably 30 wt% or less, more preferably 20 wt% or less.
Preferably, the pyrolysis oil comprises carboxylic acid in an amount of 5 wt% or more, more preferably 10 wt% or more, preferably 25 wt% or less, more preferably 15 wt% or less.
好ましくは、熱分解油は、1重量%以上、より好ましくは5重量%以上で、好ましくは20重量%以下、より好ましくは10重量%以下の量の炭水化物を含む。
好ましくは、熱分解油は、0.1重量%以上、より好ましくは2重量%以上で、好ましくは10重量%以下、より好ましくは5重量%以下の量のフェノール類を含む。
Preferably, the pyrolysis oil comprises carbohydrate in an amount of 1% by weight or more, more preferably 5% by weight or more, preferably 20% by weight or less, more preferably 10% by weight or less.
Preferably, the pyrolysis oil comprises phenols in an amount of 0.1 wt% or more, more preferably 2 wt% or more, preferably 10 wt% or less, more preferably 5 wt% or less.
好ましくは、熱分解油は、0.1重量%以上、より好ましくは1重量%以上で、好ましくは10重量%以下、より好ましくは4重量%以下の量のフルフラール類を含む。
炭化水素共供給材料とは、本明細書においては、1種類以上の炭化水素化合物(即ち、水素と炭素の両方を含む化合物)を含む共供給材料と理解される。炭化水素共供給材料は、好ましくは液体炭化水素共供給材料である。液体炭化水素共供給材料とは、実質的に液相で接触分解ユニットに供給される炭化水素共供給材料と理解される。
Preferably, the pyrolysis oil comprises furfurals in an amount of 0.1 wt% or more, more preferably 1 wt% or more, preferably 10 wt% or less, more preferably 4 wt% or less.
A hydrocarbon co-feed is understood herein as a co-feed comprising one or more hydrocarbon compounds (ie, compounds containing both hydrogen and carbon). The hydrocarbon co-feed is preferably a liquid hydrocarbon co-feed. A liquid hydrocarbon cofeed is understood as a hydrocarbon cofeed that is fed to the catalytic cracking unit in a substantially liquid phase.
炭化水素共供給材料は、接触分解ユニットのための供給材料として好適であることが当業者に公知の任意の炭化水素共供給材料であってよい。炭化水素共供給材料は、例えば在来型の原油(時には石油又は鉱物油とも呼ばれる)、非在来型の原油(即ち、伝統的な油田法以外の技術を用いて生産又は採収される油)、或いは再生可能な油(即ち、再生可能な源から誘導される油)から得ることができる。 The hydrocarbon co-feed may be any hydrocarbon co-feed known to those skilled in the art to be suitable as a feed for the catalytic cracking unit. Hydrocarbon co-feeds can be, for example, conventional crude (sometimes referred to as petroleum or mineral oil), non-conventional crude (ie, oil produced or harvested using techniques other than traditional oilfield processes). Or from renewable oils (ie oils derived from renewable sources).
好ましくは、炭化水素共供給材料は、好ましくは在来型の原油から誘導される。
一態様においては、炭化水素共供給材料は、好ましくは在来型の原油から誘導される。在来型の原油の例としては、West Texas Intermediate原油、Brent原油、Dubai-Oman原油、Midway Sunset原油、又はTapis原油が挙げられる。
Preferably, the hydrocarbon co-feed is preferably derived from conventional crude oil.
In one aspect, the hydrocarbon co-feed is preferably derived from conventional crude oil. Examples of conventional crudes include West Texas Intermediate, Brent, Dubai-Oman, Midway Sunset, or Tapis crudes.
より好ましくは、炭化水素共供給材料は、好ましくは在来型の原油、又は再生可能な油のフラクションを含む。炭化水素共供給材料として用いることができる原油のフラクションの例としては、直留(常圧)軽油、フラッシング留出物、真空軽油(VGO)、コーカー軽油、常圧残油(「ロング・レジデュー」)及び真空残油(「ショート・レジデュー」)、及び/又はこれらの混合物が挙げられる。1つの好ましい態様においては、炭化水素共供給材料はロング・レジデュー及び/又は真空軽油を含む。 More preferably, the hydrocarbon co-feed preferably comprises a conventional crude oil or a fraction of renewable oil. Examples of crude oil fractions that can be used as hydrocarbon co-feeds include straight-run (atmospheric pressure) gas oil, flushing distillate, vacuum gas oil (VGO), coker gas oil, and atmospheric residue (“Long Residue”). ) And vacuum residue (“short residue”), and / or mixtures thereof. In one preferred embodiment, the hydrocarbon co-feed comprises long residue and / or vacuum gas oil.
一態様においては、炭化水素共供給材料は、1bar絶対圧(0.1MPa)の圧力において、ASTM−D2887−06aに基づいて蒸留を用いて測定して100℃以上、好ましくは150℃以上の初留点(IBP)を有する。かかる炭化水素共供給材料の例は真空軽油である。 In one aspect, the hydrocarbon cofeed is initially at a temperature of 100 ° C. or higher, preferably 150 ° C. or higher, measured using distillation according to ASTM-D 2887-06a at a pressure of 1 bar absolute pressure (0.1 MPa). Has a stationary point (IBP). An example of such a hydrocarbon co-feed is vacuum gas oil.
第2の態様においては、炭化水素共供給材料は、1bar絶対圧(0.1MPa)の圧力において、ASTM−D2887−06aに基づいて蒸留を用いて測定して220℃以上、より好ましくは240℃以上の初留点(IBP)を有する。かかる炭化水素共供給材料の例はロング・レジデューである。 In a second embodiment, the hydrocarbon co-feed is measured at 220 ° C. or more, more preferably 240 ° C., using distillation at a pressure of 1 bar absolute pressure (0.1 MPa) according to ASTM-D 2887-06a. It has the above initial boiling point (IBP). An example of such a hydrocarbon co-feed is long residue.
更なる好ましい態様においては、炭化水素共供給材料の70重量%以上、好ましくは80重量%以上、より好ましくは90重量%以上、更により好ましくは95重量%以上は、ASTM−D2887−06aに基づいてガスクロマトグラフィーによる模擬蒸留を用いて測定して150℃以上乃至600℃以下の範囲の沸点を有する。 In a further preferred embodiment, 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more, even more preferably 95% or more of the hydrocarbon co-feed is based on ASTM-D 2887-06a. And having a boiling point in the range of 150 ° C. to 600 ° C. as measured using simulated distillation by gas chromatography.
炭化水素共供給材料の組成は広く変化させることができる。炭化水素共供給材料は、例えばパラフィン、オレフィン、及び芳香族化合物を含んでいてよい。
好ましい態様においては、炭化水素共供給材料は、8重量%以上の元素状水素、より好ましくは12重量%より多い元素状水素を含む。8重量%以上の含量のような元素状水素の高い含量によって、炭化水素共供給材料を接触分解プロセスにおいて安価な水素ドナーとして作用させることができる。いかなる種類の理論にも縛られることは望まないが、熱分解への炭化水素共供給材料のより高い重量比によって、水素転移反応によって熱分解油をより多く改質することができると更に考えられる。
The composition of the hydrocarbon co-feed can vary widely. The hydrocarbon cofeed may include, for example, paraffins, olefins, and aromatics.
In a preferred embodiment, the hydrocarbon cofeed comprises 8 wt% or more elemental hydrogen, more preferably more than 12 wt% elemental hydrogen. A high content of elemental hydrogen, such as a content of 8% by weight or more, allows the hydrocarbon cofeed to act as an inexpensive hydrogen donor in the catalytic cracking process. While not wishing to be bound by any type of theory, it is further believed that the higher weight ratio of hydrocarbon co-feed to pyrolysis allows more reforming of pyrolysis oil by hydrogen transfer reactions. .
他の態様においては、炭化水素共供給材料の少なくとも一部は、パラフィン系炭化水素共供給材料を含む。かかるパラフィン系炭化水素共供給材料の例としては、WO−2007/090884(参照として本明細書中に包含する)に記載されているような所謂フィッシャー・トロプシュ誘導炭化水素流、或いは水素化処理装置生成物などの水素に富む供給材料が挙げられる。フィッシャー・トロプシュ炭化水素流は、場合によってはフィッシャー・トロプシュ炭化水素合成反応において直接得られる炭化水素の水素化異性化によって得られたものであってもよい。 In other embodiments, at least a portion of the hydrocarbon cofeed comprises a paraffinic hydrocarbon cofeed. Examples of such paraffinic hydrocarbon co-feed materials include so-called Fischer-Tropsch derived hydrocarbon streams as described in WO-2007 / 090884 (incorporated herein by reference), or hydroprocessing equipment. Examples include hydrogen-rich feed materials such as products. The Fischer-Tropsch hydrocarbon stream may optionally be obtained by hydroisomerization of hydrocarbons obtained directly in a Fischer-Tropsch hydrocarbon synthesis reaction.
本発明による炭化水素共供給材料は、好ましくは1重量%以上のパラフィン、より好ましくは2重量%以上のパラフィン、最も好ましくは5重量%以上のパラフィン、好ましくは99重量%以下のパラフィン、より好ましくは50重量%以下のパラフィン、最も好ましくは20重量%以下のパラフィンを含み、ここでパラフィンとは、ノルマル、シクロ、及び分岐パラフィンの両方であると理解される。 The hydrocarbon co-feed according to the present invention is preferably at least 1% by weight paraffin, more preferably at least 2% by weight paraffin, most preferably at least 5% by weight paraffin, preferably at most 99% by weight paraffin, more preferably Contains up to 50% by weight paraffin, most preferably up to 20% by weight paraffin, where paraffin is understood to be both normal, cyclo and branched paraffins.
特に好ましい態様においては、炭化水素共供給材料は、
(1)例えば(常圧)軽油、フラッシング留出物、真空軽油(VGO)、コーカー軽油、常圧残油(「ロング・レジデュー」)及び真空残油(「ショート・レジデュー」)のような原油のフラクション;を、
(2)フィッシャー・トロプシュ誘導炭化水素流及び/又は水素化処理装置生成物;と組み合わせて含む。
In a particularly preferred embodiment, the hydrocarbon cofeed is
(1) Crude oil such as (normal pressure) light oil, flushing distillate, vacuum light oil (VGO), coker light oil, normal pressure residual oil ("Long Residue") and vacuum residual oil ("Short Residue") A fraction of
(2) Fischer-Tropsch derived hydrocarbon stream and / or hydrotreater product.
特に好ましいプロセスにおいては、全供給材料は、
・0重量%以上乃至99重量%以下、好ましくは0重量%以上乃至20重量%以下のフィッシャー・トロプシュ誘導炭化水素流及び/又は水素化処理装置生成物;
・0重量%以上乃至99重量%以下、好ましくは0重量%以上乃至79重量%以下の、例えば(常圧)軽油、フラッシング留出物、真空軽油(VGO)、コーカー軽油、常圧残油(「ロング・レジデュー」)、及び真空残油(「ショート・レジデュー」)のような原油のフラクション;
・1重量%以上乃至35重量%以下、好ましくは1重量%以上乃至20重量%以下の本明細書に記載する熱分解油又はその一部;
を含む。
In a particularly preferred process, the total feed is
From 0 wt% to 99 wt%, preferably from 0 wt% to 20 wt% Fischer-Tropsch derived hydrocarbon stream and / or hydrotreater product;
-0% by weight to 99% by weight, preferably 0% by weight to 79% by weight, for example, (normal pressure) light oil, flushing distillate, vacuum light oil (VGO), coker light oil, normal pressure residual oil ( "Long Residue"), and crude oil fractions such as vacuum residue ("Short Residue");
1 to 35% by weight or more, preferably 1 to 20% by weight or less of the pyrolyzed oil described herein or a part thereof;
including.
熱分解油と炭化水素共供給材料との重量比は広く変化させることができる。共処理を容易にするためには、炭化水素共供給材料及び熱分解油を、好ましくは、50/50(5:5)以上、より好ましくは70/30(7:3)以上、更により好ましくは80/20(8:2)以上、更により好ましくは90/10(9:1)以上の炭化水素共供給材料と熱分解油との重量比で接触分解ユニットに供給する。実用的な目的のためには、炭化水素共供給材料と熱分解油との重量比は、好ましくは99.9/0.1(99.9:0.1)以下である。したがって、存在させる熱分解油の量は、熱分解油及び炭化水素共供給材料の合計重量を基準として、好ましくは30重量%以下、より好ましくは20重量%以下、最も好ましくは10重量%以下、更により好ましくは5重量%以下である。実用的な目的のためには、存在させる熱分解油の量は、熱分解油及び炭化水素共供給材料の合計重量を基準として、好ましくは0.1重量%以上である。 The weight ratio of pyrolysis oil to hydrocarbon co-feed can vary widely. In order to facilitate co-processing, the hydrocarbon co-feed and pyrolysis oil are preferably 50/50 (5: 5) or more, more preferably 70/30 (7: 3) or more, even more preferably Is supplied to the catalytic cracking unit at a weight ratio of the hydrocarbon co-feed material and pyrolysis oil of 80/20 (8: 2) or more, more preferably 90/10 (9: 1) or more. For practical purposes, the weight ratio of hydrocarbon co-feed to pyrolysis oil is preferably 99.9 / 0.1 (99.9: 0.1) or less. Accordingly, the amount of pyrolysis oil present is preferably 30 wt% or less, more preferably 20 wt% or less, most preferably 10 wt% or less, based on the total weight of the pyrolysis oil and hydrocarbon co-feed. Even more preferably, it is 5% by weight or less. For practical purposes, the amount of pyrolysis oil present is preferably 0.1% by weight or more, based on the total weight of pyrolysis oil and hydrocarbon co-feed.
好ましくは、工程(i)は、接触分解ユニット内、より好ましくは流動接触分解(FCC)ユニット内で行う。
炭化水素共供給材料及び熱分解油は、接触分解ユニット中に導入する前に混合することができ、或いはこれらは同じ位置又は異なる位置において接触分解ユニットに別々に加えることができる。
Preferably step (i) is carried out in a catalytic cracking unit, more preferably in a fluid catalytic cracking (FCC) unit.
The hydrocarbon co-feed and pyrolysis oil can be mixed prior to introduction into the catalytic cracking unit, or they can be added separately to the catalytic cracking unit at the same or different locations.
一態様においては、炭化水素共供給材料及び熱分解油は、接触分解ユニット中に導入する前に混合しない。この態様においては、炭化水素共供給材料及び熱分解油は、接触分解ユニットに同時に(即ち1つの位置において)供給して、接触分解ユニットへの導入時に混合することができ;或いは、炭化水素共供給材料及び熱分解油は、接触分解ユニットに別々に(異なる位置において)加えることができる。 In one aspect, the hydrocarbon co-feed and pyrolysis oil are not mixed prior to introduction into the catalytic cracking unit. In this embodiment, the hydrocarbon co-feed and pyrolysis oil can be fed to the catalytic cracking unit simultaneously (ie, in one location) and mixed upon introduction into the catalytic cracking unit; The feed and pyrolysis oil can be added separately (at different locations) to the catalytic cracking unit.
接触分解ユニットは、複数の供給材料導入ノズルを有することができる。したがって、熱分解油及び炭化水素共供給材料は、両方の成分が混和性でない場合であっても、別々の供給材料導入ノズルを通してそれぞれの成分を供給することによって接触分解ユニット内で処理することができる。 The catalytic cracking unit can have a plurality of feed material introduction nozzles. Thus, pyrolysis oil and hydrocarbon co-feed can be processed in a catalytic cracking unit by feeding each component through separate feed inlet nozzles, even when both components are not miscible. it can.
しかしながら、有利には、熱分解油は、好ましくは液体の炭化水素共供給材料と混合することができることが見出された。熱分解油を好ましくは液体の炭化水素共供給材料と混合する場合には、熱分解油は、好ましくは25重量%未満のn−ヘキサン抽出物を含み;熱分解油の底相を含み;及び/又は好ましくは液体の炭化水素共供給材料と混合すると少なくとも1/1の水素/炭素のモル比を有する混合物を与える熱分解油である。したがって、他の好ましい態様においては、炭化水素共供給材料及び熱分解油を、接触分解ユニット中に導入する前に混合して、炭化水素共供給材料及び熱分解油を含む供給混合物を与える。この態様においては、炭化水素共供給材料及び熱分解油は、好ましくは、10℃以上、より好ましくは20℃以上、更により好ましくは30℃以上、最も好ましくは40℃以上で、80℃以下、より好ましくは70℃以下、最も好ましくは60℃以下の間の範囲の温度で混合する。供給混合物が炭化水素共供給材料としてVGOを含む場合には10℃以上の僅かに低い温度が好ましい可能性があり、一方、供給混合物がロング・レジデューを含む場合には30℃以上の僅かに高い温度が好ましい可能性がある。最も好ましくは、供給混合物が炭化水素共供給材料としてVGOを含む場合には10℃〜25℃の範囲の温度が好ましく、一方、供給混合物がロング・レジデューを含む場合には30℃〜50℃の範囲の温度が好ましい。 However, it has been found advantageously that the pyrolysis oil can be mixed with a preferably liquid hydrocarbon co-feed. When the pyrolysis oil is mixed with a preferably liquid hydrocarbon co-feed, the pyrolysis oil preferably comprises less than 25% by weight of n-hexane extract; comprises the pyrolysis oil bottom phase; and Pyrolysis oil which gives a mixture having a hydrogen / carbon molar ratio of at least 1/1 when mixed with a liquid hydrocarbon cofeed, preferably. Accordingly, in another preferred embodiment, the hydrocarbon co-feed and pyrolysis oil are mixed prior to introduction into the catalytic cracking unit to provide a feed mixture comprising the hydrocarbon co-feed and pyrolysis oil. In this embodiment, the hydrocarbon co-feed and pyrolysis oil are preferably 10 ° C. or higher, more preferably 20 ° C. or higher, even more preferably 30 ° C. or higher, most preferably 40 ° C. or higher, 80 ° C. or lower, More preferably the mixing is at a temperature in the range between 70 ° C. or less, most preferably 60 ° C. or less. A slightly lower temperature of 10 ° C. or higher may be preferred when the feed mixture includes VGO as a hydrocarbon co-feed, while a slightly higher temperature of 30 ° C. or higher when the feed mixture includes long residue. Temperature may be preferred. Most preferably, a temperature in the range of 10 ° C. to 25 ° C. is preferred when the feed mixture includes VGO as the hydrocarbon co-feed, while 30 ° C. to 50 ° C. when the feed mixture includes long residue. A range of temperatures is preferred.
炭化水素共供給材料と熱分解油は、かかる目的のために好適であることが当業者に公知の任意の方法で混合することができる。好ましくは、炭化水素共供給材料と熱分解油は、静的混合、振盪、及び/又は撹拌によって混合する。 The hydrocarbon co-feed and pyrolysis oil can be mixed by any method known to those skilled in the art to be suitable for such purposes. Preferably, the hydrocarbon co-feed and pyrolysis oil are mixed by static mixing, shaking, and / or stirring.
供給混合物は、場合によっては接触分解ユニットに送る前に、撹拌又は非撹拌供給容器内に保持することができる。非撹拌供給容器を用いて、それによってより単純な運転プロセスを得て、及び/又は建造、エネルギー、及び/又はメンテナンスコストを節約することもできることが、本発明方法の有利性の1つである。更に、実験によって、非撹拌供給容器を用いることによって、驚くべきことに収率を増加させ且つコークス化を減少させることができることが示される。 The feed mixture can optionally be held in a stirred or unstirred feed vessel before being sent to the catalytic cracking unit. It is one of the advantages of the method according to the invention that an unstirred supply vessel can be used, thereby obtaining a simpler operating process and / or saving construction, energy and / or maintenance costs. . Furthermore, experiments show that by using an unstirred feed vessel, the yield can be surprisingly increased and coking can be reduced.
好ましくは、供給混合物は、かかる撹拌又は非撹拌供給容器内において、10℃以上、より好ましくは20℃以上、更により好ましくは30℃以上、最も好ましくは40℃以上で、80℃以下、より好ましくは70℃以下、最も好ましくは60℃以下の間の範囲の温度において保持する。 Preferably, the feed mixture is 10 ° C. or higher, more preferably 20 ° C. or higher, even more preferably 30 ° C. or higher, most preferably 40 ° C. or higher, 80 ° C. or lower, more preferably in such stirred or non-stirred feed vessels. Is maintained at a temperature in the range between 70 ° C. or less, most preferably 60 ° C. or less.
供給混合物が炭化水素共供給材料としてVGOを含む場合には、10℃以上の僅かに低い温度が好ましい可能性があり、一方、供給混合物がロング・レジデューを含む場合には、30℃以上の僅かに高い温度が好ましい可能性がある。最も好ましくは、供給混合物が炭化水素共供給材料としてVGOを含む場合には10℃〜25℃の範囲の温度が好ましく、一方、供給混合物がロング・レジデューを含む場合には30℃〜50℃の範囲の温度が好ましい。 A slightly lower temperature of 10 ° C. or higher may be preferred when the feed mixture includes VGO as a hydrocarbon co-feed, while a slightly higher temperature of 30 ° C. or higher when the feed mixture includes long residue. High temperatures may be preferred. Most preferably, a temperature in the range of 10 ° C. to 25 ° C. is preferred when the feed mixture includes VGO as the hydrocarbon co-feed, while 30 ° C. to 50 ° C. when the feed mixture includes long residue. A range of temperatures is preferred.
好ましくは、供給混合物は、場合によっては撹拌又は非撹拌供給容器内において、10℃以上、より好ましくは20℃以上、更により好ましくは30℃以上、最も好ましくは40℃以上で、80℃以下、より好ましくは70℃以下、最も好ましくは60℃以下の間の範囲の温度において保持した後に、接触分解ユニット中に注入する。供給混合物が炭化水素共供給材料としてVGOを含む場合には、10℃以上の僅かに低い温度が好ましい可能性があり、一方、供給混合物がロング・レジデューを含む場合には、30℃以上の僅かに高い温度が好ましい可能性がある。最も好ましくは、供給混合物が炭化水素共供給材料としてVGOを含む場合には10℃〜25℃の範囲の温度が好ましく、一方、供給混合物がロング・レジデューを含む場合には30℃〜50℃の範囲の温度が好ましい。 Preferably, the feed mixture is optionally 10 ° C. or higher, more preferably 20 ° C. or higher, even more preferably 30 ° C. or higher, most preferably 40 ° C. or higher, 80 ° C. or lower, in a stirred or non-stirred feed vessel. More preferably it is held at a temperature in the range between 70 ° C. or less, most preferably 60 ° C. or less, and then injected into the catalytic cracking unit. A slightly lower temperature of 10 ° C. or higher may be preferred when the feed mixture includes VGO as a hydrocarbon co-feed, while a slightly higher temperature of 30 ° C. or higher when the feed mixture includes long residue. High temperatures may be preferred. Most preferably, a temperature in the range of 10 ° C. to 25 ° C. is preferred when the feed mixture includes VGO as the hydrocarbon co-feed, while 30 ° C. to 50 ° C. when the feed mixture includes long residue. A range of temperatures is preferred.
次に、供給混合物を、接触分解ユニット内で接触分解触媒と接触させることができる。接触分解触媒は、分解プロセスにおいて用いるのに好適であることが当業者に公知の任意の触媒であってよい。好ましくは、接触分解触媒はゼオライト成分を含む。更に、接触分解触媒には、アモルファスバインダー化合物及び/又は充填剤を含ませることができる。アモルファスバインダー成分の例としては、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、及び酸化マグネシウム、或いはこれらの2以上の組み合わせが挙げられる。充填剤の例としてはクレー(例えばカオリン)が挙げられる。 The feed mixture can then be contacted with a catalytic cracking catalyst in a catalytic cracking unit. The catalytic cracking catalyst may be any catalyst known to those skilled in the art to be suitable for use in the cracking process. Preferably, the catalytic cracking catalyst comprises a zeolite component. Furthermore, the catalytic cracking catalyst can contain an amorphous binder compound and / or a filler. Examples of the amorphous binder component include silica, alumina, titania, zirconia, and magnesium oxide, or combinations of two or more thereof. Examples of the filler include clay (for example, kaolin).
ゼオライトは、好ましくは大細孔ゼオライトである。大細孔ゼオライトとしては、その上の細孔の主軸が0.62nm〜0.8nmの範囲である多孔質内部セル構造を有する多孔質の結晶質アルミノシリケート構造を含むゼオライトが挙げられる。ゼオライトの軸は、W.M. Meier, D.H. Olson,及びCh. Baerlocherの"Atlas of Zeolite Structure Types", 第4改訂版, 1996, Elsevier, ISBN-0-444-10015-6において示されている。かかる大細孔ゼオライトの例としては、FAU又はフォージャサイト、好ましくは合成フォージャサイト、例えばゼオライトY又はX、超安定ゼオライトY(USY)、希土類ゼオライトY(=REY)、及び希土類USY(REUSY)が挙げられる。本発明によれば、大細孔ゼオライトとしてUSYが好ましく用いられる。 The zeolite is preferably a large pore zeolite. Examples of the large pore zeolite include zeolites having a porous crystalline aluminosilicate structure having a porous internal cell structure in which the main axis of the pores above is in the range of 0.62 nm to 0.8 nm. The axis of the zeolite is shown in W.M. Meier, D.H. Olson, and Ch. Baerlocher "Atlas of Zeolite Structure Types", 4th revised edition, 1996, Elsevier, ISBN-0-444-10015-6. Examples of such large pore zeolites include FAU or faujasite, preferably synthetic faujasite, such as zeolite Y or X, ultrastable zeolite Y (USY), rare earth zeolite Y (= REY), and rare earth USY (REUSY). ). According to the present invention, USY is preferably used as the large pore zeolite.
接触分解触媒にはまた、中細孔ゼオライトを含ませることもできる。本発明にしたがって用いることができる中細孔ゼオライトは、その上の細孔の主軸が0.45nm〜0.62nmの範囲である多孔質内部セル構造を有する多孔質の結晶質アルミノシリケート構造を含むゼオライトである。かかる中細孔ゼオライトの例は、MFI構造タイプのもの、例えばZSM−5;MTWタイプ、例えばZSM−12;TON構造タイプ、例えばθ−1;FER構造タイプ、例えばフェリエライト;である。本発明によれば、ZSM−5が中細孔ゼオライトとして好ましく用いられる。 The catalytic cracking catalyst can also include a medium pore zeolite. Medium pore zeolites that can be used in accordance with the present invention include a porous crystalline aluminosilicate structure having a porous internal cell structure with a major axis of pores thereon ranging from 0.45 nm to 0.62 nm. Zeolite. Examples of such medium pore zeolites are of the MFI structure type, for example ZSM-5; MTW type, for example ZSM-12; TON structure type, for example θ-1; FER structure type, for example ferrierite. According to the present invention, ZSM-5 is preferably used as a medium pore zeolite.
他の態様によれば、大細孔及び中細孔ゼオライトのブレンドを用いることができる。分解触媒中の大細孔ゼオライトと中細孔径ゼオライトとの比は、好ましくは99:1〜70:30の範囲、より好ましくは98:2〜85:15の範囲である。 According to other embodiments, blends of large and medium pore zeolites can be used. The ratio of large pore zeolite to medium pore size zeolite in the cracking catalyst is preferably in the range of 99: 1 to 70:30, more preferably in the range of 98: 2 to 85:15.
分解触媒中に存在させる大細孔径ゼオライト及び/又は中細孔ゼオライトの合計量は、好ましくは、接触分解触媒の全質量に対して5重量%〜40重量%の範囲、より好ましくは10重量%〜30重量%の範囲、更により好ましくは10重量%〜25重量%の範囲である。 The total amount of large pore diameter zeolite and / or medium pore zeolite present in the cracking catalyst is preferably in the range of 5 wt% to 40 wt%, more preferably 10 wt%, based on the total mass of the catalytic cracking catalyst. It is in the range of ˜30% by weight, even more preferably in the range of 10% by weight to 25% by weight.
熱分解油は、好ましくは、反応区域(反応区域は、好ましくは実質的に垂直に配向されている好ましくは細長い管状の反応器である)中において、炭化水素共供給材料の存在下で接触分解触媒と接触させる。熱分解油、炭化水素共供給材料、及び分解触媒は、それぞれ独立して上向方向又は下向方向で流すことができる。 The pyrolysis oil is preferably catalytically cracked in the presence of a hydrocarbon co-feed in a reaction zone (the reaction zone is preferably an elongated tubular reactor preferably oriented substantially vertically). Contact with catalyst. The pyrolysis oil, the hydrocarbon co-feed, and the cracking catalyst can each independently flow in the upward or downward direction.
しかしながら好ましくは、熱分解油及び炭化水素共供給材料は同じ方向に並行流で流す。接触分解触媒は、かかる熱分解油及び炭化水素共供給材料の流れと並行流、対向流、又は直交流形態で接触させることができる。好ましくは、接触分解触媒は、熱分解油及び液体炭化水素共供給材料の並行流と並行流形態で接触させる。 Preferably, however, the pyrolysis oil and hydrocarbon co-feed flow in parallel flow in the same direction. The catalytic cracking catalyst can be contacted in parallel, counter-flow, or cross-flow form with the flow of such pyrolysis oil and hydrocarbon co-feed. Preferably, the catalytic cracking catalyst is contacted in parallel flow form with a parallel flow of pyrolysis oil and liquid hydrocarbon co-feed.
好ましい態様においては、工程(i)は、
・熱分解油及び炭化水素共供給材料を、反応区域内において接触分解触媒の存在下で分解して、1種類以上の分解生成物及び消費された接触分解触媒を生成させる接触分解工程;
・消費された接触分解触媒を再生して、再生した接触分解触媒を生成させる再生工程;及び
・再生した接触分解触媒を接触分解工程に再循環する再循環工程;
を含む。
In a preferred embodiment, step (i) comprises
A catalytic cracking step of cracking the pyrolysis oil and hydrocarbon co-feed in the reaction zone in the presence of a catalytic cracking catalyst to produce one or more cracked products and consumed catalytic cracking catalyst;
A regeneration process for regenerating the spent catalytic cracking catalyst to produce a regenerated catalytic cracking catalyst; and a recycling process for recycling the regenerated catalytic cracking catalyst to the catalytic cracking process;
including.
接触分解工程における温度は、好ましくは、450℃以上乃至650℃以下、より好ましくは480℃以上乃至600℃以下、最も好ましくは480℃以上乃至560℃以下の範囲である。 The temperature in the catalytic cracking step is preferably in the range of 450 ° C. to 650 ° C., more preferably 480 ° C. to 600 ° C., and most preferably 480 ° C. to 560 ° C.
接触分解工程における圧力は、好ましくは、0.5bar以上乃至10bar以下(0.05MPa〜1MPa)、より好ましくは1.0bar以上乃至6bar以下(0.15MPa〜0.6MPa)の範囲である。 The pressure in the catalytic cracking step is preferably in the range of 0.5 bar to 10 bar (0.05 MPa to 1 MPa), more preferably 1.0 bar to 6 bar (0.15 MPa to 0.6 MPa).
接触分解を行う反応区域内における接触分解触媒の滞留時間は、好ましくは、0.1秒間以上乃至15秒間以下、より好ましくは0.5秒間以上乃至10秒間以下の範囲である。 The residence time of the catalytic cracking catalyst in the reaction zone in which the catalytic cracking is performed is preferably in the range of 0.1 seconds to 15 seconds, more preferably 0.5 seconds to 10 seconds.
好ましくは、熱分解油及び炭化水素共供給材料の全供給材料に対する接触分解触媒の質量比は、3以上乃至20以下の範囲である。好ましくは、熱分解油及び炭化水素共供給材料の全供給材料に対する接触分解触媒の質量比は、少なくとも3.5である。より高い供給材料に対する触媒の質量比を用いることによって、転化率の向上が得られる。 Preferably, the mass ratio of catalytic cracking catalyst to the total feed of pyrolysis oil and hydrocarbon co-feed is in the range of 3 to 20. Preferably, the mass ratio of catalytic cracking catalyst to the total feed of pyrolysis oil and hydrocarbon co-feed is at least 3.5. By using a higher mass ratio of catalyst to feed, improved conversion is obtained.
好ましい態様においては、接触分解工程はストリッピング工程を更に含む。再生工程の前に、消費された触媒をストリッピングして、消費された触媒上に吸着している生成物を回収することができる。これらの生成物は、再循環して、接触分解工程から得られる生成物流に加えることができる。 In a preferred embodiment, the catalytic cracking step further includes a stripping step. Prior to the regeneration step, the spent catalyst can be stripped to recover the product adsorbed on the spent catalyst. These products can be recycled and added to the product stream obtained from the catalytic cracking process.
再生工程は、好ましくは、再生器内において分解触媒を酸素含有ガスの存在下で燃焼させることによって、接触分解反応の結果として触媒上に堆積しているコークスを燃焼除去して触媒活性を回復させることを含む。発熱性の再生工程において生成する熱は、好ましくは吸熱性の接触分解工程のためのエネルギーを供給するために用いる。本発明方法によって、有利なことに、更なる熱を供給することなく発熱性の再生工程を行うことができるようにするのに十分な量のコークスを接触分解触媒上に堆積させることができる。 In the regeneration step, preferably, the cracking catalyst is combusted in the presence of an oxygen-containing gas in the regenerator, so that the coke deposited on the catalyst as a result of the catalytic cracking reaction is removed by combustion to restore the catalyst activity. Including that. The heat generated in the exothermic regeneration process is preferably used to provide energy for the endothermic catalytic cracking process. The method of the present invention advantageously allows a sufficient amount of coke to be deposited on the catalytic cracking catalyst so that an exothermic regeneration step can be performed without supplying additional heat.
再生温度は、好ましくは、575℃以上乃至900℃以下、より好ましくは600℃以上乃至850℃以下の範囲である。再生器内における圧力は、好ましくは、0.5bar以上乃至10bar以下(0.05MPa〜1MPa)、より好ましくは1.0bar以上乃至6bar以下(0.1MPa〜0.6MPa)の範囲である。 The regeneration temperature is preferably in the range of 575 ° C to 900 ° C, more preferably 600 ° C to 850 ° C. The pressure in the regenerator is preferably in the range of 0.5 bar to 10 bar (0.05 MPa to 1 MPa), more preferably 1.0 bar to 6 bar (0.1 MPa to 0.6 MPa).
再生した接触分解触媒は、接触分解工程に再循環することができる。好ましい態様においては、補給触媒の側流をかかる再生した接触分解触媒の再循環流に加えて、反応区域及び再生器内での触媒の損失を補填することができる。 The regenerated catalytic cracking catalyst can be recycled to the catalytic cracking process. In a preferred embodiment, a side stream of make-up catalyst can be added to the recycle stream of such regenerated catalytic cracking catalyst to compensate for catalyst loss in the reaction zone and regenerator.
上記に示したように、工程(i)は種々の方法で行うことができる。
第1の態様においては、工程(i)における熱分解油の一部又は全部は、25重量%以下のn−ヘキサン抽出物を含む熱分解油又はその一部を含む。
As indicated above, step (i) can be performed in various ways.
In the first aspect, part or all of the pyrolyzed oil in step (i) includes pyrolyzed oil containing 25% by weight or less of n-hexane extract or a part thereof.
したがって第1の態様においては、工程(i)は、
(1a)0重量%以上乃至25重量%以下の範囲のn−ヘキサン抽出物を含む熱分解油又はその一部を与え;
(1b)熱分解油又はその一部を、400℃より高い温度において、炭化水素共供給材料の存在下で接触分解触媒と接触させて1種類以上の分解生成物を生成させる;
工程を含む1種類以上の分解生成物を生成させるプロセスを含む。
Accordingly, in the first aspect, step (i) comprises
(1a) providing a pyrolysis oil or a part thereof containing an n-hexane extract in the range of 0 wt% to 25 wt%;
(1b) contacting the pyrolysis oil or part thereof with a catalytic cracking catalyst in the presence of a hydrocarbon co-feed at a temperature above 400 ° C. to produce one or more cracked products;
Including a process of producing one or more degradation products comprising steps.
n−ヘキサン抽出物とは、本明細書においては、約20℃の温度及び約1bar絶対圧(0.1MPa)の圧力において熱分解油からn−ヘキサン(ノルマルヘキサン)中に抽出することができる化合物と理解される。n−ヘキサン抽出物は、Oasmaaらの"Fast Pyrolysis of Forestry Residue. 1. Effect of Extractives on Phase Separation of Pyrolysis Liquids"と題された彼らの論文(vol. 17, No. 1, 1月/2月, 2003, p. 5及びp.11)(参照として本明細書中に包含する)にしたがって求めることができる。 An n-hexane extract can be extracted herein from pyrolysis oil into n-hexane (normal hexane) at a temperature of about 20 ° C. and a pressure of about 1 bar absolute pressure (0.1 MPa). Understood as a compound. n-Hexane extracts were published in their paper entitled “Fast Pyrolysis of Forestry Residue. 1. Effect of Extractives on Phase Separation of Pyrolysis Liquids” (vol. 17, No. 1, January / February). , 2003, p. 5 and p. 11) (incorporated herein by reference).
かかるn−ヘキサン抽出物の例としては、ラバー、タンニン、フラボノイド、リグニンモノマー(例えばグアヤコール及びカテコール誘導体)、リグニン二量体(スチルベン)、樹脂、ワックス、ステロール、ビタミン、及び菌類が挙げられる。 Examples of such n-hexane extracts include rubber, tannins, flavonoids, lignin monomers (eg guaiacol and catechol derivatives), lignin dimers (stilbenes), resins, waxes, sterols, vitamins, and fungi.
好ましくは、熱分解油又はその一部は、0重量%以上乃至25重量%以下の範囲のn−ヘキサン抽出物、より好ましくは0重量%以上乃至20重量%以下の範囲のn−ヘキサン抽出物、更により好ましくは0重量%以上乃至15重量%以下の範囲のn−ヘキサン抽出物、更により好ましくは0重量%以上乃至10重量%以下の範囲のn−ヘキサン抽出物、更により好ましくは0重量%以上乃至6重量%以下の範囲のn−ヘキサン抽出物、最も好ましくは0重量%以上乃至3重量%以下の範囲のn−ヘキサン抽出物を含む。実用的な目的のためには、上記の範囲内で0.01重量ppm以上の下限がより好ましいと考えることができ、上記の範囲内で0.1重量ppm以上の下限が最も好ましいと考えることができる。 Preferably, the pyrolysis oil or a part thereof is an n-hexane extract in the range of 0 wt% to 25 wt%, more preferably an n-hexane extract in the range of 0 wt% to 20 wt%. Even more preferably, the n-hexane extract is in the range of 0 wt% to 15 wt%, even more preferably in the range of 0 wt% to 10 wt%, even more preferably 0. An n-hexane extract in the range of from wt% to 6 wt%, most preferably an n-hexane extract in the range of 0 wt% to 3 wt% is included. For practical purposes, a lower limit of 0.01 ppm by weight or more can be considered more preferable within the above range, and a lower limit of 0.1 ppm by weight or more is most preferable within the above range. Can do.
他の特に好ましい態様においては、熱分解油又はその一部はn−ヘキサン抽出物を実質的に含まない。
25重量%以下のn−ヘキサン抽出物を含む熱分解油又はその一部は、この目的のために好適であることが当業者に公知の任意の方法で得ることができる。
In another particularly preferred embodiment, the pyrolysis oil or part thereof is substantially free of n-hexane extract.
A pyrolysis oil or portion thereof containing up to 25% by weight of n-hexane extract can be obtained by any method known to those skilled in the art to be suitable for this purpose.
一態様においては、25重量%以下のn−ヘキサン抽出物を含む熱分解油又はその一部は、25重量%より多いn−ヘキサン抽出物を含む熱分解油又はその一部からn−ヘキサン抽出物を溶媒抽出することによって得ることができる。かかる溶媒抽出において好適な溶媒としてはn−ヘキサンが挙げられるが、他のヘキサン類、ヘプタン類、ペンタン類、オクタン類、ノナン類、又はデカン類も挙げられる。更に、アセトン及び/又はジクロロメタンのような溶媒を用いることが有益である可能性がある。 In one aspect, the pyrolysis oil or part thereof comprising up to 25 wt% n-hexane extract is extracted from the pyrolysis oil or part thereof comprising more than 25 wt% n-hexane extract. The product can be obtained by solvent extraction. Suitable solvents for such solvent extraction include n-hexane, but other hexanes, heptanes, pentanes, octanes, nonanes, or decanes are also included. In addition, it may be beneficial to use solvents such as acetone and / or dichloromethane.
他の態様においては、熱分解油又はその一部は、下記においてより詳細に記載するように相分離して、0重量%以上乃至25重量%以下の範囲のn−ヘキサン抽出物、好ましくは0重量%以上乃至20重量%以下の範囲のn−ヘキサン抽出物、より好ましくは0重量%以上乃至15重量%以下の範囲のn−ヘキサン抽出物、更により好ましくは0重量%以上乃至10重量%以下の範囲のn−ヘキサン抽出物、最も好ましくは0重量%以上乃至6重量%以下の範囲のn−ヘキサン抽出物を含む底相熱分解油;並びに、25重量%より多いn−ヘキサン抽出物を含み、より好ましくは30重量%より多いn−ヘキサン抽出物を含み、より好ましくは35重量%より多いn−ヘキサン抽出物を含み、最も好ましくは40重量%より多いn−ヘキサン抽出物を含み、好ましくは100重量%以下のn−ヘキサン抽出物を含む上相熱分解油;を生成させることができる。 In other embodiments, the pyrolysis oil or a portion thereof is phase separated as described in more detail below, and an n-hexane extract in the range of 0 wt% to 25 wt%, preferably 0 wt%. N-hexane extract in the range of from wt% to 20 wt%, more preferably n-hexane extract in the range of 0 wt% to 15 wt%, even more preferably from 0 wt% to 10 wt%. N-hexane extract in the following range, most preferably a bottom phase pyrolysis oil comprising n-hexane extract in the range of 0 wt% to 6 wt%; and more than 25 wt% n-hexane extract More preferably more than 30% by weight n-hexane extract, more preferably more than 35% by weight n-hexane extract, most preferably more than 40% by weight n-hexane. It includes a distillate, preferably on a phase pyrolysis oil containing 100% by weight of n- hexane extract; can be generated.
25重量%以下のn−ヘキサン抽出物を含む熱分解油又はその一部をどのようにして得ることができるかの例は、A. Oasmaaらによって、Energy & Fuels, an American Chemical Society journal, vol. 17, No. 1, 1月/2月, 2003, p. 1-12において最初に発表された"Fast pyrolysis of Forestry Residue. 1. Effect of extractives on phase separation of pyrolysis liquids"と題された彼らの論文において与えられている。 An example of how a pyrolysis oil or part thereof containing up to 25% by weight of n-hexane extract can be obtained is described by A. Oasmaa et al. In Energy & Fuels, an American Chemical Society journal, vol. 17, No. 1, January / February, 2003, p. 1-12 They were entitled "Fast pyrolysis of Forestry Residue. 1. Effect of extractives on phase separation of pyrolysis liquids" Is given in the paper.
第2の態様においては、工程(i)における熱分解油の一部又は全部は、底相熱分解油又はその一部のみを含む。
したがって第2の態様においては、工程(i)は、
(2a)熱分解油又はその一部の底相を与え;
(2b)熱分解油又はその一部の底相を、400℃以上の温度において、炭化水素共供給材料の存在下で接触分解触媒と接触させて1種類以上の分解生成物を生成させる;
工程を含む1種類以上の分解生成物を生成させるプロセスを含む。
In the second aspect, part or all of the pyrolyzed oil in step (i) contains only the bottom phase pyrolyzed oil or part thereof.
Accordingly, in the second aspect, step (i) comprises
(2a) providing a pyrolysis oil or a bottom phase of part thereof;
(2b) contacting the pyrolysis oil or a part of the bottom phase thereof with a catalytic cracking catalyst in the presence of a hydrocarbon co-feed at a temperature of 400 ° C. or higher to produce one or more cracked products;
Including a process of producing one or more degradation products comprising steps.
工程(2a)においては、熱分解油の底相を与える。熱分解油の底相とは、熱分解油を相分離した際に得ることができる最も下側の相と理解される。かかる相分離は、抽出物及び高度に親水性の熱分解液体化合物の大きな極性、溶解度、及び密度の差によって行うことができる。熱分解油の底相は、時には底相熱分解油とも呼ぶ。底相熱分解油は、少なくとも上相及び底相に相分離するのに好適な熱分解油から得ることができる。少なくとも上相及び底相に相分離するのに好適な熱分解油とは、分離剤を用いて少なくとも上相及び底相に分離することができる熱分解油とも理解される。しかしながら好ましくは、熱分解油は、熱分解油を分離剤と接触させる必要なしに少なくとも上相及び底相に分離することができる熱分解油である。 In step (2a), a bottom phase of pyrolysis oil is provided. The bottom phase of the pyrolysis oil is understood as the lowest phase that can be obtained when the pyrolysis oil is phase separated. Such phase separation can be performed by the large polarity, solubility, and density differences of the extract and the highly hydrophilic pyrolytic liquid compound. The bottom phase of pyrolysis oil is sometimes referred to as bottom phase pyrolysis oil. The bottom phase pyrolysis oil can be obtained from a pyrolysis oil suitable for phase separation into at least an upper phase and a bottom phase. A pyrolysis oil suitable for phase separation into at least an upper phase and a bottom phase is also understood as a pyrolysis oil that can be separated into at least an upper phase and a bottom phase using a separating agent. Preferably, however, the pyrolysis oil is a pyrolysis oil that can be separated into at least an upper phase and a bottom phase without the need to contact the pyrolysis oil with a separating agent.
好ましくは、熱分解油を少なくとも上相及び底相に相分離して、上相熱分解油及び底相熱分解油を生成させる。したがって好ましい態様においては、本発明は、
(a)実質的に水素化処理及び/又は水素化脱酸素によって予備処理又は改質していない熱分解油又はその一部を与え;
(b)熱分解油又はその一部を少なくとも上相及び底相に相分離して、上相熱分解油及び底相熱分解油を生成させ;
(c)底相熱分解油又はその一部を、400℃以上の温度において、炭化水素共供給材料の存在下で接触分解触媒と接触させて1種類以上の分解生成物を生成させる;
工程を含む1種類以上の分解生成物を生成させるプロセスを提供する。
Preferably, the pyrolysis oil is phase-separated into at least an upper phase and a bottom phase to produce an upper phase pyrolysis oil and a bottom phase pyrolysis oil. Accordingly, in a preferred embodiment, the present invention provides
(A) providing a pyrolysis oil or part thereof that has not been pretreated or reformed substantially by hydrotreatment and / or hydrodeoxygenation;
(B) phase-separating the pyrolysis oil or a part thereof into at least an upper phase and a bottom phase to produce an upper phase pyrolysis oil and a bottom phase pyrolysis oil;
(C) contacting the bottom phase pyrolysis oil or part thereof with a catalytic cracking catalyst in the presence of a hydrocarbon co-feed at a temperature of 400 ° C. or higher to produce one or more cracked products;
A process is provided for producing one or more degradation products comprising steps.
かかる1種類以上の分解生成物を生成させるプロセスは、その後に、熱分解油からバイオ燃料及び/又は生化学物質を製造するための上記に記載の方法における工程(i)として好都合に用いることができる。上記に示したように、一態様においては、相分離は熱分解油を分離剤と接触させることによって行うことができる。分離剤とは、熱分解油の1種類以上の相への分離を助ける化合物と理解される。好ましい態様においては、かかる分離剤はアルコールである。分離剤として用いることができるアルコールの例としては、エタノール及びイソプロパノールが挙げられる。イソプロパノールをどのようにして分離剤として用いることができるかの例は、Oasmaaらによって"Fast Pyrolysis of Forestry Residue and Pine. 4. Improvement of the Product Quality by Solvent Addition"と題された彼らの論文(Energy and Fuels 2004, vol.18, p.1578-1583)において与えられている。分離剤としてアルコールを用いる場合には、かかるアルコールは、好ましくは、アルコール及び熱分解油の合計の組み合わせを基準として0.25重量%以上、より好ましくは0.5重量%以上、更により好ましくは1重量%以上、最も好ましくは2重量%以上の量で;アルコール及び熱分解油の合計の組み合わせを基準として好ましくは10重量%以下、より好ましくは7重量%以下、最も好ましくは5重量%以下の量で存在させる。 Such a process for producing one or more degradation products may then be advantageously used as step (i) in the above-described method for producing biofuels and / or biochemicals from pyrolysis oil. it can. As indicated above, in one embodiment, phase separation can be performed by contacting the pyrolysis oil with a separating agent. A separating agent is understood as a compound that aids in the separation of pyrolytic oil into one or more phases. In a preferred embodiment, such separating agent is an alcohol. Examples of alcohols that can be used as separating agents include ethanol and isopropanol. An example of how isopropanol can be used as a separating agent is their paper entitled “Fast Pyrolysis of Forestry Residue and Pine. 4. Improvement of the Product Quality by Solvent Addition” by Oasmaa et al. and Fuels 2004, vol.18, p.1578-1583). When using an alcohol as the separating agent, the alcohol is preferably 0.25 wt% or more, more preferably 0.5 wt% or more, even more preferably based on the total combination of alcohol and pyrolysis oil. 1 wt% or more, most preferably 2 wt% or more; preferably 10 wt% or less, more preferably 7 wt% or less, most preferably 5 wt% or less, based on the total combination of alcohol and pyrolysis oil Be present in an amount of.
他の態様においては、相分離は、製造後に熱分解油の温度を低下させる(冷却する)ことによって行うことができる。相分離を冷却によって行う場合には、熱分解油を、好ましくは、15℃以上、より好ましくは25℃以上で、好ましくは50℃以下、より好ましくは45℃以下の温度に冷却する。複数の相を分離するためにどのようにして冷却を用いることができるかの例は、Oasmaaらによって"Fast Pyrolysis of Forestry Residue. 1. Effect of Extractives on Phase Separation of Pyrolysis Liquids"と題された彼らの論文(Energy & Fuels, 2003, vol. 17, p. 1-12)において与えられている。 In other embodiments, phase separation can be performed by reducing (cooling) the temperature of the pyrolysis oil after production. When the phase separation is carried out by cooling, the pyrolysis oil is preferably cooled to a temperature of 15 ° C or higher, more preferably 25 ° C or higher, preferably 50 ° C or lower, more preferably 45 ° C or lower. Examples of how cooling can be used to separate multiple phases are those entitled “Fast Pyrolysis of Forestry Residue. 1. Effect of Extractives on Phase Separation of Pyrolysis Liquids” by Oasmaa et al. (Energy & Fuels, 2003, vol. 17, p. 1-12).
底相熱分解油は、その後にこの目的のために好適であることが当業者に公知の任意の方法によって、熱分解の上相から分離することができる。相分離法の例としては、沈降、デカンテーション、遠心分離、サイクロン分離、抽出、及び膜技術が挙げられる。 The bottom phase pyrolysis oil can then be separated from the pyrolysis upper phase by any method known to those skilled in the art to be suitable for this purpose. Examples of phase separation methods include sedimentation, decantation, centrifugation, cyclone separation, extraction, and membrane technology.
本発明方法においては、1種類以上の分解生成物を生成させるために400℃以上の温度において炭化水素共供給材料の存在下で接触分解触媒と接触させる底相熱分解油は、少量の底相熱分解油以外の他の相で汚染されている可能性がある。これらの少量の他の相は、例えば底相熱分解油中に分散又は溶解している可能性がある。好ましくは、本発明方法において接触分解触媒と接触させる熱分解油の全量は、接触分解触媒と接触させる熱分解油の全重量を基準として、90重量%以上、より好ましくは95重量%以上、更により好ましくは99重量%以上、更により好ましくは99.9重量%以上、最も好ましくは99.99重量%以上の底相熱分解油から構成される。 In the process of the present invention, the bottom phase pyrolysis oil that is contacted with the catalytic cracking catalyst in the presence of a hydrocarbon cofeed at a temperature of 400 ° C. or higher to produce one or more cracked products is a small amount of bottom phase. It may be contaminated with other phases other than pyrolysis oil. These small amounts of other phases may be dispersed or dissolved in, for example, bottom phase pyrolysis oil. Preferably, the total amount of pyrolysis oil to be contacted with the catalytic cracking catalyst in the method of the present invention is 90% by weight or more, more preferably 95% by weight or more, based on the total weight of the pyrolysis oil to be contacted with the catalytic cracking catalyst. More preferably 99% by weight or more, still more preferably 99.9% by weight or more, most preferably 99.99% by weight or more of the bottom phase pyrolyzed oil.
好ましくは、任意の他の相の熱分解油(即ち、底相熱分解油ではなく、これは非底相熱分解油とも呼ぶ)の量は、接触分解触媒と接触させる熱分解油の全重量を基準として10重量%以下、より好ましくは5重量%以下、更により好ましくは1重量%以下、更により好ましくは0.1重量%以下、最も好ましくは0.01重量%以下である。最も好ましくは、本発明方法において接触分解触媒と接触させる熱分解油は、底相熱分解油のみから実質的に構成される。即ち、最も好ましくは、接触分解は非底相熱分解油の実質的な不存在下で行う。 Preferably, the amount of any other phase pyrolysis oil (ie not bottom phase pyrolysis oil, which is also referred to as non-bottom phase pyrolysis oil) is the total weight of pyrolysis oil contacted with the catalytic cracking catalyst. Is 10% by weight or less, more preferably 5% by weight or less, still more preferably 1% by weight or less, still more preferably 0.1% by weight or less, and most preferably 0.01% by weight or less. Most preferably, the pyrolysis oil that is contacted with the catalytic cracking catalyst in the process of the present invention consists essentially of bottom phase pyrolysis oil. That is, most preferably, the catalytic cracking is conducted in the substantial absence of non-bottom phase pyrolysis oil.
非底相熱分解油の一例は上相熱分解油である。
好ましい態様においては、底相熱分解油は、0重量%以上乃至25重量%以下の範囲のn−ヘキサン抽出物、より好ましくは0重量%以上乃至20重量%以下の範囲のn−ヘキサン抽出物、更により好ましくは0重量%以上乃至15重量%以下の範囲のn−ヘキサン抽出物、更により好ましくは0重量%以上乃至10重量%以下の範囲のn−ヘキサン抽出物、更により好ましくは0重量%以上乃至6重量%以下の範囲のn−ヘキサン抽出物、最も好ましくは0重量%以上乃至3重量%以下の範囲のn−ヘキサン抽出物を含む。
An example of non-bottom phase pyrolysis oil is top phase pyrolysis oil.
In a preferred embodiment, the bottom phase pyrolysis oil is an n-hexane extract in the range of 0 wt% to 25 wt%, more preferably an n-hexane extract in the range of 0 wt% to 20 wt%. Even more preferably, the n-hexane extract is in the range of 0 wt% to 15 wt%, even more preferably in the range of 0 wt% to 10 wt%, even more preferably 0. An n-hexane extract in the range of from wt% to 6 wt%, most preferably an n-hexane extract in the range of 0 wt% to 3 wt% is included.
更に、底相熱分解油は、水(好ましくは20〜35重量%の範囲)、カルボン酸(好ましくは5〜15重量%の範囲)、アルコール(好ましくは0〜5重量%の範囲)、炭水化物(好ましくは25〜40重量%の範囲)、及び/又はリグニン化合物(好ましくは5〜30重量%の範囲)を含んでいてよい。 Further, the bottom phase pyrolysis oil can be water (preferably in the range of 20-35% by weight), carboxylic acid (preferably in the range of 5-15% by weight), alcohol (preferably in the range of 0-5% by weight), carbohydrates. (Preferably in the range of 25-40% by weight) and / or lignin compounds (preferably in the range of 5-30% by weight).
第3の態様においては、工程(i)における熱分解油の一部又は全部は、好ましくは液体の炭化水素共供給材料と混合すると少なくとも1/1の水素/炭素のモル比を有する混合物を与える熱分解油又はその一部である。したがって第3の態様においては、工程(i)は、
(3a)熱分解油又はその一部を与え;
(3b)熱分解油又はその一部を、400℃以上の温度において、炭化水素共供給材料の存在下で接触分解触媒と接触させて1種類以上の分解生成物を生成させる;
工程を含み;ここで、熱分解油又はその一部と炭化水素共供給材料の混合物は1:1(1/1)以上の水素/炭素の全モル比(H/C)を有する、1種類以上の分解生成物を生成させるプロセスを含む。
In a third embodiment, part or all of the pyrolysis oil in step (i) preferably gives a mixture having a hydrogen / carbon molar ratio of at least 1/1 when mixed with a liquid hydrocarbon co-feed. Pyrolysis oil or part thereof. Accordingly, in the third aspect, step (i) comprises:
(3a) providing pyrolysis oil or part thereof;
(3b) contacting the pyrolysis oil or part thereof with a catalytic cracking catalyst in the presence of a hydrocarbon cofeed at a temperature of 400 ° C. or higher to produce one or more cracked products;
Wherein the mixture of pyrolysis oil or part thereof and hydrocarbon co-feed has a total hydrogen / carbon molar ratio (H / C) of 1: 1 (1/1) or higher (H / C) A process for producing the above decomposition products.
熱分解油又はその一部と好ましくは液体の炭化水素共供給材料の混合物は、好ましくは、1.1:1(1.1/1)以上、より好ましくは1.2:1(1.2/1)以上、最も好ましくは1.3:1(1.3/1)以上の水素/炭素の全モル比(H/C)を有する。 The mixture of pyrolysis oil or part thereof and preferably a liquid hydrocarbon co-feed is preferably 1.1: 1 (1.1 / 1) or more, more preferably 1.2: 1 (1.2 / 1) or more, most preferably 1.3: 1 (1.3 / 1) or more of the total hydrogen / carbon molar ratio (H / C).
好ましい態様においては、水素/炭素の有効モル比(H/Ceff)を用いる。水素/炭素の有効モル比(H/Ceff)とは、窒素又はイオウが存在しないと仮定して、乾燥基準で油中に存在する酸素の全モル数を、元々存在する水素との水生成によって理論的に除去した後の水素/炭素のモル比(H/Ceff=(H−2・O)/C)と理解される。 In a preferred embodiment, an effective hydrogen / carbon molar ratio (H / C eff ) is used. The effective hydrogen / carbon molar ratio (H / C eff ) means the total number of moles of oxygen present in the oil on a dry basis, assuming no nitrogen or sulfur is present, and water production with the originally present hydrogen. Is understood as the hydrogen / carbon molar ratio (H / C eff = (H−2 · O) / C) after theoretical removal.
好ましくは、熱分解油又はその一部と好ましくは液体の炭化水素共供給材料の混合物は、1:1以上、より好ましくは1.1:1(1.1/1)以上、更により好ましくは1.2:1(1.2/1)以上、最も好ましくは1.3:1(1.3/1)以上の水素/炭素の全有効モル比(H/Ceff)を有する。 Preferably, the mixture of pyrolysis oil or part thereof and preferably liquid hydrocarbon co-feed is 1: 1 or more, more preferably 1.1: 1 (1.1 / 1) or more, even more preferably It has a hydrogen / carbon total effective molar ratio (H / C eff ) of 1.2: 1 (1.2 / 1) or higher, most preferably 1.3: 1 (1.3 / 1) or higher.
一態様においては、水素/炭素の所望のモル比(H/C)又は水素/炭素の所望の有効モル比(H/Ceff)は、特定の炭化水素共供給材料を用いることによって得ることができる。好適な炭化水素共供給材料の例は上記に列記している。この点で最も好ましい炭化水素共供給材料はロング・レジデューである。 In one aspect, the desired hydrogen / carbon molar ratio (H / C) or the desired effective molar ratio of hydrogen / carbon (H / C eff ) can be obtained by using a specific hydrocarbon co-feed. it can. Examples of suitable hydrocarbon co-feed materials are listed above. The most preferred hydrocarbon co-feed in this regard is long residue.
他の態様においては、水素/炭素の所望のモル比(H/C)又は水素/炭素の所望の有効モル比(H/Ceff)は、特定の重量比の熱分解油及び炭化水素共供給材料を用いることによって得ることができる。熱分解油と炭化水素共供給材料との好適な重量比の例は上記に列記している。この点で最も好ましい炭化水素共供給材料と熱分解油との重量比は、7:3〜9:1の範囲である。 In other embodiments, the desired molar ratio of hydrogen / carbon (H / C) or the desired effective molar ratio of hydrogen / carbon (H / C eff ) is a specific weight ratio of pyrolysis oil and hydrocarbon co-feed. It can be obtained by using a material. Examples of suitable weight ratios of pyrolysis oil and hydrocarbon co-feed are listed above. The most preferred weight ratio of hydrocarbon co-feed to pyrolysis oil in this respect is in the range of 7: 3 to 9: 1.
本発明方法の工程(i)においては、1種類以上の分解生成物が製造される。これらの1種類以上の分解生成物は、これらの生成物を更に処理するために好適であることが当業者に公知の任意の方法で更に処理することができる。かかる更なる処理としては、例えば、1種類以上の分解生成物を分別及び/又は水素化処理(例えば水素化脱硫、水素化脱窒、水素化脱酸素、及び/又は水素化異性化など)することを挙げることができる。好ましくは、1種類以上の分解生成物を1以上の生成物フラクションに分別する。かかる生成物フラクションの例としては、乾性ガス(一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、エタン、エテン、硫化水素、及び水素など)、LPG(少量のプロペン及びブテン類を有するプロパン及びブタン類など)、ガソリン(C5〜221℃の範囲の沸点)、軽質循環油(LCO;221℃〜370℃の範囲の沸点)、重質循環油(HCO;370℃〜425℃の範囲の沸点)、及び/又はスラリー油(425℃より高い温度の沸点)が挙げられる。 In step (i) of the method of the present invention, one or more kinds of decomposition products are produced. These one or more degradation products can be further processed in any manner known to those skilled in the art to be suitable for further processing of these products. Such further treatment includes, for example, fractionation and / or hydrotreatment (eg, hydrodesulfurization, hydrodenitrogenation, hydrodeoxygenation, and / or hydroisomerization) of one or more decomposition products. Can be mentioned. Preferably, the one or more degradation products are fractionated into one or more product fractions. Examples of such product fractions include dry gases (such as carbon monoxide, carbon dioxide, methane, ethane, ethene, hydrogen sulfide, and hydrogen), LPG (such as propane and butanes with small amounts of propene and butenes), Gasoline (boiling point in the range of C5 to 221 ° C), light circulating oil (LCO; boiling point in the range of 221 ° C to 370 ° C), heavy circulating oil (HCO; boiling point in the range of 370 ° C to 425 ° C), and / or Slurry oil (boiling point at a temperature higher than 425 ° C.).
好ましい態様においては、1種類以上の分解生成物は、20重量%以上乃至90重量%以下の範囲のガソリン及びLCO、より好ましくは30重量%以上乃至80重量%以下の範囲のガソリン及びLCOを含む。 In a preferred embodiment, the one or more cracked products comprise gasoline and LCO in the range of 20% to 90% by weight, more preferably gasoline and LCO in the range of 30% to 80% by weight. .
好ましい態様においては、1種類以上の分解生成物を分別した後に得られる生成物フラクションを用いて、バイオ燃料及び又は生化学物質を製造することができる。例えば、1種類以上の分解生成物を1種類以上の他の成分とブレンドして、バイオ燃料及び/又は生化学物質を製造することができる。 In a preferred embodiment, biofuels and / or biochemicals can be produced using product fractions obtained after fractionating one or more degradation products. For example, one or more degradation products can be blended with one or more other ingredients to produce a biofuel and / or biochemical.
それぞれバイオ燃料及び生化学物質とは、本明細書においては、それぞれ少なくとも部分的に再生可能なエネルギー源から誘導される燃料及び化学物質であると理解される。
1種類以上の生成物フラクションをそれとブレンドすることができる1種類以上の他の成分の例としては、酸化防止剤、腐食抑制剤、無灰分散剤(ashless detergent)、曇り除去剤、染料、潤滑性向上剤、及び/又は鉱物燃料成分が挙げられる。
Biofuels and biochemicals, respectively, are understood herein as fuels and chemicals respectively derived from at least partially renewable energy sources.
Examples of one or more other ingredients that can be blended with one or more product fractions include antioxidants, corrosion inhibitors, ashless detergents, defogging agents, dyes, lubricity Examples include improvers and / or mineral fuel components.
本発明は更に、上記の記載において記載されている複数の態様の組合せを含む。 The invention further includes a combination of aspects described in the above description.
以下の非限定的な実施例によって本発明を例示する。
実施例1:森林残渣から誘導される底相熱分解油と炭化水素共供給材料の混合:
森林残渣から誘導される熱分解油をVTTから入手した。森林残渣の熱分解は、Oasmaaらによって彼らの論文"Fast pyrolysis of Forestry Residue. 1. Effect of Extractives on Phase Separation of Pyrolysis Liquids", Energy & Fuels, 2003, 17, p. 1-12において記載されている20kg/時の能力のプロセス開発ユニット(PDU)を用いて行った。この論文に記載されているようにして、底相熱分解油及び上相熱分解油を得た。
The invention is illustrated by the following non-limiting examples.
Example 1: Mixing bottom phase pyrolysis oil and hydrocarbon co-feed derived from forest residues:
Pyrolysis oil derived from forest residues was obtained from VTT. Pyrolysis of forest residues is described by Oasmaa et al. In their paper "Fast pyrolysis of Forestry Residue. 1. Effect of Extractives on Phase Separation of Pyrolysis Liquids", Energy & Fuels, 2003, 17, p. 1-12. This was done using a process development unit (PDU) with a capacity of 20 kg / hr. Bottom phase pyrolysis oil and top phase pyrolysis oil were obtained as described in this paper.
次に、
・20重量%の森林残渣からの上相熱分解油、及び80重量%の真空軽油(VGO);
・20重量%の森林残渣からの底相熱分解油、及び80重量%の重質供給混合物;
の混合物を調製した。
next,
Upper phase pyrolysis oil from 20% by weight forest residue and 80% by weight vacuum gas oil (VGO);
A bottom phase pyrolysis oil from 20% by weight of forest residues and a heavy feed mixture of 80% by weight;
A mixture of was prepared.
混和性を求めるために、以下の視認試験を行った。それぞれの混合物をガラスビン内で約65℃に加熱し、激しく撹拌した。その後、ガラスビンを65℃において30分間静置した。その後、ガラスビンを逆さまにして、液体の2つの分離した層が視認できるかどうかを調べた。ガラスビンを65℃において30分間静置した後に逆さまにした場合には、ガラスビンの底部に暗褐色の粘着質の物質によって熱分解油フラクションの非混和性が示される。 In order to determine miscibility, the following visual test was performed. Each mixture was heated to about 65 ° C. in a glass bottle and stirred vigorously. Thereafter, the glass bottle was allowed to stand at 65 ° C. for 30 minutes. The glass bottle was then turned upside down to see if two separate layers of liquid were visible. When the glass bottle is placed upside down at 65 ° C. for 30 minutes and then turned upside down, the pyrolysis oil fraction is immiscible by the dark brown sticky substance at the bottom of the glass bottle.
上相熱分解油、底相熱分解油、VGO、及び重質供給混合物の組成に関する詳細は、表1において見ることができる。
VGO及び重質供給混合物の組成に関する更なる詳細を、それぞれ表2及び3に与える。表4は、20%の森林残渣からの上相熱分解油とVGO、並びに20%の森林残渣からの底相熱分解油と重質供給混合物の混和性の視認試験結果を示す。
Details regarding the composition of the top phase pyrolysis oil, bottom phase pyrolysis oil, VGO, and heavy feed mixture can be found in Table 1.
Further details regarding the composition of the VGO and heavy feed mixtures are given in Tables 2 and 3, respectively. Table 4 shows the visual test results of the miscibility of top phase pyrolysis oil and VGO from 20% forest residue and bottom phase pyrolysis oil and heavy feed mixture from 20% forest residue.
実施例2:非撹拌供給容器中での森林残渣からの上相熱分解油とVGOの混合物の接触分解:
実施例1において調製した20重量%の森林残渣からの上相熱分解油と80重量%の真空軽油(VGO)の混合物を、供給混合物としてMAT-5000流動接触分解ユニットの供給容器に移した。移送中は供給容器を60℃に維持した。供給容器は撹拌しなかった。供給混合物を供給容器中に移した直後に第1の試験運転を開始した。
Example 2: Catalytic cracking of a mixture of upper phase pyrolysis oil and VGO from forest residues in an unstirred feed vessel:
A mixture of upper phase pyrolysis oil and 20 wt% vacuum gas oil (VGO) from 20 wt% forest residue prepared in Example 1 was transferred as a feed mixture to the feed vessel of the MAT-5000 fluid catalytic cracking unit. During the transfer, the supply container was maintained at 60 ° C. The feed container was not agitated. The first test run was started immediately after the feed mixture was transferred into the feed vessel.
第1の試験運転は、7通りの触媒と油との比、即ち3、4、5、6、6.5、7、及び8の触媒/油比を用いる7通りの実験を含んでいた。
それぞれの実験は次のようにして行った。
The first test run included seven experiments using seven catalyst to oil ratios, ie catalyst / oil ratios of 3, 4, 5, 6, 6.5, 7, and 8.
Each experiment was performed as follows.
超安定ゼオライトYを含む10gのFCC平衡触媒を、窒素で絶えず流動化した。正確な既知量の供給材料を注入し、次に1分間の運転時間の間、管を通して窒素を流動触媒床にフラッシングした。流動化した触媒床を500℃に維持した。液体のFCC生成物を、−18〜−19℃のガラス受容器内に回収した。 10 g of FCC equilibrium catalyst containing ultrastable zeolite Y was constantly fluidized with nitrogen. An exact known amount of feed was injected and then nitrogen was flushed through the tube into the fluidized catalyst bed for a 1 minute run time. The fluidized catalyst bed was maintained at 500 ° C. The liquid FCC product was collected in a glass receiver at -18 to -19 ° C.
次に、FCC触媒を11分間窒素でストリッピングした。かかるストリッピング中に生成したガスを秤量し、ガスクロマトグラフ(GC)を用いてオンラインで分析した。その後、FCC触媒を、空気の存在下において650℃で40分間その場で再生した。かかる再生中に、コークスがCO2に転化し、これをオンライン赤外測定によって定量した。再生の後、反応器を分解温度に冷却し、新しい注入を開始した。全ての触媒/油比を含む1サイクルは約16時間かかった。 The FCC catalyst was then stripped with nitrogen for 11 minutes. The gas produced during such stripping was weighed and analyzed online using a gas chromatograph (GC). The FCC catalyst was then regenerated in situ at 650 ° C. for 40 minutes in the presence of air. During such regeneration, coke is converted to CO 2, which was quantified by online infrared measurement. After regeneration, the reactor was cooled to the decomposition temperature and a new injection was started. One cycle including all catalyst / oil ratios took about 16 hours.
実施例2の結果は下表5に反映されている。 The results of Example 2 are reflected in Table 5 below.
表5において示されるように、第1及び第2運転におけるガソリン及びコークスの生成量は大きな差を示す。実施例2における第1及び第2試験運転に関する劣った再現性は、上相熱分解油とVGOの劣った混和性を示す。したがって、実施例5におけるプロセスは、商業スケールに規模拡大した場合には頑健性がより劣る可能性がある。 As shown in Table 5, the production amounts of gasoline and coke in the first and second operations show a large difference. The poor reproducibility for the first and second test runs in Example 2 indicates poor miscibility of the upper phase pyrolysis oil and VGO. Thus, the process in Example 5 may be less robust when scaled up to commercial scale.
表5において更に示されるように、相当量のガソリンが製造され、このガソリンをバイオ燃料の製造のために用いることができる。
実施例3:非撹拌供給容器内での森林残渣からの底相熱分解油と重質供給混合物の混合物の混合物の接触分解:
実施例1において調製した20重量%の森林残渣からの底相熱分解油と80重量%の重質供給混合物の混合物を、供給混合物としてMAT-5000流動接触分解ユニットの供給容器に移した。実施例3に関しては、接触分解中に流動触媒床を500℃ではなく520℃に維持した他は、実施例2に関して記載したものと同じプロセスを行った。
As further shown in Table 5, a significant amount of gasoline is produced, which can be used for the production of biofuel.
Example 3: Catalytic cracking of a mixture of bottom phase pyrolysis oil and heavy feed mixture from forest residue in an unstirred feed vessel:
A mixture of bottom phase pyrolysis oil from 20 wt% forest residue and 80 wt% heavy feed mixture prepared in Example 1 was transferred as feed mixture to the feed vessel of the MAT-5000 fluid catalytic cracking unit. For Example 3, the same process as described for Example 2 was performed except that the fluidized catalyst bed was maintained at 520 ° C. rather than 500 ° C. during catalytic cracking.
実施例3の結果は下表6に反映されている。 The results of Example 3 are reflected in Table 6 below.
実施例3における第1及び第2試験運転に関する良好な再現性は、底相熱分解油と重質供給混合物の良好な混和性を示す。したがって、実施例5におけるプロセスは商業スケールに規模拡大することを可能にするのに十分に頑健性でである。更に、コークス収率は、熱分解油の上相を用い、共供給材料としてVGOを用いた実施例2において得られたコークス収率よりも相当に低い。 The good reproducibility for the first and second test runs in Example 3 indicates good miscibility of the bottom phase pyrolysis oil and the heavy feed mixture. Thus, the process in Example 5 is robust enough to allow it to scale to commercial scale. Furthermore, the coke yield is considerably lower than the coke yield obtained in Example 2 using the upper phase of pyrolysis oil and using VGO as co-feed.
更に、表7に示すように、全液体生成物の元素分析は、残留酸素の量の大きな減少を示す。したがって、いかなる種類の理論にも縛られることは望まないが、本発明方法に沿ってFCCユニット内で熱分解油の底相及び重質供給混合物を直接共処理することによって、全酸価の大きな減少も導かれると考えられる。したがって、本発明方法はまた、有利なことに、精油所において接触分解した熱分解油の更なる下流の処理も可能にすることができる。 Furthermore, as shown in Table 7, elemental analysis of the total liquid product shows a significant decrease in the amount of residual oxygen. Thus, while not wishing to be bound by any kind of theory, it is possible to increase the total acid number directly by co-processing the pyrolysis oil bottom phase and heavy feed mixture in the FCC unit in accordance with the process of the present invention. A decrease is also expected to be led. Thus, the method of the present invention can also advantageously allow further downstream processing of pyrolysis oil that has been catalytically cracked in a refinery.
表6において更に示されるように、相当量のガソリンが製造され、このガソリンをバイオ燃料の製造のために用いることができる。
実施例4:マツから誘導された底相熱分解油と液体炭化水素共供給材料の混合:
マツから誘導された熱分解油をVTTから得た。マツの熱分解は、Oasmaaらによって彼らの論文"Fast pyrolysis of Forestry Residue. 1. Effect of Extractives on Phase Separation of Pyrolysis liquids", Energy & Fuels, 2003, 17, p. 1-12において記載されているようにして行った。同じ論文に記載されているようにして、マツからの上相熱分解油及びマツからの底相熱分解油を得た。次に、
・20重量%のマツからの底相熱分解油、及び80重量%の重質供給混合物;
の混合物を調製した。
As further shown in Table 6, a substantial amount of gasoline is produced, which can be used for the production of biofuel.
Example 4: Mixing of bottom phase pyrolysis oil derived from pine and liquid hydrocarbon cofeed:
Pyrolysis oil derived from pine was obtained from VTT. The pyrolysis of pine is described by Oasmaa et al. In their paper "Fast pyrolysis of Forestry Residue. 1. Effect of Extractives on Phase Separation of Pyrolysis liquids", Energy & Fuels, 2003, 17, p. 1-12. It was done like that. A top phase pyrolysis oil from pine and a bottom phase pyrolysis oil from pine were obtained as described in the same paper. next,
Bottom phase pyrolysis oil from 20% by weight pine and 80% by weight heavy feed mixture;
A mixture of was prepared.
マツからの底相熱分解油及び重質供給混合物の組成についての詳細は表8において見ることができる。 Details about the composition of the bottom phase pyrolysis oil and heavy feed mixture from pine can be found in Table 8.
実施例5:非撹拌及び撹拌供給容器内におけるマツから誘導された底相熱分解油と重質供給混合物の混合物の接触分解:
実施例5に関しては、実施例4において調製した混合物を用い、供給容器を50℃に維持し、プロセスを撹拌及び非撹拌供給容器内で行った他は、実施例3に関して記載したものと同じプロセスを行った。供給容器は、供給容器内に浸漬した4つのブレードを有する塔頂攪拌器によって撹拌した。結果を表9に要約する。
Example 5: Catalytic cracking of a mixture of pine-derived bottom phase pyrolysis oil and heavy feed mixture in unstirred and stirred feed vessels:
For Example 5, the same process as described for Example 3 except that the mixture prepared in Example 4 was used, the feed vessel was maintained at 50 ° C., and the process was conducted in stirred and non-stirred feed vessels. Went. The supply container was agitated by a tower top stirrer having four blades immersed in the supply container. The results are summarized in Table 9.
表9において分かるように、非撹拌供給容器及び撹拌供給容器の両方において、1運転サイクルの全時間(約16時間)の間に一貫していて再現性のある結果を得ることができる。これは、本発明方法が、有利なことに、供給容器を撹拌しないでプロセスを実施することを可能にすることを示している。結果として、このプロセスはより容易に規模拡大することができる。 As can be seen in Table 9, consistent and reproducible results can be obtained for the entire time of an operating cycle (approximately 16 hours) in both unstirred and stirred feed vessels. This shows that the method of the invention advantageously makes it possible to carry out the process without stirring the feed vessel. As a result, this process can be scaled more easily.
表9において更に示されているように、相当量のガソリンが製造され、このガソリンをバイオ燃料の製造のために用いることができる。
実施例6:パイロットスケールでの底相熱分解油と重質供給混合物の混合物の接触分解:
下記:
(1)100重量%の在来型原油フラクションを含む供給材料;及び
(2)9.5重量%の底相熱分解油、1重量%の界面活性剤、及び89.5重量%の在来型原油フラクションのブレンドから構成される供給材料;
を用いて2通りの実験を行った。
As further shown in Table 9, a significant amount of gasoline is produced, which can be used for the production of biofuel.
Example 6: Catalytic cracking of a mixture of bottom phase pyrolysis oil and heavy feed mixture on a pilot scale:
following:
(1) a feed comprising 100% by weight conventional crude fraction; and (2) 9.5% by weight bottom phase pyrolysis oil, 1% by weight surfactant, and 89.5% by weight conventional. Feedstock consisting of a blend of type crude oil fractions;
Two experiments were carried out using.
それぞれ上記のブレンドの上記の供給材料を82℃に加熱し、供給混合物としてパイロットスケールの流動接触分解ユニットの供給容器に移した。パイロットスケールの流動接触分解ユニットは、供給材料供給システム、触媒装填及び移送システム、上昇管反応器、ストリッパー、生成物分離及び回収システム、及び再生器を含む6つのセクションから構成されていた。上昇管反応器は、11mmの内径及び約3.2mの長さを有する断熱上昇管であった。上昇管反応器出口は、上昇管反応器出口流と同じ温度において、実質的に100%のストリッピング効率を与えるように運転されているストリッパーに流体連絡していた。再生器は、消費された触媒を再生するために用いられる多段階連続再生器であった。消費された触媒を制御した速度で再生器に供給し、再生した触媒を容器内に回収した。接触分解触媒は超安定ゼオライトYを含んでいた。 Each of the above feeds of each of the above blends was heated to 82 ° C. and transferred as a feed mixture to the feed vessel of a pilot scale fluid catalytic cracking unit. The pilot scale fluid catalytic cracking unit consisted of six sections including feed feed system, catalyst loading and transfer system, riser reactor, stripper, product separation and recovery system, and regenerator. The riser reactor was an adiabatic riser having an inner diameter of 11 mm and a length of about 3.2 m. The riser reactor outlet was in fluid communication with a stripper that was operated to provide substantially 100% stripping efficiency at the same temperature as the riser reactor outlet stream. The regenerator was a multistage continuous regenerator used to regenerate spent catalyst. The spent catalyst was supplied to the regenerator at a controlled rate, and the regenerated catalyst was recovered in the container. The catalytic cracking catalyst contained ultrastable zeolite Y.
それぞれの実験運転の間に、30分間隔で物質バランスを得た。一晩中、オンラインガスクロマトグラフを用いることによって複合ガス試料を分析し、液体生成物試料を回収して分析した。触媒流を測定し、ユニットを定常状態で運転している際のそれぞれの運転に関して採取した消費及び再生した触媒試料上のコークスを測定することによって求められる触媒上のΔコークスを測定することによってコークス収率を測定した。 Material balance was obtained at 30 minute intervals between each experimental run. The composite gas sample was analyzed overnight by using an on-line gas chromatograph, and the liquid product sample was collected and analyzed. Coke by measuring the catalyst flow and measuring the Δ coke on the catalyst determined by measuring the consumption taken and the coke on the regenerated catalyst sample for each run when the unit is operating in steady state. The yield was measured.
供給材料の特性を下表10に与える。結果を表11に要約する。 The feed characteristics are given in Table 10 below. The results are summarized in Table 11.
比較例7:
供給材料が100重量%の底相熱分解油を含んでいた他は、実施例6に関して上記に記載したようにして実験を行った。供給ポンプの始動から10分以内に、コークス形成のために上昇管への供給ライン及び供給ノズルが速やかに閉塞したために実験は失敗した。
Comparative Example 7:
The experiment was conducted as described above with respect to Example 6 except that the feedstock contained 100 wt% bottom phase pyrolysis oil. Within 10 minutes from the start of the feed pump, the experiment failed because the supply line to the riser and the feed nozzle were quickly blocked due to coke formation.
Claims (12)
(ii)1種類以上の分解生成物を分別して1種類以上の生成物フラクションを生成させ;
(iii)1種類以上の生成物フラクションを用いてバイオ燃料及び/又は生化学物質を生成させる;
工程を含む、実質的に水素化処理及び/又は水素化脱酸素によって予備処理又は改質していない熱分解油からバイオ燃料及び/又は生化学物質を製造する方法。 (I) contacting the pyrolysis oil with a catalytic cracking catalyst in the presence of a hydrocarbon cofeed at a temperature of 400 ° C. or higher to produce one or more cracked products;
(Ii) separating one or more degradation products to produce one or more product fractions;
(Iii) using one or more product fractions to produce biofuels and / or biochemicals;
A process for producing biofuels and / or biochemicals from pyrolysis oil that has not been pretreated or reformed substantially by hydrotreating and / or hydrodeoxygenation, comprising a step.
(1a)0重量%以上乃至25重量%以下の範囲のn−ヘキサン抽出物を含む熱分解油又はその一部を与え;
(1b)熱分解油又はその一部を、400℃より高い温度において、炭化水素共供給材料の存在下で接触分解触媒と接触させて1種類以上の分解生成物を生成させる;
工程を含む1種類以上の分解生成物を生成させるプロセスを含む、請求項1に記載の方法。 Step (i)
(1a) providing a pyrolysis oil or a part thereof containing an n-hexane extract in the range of 0 wt% to 25 wt%;
(1b) contacting the pyrolysis oil or part thereof with a catalytic cracking catalyst in the presence of a hydrocarbon co-feed at a temperature above 400 ° C. to produce one or more cracked products;
The method of claim 1, comprising a process of producing one or more degradation products comprising steps.
(2a)熱分解油又はその一部の底相を与え;
(2b)熱分解油又はその一部の底相を、400℃以上の温度において、炭化水素共供給材料の存在下で接触分解触媒と接触させて1種類以上の分解生成物を生成させる;
工程を含む1種類以上の分解生成物を生成させるプロセスを含む、請求項1又は2に記載の方法。 Step (i)
(2a) providing a pyrolysis oil or a bottom phase of part thereof;
(2b) contacting the pyrolysis oil or a part of the bottom phase thereof with a catalytic cracking catalyst in the presence of a hydrocarbon co-feed at a temperature of 400 ° C. or higher to produce one or more cracked products;
3. A method according to claim 1 or 2, comprising a process for producing one or more degradation products comprising steps.
(3a)熱分解油又はその一部を与え;
(3b)熱分解油又はその一部を、400℃以上の温度において、炭化水素共供給材料の存在下で接触分解触媒と接触させて1種類以上の分解生成物を生成させる;
工程を含む1種類以上の分解生成物を生成させるプロセスを含み、ここで熱分解油又はその一部と炭化水素共供給材料の組み合わせは、1:1(1/1)以上の水素/炭素の全モル比(H/C)を有する、請求項1、2、又は3に記載の方法。 Step (i)
(3a) providing pyrolysis oil or part thereof;
(3b) contacting the pyrolysis oil or part thereof with a catalytic cracking catalyst in the presence of a hydrocarbon cofeed at a temperature of 400 ° C. or higher to produce one or more cracked products;
Including a process to produce one or more cracked products comprising a step, wherein the combination of pyrolysis oil or part thereof and hydrocarbon co-feed is 1: 1 (1/1) or more hydrogen / carbon 4. A process according to claim 1, 2 or 3 having a total molar ratio (H / C).
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