合成氣經(jīng)一步法二甲醚合成汽油的方法
【專利摘要】一種由合成氣經(jīng)二甲醚合成汽油的工藝:(1)將一步法二甲醚復合催化劑和改性ZSM-5催化劑分別裝入一、二段反應(yīng)器中,在常壓下,通入H2和N2混合氣對一段催化劑進行還原;(2)催化劑還原完成后,通入合成氣經(jīng)壓縮升壓后與來自步驟(5)的循環(huán)氣混合,然后經(jīng)過脫碳塔脫除二氧化碳;(3)脫除二氧化碳后的氣體進入一段反應(yīng)器,發(fā)生一步法二甲醚合成反應(yīng);(4)一段反應(yīng)生成的尾氣等壓地直接進入二段汽油合成反應(yīng)器進行反應(yīng);(5)二段反應(yīng)生成的尾氣經(jīng)冷凝分離后,得到液相產(chǎn)物粗汽油產(chǎn)品,不凝氣體循環(huán)回步驟(2)。本發(fā)明具有工藝簡單、合成氣氫碳比要求低、CO單程轉(zhuǎn)化率高、兩段壓力低、水耗低、投資運行成本低等顯著優(yōu)點。
【專利說明】合成氣經(jīng)一步法二甲醚合成汽油的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及合成氣間接合成汽油工藝,具體地說涉及從合成氣經(jīng)一步法二甲醚合成汽油的工藝。
技術(shù)背景
[0002]我國能源結(jié)構(gòu)特點是貧油、少氣、富煤,石油資源嚴重不足,嚴重依賴于進口,能源結(jié)構(gòu)失衡,已威脅到我國的能源安全和經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。因此開發(fā)基于煤或生物質(zhì)的合成氣制備汽油技術(shù),能夠減少交通燃料領(lǐng)域?qū)κ偷倪^分依賴,具有重要的意義。
[0003]合成氣路線制備車用汽柴油燃料目前主要有兩種工藝方法:
[0004]1)F-T費托合成;
[0005]2)合成氣經(jīng)甲醇合成汽油(MTG技術(shù))。
[0006]F-T費托合成研究已近90年,南非Sasol公司和荷蘭Shell、神華公司等已有以煤和天然氣為氣頭進行多種油品和化學品的商業(yè)化生產(chǎn)裝置,中國科學院煤化所(CNl 148614,CN101979468A)以及神華(CN101892063A)、山東兗礦(CN1013816116)等也正積極推動我國煤制油技術(shù)的發(fā)展。但F-T技術(shù)受到反應(yīng)機理的限制,反應(yīng)產(chǎn)物很難突破ASF規(guī)律,產(chǎn)物為寬范圍的直鏈石蠟烴類,碳數(shù)分布達100以上,后端需設(shè)置復雜的分離、加氫裂化、異構(gòu)等單元,才能得到所需合格的汽油餾分、柴油、潤滑油等,汽油收率最高50%左右,投資及運行成本高。
[0007]由合成氣經(jīng)甲醇/ 二甲醚合成汽油技術(shù)(通稱MTG技術(shù))的研究開發(fā)也已有40多年。代表性的技術(shù)為美國MOBIL公司開發(fā)的采用ZSM-5分子篩催化劑將甲醇轉(zhuǎn)化成汽油組分,美國專利(US393149,457999)是該公司早期公布的MTG技術(shù)專利,采用兩段轉(zhuǎn)化,其中第一段是將甲醇脫水 轉(zhuǎn)化成二甲醚,然后第二段將甲醇/ 二甲醚/水的混合物轉(zhuǎn)化合成汽油。中國專利CN101220291和CN101016475公開了一種由合成氣經(jīng)甲醇和二甲醚合成汽油的工藝,將甲醇合成催化劑和甲醇脫水催化劑物理混合后加入一段漿態(tài)床反應(yīng)器,系統(tǒng)壓力3.0-7.0Mpa下,氫碳比(1_5):1左右的合成氣通過該反應(yīng)器生成甲醇、二甲醚、水,其中CO轉(zhuǎn)化率40-70% (氫碳比1: 1,4.0Mpa時轉(zhuǎn)化率只有47%)段混合物與二段循環(huán)尾氣混合后進入二段反應(yīng)器,在ZSM-5催化劑作用下合成汽油。以上專利的共同點可以概括為都是基于甲醇為中間物的合成工藝,其反應(yīng)原理如下反應(yīng)式(1)-(3),因此其合成氣所需的氫碳比需要接近2:1,才能達到穩(wěn)定和最佳反應(yīng)條件,因此氣化段需要加入大量的水進行劇烈的水煤氣變化反應(yīng)調(diào)節(jié)氫碳比。
[0008]此外,由于反應(yīng)(I)受熱力學限制,合成氣合成甲醇單程轉(zhuǎn)化率不超過15%,因此合成甲醇工段大量未反應(yīng)的合成氣需要大循環(huán)比條件下循環(huán),或需要在較高的壓力下進行,這勢必極大增加了壓縮機工段的設(shè)備投資和運行能耗。
[0009](1)2H2+C0 — CH3OH
[0010](2) 2CH30H — CH30CH3+H20[0011 ] (3) CH3OCH3 — H2CHC5+ 烴類[0012]基于以上認識,本 申請人:近期在中國CN101940934A中披露了一種合成氣一步法制二甲醚的催化劑。該催化劑活性非常高,能一步法將合成氣轉(zhuǎn)化為二甲醚,不以甲醇為中間物,產(chǎn)物中不含甲醇,單程轉(zhuǎn)化率達75%。在此基礎(chǔ)上,本 申請人:進一步研究開發(fā)了合成氣經(jīng)一步法二甲醚合成汽油工藝,該工藝中反應(yīng)遵循以下方程式(4)-(5),過程中間物為二甲醚,沒有甲醇生成。由于方程式(3)平衡常數(shù)非常大,反應(yīng)基本不受熱力學限制,因此CO單程轉(zhuǎn)化率要比以甲醇為中間物的MTG技術(shù)高的多,且對原料氣的氫碳比要求低,氫碳比1:1即可,不需要經(jīng)甲醇反應(yīng)所需的2:1。整個工藝過程中填充兩種催化劑即可,不需要分別填裝三種催化劑。
[0013](4) 3H2+3C0 — CH30CH3+C02
[0014](5) CH3OCH3 — H2CHC5+ 烴類
[0015]由以上技術(shù)分析可以看出,本申請所涉及的由合成氣經(jīng)二甲醚合成汽油工藝在反應(yīng)原理和技術(shù)路線上完全區(qū)別于以往類似專利(如CN101220291和CN101016475)所公開的工藝,其熱力學路徑設(shè)計更加合理,原料氣組成更為簡單,一、二段反應(yīng)器分別采用列管反應(yīng)器和固定床反應(yīng)器,投資運行成本更低,是一種全新的合成氣合成汽油技術(shù)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0016]本發(fā)明的目的在于提供一種合成氣經(jīng)一步法二甲醚合成汽油的方法,以解決目前合成氣經(jīng)甲醇合成汽油工藝中存在的諸多制約市場推廣應(yīng)用的問題:甲醇合成工段反應(yīng)熱力學限制高、CO單程轉(zhuǎn)化率低、工藝復雜、壓縮循環(huán)量大、能耗高、合成氣氫碳比的要求高。
[0017]為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供的合成氣經(jīng)一步法二甲醚合成汽油工藝,包括如下步驟:
[0018](1)將銅系一步法二甲醚復合催化劑和改性ZSM-5催化劑分別裝入一、二段反應(yīng)器中;常壓下,通入H2和N2混合氣對一段催化劑進行還原。
[0019](2)催化劑還原完成后,通入新鮮合成氣經(jīng)壓縮機壓縮升壓后與來自步驟(5)的循環(huán)氣混合,經(jīng)過脫碳塔脫除其中大部分的二氧化碳。
[0020](3)脫二氧化碳后的氣體經(jīng)計量進入一段反應(yīng)器,發(fā)生一步法二甲醚合成反應(yīng)。
[0021](4) 一段反應(yīng)生成的尾氣可等壓直接進入二段汽油合成反應(yīng)器進行反應(yīng)。
[0022](5) 二段反應(yīng)生成的尾氣經(jīng)冷凝分離后,得到液相產(chǎn)物粗汽油,不凝氣體循環(huán)回步驟(2)繼續(xù)參與反應(yīng)。
[0023]其中,步驟(1)催化劑還原混合氣的H2體積含量為2-10%,氣體空速500-30001^,以升溫速率0.5-30C /min從50°C升溫到260_290°C,然后在該溫度下維持4_8小時,進行充分還原。
[0024]其中,新鮮合成氣可來源于煤或生物質(zhì)氣化,合成氣氫碳比(H2/C0)摩爾比為
0.7 ~2。
[0025]其中,步驟(2)混合氣經(jīng)過脫碳后,二氧化碳體積濃度不高于8%,水蒸汽含量低于
0.5%。
[0026]其中,步驟⑶一段反應(yīng)器為列管式反應(yīng)器,系統(tǒng)整體反應(yīng)壓力保持在
1.0-5.0Mpa,一段反應(yīng)溫度為210-280°C,氣體空速為500-300(?-1, —段發(fā)生一步法二甲醚反應(yīng),不生成甲醇。[0027]其中,步驟(4) 二段反應(yīng)器為固定床反應(yīng)器,采用氣體冷激方式移出部分反應(yīng)熱,冷氣體直接加入到反應(yīng)催化床層中間,使二段反應(yīng)溫度控制在320-490°C,反應(yīng)壓力保持在
1.0-5.0Mpa,氣體空速為800-250011'反應(yīng)原料氣不含甲醇。
[0028]本發(fā)明具有以下明顯優(yōu)點:
[0029]I)所需合成氣氫碳比1:1,煤氣化工段水耗節(jié)省50% (比氫碳比2:1的氣化工況),無需氣化段進行強烈的水煤氣變換反應(yīng),同時節(jié)約大量蒸汽能耗。
[0030]2) 一步法二甲醚突破了熱力學限制,CO單程轉(zhuǎn)化率高達72-80%,大大高于目前工業(yè)合成甲醇單程轉(zhuǎn)化率(10-15%),因此工藝過程中所需循環(huán)比很低,極大節(jié)省了氣體壓縮循環(huán)能耗,降低了壓縮工段設(shè)備投資。
[0031]3)相比于基于甲醇為中間物的合成工藝,該工藝更加簡單、靈活,整體運行壓力低,整體投資少。
[0032]4)產(chǎn)品汽油具有均四甲苯含量低,無硫等特點,汽油辛烷值(RON)為93-96,無需添加劑。
[0033]5)整個技術(shù)流程內(nèi)產(chǎn)生的CO2,可在一段合成處集中捕集。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034]圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0035]本發(fā)明具體步驟如下:
[0036](I)將銅系一步法二甲醚復合催化劑(具體制備方法參照中國專利CN102600852B和101940934B,成型為粒徑C 5mmX5mm圓柱體,堆積密度約為800_900kg/m3)和改性ZSM-5催化劑(具體制備方法參照中國專利CN102861608A,成型為0 3mmX10mm圓柱體,堆積密度約為550-650kg/m3)分別裝入一、二段列管式反應(yīng)器和固定床反應(yīng)器中;常壓下,通入H2和N2混合氣對一段催化劑進行還原,還原混合氣的H2體積含量為2-10%,氣體空速500-300(?-1,一段催化床層以升溫速率0.5-30C /min從50°C升溫到260-290°C,然后在該溫度下維持4-8小時還原反應(yīng),保證充分還原。
[0037](2)催化劑還原完成后,通入新鮮合成氣與來自步驟(3)的不凝循環(huán)氣混合后經(jīng)壓縮機壓縮至1.0-5.0Mpa進入加壓水洗脫碳塔脫除其中的二氧化碳,酸洗水經(jīng)過減壓解析釋放出CO2,做集中儲存。其中,新鮮合成氣可來源于煤或生物質(zhì)氣化,合成氣仏/CO范圍為0.7~2?;旌蠚饨?jīng)過脫碳后,二氧化碳體積濃度控制不高于8%,水蒸汽含量控制低于
0.5%。
[0038](3)脫碳后的氣體經(jīng)流量計量進入預熱器與一段反應(yīng)尾氣進行換熱至100-200°C后進入一段反應(yīng)器,系統(tǒng)整體反應(yīng)壓力保持在1.0-5.0Mpa, 一段反應(yīng)溫度210-280°C,氣體空速為500-300(?'發(fā)生一步法二甲醚合成反應(yīng),不生成甲醇,CO單程轉(zhuǎn)化率可達72-80%,產(chǎn)物不含甲醇。
[0039](4) 一段反應(yīng)尾氣經(jīng)換熱后等壓直接進入二段汽油合成反應(yīng)器進行反應(yīng),其反應(yīng)溫度控制在320-490°C,氣體空速為800-250(?'多余反應(yīng)熱通過冷氣體冷激方式移出,冷氣直接來源于一段入口處,冷氣量/ 二段入口氣量范圍為0.2~2。二段反應(yīng)尾氣經(jīng)水冷器換熱冷凝,經(jīng)氣液分離器分離后,得到液相產(chǎn)物粗汽油產(chǎn)品,所分離不凝氣體減壓后回脫碳塔前與新鮮氣混合重新進入系統(tǒng)。為了維持系統(tǒng)內(nèi)氣體組成平衡,需定時釋放一定量的馳放氣來維持平衡。
[0040]實施例
[0041]在以下所有實施例中,一段列管式反應(yīng)器均填充同一批銅鋅鋁復合催化劑,制備方法如前所述,其粒徑為C 5mmX 5mm圓柱體,堆積密度約為890kg/m3 ;二段固定床反應(yīng)器均填充同一批改性ZSM-5催化劑,外形為0 3mmX10mm圓柱體,堆積密度約為620kg/m3。一段二甲醚合成催化劑均需要在使用前用低濃度氫氣進行還原,而后才能開始反應(yīng)評價。具體還原步驟如下:常壓下,通入H2和N2混合氣對一段催化劑進行還原,其中H2體積含量為10%,氣體空速200(?-1,一段催化床層以升溫速率2V /min從50°C升溫到280°C,然后在該溫度下維持6小時還原反應(yīng),保證充分還原,然后自然降溫到100°C,等待切換反應(yīng)氣。
[0042]實施例1
[0043]一段催化劑還原完成后,通入新鮮合成氣(H2:C0:C02=1.0:1.0:0.11)壓縮至
2.0Mpa與來自步驟(3)的不凝循環(huán)氣混合后進入加壓水洗脫碳塔脫除其中的二氧化碳,酸洗水經(jīng)過減 壓解析釋放出CO2,做集中儲存。脫碳后的氣體經(jīng)流量計量約為70Nm3/h,進入預熱器與一段反應(yīng)尾氣進行換熱至150°C后進入一段反應(yīng)器,系統(tǒng)整體反應(yīng)壓力保持在
2.0Mpa, 一段反應(yīng)溫度255 V,氣體空速為SOOtT1,發(fā)生一步法二甲醚合成反應(yīng),一段反應(yīng)尾氣經(jīng)換熱后等壓進入二段汽油合成反應(yīng)器進行反應(yīng),其反應(yīng)溫度控制在380°C左右,氣體空速為ΙδΟΟΙL-1,多余反應(yīng)熱通過冷氣體冷激方式移出,冷氣量/ 二段入口氣量為I。二段反應(yīng)尾氣經(jīng)冷凝和分離后得到液相產(chǎn)物粗汽油產(chǎn)品,所分離不凝氣體循環(huán)回脫碳塔前與新鮮氣混合重新進入系統(tǒng)。
[0044]反應(yīng)結(jié)果是CO單程轉(zhuǎn)化率達到74.2%,CO總轉(zhuǎn)化率達到97.4%,一段反應(yīng)產(chǎn)物中二甲醚在有機物中的選擇性為98.2mol% ;二段二甲醚轉(zhuǎn)化率100%,汽油產(chǎn)物收率為43.4wt%,其中芳烴組分含量39.8wt%,均四甲苯含量1.97wt%, Cll+組分含量低于2.4%,研究法辛烷值(RON)為 93.2。
[0045]實施例2
[0046]一段催化劑還原完成后,通入新鮮合成氣(H2:C0:C02=1.0:1.0:0.11)壓縮至4.5Mpa與來自步驟(3)的不凝循環(huán)氣混合后進入加壓水洗脫碳塔脫除其中大部分的二氧化碳,酸洗水經(jīng)過減壓解析釋放出CO2,做集中儲存。脫碳后的氣體經(jīng)流量計量約為100Nm3/h,進入預熱器與一段反應(yīng)尾氣進行換熱至155°C后進入一段反應(yīng)器,系統(tǒng)整體反應(yīng)壓力保持在4.5Mpa,一段反應(yīng)溫度280°C,氣體空速為ΙδΟΟh-1,發(fā)生一步法二甲醚合成反應(yīng),一段反應(yīng)尾氣經(jīng)換熱后等壓進入二段汽油合成反應(yīng)器進行反應(yīng),其反應(yīng)溫度控制在480°C左右,氣體空速為200(?-1,多余反應(yīng)熱通過冷氣體冷激方式移出,冷氣量/ 二段入口氣量為1.2。二段反應(yīng)尾氣經(jīng)冷凝和分離后得到液相產(chǎn)物粗汽油產(chǎn)品,所分離不凝氣體循環(huán)回脫碳塔前與新鮮氣混合重新進入系統(tǒng)。
[0047]反應(yīng)結(jié)果是CO單程轉(zhuǎn)化率達到79.3%,CO總轉(zhuǎn)化率達到98.6%,一段反應(yīng)產(chǎn)物中二甲醚在有機物中的選擇性為95.7mol% ;二段二甲醚轉(zhuǎn)化率100%,汽油產(chǎn)物收率為45.8wt%,其中芳烴組分含量47.5wt%,均四甲苯含量1.83wt%, Cll+組分含量低于3.4%,研究法辛烷值(RON)為 92.8。[0048]實施例3
[0049]一段催化劑還原完成后,通入新鮮合成氣(H2:C0:C02=2:1:0.1)壓縮至4.0Mpa與來自步驟(3)的不凝循環(huán)氣混合后進入加壓水洗脫碳塔脫除其中大部分的二氧化碳,酸洗水經(jīng)過減壓解析釋放出CO2,做集中儲存。脫碳后的氣體經(jīng)流量計量約為100Nm3/h,進入預熱器與一段反應(yīng)尾氣進行換熱至155°C后進入一段反應(yīng)器,系統(tǒng)整體反應(yīng)壓力保持在
4.0Mpa, 一段反應(yīng)溫度235°C,氣體空速為lOOOtT1,發(fā)生一步法二甲醚合成反應(yīng),一段反應(yīng)尾氣經(jīng)換熱后等壓進入二段汽油合成反應(yīng)器進行反應(yīng),其反應(yīng)溫度控制在420°C左右,氣體空速為250(?-1,多余反應(yīng)熱通過冷氣體冷激方式移出,冷氣量/ 二段入口氣量為1.2。二段反應(yīng)尾氣經(jīng)冷凝和分離后得到液相產(chǎn)物粗汽油產(chǎn)品,所分離不凝氣體循環(huán)回脫碳塔前與新鮮氣混合重新進入系統(tǒng)。
[0050]反應(yīng)結(jié)果是CO單程轉(zhuǎn)化率達到72.3%,CO總轉(zhuǎn)化率達到97.1%,一段反應(yīng)產(chǎn)物中二甲醚在有機物中的選擇性為95.3mol% ;二段反應(yīng)器二甲醚轉(zhuǎn)化率100%,汽油產(chǎn)物收率為41.3wt%,其中芳烴組分含量37.8wt%,均四甲苯含量1.65wt%,Cll+組分含量低于2.1%,研究法辛烷值(RON)為94.2。
[0051]實施例4
[0052]一段催化劑還原完成后,通入新鮮合成氣(H2:C0:C02=0.8:1.0:0.2)壓縮至1.5Mpa與來自步驟(3)的不凝循環(huán)氣混合后進入加壓水洗脫碳塔脫除其中的二氧化碳,酸洗水經(jīng)過減壓解析釋放出CO2,做集中儲存。脫碳后的氣體經(jīng)流量計量約為70Nm3/h,進入預熱器與一段反應(yīng)尾氣進行換熱至150°C后進入一段反應(yīng)器,系統(tǒng)整體反應(yīng)壓力保持在1.5Mpa,一段反應(yīng)溫度280°C,氣體空速為SOOtT1,發(fā)生一步法二甲醚合成反應(yīng),一段反應(yīng)尾氣經(jīng)換熱后等壓進入二 段汽油合成反應(yīng)器進行反應(yīng),其反應(yīng)溫度控制在380°C左右,氣體空速為ΙδΟΟΙl1,多余反應(yīng)熱通過冷氣體冷激方式移出,冷氣量/ 二段入口氣量為0.2。二段反應(yīng)尾氣經(jīng)冷凝和分離后得到液相產(chǎn)物粗汽油產(chǎn)品,所分離不凝氣體循環(huán)回脫碳塔前與新鮮氣混合重新進入系統(tǒng)。
[0053]反應(yīng)結(jié)果是CO單程轉(zhuǎn)化率達到69.2%,CO總轉(zhuǎn)化率達到95.4%,一段反應(yīng)產(chǎn)物中二甲醚在有機物中的選擇性為93.1mo 1% ;二段二甲醚轉(zhuǎn)化率100%,汽油產(chǎn)物收率為41.6wt%,其中芳烴組分含量36.4wt%,均四甲苯含量1.23wt%, Cll+組分含量低于2.0%,研究法辛烷值(RON)為 94.5。
【權(quán)利要求】
1.一種由合成氣經(jīng)二甲醚合成汽油的工藝,步驟如下: (1)將一步法二甲醚復合催化劑和改性ZSM-5催化劑分別裝入一、二段反應(yīng)器中,于常壓下,通入H2和N2混合氣對一段催化劑進行還原; (2)催化劑還原完成后,通入合成氣經(jīng)壓縮升壓后與來自步驟(5)的循環(huán)氣混合后,經(jīng)過脫碳塔脫除二氧化碳; (3)脫除二氧化碳后的氣體進入一段反應(yīng)器,發(fā)生一步法二甲醚合成反應(yīng); (4)一段反應(yīng)生成的尾氣可等壓地直接進入二段汽油合成反應(yīng)器進行反應(yīng); (5)二段反應(yīng)生成的尾氣經(jīng)冷凝分離后,得到液相產(chǎn)物粗汽油產(chǎn)品,不凝氣體循環(huán)回步驟⑵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝,其中,步驟(1)中催化劑還原混合氣的H2體積含量為2-10%,氣體空速500-300(?-1,以升溫速率0.5-30C /min從50°C升溫到260_290°C,然后在該溫度下維持4-8小時,進行充分還原。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝,其中,步驟(2)中的合成氣來源于煤、天然氣、生物質(zhì)氣化或焦爐煤氣經(jīng)過組分調(diào)變,合成氣中氫碳比CO/H2的摩爾比為0.7~2。
4.根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝,其中,步驟(2)中的合成氣經(jīng)壓縮機壓縮至1.0-5.0Mpa,經(jīng)過脫除二氧化碳后,二氧化碳體積濃度不高于8%,水蒸汽質(zhì)量含量低于0.5%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝,其中,步驟(3)中一段反應(yīng)器為列管式反應(yīng)器,系統(tǒng)整體反應(yīng)壓力保持在1.0-5.0Mpa,一段反應(yīng)溫度為210-280°C,氣體體積空速為500-300(?'
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝,其中,步驟(4)中二段反應(yīng)器為固定床反應(yīng)器,采用氣體冷激方式移出部分反應(yīng)熱,冷氣體直接加入到反應(yīng)催化床層中間,冷激氣體與進入二段反應(yīng)器的反應(yīng)氣體的流量比值為0.2-2 ;二段反應(yīng)溫度控制在320-490°C,反應(yīng)壓力保持在1.0-5.0Mpa,氣體體積空速為800-250(?'
【文檔編號】C10G5/00GK103788980SQ201410027865
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月21日
【發(fā)明者】吳晉滬, 何濤, 李建青, 王志奇, 劉廣波, 武景麗, 李琢 申請人:中國科學院青島生物能源與過程研究所