由含烃原料制备烃衍生产物的方法技术

公开了用于由含烃的初级原料和次级原料制备预定Ｃ↓［Ｘ］Ｈ↓［Ｙ］Ｏ↓［Ｚ］产物的方法，其中Ｘ、Ｙ和Ｚ各自都是整数。所述方法包括如下步骤：提供初级原料；通常在没有氧的情况下，间接加热初级原料；通过除去ＣＯ↓［２］和固体，以产生清洁的气体流；确定在清洁气体流中的ＣＯ和Ｈ↓［２］的量；将在清洁气体流的ＣＯ和Ｈ↓［２］的百分比与产生预定Ｃ↓［Ｘ］Ｈ↓［Ｙ］Ｏ↓［Ｚ］产物所需要的ＣＯ和Ｈ↓［２］进行比较并且确定需要从次级原料加入的ＣＯ和Ｈ↓［２］；确定需要加入的ＣＯ和Ｈ↓［２］；确定次级原料；计算由次级原料产生的ＣＯ、Ｈ↓［２］和热；部分氧化次级原料，以产生用于间接加热初级原料的热以及次级气体流；将来自两种原料的ＣＯ和Ｈ↓［２］进行结合，以产生混合气体流；加入催化剂；以及蒸馏，以产生预定的Ｃ↓［Ｘ］Ｈ↓［Ｙ］Ｏ↓［Ｚ］产物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及烃衍生产物的制备，尤其涉及由比如生物质的原料进行制备烃衍生产物，而所述生物质可以包括下面的任一种：纤维素植物原料、处理后的纤维素产物、动物或人类排泄物、处理后的动物或人类污物、任意种类的化石燃料、植物油以及其它含烃原料。
技术介绍
开发处理我们的废物的方法是当今世界的一项重大挑战。我们的废物指的是来自我们的制造工艺的废物以及来自人类的废物比如污物。大部分的这一类废物都含有非常高含量的烃，因此，如果能够开发将这一类废物中的能量截获以制备可以具有其它用途的产物的方法，将是非常有益的。例如，乙基醇或乙醇、甲醇、乙酸和甲醛只是少数被广泛使用的液体有机化合物。具体地，乙基醇或乙醇是广泛制备的并且有益的化学产物。其大部分的市场份额都是被200标准酒精度或饮料级乙醇占据。燃料需求是其次的最大一部分市场，而工业化学用途是需求中最小的。众所周知，乙醇是由纤维素材料比如谷物的发酵进行制备的。该方法的效率不高，但是能够以十分有竞争力的成本进行非常大量的生产。该方法的其它优点在于，可在世界范围制备并运往其它需要的市场。该方法具有两个重要的特征：其中之一是需要加热。发酵工艺需要适于酶和微生物生物活性的恒定温度，以完成转化。第二个特征是，不仅发酵本身会产生二氧化碳(CO2)，而且使用化石燃料加热该工艺也会产生二氧化碳。只有极个别生产商才进行CO2的捕获，因而总体上大大扩大了来自工业的温室气田。这种对来自天然气或液体天然气(LNG)或其它化石燃料的燃烧的气田的贡献并不是中性的，而是对整个工艺的一种伤害。-->发酵产生CO2的原因是明显的：纤维素的分子结构使得乙醇分子的形成留下了分子片段。由于CO2是这些细菌的呼吸和转化机理的产物，因此它们是不使用CO2的。美国专利6,747,067B2，Process for Converting Cellulosic Material intoLiquids披露了使用下面三种输入流来形成产物：1.来自纤维素气化的气体；2.来自在由纤维素气化器得到的未反应碳上的水/气转变反应的气体；以及3.来自用于加热纤维素气化器的炉气燃烧时的气体。这些气体混合并形成化学物质，比如乙酸、甲醛或脲甲醛，这些化学物质都是来自于乙醇。将每一个步骤都设计成从每一股气体流中得到最大产率。尽管这些气体流的结合具有所需要的增加产物产率的效果，但是还没有计划特意选择次级原料，以按来自初级原料的产物的产率最佳化而算出的比率来加入一氧化碳和氢。因此，在该工艺中，任何残留或未处理的气体都被回收，能量(热量)也被回收。因此，有利的是，提供一种用于制备乙醇和其它CXHYOZ产物的方法，该方法更严格控制并且更有效率地使用在任意原料中的氧、氢和碳。
技术实现思路
本专利技术是由被次级原料补充的初级原料制备预定的CXHYOZ产物，其中X、Y和Z各自都是整数，其中初级原料和次级原料都含有烃。本方法包括如下步骤：提供水含量为25％以下的初级原料；通常在没有氧的情况下，间接加热初级原料，以产生气体流和固体；将CO2和固体除去，使气体流清洁，以产生清洁的气体流；确定在清洁气体流中的CO和H2的量；确定间接加热初级原料所需要的热，将在清洁气体流的CO和H2的百分比与产生预定CXHYOZ产物所需要的CO和H2进行比较；确定需要从次级原料加入的CO和H2，以提供形成所需CXHYOZ产物的正确的CO与H2的比率；确定次级原料；计算由次级原料产生的CO、H2和热的量；部分氧化次级原料，以产生用于间接加热初级原料的热以及次级气体流；将来自由初级原料而来的清洁气体流中的CO和H2和来自次级原料的气体流的气体结合，以产生混合气体流；向该混合气体流中加入催化剂，以产生-->预定的CXHYOZ气体；并且，将该预定的CXHYOZ气体蒸馏，以产生预定的CXHYOZ产物。本专利技术的另一个方面是设计用于由含烃的初级原料和次级原料制备CXHYOZ产物的设备的方法。该方法包括如下步骤：确定间接加热初级原料所需要的热；将清洁气体流中的CO和H2的百分比与制备预定CXHYOZ产物所需要的CO和H2进行比较，并且确定需要从次级原料加入的CO和H2；确定次级原料；并且计算由次级原料产生的CO、H2和热的量。本专利技术的进一步特征将进行描述，并且它们在下列详细描述过程中将变得明显。附图说明现在，将参考附图并只作为举例描述本专利技术，其中：图1所示为制备乙醇的本专利技术方法的流程图；图2所示为制备一般的CXHYOZ产物的本专利技术方法的流程图；以及图3所示为类似于图2所示的流程图，但是本流程图包括涉及进一步处理次级原料的步骤。具体实施方式本专利技术的方法描述了一种制备CXHYOZ的方法，通过制备所需的合成气体组分混合物可以使CXHYOZ的生产得到最优化，其中X、Y和Z为整数。CXHYOZ产物通常为醇、醛、酮、羧酸、酯及其它氧化的烃衍生物。由初级原料得到的一氧化碳和氢这两种合成气体组分的比率可以通过加入来自含另外的碳、氢和氧的次级原料的合适的合成气体流进行改变。在最终产物为乙醇的情况下，所得的混合合成气体流将包含形成该最终产物所需要的具体的气体比，因而该最终产物只有少量或没有需要处理的残余气体。作为实例，本专利技术的方法将相对于乙醇(C2H6O)进行详细的描述。由所需原料得到的次级合成气体流分析其CO和H2的含量，并且与产物组成进行比较。根据所需的其它组分，使所选择的用于形成其它合成气的气体、液体或固体烃进行部分氧化或水-气转变或同时进行部分氧化和水-气转变，以制备第二气体流。然后，使用催化剂，将混合气体流处-->理成甲醇，甲醇再进一步反应形成乙醇。将两种以上的气体流混合以产生最终产物具有显著的优点。1.具有更大的产物收率，整个方法变得更有效率，因而改善了该方法的经济性；2.原料的范围拓宽，原因是初级原料不一定要与输出产物的化学组成密切配合；3.产物的范围延伸到初始合成气体的能力之外；4.极大地减少了对加工或处理不需要的残留气体的需求。所有这些优点都具有正面的经济和环境方面的益处。众所周知的是，合成气体即一氧化碳和氢的混合物(合成气)的制备可以通过使烃材料比如生物质、天然气或石油产物进行气化得以实现。所产生的一氧化碳与氢的比率是由原料、加工方法和操作条件确定的。然后，所得的合成气可用于进一步的加工。合成气有两个主要用途；1)用作化学原料，例如由天然气制备甲醇的化学原料或制备液体燃料或其它烃的催化反应比如Fisher-Tropsch(F-T)转化的化学原料，以及2)用于产生能量的燃料气体。如今，世界上为化学合成而产生的大部分合成气体都是来自煤或石油，并且这样的合成气体还带有少量供给的天然气。由生物质产生合成气已经变成热门主题内容。新技术正在挑战合成气生产的基准经济学，使得合成气成为用于化学合成以及用于制备超清洁液体燃料的有吸引力的原料。然而，进一步加工的效率是由所产生的合成气的质量确定的，而所产生合成气的质量又是所使用方法的结果。在实际所有的情况下，都残留有未处理的合成气或不需要的合成气形式的气态副产物。由生物质制备合成气可以通过蒸汽重整、热解或部分氧化得以实现。然而，所得到的合成气将总是其比率由输入材料确定的CO:H2。不管由任何原料制备合成气体的种类或方法如何，所有工艺的一个共同特征是，如果产物利用过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由包含次级原料所补充的烃的初级原料制备预定Ｃ↓［Ｘ］Ｈ↓［Ｙ］Ｏ↓［Ｚ］产物的方法，其中Ｘ、Ｙ和Ｚ各自都是整数，所述方法包括如下步骤：　　　　提供水含量不大于２５％的初级原料；　　　　通常在没有氧的情况下，间接加热初级原料，以产生气体流和固体；　　　　清洁气体流，将ＣＯ↓［２］和固体除去，以产生清洁的气体流；　　　　确定在清洁气体流中的ＣＯ和Ｈ↓［２］的量；　　　　部分氧化次级原料，以产生用于间接加热初级原料的热以及次级气体流，而所述次级原料是基于如下进行选择的：确定间接加热初级原料所需要的热，将在清洁气体流中的ＣＯ和Ｈ↓［２］的百分比与产生预定Ｃ↓［Ｘ］Ｈ↓［Ｙ］Ｏ↓［Ｚ］产物所需要的ＣＯ和Ｈ↓［２］进行比较，并且确定需要从次级原料加入的ＣＯ和Ｈ↓［２］，确定次级原料，计算由次级原料产生的ＣＯ、Ｈ↓［２］和热的量；　　　　将来自清洁气体流中的ＣＯ和Ｈ↓［２］与次级原料气体流结合，以产生混合气体流；　　　　向该混合气体流中加入催化剂，以产生预定的Ｃ↓［Ｘ］Ｈ↓［Ｙ］Ｏ↓［Ｚ］气体；以及，　　　　将该预定的Ｃ↓［Ｘ］Ｈ↓［Ｙ］Ｏ↓［Ｚ］气体进行蒸馏，以产生预定的Ｃ↓［Ｘ］Ｈ↓［Ｙ］Ｏ↓［Ｚ］产物。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-7-19 60/588,8891.一种由包含次级原料所补充的烃的初级原料制备预定CXHYOZ产物的方法，其中X、Y和Z各自都是整数，所述方法包括如下步骤：提供水含量不大于25％的初级原料；通常在没有氧的情况下，间接加热初级原料，以产生气体流和固体；清洁气体流，将CO2和固体除去，以产生清洁的气体流；确定在清洁气体流中的CO和H2的量；部分氧化次级原料，以产生用于间接加热初级原料的热以及次级气体流，而所述次级原料是基于如下进行选择的：确定间接加热初级原料所需要的热，将在清洁气体流中的CO和H2的百分比与产生预定CXHYOZ产物所需要的CO和H2进行比较，并且确定需要从次级原料加入的CO和H2，确定次级原料，计算由次级原料产生的CO、H2和热的量；将来自清洁气体流中的CO和H2与次级原料气体流结合，以产生混合气体流；向该混合气体流中加入催化剂，以产生预定的CXHYOZ气体；以及，将该预定的CXHYOZ气体进行蒸馏，以产生预定的CXHYOZ产物。2.如权利要求1中所要求的方法，进一步包括如下步骤：确定在次级气体流中的CO与H2是否满足预定CXHYOZ产物对CO和H2的其它需要、结合步骤之前哪里需要另外的H2；使CO经过其中CO与水混合以产生H2和CO2的水/气体转变，然后再将残留的CO和H2传递给结合步骤。3.如权利要求1或2中所要求的方法，进一步包括清洁次级气体流并除去CO2和固体以产生清洁气体流的步骤。4.如权利要求1到3中任一项所要求的方法，其中间接加热步骤采用蒸汽。5.如权利要求1到4中任一项所要求的方法，其中粗初级原料的含水量高于25％，并且还包括使粗初级原料干燥以制备初级原料的步骤。6.如权利要求1到5中任一项所要求的方法，其中采用胺分离器除去CO2。7.如权利要求1到6中任一项所要求的方法，其中所述预定CXHYOZ产物是甲醇。8.如权利要求7所要求的方法，其中所述催化剂是镍和铜催化剂。9.如权利要求1到8中任一项所要求的方法，其中所述预定CXHYOZ气体为甲醇气体，并且进一步包括如下的步骤：将第...

【专利技术属性】
技术研发人员：LJ梅利尼丘克，KV凯利，
申请(专利权)人：森林化学系统有限公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]