本发明专利技术涉及一种用于将一种或多种原料中所含的碳质材料转化成液态烃产物的连续的方法，所述原料包括处于包含一种或多种流体的进料混合物中的碳质材料，所述流体包含水和至少部分地由所述方法产生的浓度按重量计至少1%的其他液态有机化合物，其中该方法包括通过将进料混合物加压至250-400巴范围内的压力转化至少部分的碳质材料，将进料混合物加热至370-450℃范围内的温度，并且在反应区内维持所述加压和加热的进料混合物处在所需的压力和温度范围内持续预定的时间，将进料混合物冷却至25-200℃范围的温度并且使进料混合物膨胀至1-70巴范围的压力，因而使得碳质材料转化成液态烃产物，并且从已转化的进料混合物分离包含液态烃产物的馏分。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种用于将一种或多种原料中所含的碳质材料转化成液态烃产物的连续的方法，所述原料包括处于包含一种或多种流体的进料混合物中的碳质材料，所述流体包含水和至少部分地由所述方法产生的浓度按重量计至少1%的其他液态有机化合物，其中该方法包括通过将进料混合物加压至250-400巴范围内的压力转化至少部分的碳质材料，将进料混合物加热至370-450℃范围内的温度，并且在反应区内维持所述加压和加热的进料混合物处在所需的压力和温度范围内持续预定的时间，将进料混合物冷却至25-200℃范围的温度并且使进料混合物膨胀至1-70巴范围的压力，因而使得碳质材料转化成液态烃产物，并且从已转化的进料混合物分离包含液态烃产物的馏分。【专利说明】用于产生液态烃的方法和装置
本专利技术涉及从碳质材料产生液态烃的领域。具体而言，它涉及以高效、经济和环境可持续方式做到这一点的改进方法和装置。
技术介绍
世界正在面临原油价格波动以及能量安全、经济稳定性和增长的难题。与因“温室效应”所致的气候变化相关的其他环境顾虑正越来越成为关注焦点。另外，许多常规能源如石油正在耗尽。这呼唤更高效和持久地利用资源，包括非常规和替代性资源。因此，世界范围对从低价值的丰富资源如褐煤、泥炭、生物质、残渣和废弃物中生产液态烃的新技术存在巨大且日益增加的兴趣。这类低价值资源的一般特征是它们一般具有高含湿量、基于干燥无灰的20-60%含氧量和范围从按重量计数个百分比至超过50%的灰分含量，这导致如所得到的低热值。用于生产肖_常规液态烃的技术是已知的，例如已经知道从煤炭中生产液态烃超过150年。热解或高温碳化是从固态燃料生产液态烃的另一种熟知途径。取决于具体工艺，可以将输入流(input stream)在氧不存在下加热至450至1000°C范围内的温度,带走挥发性化合物并留下焦炭(coke)产物。烃产率可以大幅度变动并且范围从10%至75%，取决于具体输入流的挥发性物质含量和工艺条件。通常，快速加热(快速热解)和短停留时间提供最高产率。然而，热解限于干的输入流，例如按重量计至多到大约10%的含湿量。另外由于加工期间产生的液态烃仅出现非常有限的转化，所以产生的液态烃具有高氧量和含水量，并且产生的液态烃因此具有低热值。另外，液态烃不能与石油柴油(petrodiesel)和原油(petoocrude)混合，并且具有腐蚀性并易于聚合，这使其难以长期储存。这限制这类热解烃液体的直接使用。可以通过加氢脱氧或通过在热解过程期间加氢来进行热解烃的改质(upgrading)。然而，尽管这类氢化方法是技术上可行的，但它们将显著地增加成本，因为没有通过热解移除氧，并且氢的生产是相`对昂贵的。自二十世纪50年代以来，已经在南非由Sasol通过以下方式实施煤炭的间接液化:首先通过热气化过程产生合成气(syngas)并随后通过费-托途径转化成液态烃。壳牌公司和艾克森美孚已经开发了相似技术用于从天然气生产液态烃。间接气化过程以资本非庞大和效率相对低为特征。一般，从煤炭转化至液态烃的能源效率处于30-50%范围内。将在高氢压力和铁催化剂存在下在溶剂中溶解煤炭以产生高沸腾液体而生产液态烃称作Bergius、Pott Broche或1.G.Farben过程,并且在第二次世界大战期间用来生产汽油。共同特征是在高温中在溶剂中溶解高比例的煤炭，随后用氢和催化剂一起加氢裂化溶解的煤炭。这些方法在采用的工段数目、工艺条件和特定催化剂方面不同。还进行了利用上文描述的热解、间接和直接液化技术实施从除煤炭之外的原料中来生产液态烃。然而，全部这些方法的共同之处在于它们均需要相对干的输入流。重要事项是输入流和液态烃燃料的化学计量的差异。例如，干木材可以由式CHuOu来代表，其中液态烃燃料可以由式CH2代表:CH14O07 — CH2这种基础性导致不可替代地需要在加工期间加氢和/或移除碳以调节Η/C比并移除氧。碳作为炭黑(char)和CO2的移除会降低所需烃的最大可获得产率，而氢生产相对昂贵并且显著增加复杂性并降低这类方法的效率。因而为了可行，这类方法需要非常大的规模并且因而是资本密集性的(UK DTI, Coal Liquefaction, Cleaner CoalProgramme, Technology Status ReportOlO (煤炭液化,更洁净的煤炭计划，技术现状报告010)，1999 年 10 月)。因此，在开发改进的没有上文所述缺陷的液态烃的生产技术方面存在巨大兴趣。在高温下在加压的水中转化原料是一种近几十年来具有明显吸引力的途径。这类技术总体上称作水热工艺，并且通常使原料转化成液态烃产物、炭黑产物、包含水溶性有机物的水相、气体和无机产物。水热工艺的优点在于将水保持在压力下，从而将它维持在其液态和/或超临界状态下，这意味在加工期间没有变成蒸汽的相变。因此，不需要供应蒸发潜热形式的能量损耗，并且因此取消耗能过程如蒸发或蒸馏。这使得这类工艺在能量上非常高效，尤其对于湿输入流。接近于其临界点(374°C，221巴)的水获得与日常环境条件下的水完全不同的物理性能，例如，水的解离产物高出三个数量级，它改变其极性，从极性溶剂变成非极性溶剂，相间传质阻和传热阻显著降低并且传质和传热速率因此增强。归因于水在其临界点附近的这些特性，水可以充当反应介质、酸和碱催化反应的催化剂和充当转化过程中的反应物和氢源。因此，水热工艺具有以下潜力:在寄生性能量损耗(parasitic energy loss)较低和需要较少氢(因氢原位形成)的情况下降低潮湿氧合物原料(oxygenated feedstock)的含氧量。`这类水热方法的现有技术状态和转化有机大分子的特征性化学反应的优异述评在 A.Peterson 等人，“Thermochemical biofuel production in hydrothermal media:Areview of sub-and supercritical water technologies (水热介质中的热化学生物燃料生产:亚临界和超临界水技术述评)”, Energy Environ.Sc1., 2008, I, 32-65中给出。通过脱水、脱羧和氢化反应来进行脱氧。然而，反应途径是复杂的并且除了简单的分子之外，很大程度上是未知的。碳质大分子可以经历各种反应，包括水解、脱水、脱羧、蒸汽重整、水煤气变换、蒸汽裂化、Bouduard反应、氢化、甲烷化、费-托、醇醛冷凝、酯化、甲醇合成等。各个反应的速率和转化经特定反应途径推进的程度取决于许多因素。多种工艺差异在于采用的具体运行条件和工艺设计和布局，例如原料、进料中的干固形物含量、进料的灰分含量、运行压力和温度、pH、在工艺的不同部分中存在的催化剂和其他添加物、在工艺的不同部分中停留时间、热联合，采用的分离技术，包括进一步的产物处置和改质等。这些因素均影响所产生产物的分布、产率和品质，即，液态烃的量和品质、炭黑的量和品质、水相中所含有机物的量和气体的量和品质以及矿物质产物的量和品质。另外，它们影响工艺总体效率，即，所需产物中的寄生性能量损耗和总体能量回收、所用消耗物的量、工艺的鲁棒性(robustness)和复杂性以本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于将一种或多种原料中所含的碳质材料转化成液态烃产物的连续的方法，所述原料包括处于包含一种或多种流体的进料混合物中的碳质材料，所述流体包含水和至少部分地由所述方法产生的浓度按重量计至少1%的其他液态有机化合物，所述方法包括：‑通过以下方式转化至少部分的碳质材料：‑将进料混合物加压至250‑400巴范围内的压力，‑将进料混合物加热至370‑450℃范围内的温度，并且‑在反应区内维持所述加压和加热的进料混合物处在所需的压力和温度范围内以持续预定的时间，‑将进料混合物冷却至25‑200℃范围的温度，并且‑使进料混合物膨胀至1‑70巴范围的压力，因而使得碳质材料转化成液态烃产物，并且‑从已转化的进料混合物中分离包含液态烃产物的馏分。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂恩·布鲁默斯特德·艾弗森，
申请(专利权)人：斯蒂珀能源有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK
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