提取燃料或推進劑的方法
【專利說明】提取燃料或推進劑的方法
[0001] 本申請是申請號為200980136642. 1申請的分案申請，申請號為200980136642. 1 申請的申請日是2009年9月17日。
[0002] 本發明涉及一種在有含烴潮濕生物質存在的條件下通過重油熱裂解提取 (Gewinnung)燃料或推進劑的方法，其中加熱重油直至含烴生物質熱解，從而生成燃料或推 進劑，從加熱后的重油中將其去除，接著將其冷凝。
[0003] 根據文獻可知，使生物源原料在溫度約為300 °C?350 °C下于媒介油(TrMgeriH)中 液相熱解，以提取熱解油。這里，通常使用例如熱負荷能力很高、并且盡可能不參與生物質 熱解反應的熱媒油作為惰性媒介油。
[0004] 這些方法的缺點在于：耐熱媒介油價格昂貴，而且必須首先以非常復雜的方法去 除熱解殘留物，然后才能將其再次用于液相熱解。但是從經濟角度來看，不可能以完全沒有 損耗的方式凈化這些媒介油或者從中分離出熱解殘留物。由于用來提取燃料或推進劑的媒 介油的消耗量大，而且需要使用催化劑，因此這些方法的生產成本多數并不經濟。
[0005] US 2007/0261996 Al闡述了使用一種稱之為接觸油的媒介油將生物質油化 (VerSlungsverfahren)的方法。媒介油具有至少為2〇o°C的初餾點，在所述實施例中使用常 見的重油作為媒介油。這種油化方法可以使用任何一種水分重量百分比含量至多30%的含 糖生物質（例如木材或秸桿）作為生物源原料。在與媒介油接觸之前，首先將生物質加熱 到4〇°C?最大150°C之間的某一溫度，經預熱之后送入反應室之中。在反應室中使得生物 質與之前加入的熱媒介油接觸，在200°C?600°C之間的反應溫度下使其裂解。在隨后的處 理步驟中將反應相分成低沸點和高沸點餾分，高沸點餾分至少部分還作為媒介油使用。
[0006] 這種油化方法的缺點在于：潮濕的生物質在反應室內直接與熱媒介油接觸。這里， 既沒有預先干燥生物質或者使得生物質與反應室外經過預熱的媒介油進行預接觸，以便盡 可能溫和地降低生物質的水分含量，也沒有在送入反應室之前預測定生物質的水分含量。 生物質中所含的水分會在反應室內形成不希望的增多的水蒸氣，使得產物收率減小或者產 物質量下降。
[0007] 此外按照這種油化方法所述，還要將一種固體催化劑（例如一種催化劑分子篩） 加入到反應相之中，因此操作成本高于不使用催化劑的油化方法。
[0008] 因此本發明的目的在于，闡述一種在有含烴潮濕生物質存在的條件下通過重油熱 裂解提取燃料或推進劑的方法，所述方法避免了現有技術的上述缺點，并且因此能夠在裂 解產物中獲得含量盡可能高的短鏈烴。
[0009] 按照權利要求1前序所述提取燃料或推進劑的方法，采用權利要求1特征部分所 述的特征，即可達到這一目的。從屬權利要求均涉及本發明的其它有益實施方式。
[0010] 本發明所述的方法是一種在有含烴潮濕生物質存在的條件下通過重油熱裂解提 取燃料或推進劑的方法，其中加熱重油直至含烴生物質熱解，從而生成燃料或推進劑，從加 熱后的重油中將其去除，接著將其冷凝，其中使用含烴生物質，其中水分桉生物質計的重量 百分比含量最多為1. 0%。
[0011] 可以使用例如礦物油、尤其是礦物油提煉過程中產生的高沸點渣油以及單純品種 的植物或動物脂肪和油或者混合物作為重油，此類重油優選僅在250°C以上溫度才開始沸 騰。
[0012] 同樣可想而知，可以使用植物油提煉過程中產生的廢棄產物或副產物，例如棕櫚 脂肪酸蒸餾物（PFAD)作為本發明所述方法中的重油。
[0013] 既可以使用含纖維素的生物源材料（例如木材、秸桿、纖維素或者果實籽粒）、也 可以使用不含纖維素的生物源材料（例如藻類殘留物、骨粉或動物粉或污泥）作為含烴生 物質。按照本發明所述，也可以使用植物油獲取過程中產生的壓榨殘渣（例如菜籽餅）作 為含烴生物質。
[0014] 有利的是所述含烴生物質具有盡可能少的氮負荷，這樣即可防止N2進入推進劑相 之中。
[0015] 為了保證按生物質計的重量百分比水分含量最多為1.0%，可按照本身已知的干 燥方法對含烴生物質進行干燥，為此可在干燥之前和之后測定生物質的水分含量。有利地 在80°C?200°C、尤其在大約150°C的溫度下干燥生物質。
[0016] 按照本發明所述方法的一種首選實施方式，使用按生物質計的重量百分比水分含 量最多為0.5%的含烴生物質。
[0017] 按照一種本發明所述的方法，重油中的生物質按總質量計的重量百分比含量最多 為 30%。
[0018] 按照本發明的一種變型實施方式，重油中的生物質按總質量計的重量百分比含量 最多為20%。
[0019] 按照本發明所述方法的另一種變型實施方式，重油中的生物質按總質量計的重量 百分比含量低于5%。
[0020] 重油中的生物質按總質量計的重量百分比含量至少為0. 001%。
[0021] 令人驚奇的發現是，采用本發明所述的方法，重油中比較小的生物質含量已引起 重油裂解。因此可以利用通常很不容易處置的大量便宜的廢棄油或殘渣油作為重油，并且 使用比較少量的生物質來提取燃料或推進劑。按照現有技術條件下已知的油化方法，該待 反應或者待裂解的生物質必須有盡可能高的含量，因此與此相比，本發明所述的方法更加 具有優勢。
[0022] 按照本發明所述的一種方法，有利地將重油加熱到250°C?450°C之間的溫度。
[0023] 按照本發明所述的一種方法，尤其有利地將重油加熱到320°C?400°C之間的溫 度。
[0024] 按照本發明所述方法的一種變型實施方式，使用原油蒸餾過程中產生的渣油尤其 是減壓柴油作為重油。
[0025] 令人驚奇的發現是，使用原油蒸餾過程中產生的渣油或重油尤其是減壓柴油 (VGO)不僅熱解生物質，也可以至少部分裂解重油生成短鏈烴，而且采用這種方式還能實現 整個工藝的額外增值。
[0026] 所述VGO是原油蒸餾過程中作為塔底產物產生的渣油。通常使用VGO作為裂解裝 置（熱裂解裝置或者催化裂解裝置）的原料，從中提取短鏈烴。視工藝而定，在熱裂解過程 中需要至多800°C的溫度以及至多5巴的壓力來裂解渣油。與此相比，在催化裂解過程中使 用至多550°C的催化劑溫度，并且需要重新活化催化劑。
[0027] 與傳統型裂解工藝相比，本發明所述方法的反應條件比較溫和，反應溫度約為 350°C，常壓下就能裂解VGO。已表明，采用本發明所述的方法，在比常規熱裂解法明顯低得 多的溫度下就已將VGO裂解成短鏈烴。這表明使用生物質降低了 VGO的裂解溫度。
[0028] 按照采用本發明所述的提取方法，使用含烴生物質是特別有益的，含烴生物質的 水分含量通過在加熱的重油尤其是減壓柴油中的干燥來調整。
[0029] 通過在加熱的重油中對潮濕的生物質進行干燥，有利于以溫和方式降低生物質的 水分含量，并且使得生物質已經與重油接觸。在大約150°C、最多200°C的溫度下對浸漬了 重油的生物質進行干燥。例如可在冷凝器中收集和分離從生物質中逸出的水分。接著繼續 加熱浸漬了重油的生物質，或者使其與沸騰的重油接觸，在有生物質存在的條件下裂解重 油。
[0030] 按照本發明所述方法的另一種實施方式，在干燥之后采用一種分離方法從過量的 重油中分離出生物質，其中重油中的生物質按總質量計的重量百分比含量大于15%，優選 大于25%。
[0031] 采用分離過量重油的分離方法防止干燥之后含量過高的重油與生物質一起進入 后續工藝步驟之中，該后續工藝步驟的運行溫度要高于干燥溫度，并且通過送入的重油會 使其過度冷卻。例如可以采用機械分離方法作為從生物質中分離出過量重油成分的分離方 法，尤其是沉淀法或離心分離法、過濾法或者壓榨法。
[0032] 關于本發明的其它特征，可參閱以下實施例說明和附圖。
[0033] 相關附圖如下：
[0034] 附圖1本發明所述方法第一種優選實施方式的高度簡化工藝流程圖；
[0035] 附圖2本發明所述方法第二種優選實施方式的高度簡化工藝流程圖；
[0036] 附圖3以曲線圖表示按照實施例1所述生物質水分含量對精煉重油的裂解成分的 影響；
[0037] 附圖4以曲線圖表示按照實施例2所述生物質水分含量對減壓柴油的裂解成分的 影響。
[0038] 可以在一種如附圖1中以高度簡化圖表示的設備中實施本發明所述的方法。
[0039] 如附圖1所示，所述設備主要包括干燥器TR1、反應器&和冷凝器K。在干燥器TR 1 中在大約110°C?200°C之間的溫度下對生物質BM1進行預干燥，并且通過攪拌使其與重油 SOE1接觸。也可以將生物質BM1和重油SOE1+起送入干燥器TR 1之中。例如可在附圖1中 沒有繪出的獨立冷凝器中收集這時從生物質中逸出的水分F