通过催化裂化烃类固体材料产生能量产品而不形成焦炭的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种通过催化裂化烃类固体材料产生能量产品(尤其是燃料)而不形成焦炭的方法，在所述方法中，加热包括以下物质的裂化分散体(40)：○呈分开状态的固体材料(1)，所述呈分开状态的固体材料包括至少一种烃类化合物；○对催化裂化呈惰性的惰性液体(30)；以使得所述裂化分散体(40)达到能够催化裂化至少一种烃类化合物的温度；其特征在于，通过使一定量的裂化分散体(40)与一定量的经加热到大于所述裂化温度的温度的惰性液体(30)混合来达到所述裂化温度，以使得混合物达到大于所述裂化温度且小于焦炭、二恶英和呋喃的形成温度的温度。本发明专利技术还涉及一种用于实施这种方法的装置。

Method and apparatus for generating energy products without coke from catalytic cracking hydrocarbon solid materials

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过催化裂化烃类固体材料产生能量产品而不形成焦炭的方法和装置
本专利技术涉及一种通过催化裂化烃类固体材料(尤其是废物)产生能量产品(尤其是燃料)而不形成焦炭的方法和装置。本专利技术特别地涉及一种用于产生称作“碳氢燃料”、“柴油”或“煤油”的短链烃的方法和装置，所述短链烃包括在1(CH4)与18(C18H38)之间的碳原子量，并且所述短链烃能够用作用于柴油发动机、或涡轮喷气发动机、或涡轮增压器的燃料。本专利技术涉及这种能够再利用包括生物质的废物的方法和装置。
技术介绍
在整个文本中：-表述“烃类材料”表示包括至少一种烃类化合物(也就是说，基本上由碳原子和氢原子形成的化合物)的材料。这种烃类材料还可包括例如从至少一个氧原子、至少一个氮原子、至少一个磷原子、至少一个硫原子和/或至少一个卤素元素等中选择的其它元素。表述“烃类材料”特别地表示包括生物质的材料；-术语“废物”表示在实践中未使用的物质部分，该物质部分需要存储和/或需要为了存储而进行适当的再处理。所述废物可例如涉及工业废物、农业废物(例如植物的非价值部分)或成分复杂的生活废物。已知一些通过催化裂化烃类废物产生燃料的方法。例如，从US2009/267349已知一种将废物转变成燃料的转变装置，该转变装置包括用于与废物在惰性油中的分散体(dispersion)热交换的热交换构件。还已知(US2005/115871)一种在存在基于掺杂有碱金属的硅酸铝的催化剂的情况下用于从烃类废物的悬浮液中催化裂化出烃的方法和装置，所述悬浮液借助于摩擦式涡轮机加热到在300℃与400℃之间的温度。然而，为了在所述悬浮液的中心处达到该温度，必须通过与所述摩擦式涡轮机的叶片接触来加热所述悬浮液中的至少一部分，所述摩擦式涡轮机的叶片具有的温度尤其是为大约400℃的温度，该温度大于或等于焦炭形成温度。由此，不可避免地造成形成焦炭，加热效率相当大地损失，特别是，所述焦炭沉积在所述摩擦式涡轮机机的叶片上。由此，为了拆卸、维护和/或整修所述摩擦式涡轮机，必须完全关闭设备。此外，该文件中描述的装置包括用于使烃类废物悬浮在惰性油中的腔室、用于将经形成悬浮液引领到所述摩擦式涡轮机的输入端处的引领管道、用于收集所述惰性油及固体残留物的下层容器。所述装置在结构上复杂、难以热绝缘并且在构造上昂贵。所述装置在实践中不能够在由可靠的单一泵送部件维持的短回路中建立所述烃类废物和所述惰性油的有规律循环。所述装置还不能够限制热量的损耗来使得催化裂化反应所需的全部能量完全地由所述摩擦式涡轮机提供。所述装置还不能够控制在所述催化裂化期间产生的氢气(H2)的放热燃烧。因此，所述装置不能够在所述催化裂化期间掌控所述悬浮液的温度，该温度由于所述氢气的放热燃烧反应而增加，这不可避免地导致焦炭的形成。方法还实施起来复杂。
技术实现思路
本专利技术旨在克服所有这些缺点。因此，本专利技术旨在提供一种通过催化裂化烃类固体材料(尤其是废物)产生能量产品(尤其是燃料)的方法和装置，所述方法和装置在实施和使用中都相当简单和可靠，以允许工业规模的运用。本专利技术特别地旨在提供一种方法和装置，这种方法和装置可至少部分地被自动化。本专利技术特别地旨在提供一种方法，这种方法能够避免焦炭、二恶英和呋喃的形成。因此，本专利技术旨在提供一种方法和装置，这种方法和装置能够持久地维持加热的效率以及催化裂化反应的效率。本专利技术还旨在提供一种方法和装置，在这种方法和装置中最小化了热力能量带来的东西并且优化了在所述能量产品(尤其是燃料)的产生中的总能量平衡。本专利技术还旨在提供一种方法和装置，这种方法和装置能够减小用于产生能量产品(尤其是燃料)的装置的维护步骤的量、频率和时长。本专利技术还旨在提供一种通过催化裂化烃类固体材料产生能量产品(尤其是燃料)的方法和装置，所述方法和装置能够连续地产生能量产品(尤其是燃料)。本专利技术特别地旨在提供一种用于产生能量产品(尤其是燃料)的方法和装置，所述方法和装置不需要停止装置来给该装置再装载烃类固体材料和/或反应物。本专利技术特别地旨在提供一种方法和装置，这种方法和装置适用于为了烃类固体材料的催化裂化而促进所述烃类固体材料的反应性。本专利技术特别地旨在提供一种装置，这种装置具有小的占用空间。本专利技术还旨在提供一种装置，这种装置能够最小化所述装置的制造成本。本专利技术还旨在提供一种装置，这种装置具有小的构造成本并且还能够最小化能量产品(尤其是燃料)的产生成本。为此，本专利技术涉及一种通过催化裂化烃类固体材料(尤其是废物)产生能量产品(尤其是燃料)的方法，在所述方法中，加热包括以下物质的称作裂化分散体的分散体：○呈分开状态(àl'étatdivisé)的固体材料，所述呈分开状态的固体材料包括至少一种烃类化合物；○至少一种催化裂化催化剂(尤其是呈分开状态的固体催化剂)；○至少一种碱性化合物；以及○对催化裂化呈惰性的惰性液体(也就是说，经选择用于在所述催化裂化期间不经受化学变化的液体)；以使得所述裂化分散体达到称作裂化温度的温度，所述裂化温度能够催化裂化所述裂化分散体的至少一种(尤其是每种)烃类化合物，以引起产生称作短链烃的烃，所述短链烃比所述烃类化合物具有更小的分子量；其特征在于，通过使一定量的裂化分散体与一定量的惰性液体混合来达到所述裂化温度，所述一定量的惰性液体基本上不含呈分开状态的固体材料以及催化剂，并且所述惰性液体被加热到大于所述裂化温度的温度，实施所述混合以使得经形成混合物达到至少等于所述裂化温度且小于焦炭形成温度的温度(尤其是小于400℃，优选地小于360℃)。因此，本专利技术涉及一种通过催化裂化呈分开状态的固体材料的至少一种(尤其是每种)烃类化合物产生能量产品(尤其是燃料)而不形成焦炭、二恶英和呋喃的方法。有利地，在根据本专利技术的方法的实施例中，所述短链烃是包括在1与18之间的碳原子量的烃。特别地，所述短链烃是具有包括在1(CH4)与18(C18H38)之间的碳原子量的烃链的烃。专利技术人观察到，所述混合物包括：-一定量的裂化分散体，所述一定量的裂化分散体被加热到具有小于所述裂化温度(所述裂化温度根据呈分开状态的固体材料而在240℃与340℃之间，尤其是在280℃与340℃之间)且小于任何焦炭形成温度(也就是说，在没有任何焦炭和/或灰烬的预先沉积的情况下小于400℃，而在存在焦炭和/或灰烬的预先沉积的情况下小于360℃)的温度而无需求助于通过与具有大于所述焦炭形成温度的温度的热壁热传导进行的热交换，因此，所述一定量的裂化分散体既不允许呈分开状态的固体材料的烃类化合物的裂化也不允许焦炭的形成；以及-一定量的惰性液体，所述一定量的惰性液体被加热到大于所述裂化温度的温度，只要所述惰性液体不含呈分开状态的固体材料以及催化剂，不允许形成焦炭，并且，所述惰性液体的温度小于360℃的温度；所述混合物事实上能够通过控制所述裂化分散体和惰性液体的量(和/或流量)以及各自的温度来形成能量产品(尤其是燃料)而不形成焦炭、二恶英和呋喃。在根据本专利技术的方法中，通过该混合(根据呈分开状态的固体材料)将所述裂化分散体加热到在240℃与340℃之间(尤其是在280℃与340℃之间)的温度，以促使裂化，但不形成焦炭在加热装置的加热表面上的沉积，并且该加热装置的性能不损失。有利地，在所述混合之前，所述裂化分散体具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过催化裂化烃类固体材料产生能量产品的方法，在所述方法中，加热包括以下物质的称作裂化分散体(40)的分散体：‑呈分开状态的固体材料(1)，所述呈分开状态的固体材料包括至少一种烃类化合物；‑至少一种催化裂化催化剂(10)；‑至少一种碱性化合物(20)；以及‑对催化裂化呈惰性的惰性液体(30)；以使得所述裂化分散体(40)达到称作裂化温度的温度，所述裂化温度能够催化裂化所述裂化分散体(40)的至少一种烃类化合物，以引起产生称作短链烃(50)的烃，所述短链烃比所述烃类化合物具有更小的分子量；其特征在于，通过使一定量的裂化分散体(40)与一定量的惰性液体(30)混合来达到所述裂化温度，所述一定量的惰性液体基本上不含呈分开状态的固体材料(1)和催化剂(10)，并且所述惰性液体被加热到大于所述裂化温度的温度，实施所述混合以使得经形成混合物达到至少等于所述裂化温度且小于焦炭形成温度的温度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.03 FR 17500371.一种通过催化裂化烃类固体材料产生能量产品的方法，在所述方法中，加热包括以下物质的称作裂化分散体(40)的分散体：-呈分开状态的固体材料(1)，所述呈分开状态的固体材料包括至少一种烃类化合物；-至少一种催化裂化催化剂(10)；-至少一种碱性化合物(20)；以及-对催化裂化呈惰性的惰性液体(30)；以使得所述裂化分散体(40)达到称作裂化温度的温度，所述裂化温度能够催化裂化所述裂化分散体(40)的至少一种烃类化合物，以引起产生称作短链烃(50)的烃，所述短链烃比所述烃类化合物具有更小的分子量；其特征在于，通过使一定量的裂化分散体(40)与一定量的惰性液体(30)混合来达到所述裂化温度，所述一定量的惰性液体基本上不含呈分开状态的固体材料(1)和催化剂(10)，并且所述惰性液体被加热到大于所述裂化温度的温度，实施所述混合以使得经形成混合物达到至少等于所述裂化温度且小于焦炭形成温度的温度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，实施用于干燥呈分开状态的固体材料(1)的干燥步骤(3)，在所述干燥步骤期间，使呈分开状态的固体材料(1)在惰性液体中的分散体维持大于100℃的温度，以便形成称作干燥材料(4)的呈分开状态的固体材料在惰性液体中的分散体，所述干燥材料具有小于10％的湿度。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，实施用于脱氧呈分开状态的固体材料(1)的脱氧步骤(7)，在所述脱氧步骤期间，具有所述裂化温度的呈分开状态的固体材料(1)在惰性液体中的分散体维持与气态气氛接触，所述气态气氛具有的氧气分压的值小于大气空气的氧气分压，以便形成呈分开状态的固体材料(1)在惰性液体(30)中的经脱氧分散体(8)。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，实施按照连续流的混合步骤(11)，在所述混合步骤中，使以下物质接触和混合：-干燥材料(4)在惰性液体(30)中的经脱氧分散体(8)的流；-至少一种催化裂化催化剂(10)；以及-至少一种碱性化合物(20)；以及-惰性液体(30)的流；以便形成具有小于所述裂化温度的温度的裂化分散体(40)的流，并且，在所述裂化分散体中，至少一种催化剂(10)与呈分开状态的固体材料(1)的至少一种烃类化合物接触。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，加热所述惰性液体(30)的流，以使得所述流中的惰性液体(30)达到大于所述裂化温度的温度。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，选择和调整：-所述惰性液体(30)的流的温度，-所述裂化分散体(40)的流的温度，-所述惰性液体(30)的流的流量，以及-所述裂化分散体(40)的流的流量；以使得所述裂化分散体(40)与所述惰性液体(30)的混合物的温度达到至少等于呈分开状态的固体材料的至少一种烃类化合物的裂化温度且小于焦炭形成温度的温度。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述裂化温度在240℃与340℃之间。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，经加热到至少等于所述裂化温度的温度的裂化分散体(40)由于裂化反应而形成称作裂化泡沫(43)的泡沫，使所述裂化泡沫(43)经受离心步骤(16)，通过所述离心步骤，实施使气体相(17)与固体/液体混合成分(18)分离，所述固体/液体混合成分由来自裂化的固体物质(21)在惰性液体(30)中的分散体形成。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在能够形成所述能量产品的条件下实施所述气体相(17)的冷凝。10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，使来自所述离心步骤(16)的固体/液体混合成分(18)经受液体/固体分离步骤(19)，在所述液体/固体分离步骤中，形成基本上不含固体物质(21)的惰性液体(30)，然后使所述惰性液体(30)再循环。11.根据权利要求1或10所述的方法，其特征在于，给具有所述裂化温度的裂化分散体(40)添加一定...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·杜蒙斯，
申请(专利权)人：DMS公司，R·伦赞格，
类型：发明
国别省市：法国,FR