一种通过蒸汽蒸馏从材料中热分离非极性有机化合物的方法技术

本发明专利技术涉及用于通过蒸汽蒸馏从材料热分离非极性有机化合物的方法，其中通过微波辐射向材料提供能量，并且其中在蒸汽蒸馏之前将包括具有电偶极子特性的有机物质的感受体添加到材料中并与材料混合，并且感受体与蒸汽一起有助于蒸汽蒸馏。本发明专利技术还描述了感受体在蒸汽蒸馏过程中的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种通过蒸汽蒸馏从材料中热分离非极性有机化合物的方法提供了一种通过蒸汽蒸馏从材料中热分离有机化合物的方法。更具体地，该方法涉及从材料中分离非极性有机化合物。非极性有机化合物可以是烃。该材料可能是经有机污染物污染的材料，并且通过该方法除去了污染物。污染物可能是烃。甚至更具体地，该方法涉及材料的热处理(thermaltreatment)/热处理(heattreatment)，其中在热处理之前，将有机极性添加剂(其优选具有高于100℃的沸点温度)添加到材料中。材料的一个实例是来自石油工业的钻屑。有机极性添加剂是感受体(susceptor)，并且通过用微波辐射材料来提供用于蒸汽蒸馏的至少一部分能量。在与石油开采相关的钻井作业期间，使用大量的油基钻井泥浆。夹带来自钻孔中的钻井作业的钻屑的钻井泥浆流向地面。立即从钻屑中分离相当大比例的钻井泥浆，同时单独处理具有剩余比例的油基钻井泥浆的钻屑。相对严格的法定规定要求防止钻屑排入周围环境中。已知将钻屑以泥浆状态再次引入到钻孔中，但相当大比例的钻屑被运送到用于这种钻屑的处理设施。根据现有技术，将钻屑通过离心、借助化学品清洗或通过热处理进一步清洁。在热处理期间，水和有机材料从钻屑中蒸发。如果温度太高，则有机材料可能分解。分解的有机材料不能被重新使用。蒸汽处理是一种更温和的热处理，其避免包括油的有机物质的分解。目前的法定规定要求残余油的比例必须低于10g/kg的干物质，以允许将钻屑排入周围环境中。很明显，特别是当涉及海上钻井作业时，钻屑的运输和后续处理成本高且有环境问题，至今为止运输和至少一些已知的清洁操作需要大量的能量。已知用锤磨机直接和机械地加热钻屑。通过由旋转锤提供的机械能来加热材料。还已知在回转窑中间接地加热钻屑，其中材料暴露于热表面。已知通过热处理来修复受污染的土壤。这通常在包括具有传送螺杆的加热流通室的热解吸单元中完成。可加热室壁或传送螺杆或者其两者。由此，经污染的材料暴露于至少一个热表面。也可以用这种方法清洁钻屑。许多这些清洁技术都依靠蒸汽蒸馏。如果待清洁的材料太干，则将水添加到材料中。作为实例，经验表明，锤磨机不能作用于干材料。由于水有助于蒸汽蒸馏，因此水的添加改善了工艺。然而，由于水的热容量以及相对高的水的蒸发焓，因此水的添加造成效率较低的工艺。除了蒸汽蒸馏的作用之外，一些化合物还通过夹带进行分离。夹带是材料孔隙内的流体沸腾的效果，其除了蒸汽之外(冲击挖掘)还产生小的液滴。将蒸汽和小液滴与底物分离。已知使用微波炉来加热食物。消费者微波炉通常在2.45GHz(12.2cm波长)下运行。工业和商业微波炉在915MHz(32.8cm波长)下运行。作为电偶极子的分子如水，从微波中吸收电磁能量。这些分子随着它们试图将自身与微波的交变电场对准而旋转。感受体是吸收电磁能量并将能量转化为热量的材料。多年以来，不同机构用微波辐射对油污染的钻屑进行加热。诺丁汉大学成功建造了一个钻屑处理装置，该装置使用一台100kW的磁控管，提供896MHz的微波。氮气被用作吹扫气体以增加夹带过程。中试处理装置每小时能够处理约800kg的钻屑，同时将钻屑中残留的油(ROC)减少至1％以下。(PereiraIS.2013.经油污染的钻屑的微波处理(Microwaveprocessingofoilcontaminateddrillcuttings)PhDthesis,UniversityofNottingham,UK)。商业装置由companyRotawaveLtd.提供。Shang等人公开了使用微波用于处理油污染的钻屑。通过暴露于微波来加热水/盐水，并且水的快速加热提供了用于油基材料汽化的显热和潜热。作者得出结论，样品中水的浓度似乎限制了可能的最大除油量。样品中含水量的增加产生改善的除油量。作者不建议将除水/盐水之外的其他添加剂作为感受体。(Shang,H.etal.，2006.Microwavetreatmentofoil-contaminatedNorthSeadrillcuttingsinahighpowermultimodecavity.SeparationandPurificationTechnology,49:84-90)。已知除了用微波加热之外，还使用红外辐射加热。红外辐射的目的是当所有水蒸发后，进一步加热和分离钻屑中的油。当钻屑上的全部水被除去时，原则上微波辐射不具有加热效果。如果油或钻屑没有偶极矩，即材料对微波透明，这是有效的。原则上在特定频率下为热辐射的红外辐射将允许产生热量，从而进一步蒸发钻屑中的油。微波辐射和红外辐射的结合是先前已被其他行业采用的技术(KowalskiSJ,MierzwaD.2009.ConvectivedryingincombinationwithmicrowaveandIRdryingforbiologicalmaterials.DryingTechnology,27:1292-1301)。根据道尔顿定律(Dalton’slaw)，蒸汽蒸馏的原理适用于两种不混溶的流体(例如，水和油)。结果，每种流体将在降低的温度下开始沸腾，并且两种流体的蒸汽压力将被共享。安托万(Antoine)方程描述了纯化合物的蒸气压和温度之间的关系：P是蒸气压，T是温度(℃)，A、B和C是组分特定常数。用于特定组分的值可以在C.Yaws.2007.“TheYawsHandbookofVaporPressure:AntoineCoefficients”，第1版，GulfPublishingCompany中获悉。道尔顿定律代表分压定律。它指出，在非反应性气体的混合物中，施加的总压力等于各个气体的分压之和：或P总＝P1+...+Pn，其中p1、p2、…、pn表示每个组分的分压。理想气体定律：PV＝nRT，其中P是气体的压力，V是气体的体积，n是气体的物质的量(摩尔数)，R是通用气体常数，T是温度。对于两种气体的混合物：其中“pol”代表任何极性化合物，且“org”代表气相中的任何非极性化合物。气体占据相同的体积Vpol＝Vorg。由于两种化合物在相同温度下沸腾，因此温度也相同。方程式1简化为高温的主要优点在于，来自钻屑上的油的分压贡献增加。实际中这意味着需要显著更少量的极性液体来蒸发钻屑中的油。在本领域中众所周知的是，流体具有不同的比热容和不同的蒸发焓。实例显示在表1中。表1具有电偶极子的不同化合物的比较*)在1个大气压下本专利技术的目的在于改善或减少现有技术的至少一个缺点，或者至少提供对现有技术有用的替代方案。该目的通过在以下说明书和随后的权利要求书中指出的特征来实现。本专利技术由独立专利权利要求限定。从属权利要求限定了本专利技术的有利的实施方案。当作为热源应用于经油污染的钻屑时，本专利技术增加了微波辐射的处理能力和能量效率。根据本专利技术，在蒸汽蒸馏过程中用环境友好的极性有机化合物取代水。这些化合物的实例是，但不限于，乙二醇(MEG)、二乙二醇(DEG)、三乙二醇(TEG)、甘油、丙二醇(MPG)、二丙二醇(DPG)、三丙二醇(TPG)和柠檬酸。微波辐射将在极性有机化合物中产生偶极矩并触发分子之间的摩擦。产生热量，并且发生蒸汽蒸馏过程。由于许多极性有机化合物在1个大气压下具有高于100℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于通过蒸汽蒸馏从材料热分离非极性有机化合物的方法，其中通过微波辐射向所述材料提供能量，特征在于在所述蒸汽蒸馏之前将包括具有电偶极子特性的有机物质的感受体添加到所述材料中并与所述材料混合，并且所述感受体与蒸汽一起有助于所述蒸汽蒸馏。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.26 NO 201514521.一种用于通过蒸汽蒸馏从材料热分离非极性有机化合物的方法，其中通过微波辐射向所述材料提供能量，特征在于在所述蒸汽蒸馏之前将包括具有电偶极子特性的有机物质的感受体添加到所述材料中并与所述材料混合，并且所述感受体与蒸汽一起有助于所述蒸汽蒸馏。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述蒸汽蒸馏在所述材料内在高于100℃的温度和在环境压力下进行。3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述感受体是醇。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述醇选自包括一元醇、多元醇、脂族醇和脂环醇的组。5.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述感受体是胺。6.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述感受体是醚。7.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述感受体是酯。8.根据权利要求1或2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·O·克勒尔，
申请(专利权)人：挪威技术公司，
类型：发明
国别省市：挪威,NO