水热液化系统技术方案

一种水热液化(HTL)系统可包括：生物质浆料源；第一泵，其与浆料源流体连通并且被配置为将来自浆料源的生物质浆料流加压至第一压力；第一热交换器，其与第一泵流体连通并且被配置为将从第一泵接收的浆料流加热至第一温度；第二泵，其与第一热交换器流体连通并且被配置为将从第一热交换器接收的浆料流加压至高于第一压力的第二压力；第二热交换器，其与第二泵流体连通并且被配置为将从第二泵接收的浆料流加热至高于第一温度的第二温度；以及HTL反应器，其被配置为通过从第二热交换器接收的浆料流来生产生物原油。收的浆料流来生产生物原油。收的浆料流来生产生物原油。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】水热液化系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年1月10日提交的美国专利申请号16/740,339的较早申请日的权益。美国专利申请号16/740,339的全部公开内容通过引用整体并入本文。


[0003]本公开涉及将有机物或生物质转化为生物原油和气体的水热液化系统和方法。
[0004]感谢政府支持
[0005]根据美国能源部授予的合同DE
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AC05
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76RL01830，在政府支持下做出了本专利技术。政府拥有本专利技术的某些权利。

技术实现思路

[0006]本公开的某些实施例涉及水热液化系统，其包括在一系列步骤中将生物质浆料流加压和加热至指定的反应器温度和压力的多个泵和热交换器。在代表性实施例中，一种系统包括：生物质浆料源；以及第一泵，该第一泵与生物质浆料源流体连通并且被配置为将来自生物质浆料源的生物质浆料流加压至第一压力。该系统还包括第一热交换器，该第一热交换器与第一泵流体连通并且被配置为将从第一泵接收的处于第一压力下的生物质浆料流加热至第一温度。该系统还包括第二泵，该第二泵与第一热交换器流体连通并且被配置为将从第一热交换器接收的生物质浆料流加压至高于第一压力的第二压力。该系统还包括第二热交换器，该第二热交换器与第二泵流体连通并且被配置为将从第二泵接收的处于第二压力下的生物质浆料流加热至高于第一温度的第二温度。该系统还包括水热液化(HTL)反应器，该HTL反应器与第二热交换器流体连通并且被配置为通过从第二热交换器接收的生物质浆料流来生产生物原油。
[0007]在任何或所有公开的实施例中，第一压力为35巴至103巴，第一温度为149℃至316℃。
[0008]在任何或所有公开的实施例中，第一热交换器包括壳体和被设置在壳体中的多个管，管的内径为1.25cm至5cm，且从第一泵接收的生物质浆料流的粘度为0.3Pa
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s至20pa
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s，使得管中的生物质浆料的流动是层流。
[0009]在任何或所有公开的实施例中，第一泵是浆料泵，该浆料泵被配置为泵送在水中包含15％至30％的固体的生物质浆料混合物。
[0010]在任何或所有公开的实施例中，第二压力为172巴至242巴，第二温度为204℃至372℃。
[0011]在任何或所有公开的实施例中，第二热交换器包括壳体和被设置在壳体中的多个管，管的内径为0.6cm至1.3cm，且从第二泵接收的生物质浆料流的粘度为0.2Pa
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s或更低，使得管中的生物质浆料的流动是湍流。
[0012]在任何或所有公开的实施例中，第二泵被配置为泵送处于93℃或更高温度下的研磨浆料。
[0013]在任何或所有公开的实施例中，第二热交换器被配置为从HTL反应器接收产物混合物流，以在第二热交换器中加热从第二泵接收的生物质浆料流，且第一热交换器被配置为从第二热交换器接收产物混合物流，以在第一热交换器中加热从第一泵接收的生物质浆料流。
[0014]在任何或所有公开的实施例中，第二热交换器被配置为从HTL反应器接收处于204℃至372℃的温度下的产物混合物流，且第一热交换器被配置为从第二热交换器接收处于149℃至316℃的温度下的产物混合物流。
[0015]在任何或所有公开的实施例中，该系统还包括第三热交换器，该第三热交换器被配置为从HTL反应器接收产物混合物流以加热传热液体，第二热交换器与第三热交换器流体连通并且被配置为从所述第三热交换器接收传热液体流以加热从第二泵接收的生物质浆料流，且第一热交换器与第二热交换器流体连通并且被配置为从第二热交换器接收传热液体流以加热从第一泵接收的生物质浆料流。
[0016]在另一代表性实施例中，一种方法包括：将来自生物质浆料源的生物质浆料流加压至第一压力；以及在第一热交换器中，将处于第一压力下的生物质浆料流加热至第一温度。该方法还包括：将处于第一温度下的生物质浆料流加压至大于第一压力的第二压力；以及在第二热交换器中，将处于第二压力下的生物质浆料流加热至高于第一温度的第二温度。该方法还包括从生物质浆料流生产生物原油。
[0017]在任何或所有公开的实施例中，将生物质浆料流加压至第一压力还包括利用浆料泵将生物质浆料流加压至35巴至103巴的第一压力。
[0018]在任何或所有公开的实施例中，将生物质浆料流加热至第一温度还包括使生物质浆料流在第一压力下流过第一热交换器，以将生物质浆料流加热至149℃至316℃的温度。
[0019]在任何或所有公开的实施例中，第一热交换器包括壳体和被设置在壳体中的多个管，管的内径为1.25cm至5cm，且使生物质浆料流流过第一热交换器还包括使生物质浆料流以0.3Pa
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s至20pa
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s的粘度流动，使得管中的生物质浆料流的流动是层流。
[0020]在任何或所有公开的实施例中，将处于第一温度下的生物质浆料流加压至第二压力还包括将生物质浆料流加压至172巴至242巴的第二压力。
[0021]在任何或所有公开的实施例中，将生物质浆料流加热至第二温度还包括使生物质浆料流在第二压力下流过第二热交换器，以将生物质浆料流加热至204℃至372℃的第二温度。
[0022]在任何或所有公开的实施例中，第二热交换器包括壳体和被设置在壳体中的多个管，管的内径为0.6cm至1.3cm，且使生物质浆料流流过第二热交换器还包括使生物质浆料流以0.2Pa
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s或更低的粘度流动，使得管中的生物质浆料流的流动是湍流。
[0023]在任何或所有公开的实施例中，从生物质浆料流生产生物原油还包括利用水热液化(HTL)反应器生产生物原油；将处于第二压力下的生物质浆料流加热至第二温度还包括使产物混合物流从HTL反应器流过第二热交换器；以及将处于第一压力下的生物质浆料流加热至第一温度还包括使产物混合物流从第二热交换器流过第一热交换器。
[0024]在任何或所有公开的实施例中，从生物质浆料流生产生物原油还包括利用水热液化(HTL)反应器生产生物原油，且该方法还包括：使产物混合物流从HTL反应器流过被配置为加热传热液体的第三热交换器；使传热液体从第三热交换器流过第二热交换器，以将生
物质浆料加热至第二温度；以及使传热液体从第二热交换器流过第一热交换器，以将生物质浆料流加热至第一温度。
[0025]在另一代表性实施例中，一种水热液化系统包括：第一液体回路，其包括：生物质浆料源；第一泵，该第一泵与生物质浆料源流体连通并且被配置为将来自浆料源的生物质浆料流加压至第一压力；第一热交换器，该第一热交换器与第一泵流体连通并且被配置为将从第一泵接收的处于第一压力下的生物质浆料流加热至第一温度；第二泵，该第二泵与第一热交换器流体连通并且被配置为将从第一热交换器接收的生物质浆料流加压至高于第一压力的第二压力；第二热交换器，该第二热交换器与第二泵流体连通并且被配置为将从第二泵接收的处于第二压力下的生物质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，包括：生物质浆料源；第一泵，所述第一泵与所述生物质浆料源流体连通并且被配置为将来自所述生物质浆料源的生物质浆料流加压至第一压力；第一热交换器，所述第一热交换器与所述第一泵流体连通并且被配置为将从所述第一泵接收的处于所述第一压力下的生物质浆料流加热至第一温度；第二泵，所述第二泵与所述第一热交换器流体连通并且被配置为将从所述第一热交换器接收的生物质浆料流加压至高于所述第一压力的第二压力；第二热交换器，所述第二热交换器与所述第二泵流体连通并且被配置为将从所述第二泵接收的处于所述第二压力下的生物质浆料流加热至高于所述第一温度的第二温度；以及水热液化(HTL)反应器，所述HTL反应器与所述第二热交换器流体连通并且被配置为通过从所述第二热交换器接收的生物质浆料流来生产生物原油。2.根据权利要求1所述的系统，其中：所述第一压力为35巴至103巴；以及所述第一温度为149℃至316℃。3.根据权利要求2所述的系统，其中：所述第一热交换器包括壳体和被设置在所述壳体中的多个管；所述管的内径为1.25cm至5cm；以及从所述第一泵接收的所述生物质浆料流的粘度为0.3Pa
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s至20pa
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s，使得所述管中的所述生物质浆料的流动是层流。4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述第一泵是浆料泵，所述浆料泵被配置为泵送在水中包含15％至30％的固体的生物质浆料混合物。5.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中：所述第二压力为172巴至242巴；以及所述第二温度为204℃至372℃。6.根据权利要求5所述的系统，其中：所述第二热交换器包括壳体和被设置在所述壳体中的多个管；所述管的内径为0.6cm至1.3cm；以及从所述第二泵接收的所述生物质浆料流的粘度为0.2Pa
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s或更低，使得所述管中的生物质浆料的流动是湍流。7.根据权利要求5或6所述的系统，其中，所述第二泵被配置为泵送处于93℃或更高的温度下的研磨浆料。8.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中：所述第二热交换器被配置为从所述HTL反应器接收产物混合物流，以在所述第二热交换器中加热从所述第二泵接收的所述生物质浆料流；以及所述第一热交换器被配置为从所述第二热交换器接收所述产物混合物流，以在所述第一热交换器中加热从所述第一泵接收的所述生物质浆料流。9.根据权利要求8所述的系统，其中：所述第二热交换器被配置为从所述HTL反应器接收处于204℃至372℃的温度下的所述
产物混合物流；以及所述第一热交换器被配置为从所述第二热交换器接收处于149℃至316℃的温度下的所述产物混合物流。10.根据前述权利要求中的任一项所述的系统，其中：所述系统还包括第三热交换器，所述第三热交换器被配置为从所述HTL反应器接收产物混合物流，以加热传热液体；所述第二热交换器与所述第三热交换器流体连通并且被配置为从所述第三热交换器接收传热液体流，以加热从所述第二泵接收的所述生物质浆料流；以及所述第一热交换器与所述第二热交换器流体连通并且被配置为从所述第二热交换器接收传热液体流，以加热从所述第一泵接收的所述生物质浆料流。11.一种方法，包括：将来自生物质浆料源的生物质浆料流加压至第一压力；在第一热交换器中，将处于所述第一压力下的所述生物质浆料流加热至第一温度；将处于所述第一温度下的所述生物质浆料流加压至大于所述第一压力的第二压力；在第二热交换器中，将处于所述第二压力下的所述生物质浆料流加热至高于所述第一温度的第二温度；以及从所述生物质浆料流生产生物原油。12.根据权利要求11所述的方法，其中，将所述生物质浆料流加压...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：巴特尔纪念研究院，
类型：发明
国别省市：