使重油形成甲醇及衍产生物的高效且环境友好的加工制造技术

本发明专利技术提供了在使用了使得蒸汽和二氧化碳足以形成氢与一氧化碳的混合物从而产生甲醇的反应条件的双转化方法中，加工任何来源(包括焦油砂、页岩油、各种残余物)的重油的方法。所产生的甲醇可以被脱水从而形成二甲醚，并且所产生的水被再循环而返回至所述的双转化方法中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使重油形成甲醇及衍产生物的高效且环境友好的加工
技术介绍
尽管化石燃料仍具有广泛的应用和较高的需要，但是由于它们储备有限、它们燃烧会产生二氧化碳并由此导致全球变暖，所有它们是由局限的。更多的重油越来越成为燃料的来源以及多种领域的原材料，例如运输行业、化学、 石油花絮、塑料和橡胶工业。重油形成高热值(highter value)产物的使用和提升是非常重要的。大量的重油来源包括在委内瑞拉的大量的储备、西部加拿大的焦油砂、洛基山脉的页岩油等。但是，这些储备的经济回收和使用具有较大的挑战。就“甲醇经济”而言，本专利技术公开了使用重油来源来产生待使用的甲醇和衍产生物的新方式。可以通过已知方法(包括我们之前公开的专利申请)，通过二氧化碳的化学再循环，将诸如石油、天然气和碳之类的石化燃料来源转化从而形成甲醇和二甲醚。甲醇和二甲醚用作运输燃料，其在ICE-动力的交通工具(对目前的发动机和燃料系统、以及在燃料电池中具有一些必须的修改)中替代汽油和柴油燃料。与氢相反，甲醇的储备和使用不需任何新的基础设施，包括昂贵的加压和液化。由于甲醇在室温下为液体，其可以容易地处理、 储备、分配以及在交通工具中的使用。此外，对于燃料电池而言，甲醇为理想的氢载体，并且可以在直接氧化甲醇燃料的电池(DMFC)中使用。虽然二甲醚在室温下为气体，其可以在适度的压力下容易地储备并且有效地使用，而且其替代柴油燃料、液化的天然气(LNG)、液态的石油气(LPG)以及家用气。除了用作燃料，甲醇、二甲醚和它们的衍产生物具有重要的应用和用途。它们为多种化学产物的起始材料，包括它们催化转化为烯烃(例如具有少量丁烯的乙烯和丙烯)、高级烯烃、烷烃和芳香族。因此，它们为用于合成烃及它们的产物的方便的起始材料。此外，甲醇还可以用作单细胞蛋白质的来源。单细胞蛋白质(SCP)是指由微生物体产生的蛋白质，其中所述的微生物体在获得能量的同时会降解烃底物。蛋白质的含量取决于微生物体的类型，例如细菌、酵母菌、霉菌等。SCP具有许多用途，包括食物和动物供料。考虑到甲醇和二甲醚的广泛用途，明确地需要产生它们的改善且高效的方法。衍生自非传统来源(例如焦油砂、页岩油等)的重油的有用的加工是昂贵的、高耗能的、并且通常仅在特定的精炼厂中是可行的。因此，需要在加工、运输和储备中有所改善，并且这些目前都由本专利技术提供。专利技术概述本专利技术公开了通过实施用于回收裂解和纯化以获得重油粗品的任何方法，在将得自任何非传统的油来源(例如焦油砂、页岩油、汽油残余物(包含重浙青和软浙青))的重石油经过回收裂解和纯化之后使其形成甲醇和二甲醚的新的高效且环境友好的加工方法。 然后，使用二氧化碳通过双转化方法替代普通的精炼，来产生摩尔比大约为2 1的CO和 H2，然后它们可以转化为甲醇、二甲醚或者它们的衍产生物(用作燃料、能量储备以及用于多种合成烃及它们所产生的产物的起始材料)。此外，重油回收可以包括使用任何可利用的热原(例如天然气或任何可利用的备选能量、以及增强API指数并除去诸如硫和金属自来的杂质的原子能)的原位气化或热处理。优选实施方案的详细描述本专利技术涉及得自任何来源的重油(包括但不限于焦油砂、页岩油、各种重油储存或者它们的残余物)在经过分离和纯化之后的回收，以及通过避开常规的重油精炼将所述的重油转化为甲醇和/或二甲醚。如此产生的甲醇和二甲醚单独作为燃料、储藏和运输材料、或者通过随后转化为合成的烃或者它们的各种产物而在多种应用中具有一定的用途。在本专利技术的一个实施方案中，将重油粗品通过已知的方法与有害的污染物分离并进行纯化，并且通过与二氧化碳发生反应来进行转化。所述的分离和纯化包括分解重油中所包含的极重的浙青和软浙青成分。可以使用的用于所述分离和纯化的任何已知的方法包括但不限于各种热和催化方法，包括炼成焦炭与真空处理相结合，其除了提供气态烃以外， 还提供石油脑和煤炭类的残余物以及60%较轻的油(具有良好的API指数，其为30-40)。 此外，在有关的裂化-氢化方法中还要除去杂质，主要为硫和金属。除去多于99. 8%的这些杂质。然后，可以使用蒸汽(H2O)和干燥气体(CO2)的合适的组合对经过处理和纯化的衍生的油粗品进行直接加工，由此转化从而产生一氧化碳(CO)和氢Ol2)的大约的1 2 混合物。在US 2008/0319093和WO 2008/157673中公开了使用甲烷和二氧化碳的双转化方法。该方法使用了在两步中实施并转化的或者在单一步骤中结合并转化的蒸汽(H2O)和干态(CO2)转化的特定的组合。所述的方法包括在反应物为特定的摩尔比的经转化的蒸汽 (湿态)和干态(CO2)的条件的组合下使甲烷气体反应，其中所述的摩尔比足以形成摩尔比为大约2 1、优选为2 1至2. 1 1、最优选为大约2. 05 1的氢/ 二氧化碳(H2/C0) 的混合物；所述的比例足以将吐和0)的所述混合物专门转化为甲醇或二甲醚。有利的是， 反应物或者反应物的混合物在未经分离其成分的条件下被处理，从而将基本上所有的反应物转化为甲醇，或者如果需要，在未产生较多的副产物的条件下将基本上所有的反应物转化为二甲醚。剩余的残余物通过燃烧用于它们必须的热值。本专利技术目前公开了双转化方法的用途，该方法使用二氧化碳对衍生自各种来源的重油进行处理，从而避开它们的成本和能量的消耗，由此转化而直接产生甲醇和/或二甲醚以及它们的衍产生物。用于形成甲醇和二甲醚的本专利技术的双转化方法的单个步骤通过以下反应示出蒸汽转化(3-1/n)步骤 A干转化l/n步骤 B_双转化3CnHten+2)+(3n+l)H20+C02 — (3n+l)C0+(6n+2)H2 步骤 C(3n+l) CO+ (6n+2) H2 — (3n+l) CH3OH步骤 D可以通过分别实施步骤A和B来进行由重油产生甲醇的双转化方法。将步骤A和 B的转化产物混合在一起，然后引入到产生步骤D的甲醇中。通过公知的工序使重油和蒸汽以合适的摩尔比在催化剂上反应来实施蒸汽转化步骤。通过是使重油和二氧化碳仍以合适的摩尔比在催化剂上在800°C至850°C之间反应来实施干转化步骤。可以通过使重油、蒸汽和二氧化碳以所提及的摩尔比在催化剂上在800°C至 1100°C之间，通过将两个转化步骤A和B结合为单一的转化步骤C来实施产生甲醇的双转化方法。在本专利技术的特定实施方案中，重油的蒸汽和干转化的特定组合用于取得至少2摩尔的氢与1摩尔的一氧化碳的用于随后转化为甲醇的吐和0)的摩尔比。在双转化方法的另一个特定的实施方案中，使用蒸汽和二氧化碳以特定的摩尔比在大约800°C至大约 1100°C、优选为大约800°C至大约850°C的温度范围内对重油进行处理。为了可以进行转化，可以使用催化剂或者催化剂的组合。这些催化剂包括任何合适的金属或金属氧化物，包括但不限于诸如V、Ti、Ga、Mg、Cu、Ni、Mo、Bi、佝、Mn、Co、Nb、Zr、La或Sn之类的金属，以及这些金属的相应的氧化物。这些催化剂可以在合适的载体(例如高表面积的纳米结构的氧化物载体，例如热解二氧化硅或热解氧化铝)上以单一金属的形式使用，或者以金属与金属氧化物的组合使用，或者金属氧化物的组合使用。例如，可以使用NiO、金属-金属氧化物 (例如 Ni-V205、(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】...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔治·A·欧拉，G·K·苏里亚·普拉卡什，
申请(专利权)人：南加州大学，
类型：发明
国别省市：