本文公开了从碳质材料生产合成气的方法，所述方法包含：(a)提供包含碳质材料和液体介质的混合物；(b)在气化条件下使混合物经受高剪切，由此产生高剪切处理过的包含合成气的料流；以及(c)从高剪切处理过的料流分离包含合成气的产物。本文还公开了生产液体产物的方法。方法包含在高剪切装置中形成包含分散在液相中的气泡的分散体系，其中气泡直径小于约1.5μm；将分散体系与多功能催化剂相接触以形成液体产物；以及回收液体产物。在实施方案中，液体产物选自C2+烃类、C2+含氧化物、及其组合。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
总的来说，本专利技术涉及从烃类来源例如煤、泥煤、焦炭、甲烷、生物气、焦化气和其他烃类来源生产合成气。本申请还涉及将轻质气体(例如一氧化碳、二氧化碳、甲烷、氢气和/或水)转变成烃类和/或液体含氧化物(oxygenate)。更具体来说，本专利技术涉及使用高剪切生产液体含氧化物和/或烃类的装置和方法。
技术介绍
由于对环境的影响，二氧化碳排放增加对全球变暖的影响是科学家和政府关注的重点。越来越多地使用化石燃料作为电力和热力来源，是二氧化碳排放增加的主要原因。化石燃料的燃烧是一个放热过程，其中释放的能量典型地用于加热和/或转变成其他能量形式，例如机械能。烃类的氧化也是化学反应中的通行做法，例如乙烯氧化、费托反应和其他反应。从烃类燃烧产生的排放物取决于烃类的组成，但主要是二氧化碳和水。据信，将大量二氧化碳释放到大气中对环境造成了不利影响，并且正在努力减少二氧化碳排放以帮助减轻这些消极影响。二氧化碳排放的有害环境影响的可行解决方案应该产生二氧化碳排放的净减少。 隔离二氧化碳的技术可能消耗大量能量，而能量在许多情况下源于化石燃料，因此导致二氧化碳仅有很少净减少或没有净减少，或更坏情况下仍有二氧化碳产生的净增加。允许再循环二氧化碳以生产有价值产品例如燃料或化学原料的方法，对于降低声称的二氧化碳对全球变暖的影响将是极为有益的。此外，开发将二氧化碳转变成能够被运输的液体燃料和/或用作精炼或石化过程的原料的方法，也将是有益的。甲烷是工业中使用的有机反应中的重要结构单元以及重要的燃料来源。天然气的甲烷含量可以在以体积计约40%至约95%的范围内变化。天然气的其他组成成分可以包括乙烷、丙烷、丁烷、戊烷(和重质烃类)、硫化氢、二氧化碳、氦气和氮气。液体形式下的天然气具有0.415的密度和-162°C的沸点。因此除了在具有低的表面/容积比的极大型罐中进行海运之外，它不能容易地适应于作为液体运输。天然气的大规模使用通常需要精密复杂和大量的管道系统。已知天然气储量的显著部分涉及难以接近的边远地区。对于许多这些边远地区来说，将气体运送到潜在用户的管路在经济上不可行。通过将气体转变成液体以从边远地区经济地运输甲烷，在工业中已进行了长时间的探索。 在第一步通过水蒸气重整产生合成气，然后催化合成甲醇以将甲烷间接转变成甲醇，是众所周知的方法。除了这种两步间接合成方法的技术复杂性和高成本之外，甲醇产品具有有限的市场，因此该方法似乎没有提供利用来自边远地区的天然气的实用方法。一种提供了用于将甲醇催化转变成汽油的有效手段的方法，描述在美国专利 No. 3，894，107中(Butter等)。尽管汽油的市场比甲醇的市场大，并且尽管这种方法已在新西兰使用，但它是复杂的，并且其可行性似乎仅限于供应可选汽油来源的成本高的情形中。 由于从该方法生产汽油的高成本，它停产了。在气相中执行甲烷的部分氧化以生成液体化合物(例如甲醇或乙醇)的尝试获得了有限的成功，这是由于所包含的自由基过程难以控制。因为甲醇比甲烷更具反应性，通过二次燃烧不想要地形成CO和(X)2是不可避免的。尽管已报道了各种催化剂、大多数是金属氧化物，用于将甲烷部分氧化成甲醇，但反应需要高温，并且报道的基于甲烷的甲醇得率一般低于10%。Bjerrum 的美国专利 No. 6，380, 444、Periana 的美国专利 No. 5，233，113 和 Chang 的美国专利No. 4，543, 434报道了用于将甲烷转变成甲醇的其他方法。这些方法使用的通用反应系统利用了少量自由基引发剂(酸)，其从甲烷脱去氢原子，产生甲基自由基和少量酸。一些专利证实了使用VIII族贵重金属催化剂(例如钼或钯)以及强无机酸例如硫酸， 可以采用单一步骤将甲烷转变成硫酸单甲酯。其他专利描述了在甲烷向甲醇的转变中不使用催化剂的方法(例如欧洲专利No. 1，558，353)。含有氯和其他卤素的酸也已经以类似方式被用于将甲烷转变成甲醇和其他液体。这些方法倾向于遭遇高温下的腐蚀问题，生产甲醇的得率相对低并产生不想要的副产物。Richards的美国专利申请7，282，603公开了将甲烷无水加工成甲磺酸、甲醇和其他化合物，并提供了过去的一些将甲烷转变成甲醇的方法的概述。Richards的方法避免了水的使用或产生，并利用了自由基引发剂化合物例如卤素气体或马歇尔(Marshall)酸以产生甲基自由基。用于从甲烷生产液体的现有方法和生产设施典型地受到各种限制，例如质量流量和产物得率限制以及工厂规模和能耗需求。因此，从技术角度说，对于将二氧化碳和/或低分子量烷烃特别是甲烷转变成有价值产品，由此可以降低二氧化碳向环境中的排放的有效和经济的方法和系统，和/或可以将包含二氧化碳和/或甲烷的轻质气体料流转变成液体产物的系统和方法，存在着需求。本文公开的通过使用高剪切反应器将二氧化碳转变成烃类和/或含氧化物的系统和方法，解决了温室气体问题。这样的系统和方法将允许提高液体含氧化物的选择性和得率以及甲烷和/或二氧化碳的转化，同时允许经济上有利的操作温度、压力和/或反应时间条件。专利技术概述本文公开了从碳质材料生产合成气的方法，所述方法包含(a)提供包含碳质材料和液体介质的混合物；(b)在气化条件下使混合物经历高剪切，由此产生高剪切处理过的包含合成气的料流；以及(C)从高剪切处理过的料流分离包含合成气的产物。在实施方案中，(b)使混合物经历高剪切以产生高剪切处理过的包含合成气的料流，包含将混合物与选自水蒸气、氢气、空气、氧气和伴生气的至少一种气体或蒸气相接触。在实施方案中，方法还包含将混合物与促进合成气形成的催化剂相接触。在实施方案中，方法还包含将来自(C)的分离的未反应碳质材料、分离的液体介质或两者重循环到(a)。在实施方案中，碳质材料包含焦炭、煤、泥煤、天然气或其组合。在某些情况下，煤选自烟煤、无烟煤和褐煤。在实施方案中，碳质材料包含粉煤或煤层甲烷(coalbed methane)。在实施方案中，方法还包含利用至少一部分合成气生产液体产物，包括形成合成气在液相中的分散体系。在实施方案中，利用至少一部分合成气生产液体产物，包含对至少一部分合成气进行催化反应以产生费-托烃类。在实施方案中，液体产物包含液体烃类和醇类。在实施方案中，液体产物主要包含液体烃类、主要包含醇类或包含基本上等量的醇类和液体烃类。在实施方案中，液相包含通过费-托产生的一种或多种液体烃类、一种或多种醇、或其组合。在实施方案中，形成分散体系的方法包含将合成气和液体载体导入高剪切装置，所述高剪切装置包含至少一个转子和至少一个定子，并提供至少约23m/sec的尖端速度，其中尖端速度被定义为η Dn，其中D是至少一个转子的直径，η是旋转频率。在实施方案中，方法还包含将分散体系导入包含催化剂固定床或催化剂流化床的反应器。在实施方案中，从合成气生产包含醇的液体产物的方法，包含将通过本文公开的方法获得的合成气和液体载体导入包含至少一个转子和至少一个形状互补的定子的高剪切装置；以及使高剪切装置的内含物经历至少10,000s-1的剪切速率，其中剪切速率被定义为尖端速度除以剪切间隙，其中尖端速度被定义为nDn，其中D是至少一个转子的直径，且η是旋转频率。本文还公开了生产液体产物的方法。该方法包含在高剪切本文档来自技高网...
【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：阿巴斯·哈桑，阿齐兹·哈桑，雷福德·G·安东尼，格雷戈里·博尔西格，
申请(专利权)人：HRD有限公司，
类型：发明
国别省市：
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