用于内部含有易挥发性物质的固态碳素物的液化和蒸馏的方法和装置制造方法及图纸

一种用于对煤块或者其他的固态碳素物的进行液化的方法，该方法包括通过具有温度梯度的重整装置来传递物质，通常情况下，温度梯度随着物质的向下流动经过重整装置的移动而升高。物质中更多有用的易挥发性的成分在各自的汽化温度下从物质中分离出来，并从重整装置中排出以便在冷凝器中进行处理。易挥发性的物质流中的每一种馏分中的某些部分通过重整装置进行再次加热和循环，以便提供热量来维持温度梯度，循环注入发生在低于馏分从重整装置中分离的水平上，从而使得被循环的馏分将会再次从重整装置中流出以进行冷凝。在重整装置的底部，碳素物中的非易挥发性的部分从重整装置中排出，以便进一步的处理或者出售。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于内部含有易挥发性物质的固态碳素物的液化和蒸馏的方法和装置对相关申请的参考本申请在此要求基于在2010年4月14日提交的美国第61/324，151号临时专利申请的优先权，其专利技术名称是“Coal Reformation Process (煤块的重整处理过程)”,其所揭示的内容通过引证并入本文。
技术介绍
本专利技术涉及的是一种改进的连续进料的处理过程，其适用于煤块(无烟的、烟煤的、亚烟煤的)、煤块、烟煤、褐煤、油和浙青砂，油页岩，以及任何一种固态碳素物，包括废料和可塑性物质，而且还适用于将内部含有易挥发性物质的固态碳素物通过蒸馏来变为高值产物。尽管最近十多年间二氧化碳的排放数量和其他的污染物不断增加，但是煤块供应商经历的确是来自于政府的微不足道的生态压力。虽然煤块是便宜的但能提供足够数量的能量，但是它也是一种国际性的“必需品”，原因在于国际社会还不能立即用另外一种能源来替换煤块这种能源。然而，国际社会已经关注到环境的效能问题，使用在煤块中所储存的能量的更好的系统和方法变得更加重要。所有的煤块都含有浓度发生变化的水分、硫、烃(指的是易挥发性物质)、无机的形成煤灰的成分以及其他的成分。这些成分中的一部分是具有价值的，尽管其他的部分被认为是污染物。液态燃料(即，汽油和油类替换物)的合成产物在美国已经有了很长久的历史。在十九世纪，很多的工厂都生产油、汽油、油脂和来自于媒体的煤油，但是到1873年，廉价的石油导致大量的煤油工厂倒闭。除此之外，在1857年出现大规模的页岩油的提取，对沿着俄亥俄河谷的 泥盆页岩油进行蒸馏。然而，在1859年，在宾夕法尼亚州发现的天然油田之后，页岩油工业发现其难以与之竞争，并在1861年关闭。从历史的角度来看，经济性已经成为煤块液化的主要障碍。直到最近几年，油类开始变得容易被发现和生产出产品。除此之外，有势力的液油企业进行游说活动，并保持了对国内液油生产的垄断控制。现在，国际社会意识到在深水领域钻取石油的迫在眉睫的危险，这已经被2010年4月发生在墨西哥湾的英国石油公司的油田泄漏事件所证实。可以有若干种方法来进行煤块的液化处理。举例来说，在伯吉尤斯法的过程中，该方法是由Friedrich Bergius于1913于年提出的，干燥的煤块与从处理过程中循环出来的重油相混合。典型的是，需要将催化剂加入到混合物中。反应的过程发生在大约4000C (752 0F )到5，000°C (9，030 0F )之间，而且是在20到70MPa氢压力的范围之内。Chevron公司研发了一种加工工艺，该工艺涉及的是非催化剂式的溶解器和催化加氢处理单元的紧凑结构。与其他的煤油相比，该工艺产出的油类是较轻的，并且含有微量的杂原子的杂质。明显的是，这种工艺过程每天的级别会增大到6吨，而且还没有被证明是可以商业化的。Karrick的工艺过程是一种低温碳化(LTC)和碳素物的高温分解过程。尽管这是一种用于煤块碳化的主要装置，但是其也可以用于处理页岩油、褐煤或者其他的碳素物。它们都被加热到450°C (800 0F )到700°C (I, 300 0F )，在无空气的情况下，从合成的燃料式的非传统的油类和合成气中蒸馏出来。Karrick工艺过程可以用于煤块的液化和用于焦炭生产。在Karrick的工艺过程中，I短吨的煤块产量与I桶油和煤焦油(按重量计算是12% ),3, 000立方英尺(85立方米)的煤气和1，500磅(680千克)的固体无烟碳或者半焦煤(对于I公吨来说，产出物是0.175m3的油和煤焦油，95m3的气和750千克的半焦煤)的产量相同。可以从煤块中获得的产量的体积是大约25%的汽油，10%的火油和20%的燃油。与裂化和精炼相结合的通过Karrick工艺过程从煤块中获得的汽油在质量上与四乙铅汽油是相同的。合成气可以通过Fischer-Tropsch工艺过程来转变为油。从Karrick的LTC获得的煤气能够比天然气产生更多的能量。与Bergius工艺过程相比,Karrick工艺过程更为廉价,其要求使用少量的水而且损失更少的热值(是Bergius工艺过程的一半)。在敞开式的炉格或者锅炉中进行燃烧时，无烟的半焦炭的燃料能比原煤释放出20%到25%的能量。与天然气相比，所含的每一个热量单位的煤气可以传递出更多的热量，这是由于结合了更多数量的碳以及较少地稀释了带有水蒸汽的燃烧气体的缘故。产自于煤块的最便宜的液体燃料将会通过用于液体燃料和电能的LTC进行处理时出现。作为煤块蒸馏的处理过程的第三产物，电能可以以最小的设备成本来获得。具有I千吨的日煤量的Karrick的LTC工厂能够产出足够的蒸汽来产生100，000千瓦小时的电能，除了电器设备的资金总额之外并不会有额外的费用，而且不会损失通过涡轮机的蒸汽温度。处理蒸汽的费用可能是较少的，这是由于所述的蒸汽可以从非高峰时段的锅炉容量或者从中心发电站的涡轮机中传递出来的。用于蒸汽和过度加热的燃料随后将会从成本中减出。 尽管Karrick的实验工程在1935年得以成功运作，但是仍然存在一些问题，即现代的商业化的Karrick的LTC制炼厂是由会由于机械的问题而失败，这样假定是基于之前的在不同的条件下使用了不同的工艺过程的其他工厂的失败事例。现在不能确定的是，如何“确定”这种技术是适用于大规模的生产时仍然是不能确定的。当油品对于所描述的煤块来说是非常便宜的销售情况时，产出物就是有限的，这将使得这样的风险在经济上是有欠缺的。煤块液化的其他方法涉及间接的转化。有可能的是，主要的间接工艺过程是Fischer-Tropsch的工艺工程,其中煤块首先被气化以便形成合成气(在CO和H2的纯混合气体之间平衡)。接着，使用Fischer-Tropsch的催化剂来将合成气转变为轻质的碳氢化合物(类似于乙烷)，这些物质被进一步处理为汽油和柴油。在1934年到1945年间，在德国，这一方法使用到大规模工业中，而且，直达现在，这一方法还通过Sasol在南非使用。除了产生汽油之外，合成气还可以转变为甲醇，甲醇可以用作燃料或者燃料的添加剂。合成气可以转变为液体，这是经过合成气转变为甲醇的过程来实现的，随后，其在沸石催化剂的作用下被聚合为烷类物质。不利的情况是，关于煤块液化的每一种现有的方法都具有不足之处。现有的工艺方法趋向于关注如何将煤块变为液体，而较少地考虑到所涉及的环境问题。举例来说，Fischer-Tropsch的工艺过程会产生有毒的副产品，并且在处理过程中需要消耗掉昂贵的催化剂(钴、铁、钌)。现有的工艺并不是都可以规模化的，因此，具有有限的持续存在的能力。这些工艺中的大部分可能是需要大量的投资，这可能会导致液化过程是不经济的。
技术实现思路
本专利技术涉及的是煤块的处理方法，在缺氧的环境下，其允许去除掉水分、硫、烃(指的是易挥发性物质)和通过施加热量和蒸汽的连续进料过程中的其他成分，具有氢的再循环。结果是，易挥发性的物质被分离为有价值的气体和液体部分以便使用，或者以便进行进一步的加工处理为更高级的煤 块产物。在加工处理的过程中，大量的煤块或者其他的碳素物被送入到重整装置中，其已经被抽空氧气。典型的是，重整装置是一种大型的金属容器，其通常是进行直立式安装的。在一些实施方案中，一种可以旋转的轴向下延伸到容本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.04.14 US 61/324,1511.一种用于处理固态碳素物的方法，该方法包括如下步骤: 通过输入阀将大块的固态碳素物从进料斗输送到重整装置中，其中空气被蒸汽排出，以便填充到重整装置中预先确定的部分中，重整装置具有预先确定的长度，上端和下端，而且其通常是处于直立方向，并且具有: 外壳壁； 连接到驱动马达上的轴，该轴伸入到重整装置中并穿过密封轴承； 多个搅动盘，该搅动盘在沿着轴的方向上被连接到预定位置上并被进行配置，以致轴的旋转可以带动搅动盘的旋转； 多个注入器，该注入器在沿着重整装置的长度的方向上被布置在预定确定的垂直高度上，以便将被加热的流体注入到重整装置中； 多个蒸汽铸件孔穴，该蒸汽铸件孔穴在沿着重整装置的长度的方向上被布置在预定的位置上，以用于从重整装置中排出流体，每一个蒸汽铸件孔穴都具有内部的蒸汽抽吸的壳体，以用于在其他的蒸汽流入蒸汽铸件孔穴中时减少流入到蒸汽铸件孔穴中的微粒子的数量，每一个蒸汽铸件孔穴都被布置在位置上，以便在重整装置中形成的预先确定的温度梯度的基础上提炼出碳素物中的易挥发性成分中的预先确定的部分； 喷嘴，该喷嘴用于注入已经被冷凝的逆流源，其是从最上部的蒸汽铸件孔穴的流体中预先确定的部分流回到重整装置中，从而至少部分控制在重整装置中的温度；以及出口，该出口连接到输出阀上，通过该出口，经过处理的碳素物从重整装置中排出；维持重整装置中的预定的温度梯度，温度梯度导致在靠近重整装置的下端的位置上的温度较高，在靠近重整装置的上端的位置上的温度较低，因此温度梯度可以导致碳素物中的最易挥发的成分 可以通过在最靠近重整装置的上端的位置上的蒸汽铸件孔穴从重整装置中排出，逐步进行的是，较易挥发性的成分从较靠近重整装置的下端位置上的蒸汽铸件孔穴中排出； 对最易挥发的成分的第一预先确定部分进行冷凝，并将冷凝物用作逆流源； 对最易挥发的成分的第二预先确定部分进行压缩，对经过压缩的第二预先确定部分进行加热，和使经过压缩和加热的第二预先确定部分循环通过第一注入器，该第一注入器放置在第一预先确定的垂直高度上； 对来自于第一蒸汽铸件孔穴的第一提取物的预先确定的分配量进行循环，第一蒸汽铸件孔穴位于第一预先确定的垂直位置上，这是通过: 对第一提取物的预先确定的分配量进行冷凝； 将经过冷凝的第一提取物泵送到第一热交换器中，第一热交换器连接到位于第二预先确定的垂直位置上的第二蒸汽铸件孔穴上； 用第一提取物来对第二提取物进行冷凝，第二提取物来自于第二蒸汽铸件孔穴，并从而对第一提取物进行再次蒸发；以及 将经过再次蒸发的第一提取物加热到预先确定的温度，并通过第二注入器将经过加热的第一提取物循环到重整装置中，第二注入器位于第二预先确定的垂直位置上；以及收集任何一种残留的提取物，以便使用或者进行进一步的加工处理；以及在经过处理的碳素物通过输出阀排出之后对其进行冷却，并收集经过冷却后的经过处理的碳素物。2.根据权利要求1中的方法，进一步包括对来自于第三蒸汽铸件孔穴的第三提取物的预定分配量进行循环的步骤，第三蒸汽铸件孔穴位于第三预定的垂直位置上，该步骤的执行如下: 对第三提取物的预先确定的分配量进行冷凝； 将经过冷凝的第三提取物泵送到第二热交换器中，第二热交换器连接到第四蒸汽铸件孔穴上，第四蒸汽铸件孔穴位于第四预先确定的垂直位置上； 用第三提取物对来自于第四蒸汽铸件孔穴的第四提取物进行冷凝，从而对第三提取物进行再次蒸发；以及 将经过再次蒸发的第三提取物加热到预先确定的温度，并通过第三注入器将经过加热的第三提取物循环到重整装置中，第三注入器位于第三预先确定的垂直位置上。3.根据权利要求1中的方法，其中注入器的至少其中之一被配置用于在该注入器的预先确定的垂直高度上为重整装置增加热量。4.一种从固态的碳素物中蒸馏出易挥发性的成分并将成分分解为各种高值的源流的方法，该方法包括以下步骤: 将固态碳素物进料到重整装置中，以便填充重整装置中预先确定的部分，重整装置具有预先确定的长度，上端和下端，而且其通常是处于直立方向，并且具有: 注入器，注入器在沿着重整装置的长度的方向上被布置在预定确定的垂直高度上，以便将被加热的流体注入到重整装置中； 多个蒸汽铸件孔穴，该蒸汽铸件孔穴在沿着重整装置的长度的方向上被布置在预定的位置上，以用于从重整装置中排出流体，每一个蒸汽铸件孔穴都被布置在位置上，以便在重整装置中形成的预先确定的温 度梯度的基础上提...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·A·威瑟斯庞，
申请(专利权)人：弗瑞替尔应用科学公司，
类型：
国别省市：