从油砂和/或油页岩连续获得合成气的方法技术

本发明专利技术涉及通过在具有煅烧区和氧化区(6)的垂直过程室(2)中直接气化油砂和/或油页岩中含有的碳级分来连续获得合成气的方法，其中用含氧气体氧化经煅烧的富含碳的级分。在具有垂直井式炉形状的垂直处理室(2)的顶部抽取气态反应产物，其从顶部至底部连续流经本身未氧化的散装物质。将含氧气体(10)至少部分引入氧化区下，由此促进上升气流。散装物质至少部分地通过油砂和/或油页岩中的天然惰性岩石成分来提供。加入的碱性物质在还原性条件下将，在高于400℃的温度从油砂和/或油页岩组分获得的气态硫化合物，通过化学反应转化为固态硫化合物，其至少部分随气态反应产物排出，并且在高于300℃温度通过细物质分离(18)从气相除去。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及通过在具有煅烧区和氧化区的垂直过程室中，直接气化在油砂和/或油页岩中含有的碳组分来连续获得合成气的方法，在氧化区中用含氧气体氧化经煅烧的富含碳组分，其中在垂直过程室顶部抽取气态反应产物，且垂直过程室是垂直井式炉形式，本身未氧化的散装物质自其由顶部至底部连续流动，其中将含氧气体至少部分地引入氧化区之下，由此促进上升气流，其中至少部分地通过油砂和/或油页岩的天然惰性岩石组分来提供散装物质，通过在还原条件下添加碱性物质将在垂直过程室中于高于400°C的温度从油砂和/或油页岩组分获得的气态硫化合物，通过与所述碱性物质进行化学反应转化为固态硫化合物，其至少部分随气态反应产物排出，并且在高于300°C温度通过细物质分离从气相除去。因为全世界强烈需求化石燃料和基于石油的原料，以及传统石油的预期中的长期缺乏，从油页岩和/或油砂资源回收能量载体和原料变得日渐重要。天然油砂或油页岩包含天然岩石并且含有多至20%的浙青混合物。该浙青混合物主要含有不同分子量和沸点的有机碳化合物。专利技术背景为了能够实现这些碳化合物的针对性回收，必须首先将浙青混合物与天然岩石组分分离。浙青从这些天然岩体的分离能够主要通过两种技术完成。露天采矿获取:在该方法中，将含有浙青的岩体用载重采捞船或轮式装载机破除下来，并且用载重运输工具运至处理工厂。一般来说，处理以下述过程步骤完成:1.破碎/研细岩石,一般同时供给水蒸气或热水2.将所产生的悬浮液送至第一提取步骤，其中沉淀和水形成下部分离层，和浙青与沫状物形成上部分离层。3.通常，将下部沉淀和水层送至人工湖泊或水泻湖。4.将上浙青层送至第二提取步骤，其中水和细颗粒残余物被分开。通常，将浙青溶于有机溶剂(一般为石脑油，是轻油获取过程的产物)。获得所谓的粗浙青。5.将粗浙青送至随后的浙青处理(〃提质〃)。所谓的〃原位方法〃的获取:在该技术中，已从土壤中、表层下并且不破碎岩体地获得粗浙青。该技术如下实现:6.将高压水蒸气注射如深的含浙青岩层。由此实现粗浙青的热液化。7.将该液化粗浙青针对性地送至地下收集点，并从其通过适宜泵送技术泵送至地表。8.一般地，如此获得的粗浙青进行上述步骤5的相应程序。从粗浙青提取轻油和液体燃料:在后续处理工厂(〃提质〃)中，合并粗浙青(可能来自两种获得方法)。其中通常进行下述过程步骤:9.从包含粗浙青和石脑油的混合物，蒸除挥发性烃。最后剩余的是不溶的残余物，称为石油焦炭。取决于所用物质，其能够含有多至10%的硫组分。10.通过分级冷凝将来自蒸馏的气态烃分离为石脑油，煤油和粗柴油；一般将石脑油至少部分地返回至过程中。11.取决于单独级分需要的品质，脱硫化能够在其余步骤中完成。这通常通过氢化并分离除去元素硫而完成。12.过程的终点是贮藏并运送液体级分。然而，用于从油页岩和/或油砂获得轻油和燃料的上述方法具有显著经济和环境缺点。例如，从岩体提取粗浙青需要可观量的热水和水蒸气。对于每体积单元轻油，必须使用多至6体积单元的水。蒸汽和热水的制备通常在燃烧天然气的锅炉中完成。对天然气的需求极高并且导致整个过程中极端不利的能量平衡。此外，获得的每桶轻油对应的特定CO2排放量虑及环境问题且鉴于有价值稀少资源是基本无法接受的。尽管努力实现至少部分循环用水，上述方法的高水用量导致相应的污染废水高发生率。因为上述过程，废水不仅含有沉淀还主要含有残余浓度的浙青，也称为PAK的多环芳族化合物，和重金属。PAK是各种分子量的芳族有机物质的混合物。在PAK混合物中，毒性物质一般占绝大多数。尤其是，必须提及怀疑致癌的苯并芘。 这些污染废水通常沉积在人工湖泊或人工泻湖中。它们在其中导致极高风险的对自然和环境的污染。在此其部分地影响世界上最大的人工水体。在蒸馏粗浙青(步骤9)之后的剩余的石油焦炭含有浓度多至10%的硫。这基本上是有价值的能量载体。然而，因为高硫含量，其不能容易地用于燃烧过程，比如产生水蒸气或热水。因此，确保环境友好的热利用是有问题的，即使可能也仅仅是以不成比例的烟道气脱硫化成本为代价。因此，本专利技术的目的是提供不具有现有技术的各种缺点的方法，但其允许环境上适当且能量有效的利用在油砂和/或油页岩中含有的碳载体，而不造成大量的污染残余物。同时，还提供节约利用化石燃料(比如天然气)的方法，其自身能够产生足够的能量载体以供给利用过程的必要能量要求。根据本专利技术通过获得低硫的合成气来解决上述问题:通过在具有煅烧区和氧化区的垂直过程室中，直接气化在油砂和/或油页岩中含有的碳组分，在氧化区中用含氧气体氧化经煅烧的富含碳组分，其中在垂直过程室顶部抽取气态反应产物，且垂直过程室是垂直井式炉形式，本身未氧化的散装物质自其由顶部至底部连续流动，其中将含氧气体至少部分地引入氧化区之下，由此促进上升气流，其中至少部分地通过油砂和/或油页岩的天然惰性岩石组分来提供散装物质，通过在还原条件下添加碱性物质将在垂直过程室中于高于400°C的温度从油砂和/或油页岩组分获得的气态硫化合物，通过与所述碱性物质进行化学反应转化为固态硫化合物，所述固态硫化合物至少部分随气态反应产物排出，并且在高于300°C温度通过细物质分离(18)从气相除去。为了能够特别有效地气化包含在油砂或油页岩中的碳组分，有利的是在它们进入垂直过程室之前借助机械能量将油砂或油页岩研细至小于300_的颗粒尺寸。作为结果，在垂直过程室中反应能够特别有效地进行，原因是该情况中油砂或油页岩的反应表面积得以增加，并且同时确保了散装物质中足够的气体渗透性。本专利技术方法的又一优选实施方式是，作为碱性物质使用金属氧化物，金属碳酸盐，金属氢氧化物或这些物质中2种或3种的混合物。它们能够针对性地计量加入垂直过程室中或煅烧区上方的气相中。又一可能性是在进入垂直过程室之前将金属氧化物，金属碳酸盐，金属氢氧化物或这些物质中2种或3种的混合物与油砂和/或油页岩混合。已证实特别有利的是，以颗粒尺寸小于2mm的细颗粒形式至少部分地使用碱性物质，作为固体物质和/或水悬浮液。所用的金属氧化物、金属碳酸盐和金属氢氧化物含有碱金属元素和碱土金属元素和特别是优选含有钙作为阳离子的变型已证实是特别优选的。此处钙具有优势，相应所用物质氧化钙、碳酸钙或氢氧化钙具有适宜的物理和化学材料特性，以便在本专利技术方法中获得关于气态硫化合物的结合的几乎最佳的结果。此外，所产生的钙的硫化合物特别适于在超过300°C的温度从气相中作为固体分离除去。现有技术的方法迄今还常常具有显著的技术问题，原因是含有油或焦油的裂解产物的形成。在本专利技术方法中，这些问题得以解决，其中在垂直过程室中和/或在排出的气态反应产物的气相中，在水蒸气和氧化钙和/或碳酸钙和/或氢氧化钙存在下，在高于400°C的温度进行钙催化重整。在过程中，含有油和/或焦油的所产生的具有大于C4链长的裂解产物的必需组分被转化为一氧化碳、二氧化碳和氢。必要的水蒸气能够针对性地计量加入垂直过程室中和/或煅烧区上方的气相中。一种实施方式也是有利的，其中从油砂和/或油页岩的残余水分原位提供水蒸气。在该情况中，可以完全不用计量加入水而进行。原则上，本专利技术方法也能够与上述用于从油砂或油页岩的岩石组分分离粗浙青的现有技术各方法平行地进行。在该情况下，来自油砂利用过程例如来自粗浙青提取的含本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过在具有煅烧区(12)和氧化区(6)的垂直过程室(2)中直接气化在油砂和/或油页岩中含有的碳组分来连续获得合成气的方法，在所述氧化区中用含氧气体(10)氧化经煅烧的富含碳的组分，其中在垂直过程室顶部(15)抽取气态反应产物，所述垂直过程室构成垂直井式炉形式，本身未氧化的散装物质自其连续由顶部至底部流动，将含氧气体至少部分引入氧化区之下，借此促进上升气流，其特征在于，散装物质至少部分通过油砂和/或油页岩的天然惰性岩石组分来提供，通过在还原条件下添加碱性物质(16)将在垂直过程室中于高于400℃的温度从油砂和/或油页岩组分获得的气态硫化合物，通过与所述碱性物质进行化学反应转化为固态硫化合物，该固态硫化合物至少部分随气态反应产物排出，并且在高于300℃温度通过细物质分离(18)从气相除去。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.03.18 DE 102011014347.51.通过在具有煅烧区(12)和氧化区(6)的垂直过程室⑵中直接气化在油砂和/或油页岩中含有的碳组分来连续获得合成气的方法，在所述氧化区中用含氧气体(10)氧化经煅烧的富含碳的组分，其中在垂直过程室顶部(15)抽取气态反应产物，所述垂直过程室构成垂直井式炉形式，本身未氧化的散装物质自其连续由顶部至底部流动，将含氧气体至少部分引入氧化区之下，借此促进上升气流，其特征在于，散装物质至少部分通过油砂和/或油页岩的天然惰性岩石组分来提供，通过在还原条件下添加碱性物质(16)将在垂直过程室中于高于400°C的温度从油砂和/或油页岩组分获得的气态硫化合物，通过与所述碱性物质进行化学反应转化为固态硫化合物，该固态硫化合物至少部分随气态反应产物排出，并且在高于300°C温度通过细物质分离(18)从气相除去。2.权利要求1的方法，其特征在于，在进入垂直过程室(2)之前通过机械能量将油砂和/或油页岩粉碎至小于300mm的颗粒尺寸。3.前述权利要求之一的方法，其特征在于，作为碱性物质使用金属氧化物，金属碳酸盐，金属氢氧化物或者这些物质中2种或3种的混合物，并且针对性地计量加入垂直过程室(2)和/或加入煅烧区(12)上方的气相，和/或在进入垂直过程室(2)之前与油砂和/或油页岩混合。4.权利要求3的方法，其特征在于，所述金属氧化物，金属碳酸盐，和金属氢氧化物含有碱金属的元素或碱土金属的元素，特别优选含有钙作为阳离子。5.前述权利要求之一的方法，其特征在于，在垂直过程室(2)中和/或在排出的气态反应产物的气相中，在水蒸气和氧化钙和/或碳酸钙和/或氢氧化钙存在下，在高于400°C的温度，进行所产生的具有大于C4的链长的含油和/或焦油的裂解产物的重要组分的钙催化重整，将其转化为一氧化碳、二氧化碳和氢。6.权利要求5的方法，其特征在于，水蒸气针对性地计量加入垂直过程室(2)和/或加入煅烧区(12)上方的气相，和/或从油砂和/或油页岩的残余水分原位提供。7.前述权利要求之一的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·斯图浦，U·伯肯多夫，L·保曼，R·穆勒，
申请(专利权)人：埃克洛普有限公司，
类型：
国别省市：