用于转化有机材料的方法和设备技术

本发明专利技术涉及用于转化有机材料的方法和设备，其中，用于将有机材料转化为烃燃料的方法包括步骤：-将流体中的所述有机材料加压至高于225巴的压力；-在包括元素周期表IA族的至少一种元素的化合物的均相催化剂存在下，将所述流体中的所述有机材料加热至高于200℃的温度；其中，所述方法进一步包括步骤：-将所述流体中的所述有机材料与多相催化剂接触，该多相催化剂包括元素周期表IVB族的至少一种元素的化合物和/或α-氧化铝；-确保所述流体最初具有高于7的pH值。

Method and apparatus for converting organic material

The present invention relates to a method and apparatus for converting organic materials, which will be used for organic material into hydrocarbon fuel comprises the steps of: - fluid in the organic material is pressurized to a pressure above 225 bar; in a compound comprising at least one element of IA group of the periodic table of the elements of a homogeneous catalyst next, the organic material is heated in the fluid to a temperature above 200 DEG C; wherein, the method further comprises the steps of: the fluid in the organic material and catalyst contact, the catalyst compound comprises at least one element of IVB group of the periodic table of elements and and / or alpha alumina; - ensure that the fluid is initially higher than 7 of the value of pH.

【技术实现步骤摘要】
用于转化有机材料的方法和设备本申请是申请日为2006年4月28日，申请号为200680018785.9，专利技术名称为《用于转化有机材料的方法和设备》的中国专利申请的分案申请。
本专利技术涉及通过将有机材料转化成烃及其相应产物来强化该有机材料的能含量的方法和设备。
技术介绍
世界能源需求正在增加，而矿物燃料资源不断被消耗，导致可获得能源的竞争日益增加，由此高昂的能源价格阻碍了经济增长。为了克服这种状况，必须开始开发可再生能源。具有足够满足大部分能源需求的能力的唯一可再生能源是生物质转化。生物质通过现有技术被有效地转化为热量和电，但是占总能源消耗三分之一的运输燃料必须以高能量密度的流体形式，优选可以与矿物燃料如柴油和汽油相兼容。因此就需要有转化和强化生物质的能含量的技术。同时，世界各地的工厂、家庭等产生各种各样的废弃物，其结果是最近十多年来，废弃物处理已经增加到难以克服的废弃物量。废弃物堆积已经成为日益困难的难题，由此廉价有效的废弃物处理已经变得愈加重要。已知的废弃物处理方法是垃圾焚化。但是大量废弃物由于高水含量并不适于焚化，例如污泥和工业废水处理残渣。这种废弃物的焚化需要额外的能量输入，即总的过程能量是负数。鉴于此情况，已经开发出用于处理这种废弃物的方法。但是，对于可以在相同设备中处理的废弃物的种类，以及对于有多少转化的废弃物变成可回收的产物来说，这些已知方法仍然是非常有限的。另外，与加入到该方法中的能量的量相比，被转化为可循环产物的有机材料的能量仍然非常低。因此，为了使有机材料的转化具有商业价值，仍然需要更加节省能量的方法。而且，已知的方法已经显示出，焦碳和烟灰以如下量沉积在装置内，使得需要进行定期清理。这种清理操作是耗时的，因此也是昂贵的。用于制备转化有机材料的装置的材料的腐蚀在已知方法中存在这样的问题，用于这些部件的材料不得不选择更昂贵的材料类。腐蚀问题已经增加了用于转化的设备的成本，由此降低了使用废弃物转化代替垃圾焚化的动力。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于将有机材料如废弃物、污泥、生物质等转化为可再生产物如烃燃料的改进方法和改进装置，该方法至少部分克服或至少减轻上述问题和缺点。本专利技术的另一目的是由有机材料的转化提供一种改进的可再生产物，其中所述改进的产物作为某些类的能源是可再使用的。这些目的和几个其它目的将在以下将变得清楚，它们是由本专利技术第一方面通过提供一种用于将有机材料转化为烃燃料的方法来获得的，所述方法包括步骤：-将流体中所述有机材料加压至高于225巴；和-在存在包括元素周期表ⅠA族的至少一种元素的化合物的均相催化剂的条件下，将所述流体中的所述有机材料加热至高于200℃，其中，该方法进一步包括步骤：-将以在所述流体中的所述有机材料与包括元素周期表ⅣB族的至少一种元素的化合物和/或α-氧化铝的多相催化剂进行接触；以及-调节所述流体至pH值高于7。由此获得用于将有机材料转化为可再生产物的改进方法。通过将有机材料与包括周期表ⅣB族的至少一种元素的化合物和/或α-氧化铝的多相催化剂进行接触，所述催化剂可以重新使用，连续地转化有机材料是可能的。由此用于转化一定量的有机材料所消耗的催化剂的量降低，从而用于转化该材料的成本极大地降低。另外，由于将催化过程分成两个单独的过程提高了转化的速率，处理时间已经极大地降低。而且，通过调节流体至pH值高于7，用于设备中的相关部件的材料的腐蚀也被极大地降低。这些材料的腐蚀已经降低至这样的量，使得便宜的标准材料就可以用于构建该装置。根据本专利技术的另一方面，该方法可以包括将含有所述有机材料的所述流体的pH值保持在7-14的范围内，例如7-12；优选在7-10的范围内，例如在7-9.5的范围内。由此可得到，当将有机材料转化成烃燃料时，用于该设备的相关部件的材料的腐蚀基本上降低到至少可忽略的腐蚀量。此外，根据本专利技术的方面，该方法可以包括以下步骤：将有机材料在4-15巴的压力下和在100-170℃的温度下预处理0.5-2小时。通过在此压力下预处理该有机材料，所述有机材料被预处理，由此随后的转化可以比没有预处理进行得更快。随后，根据本专利技术的另一方面，该预处理步骤可以包括减小该材料尺寸的步骤，例如切割、碾碎、研磨或者筛分的步骤或者它们的组合。通过这种尺寸减小，有机材料的转化过程甚至比没有尺寸减小进行得更快。另外，该预处理步骤可以包括将添加剂加入到本专利技术的流体中，由此，该转化过程甚至在转化时间速度方面和在由有机材料转化为烃燃料的转化中所得到的产物方面进一步改进。由有机材料的转化所得到的产物可以通过加入这些添加剂来调节，使得所获得的产物可以具有油、甲醇、水、水溶性有机物、水溶性盐等各种组成。然后可能在该可再生产物的所希望的随后应用方面调节该产物。在本专利技术的一个方面，该预处理步骤可以包括将含有所述有机材料的所述流体的pH值调节到高于7。由此得到，在转化过程的早期调节包含有机材料的流体的pH值，从而减少用于转化的过程时间。通过预处理包含有机材料的流体的步骤，可能增加流体中的固态材料的量，这再次导致更高的转化率，从而获得更高的生产能力。这使得转化有机材料更有效和更加节约成本。在本专利技术的另一方面，该方法可以进一步包括从包含有机材料的流体中分离颗粒的步骤。通过在包含有机材料的流体与多相催化剂接触之前分离颗粒，然后，由该转化过程所得到的产物如油基本上不受这些颗粒的限制，由此在转化过程之后更可直接重新使用。因此另一过程如精炼是不必要的。在本专利技术的另一方面，该方法可以进一步包括加热流体的第二步骤。由此，刚与多相催化剂接触之前，包括有机材料的流体的温度是可调节的，因此该过程是优选的，这会减小过程时间。而且，通过在所述早期将颗粒分离出流体，节省了显著量的用于输送被分离的颗粒的能量，这再次降低了转化过程中的总能量消耗量。另外，根据本专利技术，该方法可以包括第二颗粒分离步骤，该步骤相对于分离颗粒的第一步骤来说仅仅为了安全的原因。与分离颗粒的第一步骤相同的原因，该步骤降低了转化过程所消耗的能量的总量。此外，根据本专利技术，该方法可以包括冷却所述流体的步骤。通过冷却所述流体，由转化有机材料所得到的产物可以在该产物的组成方面进行优化。有利地，根据本专利技术，所述冷却步骤可以通过与第一加热步骤的流体和/或在预加热步骤中的预加热步骤的流体进行热交换来进行。由此，在将流体与多相催化剂进行接触之前，在第一部分转化过程的流体中，重新利用来自该流体的热量，该流体在所述转化成可再生产物的第二部分转化之前需要冷却下来。用于转化有机材料的总能量由此保持在最小。根据本专利技术的一个方面，所述方法可以进一步包括将气体如燃料气体分离出流体的步骤。通过分离该气体，获得一种可循环的产物，这是本专利技术的目的。根据本专利技术的一个方面，该方法可以进一步包括如下步骤：燃料气体在第二加热步骤中用于加热流体。通过使用该分离的气体，它可被再次使用于转化有机材料，由此是可再使用的。此外，根据本专利技术，该方法可以进一步包括在第一膜过滤器中从油和水溶性盐中过滤水和水溶性有机物的步骤。通过该分离，获得可回收的产物，进一步转化为可回收产物是可能的。在本专利技术的一个方面，水和水溶性有机物在直接甲醇燃料电池中被转化为电。这是使用本专利技术的可回收产物之一的一种方式。它也可以被看作将可回本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将有机材料转化为烃燃料的方法，包括步骤：?将流体中的所述有机材料加压至高于225巴的压力；?在包括元素周期表IA族的至少一种元素的化合物的均相催化剂存在下，将所述流体中的所述有机材料加热至高于200℃的温度；其中，所述方法进一步包括步骤：?将所述流体中的所述有机材料与多相催化剂接触，该多相催化剂包括元素周期表IVB族的至少一种元素的化合物和/或α?氧化铝；?确保所述流体最初具有高于7的pH值。

【技术特征摘要】
2005.04.29 DK PA200500634;2005.04.29 US 60/675,871.一种用于将有机材料转化为烃类的装置，包括：预转化系统和产物回收系统(11)，所述预转化系统包括-第一热加单元(4)，用于加热包括有机材料的流体原料；-催化反应器(7)，用于接触包含有机材料的流体原料；以及-调节单元，用于将所述流体调节到具有高于7的pH值，所述产物回收系统(11)包括-膜过滤器(13)，用于将油和水溶性盐的第一物流(L、H、O、P、E)与水和水溶性有机物的第二物流(K、F、Q、G、R)分离开。2.根据权利要求1的装置，其中，所述预转化系统进一步包括用于将有机材料送入到进料方向上的流体中的储罐。3.根据权利要求1或2的装置，其中，所述预转化系统进一步包括预处理单元(1)，其在进料方向上位于进料之后，第一加热单元(4)之前。4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述预处理单元进一步包括热交换器，除了加热预处理系统中的流体之外，它在来自于预转化系统的流体进入产物回收系统之前使其冷却。5.根据权利要求3所述的装置，其中，所述预处理单元进一步包括第一膨胀单元(10)，它位于第一热交换器与第二热交换器之间。6.根据权利要求4所述的装置，其中，所述产物回收系统进一步包括用于再循环气体(I)的设备，所述气体在第二加热单元中用于加热流体。7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述预转化系统进一步包括第一颗粒分离单元(5)，其在进料方向上位于的第一加热单元(4)之后。8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述预转化系统进一步包括第二加热单元(6)，其在进料方向上位于第一颗粒分离单元(5)之后，催化反应器(7)之前。9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述预转化系统进一步包括第二颗粒分离单元(9)，其在进料方向上位于催化反应器(7)之后。10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述预转化系统进一步包括用于在进料方向上将催化反应器(7)之后的部分流体原料再循环到第二加热单元(6)之前的流体原料中的设备(8)。11.根据权利要求1所述的装置，其中，该第一加热单元(4)是第一热交换器，除了加热之外，它在来自于预转化系统的流体进入产物回收系统之前使其冷却。12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述产物回收系统进一步包括用于分离气体(I)的气体分离单元(12)，该气体分离单元(12)在进料方向上位于第二热交换器之后和第一膜过滤器之前。13.根据权利要求1所述的装置，其中，所述产物回收系统进一步包括第二膨胀单元，其在进料方向上位于第一膜过滤器之后。14.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂恩·布鲁默斯特德·艾弗森，卡尔斯登·弗尔斯王，托米·拉森，维歌·卢杰，
申请(专利权)人：奥特卡建设对外贸易有限公司，
类型：发明
国别省市：