一種由含碳原料獲得石化產品的工藝的製作方法
2023-05-17 00:24:06
專利名稱：一種由含碳原料獲得石化產品的工藝的製作方法
技術領域：
本公開涉及一種由含碳原料獲得有價值產品的工藝。
背景技術：
由於石油資源日漸減少，近年來，一直存在著一種不斷增長的需求，S卩，作為一種獲得石油化工化合物的替代方法，從非揮發性的含碳物質中，例如從煤炭、生物質、褐煤、城市固體廢物及其它的含碳廢物中回收烴類化合物。常用的方法是熱解或熱處理，通過這種方式把含碳物質分解成烴類產物。當煤在高溫下熱解時，它經歷破壞性的熱解，並轉化成液態的和氣態的輕烴流體和焦炭。伴隨該工藝的一個關鍵問題是效率低。此外，難以操控熱解區內的接觸時間/停留時間，而這是決定工藝效率的一個重要因素。另外，熱解工藝需要非常短的反應時間；因此，非常需要在反應期間，提供貫穿整個含碳原料的均勻熱分布，以便得到最優的產率。在過去已經進行了若干嘗試，以便提供由含碳原料獲得烴類產物的各種工藝。在以下的現有技術中，列出了一些公開資料:US3855070公開了一種用於加氫熱解固態或液態烴類燃料的一種工藝，其中包括把燃料加入到一個流化床中。該流化床具有一個用含氫氣體流化的焦炭顆粒床。該流化床在溫度1100-1800° F和大於20atm下操作；其中，在焦炭顆粒上生成加氫熱解的固態產物，在流化床上方的空間內收集氣態產物。該工藝的目的是提供一種改進的方法，用於向熱解煤炭或油類的流化床區域進·行供熱(或移走熱量)。
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US4210492公開了一種煤的熱解工藝，其特徵在於高效率的脫水和傳熱，其中，粉碎的煤被預熱、熱解、並且在熱解後回收熱量；通過把兩段預熱區中第一段內的、作為稀相流化床的粉碎煤炭，接觸第一微粒熱載體，並接觸第二預熱段中密相流化床內的第二微粒熱載體，隨後在密相流化床的熱解區內熱解，從而影響傳熱。在上述現有技術中，所公開的熱解含碳原料工藝比較複雜，具有多個反應段，並且在非常高的壓力下操作，並且不能解決上面所列的、熱解工藝的全部缺點。因此，感覺到需要一種改進的含碳材料熱解工藝，它應該簡單、僅需要單段，並且解決了已知工藝的缺點。發明目的本發明的目的是提供一種高效的熱解工藝，用於由含碳原料獲得石化產品。本發明的另一個目的是提供一種簡單和易於操作的熱解工藝，用於由含碳原料獲得石化產品。本發明的另一個目的是提供一種熱解工藝，用於由含碳原料獲得石化產品，其中，該工藝在熱解期間，整個含碳原料具有均勻的熱分布。本發明的再一個目的是提供一種熱解工藝，用於由含碳原料獲得石化產品，其中，該工藝是單段的，並且不要求非常高的操作壓力。本發明還有一個目的是提供一種熱解工藝，用於由含碳原料獲得石化產品，其中，熱解產物易於加工，從而獲得有價值的產品。發明概述
根據本發明，它公開了一種由含碳原料獲得石化產品的工藝。所述的工藝包括下列步驟:粉碎含碳原料，得到粉碎的原料，其目數為50-300，首選100-200 ;並且在熱解反應器中，在700-1000°C溫度範圍內，在2-25巴壓力範圍內，並且在2-10秒範圍內，使用合成氣熱解粉碎的原料。得到熱解產物，其中含有焦炭、液態石化產品，以及至少一部分合成氣。通常，根據本發明，該工藝包括選擇含碳原料的步驟，該原料來自於由煤炭、褐煤、生物質、焦炭、浙青、有機廢物等等組成的至少一種材料。根據本發明，該工藝首選包括處理熱解產物的步驟，以便分離焦炭、液態石化產品和合成氣。通常，根據本發明，該工藝包括熱解液態石化產品的步驟，以便從乙烯、丙烯、苯、甲苯、二甲苯、甲烷和乙烷中獲得至少一種烴。根據本發明，該工藝首選包括在熱解期間，把粉碎的原料夾帶到合成氣中的步驟。通常，根據本發明，該工藝包括溫度在1200-1700°C時，在高於熱解壓力的壓力下，用氧氣氣化焦炭的步驟，以便獲得具有20-30% (摩爾)之間氫含量的合成氣。根據本發明，該熱解反應器首選是一種襯磚的立式反應器。作為替代，根據本發明，該工藝包括一個使用裂化催化劑的步驟，通過把乾燥的煤粉，與由精細赤泥和含氧化鑰的氧化鋁合成的至少一種化合物相混合，得到這種催化劑。發明詳述本發明設計了一種工藝，從含碳原料中，例如從煤炭、焦炭、褐煤、浙青、生物質、有機廢物及其它的含碳廢物中，獲得有價值產物，尤其是石化產品。本發明的工藝包括粉碎步驟，粉碎含碳原料到目數為50-300，首選100-200。然後，在熱解反應器中，在700-1000°C之間的溫度，首選800°C，在2-25巴之間的壓力下，在2-10秒之間，首選2_5秒可控地熱解粉碎的原料；其中，在熱解反應器中，通過反應器的活動底部接收高溫合成氣，以便在熱解工藝期間，夾帶粉碎的含碳原料。在熱解反應器內這樣得到的熱解產物含有焦炭、液態石化產品，以及至少一部分合成氣。可以乾燥粉碎的原料，以便在熱解工藝之前脫除水分。在本發明的工藝中，在熱解反應器的反應期間，粉碎的含碳原料必須夾帶在合成氣中。根據所用含碳材料的類型，可以操控熱解反應器內的壓力，以便使原料保持在夾帶狀態。熱解反應器通常是一種襯磚的立式反應器，以便在熱解期間，允許短的停留時間和均勻的熱分布。熱解工藝首選使用夾帶床反應器。作為替代，也可以使用流化床反應器、沸騰床反應器或固-氣接觸床反應器，用於進行本發明的熱解工藝。通過以1200-1700°C之間的溫度，以高於熱解反應器的壓力，使用氧氣和水蒸汽氣化焦炭，從而製取熱解工藝期間所用的合成氣。氣化可以在熱解反應器的最下方區域內或在單獨的氣化爐中完成，在此，把合成氣輸送到熱解反應器，從而，使高溫合成氣在熱解反應器中向上流動。在熱解工藝中所用的高溫合成氣主要含有一氧化碳、二氧化碳和氫氣，其中氫含量首選在20-30% (摩爾)之間。從熱解反應器的活動頂部排出熱解產物。趁熱分離出焦炭，然後，冷卻石化產品。這樣得到的焦炭應用在氣化工藝中，與氧氣和水蒸汽一起製取合成氣。焦炭還可用作燃料、作為含碳物質或用在任何其它的化學工藝中。熱解產物中的合成氣在高壓下分離和淨化，並且可進一步應用於化工合成。液態石化產品可控制熱解，以便得到許多產物，包括乙烯、丙烯、苯、甲苯、二甲苯、甲烷和乙烷。在裂化過程中，除了焦炭，還可選使用裂化催化劑。通過把乾燥的煤粉，與由精細赤泥和含氧化鑰的氧化鋁合成的至少一種化合物相混合，得到這種催化劑。試驗結果現在，結合下列實施例對本專利進行說明。這些實施例絕不限定本發明的範圍和界限，並且僅用於說明本發明。實施例1:使用一種原產於印度尼西亞的低階煙煤；煤的性質如下表I中所示。磨碎煤樣，在乾燥器中乾燥，得到具有最終含水量1.2%的幹煤樣。在衝擊式粉碎機內粉碎乾燥後的煤樣，並且在原位篩分到100微米以下。把粉碎後的煤粉放入到加料鬥中，外部加熱到150°C。通過螺旋輸送機，把加料鬥連接到熱解爐。熱解爐是一臺鋼製的高溫高壓管式反應器，內徑40mm，高10m。氣化爐連接到熱解爐的活動底部。表I
權利要求
1.一種由含碳原料獲得石化產品的工藝，所述的工藝包括下列步驟 ■粉碎含碳原料，得到粉碎的原料，其目數為50-300，首選100-200 ;並且 ■在熱解反應器中，在700-1000°C溫度範圍內，在2-25巴壓力範圍內，並且在2_10秒範圍內，使用合成氣熱解粉碎的原料，得到熱解產物，其中含有焦炭、液態石化產品，以及至少一部分合成氣。
2.根據權利要求I所述的工藝，其中包括選擇含碳原料的步驟，該原料來自於由煤炭、褐煤、生物質、焦炭、浙青、有機廢物等等組成的至少一種材料。
3.根據權利要求I所述的工藝，該工藝包括處理熱解產物的步驟，以便分離焦炭、液態石化產品和合成氣。
4.根據權利要求I所述的工藝，該工藝包括熱解液態石化產品的步驟，以便從乙烯、丙烯、苯、甲苯、二甲苯、甲烷和乙烷中獲得至少一種烴。
5.根據權利要求I所述的工藝，該工藝包括在熱解期間，把粉碎的原料夾帶到合成氣中的步驟。
6.根據權利要求I所述的工藝，該工藝包括溫度在1200-1700°C時，在高於熱解壓力的壓力下，用氧氣氣化焦炭的步驟，以便獲得具有20-30% (摩爾)之間氫含量的合成氣。
7.根據權利要求I所述的工藝，該熱解反應器是一種襯磚的立式反應器。
8.根據權利要求4所述的工藝，該工藝包括一個使用裂化催化劑的步驟，通過把乾燥的煤粉，與由精細赤泥和含氧化鑰的氧化鋁合成的至少一種化合物相混合，得到這種催化劑。
全文摘要
本發明公開了一種從含碳原料中，例如從煤炭、焦炭、褐煤、生物質、瀝青等中，獲得石化產品的工藝。把含碳原料粉碎並加入到一臺熱解反應器中。在其中，原料在700-1000℃和2-25巴壓力下反應2-10秒。其中，在熱解過程，原料夾帶在高溫合成氣中。
文檔編號C10B1/04GK103237868SQ201180052257
公開日2013年8月7日 申請日期2011年10月24日 優先權日2010年11月2日
發明者凱基·霍爾穆斯吉·格哈達 申請人:凱基·霍爾穆斯吉·格哈達