专利名称：烃类燃料的制备的制作方法
技术领域：
本发明涉及的领域是将动物副产品脂肪、植物油、用过的石油和其它液态烃类由原料转化为可用的燃料源。
动物脂肪和其它原料都保留有高的势能。在历史上，它们已经被用作动物和人类的食物，或用作加工工业中的粗燃料。然而，与其收集、储存和运输相关的特定的健康风险和立法已经导致禁止它们的使用，除非一些有限的、得到许可的应用。
尽管现有技术保证了有限地将动物脂肪和其它原料加工为其它产品，但现有技术中仍然需要改进，以便将原料转化为具有已知的和可重复的技术规范的高质量液体能量燃料。
本发明的一个目的是提供一种装置和方法，用于通过热解将动物脂肪和其它原料低温、低压裂解为瓦斯油产品。
本发明的另一个目的是提供一种方法，在该方法中，动物脂肪和其它原料向瓦斯油燃料产品的转化符合环保法规。
根据本发明，提供一种将动物脂肪和/或其它原料转化为瓦斯油燃料的方法，该方法包括以下步骤将包括动物脂肪在内的物料以液体的形式引入蒸馏釜；从该蒸馏釜中抽出一定体积的物料；加热所抽出的物料至裂解温度；再次将所抽出的物料引回蒸馏釜；在蒸馏塔中，将裂解物料中的分子量较轻的合物分离为一小部分的挥发性轻馏分和第二瓦斯油燃料混合物；通过冷凝器收集该第二瓦斯油燃料混合物。
优选地，从蒸馏釜第一级抽出第一体积的液体，将其加热至裂解温度以上，同时保持在足够的压力下以保持在平衡的气体/液体状态，并且将如此形成的气体在蒸馏釜内液体的表面水平以下注射回到蒸馏釜。优选将所述第一体积的抽出液体加热至约280-400℃。
所述第一体积的抽出液体可以从蒸馏釜的第一级抽出并且在高于第一级的第二级再次引入蒸馏釜。
第二体积的液体可从蒸馏釜中比抽出所述第一体积的液体的第一级高的一级抽出。
本发明的目的是尽可能迅速地为给定体积的原料供热，以促进一系列化合物的裂解和提高方法效率。已经发现，动物脂肪和其它原料可以在低温、低苛刻热解条件下裂解产生瓦斯油。该方法在这样的温度下发生，该温度允许动物脂肪和其它原料被连续流动加工为瓦斯油燃料而不会发生热解装置的结焦或结垢。
然而，该方法必须被控制，为的是给热不能快得使原料内或加工装置中产生热点(结焦)。反之，较长时间的更加逐步的给热将会促进更高体积的轻馏分气体的产生，有损于产生所需的中等化合物(medium compound)气体的效率。该方法的部分目的是限制轻馏分的形成。
所述热裂化热解方法在低压下采用低温裂解温度(在280-400℃范围内)以产生与轻馏分混合的瓦斯油的柱蒸馏馏分。轻馏分被闪蒸出来而产生具有与柴油燃料的特性相似的特性的高质量瓦斯油。该方法中通过对原料加压，在放出气体前可以达到较高的温度。在开始形成轻馏分气体的温度可被提高至也形成中等化合物气体的温度点的情况下这是一个优点，因此可以将所有气体的产生更精确地调节在一个给定的温度范围内。实际上，通过控制各种气体的产生使得它们在一个压力容器内形成，可以在整个HRD内保持更均匀的温度梯度，并且局部化的结焦不太可能发生。
通过允许产生的气体由蒸馏釜的液面以下注射入蒸馏釜，压缩气体的动能对液体产生混合/搅拌作用，同时通过有效的液体与液体之间的传递给热。这实现了热量向液体的较快传递，没有潜在的伴随的结焦危险。气体可以在液面以上注入蒸馏釜，但是这样将降低热传递效率。
有能力改变形成特定气体化合物时的压力和温度意味着可以将具有不同化学组成的原料更加有效地加工成它们的成分化合物。
图1是本方法和装置的示意图。
本方法可以用于将动物脂肪如牛油、动物脂和其它液体烃原料加工为瓦斯油燃料。
将动物脂肪或其它原料储存在储罐25中。该原料还在储罐25内就通过热交换器35预热。
所述原料通过泵P-2从储罐25被泵送。一离开储罐25，原料就被系列热交换器H-2、H-3进一步加热至选定的温度，所述热交换器也用于冷却在本方法中不同部位产生的最终产品流，在其到达成品罐80之前。这些热交换器的设置在下文会有详细描述。通过这种方式交换和储存热量，系统的总的能量需求大大降低。
泵P-2在可变的速度下操作以便在一定的速度下将所述原料泵送到热量回收装置(HRD)20，所述速度等于该过程期间被转化为燃料产品的原料的体积。由此，该过程被保持在连续的平衡。
给包含一个热氧化器的加热装置30提供燃料，加热装置30在其正常操作期间通过燃料的氧化产生热。产生的热被提供给与所述热氧化器紧密连接的HRD20。
所述原料从热解容器22和HRD 20进入蒸馏釜11和蒸馏塔12。所述热解容器中液体的温度在280-400℃范围内，压力为0.1-2巴。
来自HRD 20和加热装置30的废气通过热交换器H-1，泵P-1将加热过的流体送入储罐热交换器35。
本工艺通过计算机驱动的软件程序来自动地监测和控制，而且该工艺接收来自位于该工艺中各个点的一系列电子传感器的信号。然后，所述程序通过电动机械操纵的控制阀和其它装置来控制流速、温度、压力和其它工艺参数。
所述工艺控制系统具有将工艺温度和压力精确地保持在预置界限的能力。裂解温度由所述HRD 20和加热装置30保持。
由泵P-3从蒸馏釜抽出一定体积的液体流，典型的是从蒸馏釜的较低位置取出，原料中较重、较不纯的组分将存在于所述较低位置处。所述被抽出的液体在压力下(典型的是0.1-2巴)被循环至热量回收装置20中的热解反应器22，所述热解反应器22将所述体积的液体加热到高于其正常裂解温度的温度(通常在280-400℃范围内)，直至有气体放出的温度点。借助减压装置40将来自热解容器的气体返回蒸馏釜11。优选的是，在已经在蒸馏釜11内的液体的表面水平以下的位置返回所述气体。
在该位置，气体迅速地膨胀入蒸馏釜中的液体，向液体提供快速和均匀的混合和热量分布，而没有由直接外部加热形成的结焦的风险。在注入蒸馏釜之后，所述被热解的气体进入蒸馏装置。
目的在于均匀供热和保持裂解温度在最低温度和压力下，所述最低温度和压力能使该工艺得以连续地操作，同时仅使相对于瓦斯油燃料产物低百分比的轻馏分得以产生。这还有避免热解容器和相关工艺系统结垢或结焦的作用。
在这些温和的工艺条件下，可以经济地获得构成瓦斯油燃料的裂解产物。
安装在所述蒸馏釜容器11以上的蒸馏塔12是一个填充了工业标准填料的绝热圆柱体。该塔被设计成具有一定的高度和周长，所述高度和周长适合有效地使所述体积的从蒸馏釜容器放出的蒸汽得以实现所需的温度降低梯度。
在精确的温度控制下，沸点高于选定的裂解温度的较低分子量的物料馏分以蒸汽形式离开塔12的顶部，所述蒸汽包含不同的轻馏分和挥发性化合物。这些气体经过冷凝器15，在此将温度充分降低以使大多数气体冷凝成液体，然后在闪蒸器19中收集。所述冷凝器包括热交换器H-2，如上文所述，其对正离开储罐25的原料进行加热。
闪蒸器19安装有加热器，这些加热器用于控制闪蒸器中的温度，以便可以选择性地闪蒸出任何残余水蒸气、轻馏分和其它不希望有的化合物，导致所述液态瓦斯油的闪点被降低到规定的水平。
可以将所述气态轻馏分作为用于所述连续氧化过程的燃料再循环到所述热氧化器30的入口。二中择一地(或附加地)，可以将所述轻馏分通到另一个冷凝器55(这些轻馏分得以在此以液态形式收集)，然后将它们通到储罐60，用作液体燃料。任何不希望有的化合物也被再循环到所述热氧化器的入口，在此被燃烧破坏。
闪蒸器19中剩余的液体产物被转入回流产物容器50，泵P-4将成比例体积的所述液体从所述回流产物容器50取出并且将其作为回流注入蒸馏塔12，在蒸馏塔12中，所述液体被用来协助控制蒸馏塔12中的温度梯度。自动地控制泵P-4，以便回流的流速精确地保持通过塔12的蒸汽与回流之间的接触比。该回流在塔顶部以下的一个位置注入塔12，在该位置一块水平塔板将回流在塔内均匀分布，从而确保蒸汽与回流之间的接触最大化。
回流产物容器50中剩余的液体产物经过热交换器H-2被转入成品储罐80。如前文所述，当所述原料离开储罐25时热交换器H-2立即对原料加热。选择用于抽出的液体的具体温度和压力将取决于原料的物理和化学性质。
可以另外用泵P-5经由附加的抽出管线从蒸馏釜抽出蒸馏釜液体，在将其返回蒸馏釜之前经过HRD 20。该液体以高于从蒸馏釜容器较低部位抽出的较重产物的速度流经HRD 20，使蒸馏釜温度得以被更加密切地控制，从而避免较轻馏分过热并且避免HRD 20的结垢。
可以将用泵P-3从蒸馏釜抽出的所述体积的液体流保持在压力下同时在裂解温度以上加热以便它不形成气体，并且将其引入所述蒸馏釜，它在蒸馏釜处减压和蒸发，引起剧烈搅拌，但是还给予热量并且引起更大体积的液体在蒸馏釜内蒸发。选择的该工艺方法可能取决于所使用原料的物理特性。
权利要求
1.根据本发明，提供一种将动物脂肪和/或其它原料转化为瓦斯油燃料的方法，该方法包括以下步骤将包括动物脂肪在内的物料以液体的形式引入蒸馏釜；从该蒸馏釜中抽出一定体积的物料；加热所抽出的物料至裂解温度；再次将所抽出的物料引回蒸馏釜；在蒸馏塔中，将裂解物料中的分子量较轻的化合物分离为一小部分的挥发性轻馏分和第二瓦斯油燃料混合物；通过冷凝器收集该第二瓦斯油燃料混合物。
2.如权利要求1所述的方法，其中，将抽出的物料在压力下再次引入蒸馏釜之前，将其在热解容器中在压力下热解为较轻分子量气体化合物的混合物。
3.如权利要求1所述的方法，其中，从蒸馏釜容器抽出一定体积的液体，将其加热至高于所述裂解温度，同时将其保持在足够高的压力下以保持平衡的气体/液体状态并将气体由蒸馏釜内液体的表面水平以下注射回到蒸馏釜。
4.如前述任一权利要求所述的方法，其中，将抽出的物料由蒸馏釜中液面以下再次引入蒸馏釜。
5.如前述任一权利要求所述的方法，其中，将原料送入蒸馏釜容器前，将其从储罐送入一个加热装置。
全文摘要
一种将动物脂肪和/或其它原料转化为瓦斯油燃料的方法，该方法包括以下步骤将包括动物脂肪在内的物料以液体的形式引入蒸馏釜；从该蒸馏釜中抽出一定体积的物料；加热所抽出的物料至裂解温度；再次将所抽出的物料引回蒸馏釜；在蒸馏塔中，将裂解物料中的分子量较轻的化合物分离为一小部分的挥发性轻馏分和第二瓦斯油燃料混合物；通过冷凝器收集该第二瓦斯油燃料混合物。
文档编号C10G9/00GK1957062SQ200480034135
公开日2007年5月2日 申请日期2004年11月19日 优先权日2003年11月21日
发明者约翰·泰勒 申请人:约翰·泰勒