提取燃料或推进剂的方法
【专利说明】提取燃料或推进剂的方法
[0001] 本申请是申请号为200980136642. 1申请的分案申请，申请号为200980136642. 1 申请的申请日是2009年9月17日。
[0002] 本发明涉及一种在有含烃潮湿生物质存在的条件下通过重油热裂解提取 (Gewinnung)燃料或推进剂的方法，其中加热重油直至含烃生物质热解，从而生成燃料或推 进剂，从加热后的重油中将其去除，接着将其冷凝。
[0003] 根据文献可知，使生物源原料在温度约为300 °C?350 °C下于媒介油(TrMgeriH)中 液相热解，以提取热解油。这里，通常使用例如热负荷能力很高、并且尽可能不参与生物质 热解反应的热媒油作为惰性媒介油。
[0004] 这些方法的缺点在于：耐热媒介油价格昂贵，而且必须首先以非常复杂的方法去 除热解残留物，然后才能将其再次用于液相热解。但是从经济角度来看，不可能以完全没有 损耗的方式净化这些媒介油或者从中分离出热解残留物。由于用来提取燃料或推进剂的媒 介油的消耗量大，而且需要使用催化剂，因此这些方法的生产成本多数并不经济。
[0005] US 2007/0261996 Al阐述了使用一种称之为接触油的媒介油将生物质油化 (VerSlungsverfahren)的方法。媒介油具有至少为2〇o°C的初馏点，在所述实施例中使用常 见的重油作为媒介油。这种油化方法可以使用任何一种水分重量百分比含量至多30%的含 糖生物质（例如木材或秸杆）作为生物源原料。在与媒介油接触之前，首先将生物质加热 到4〇°C?最大150°C之间的某一温度，经预热之后送入反应室之中。在反应室中使得生物 质与之前加入的热媒介油接触，在200°C?600°C之间的反应温度下使其裂解。在随后的处 理步骤中将反应相分成低沸点和高沸点馏分，高沸点馏分至少部分还作为媒介油使用。
[0006] 这种油化方法的缺点在于：潮湿的生物质在反应室内直接与热媒介油接触。这里， 既没有预先干燥生物质或者使得生物质与反应室外经过预热的媒介油进行预接触，以便尽 可能温和地降低生物质的水分含量，也没有在送入反应室之前预测定生物质的水分含量。 生物质中所含的水分会在反应室内形成不希望的增多的水蒸气，使得产物收率减小或者产 物质量下降。
[0007] 此外按照这种油化方法所述，还要将一种固体催化剂（例如一种催化剂分子筛） 加入到反应相之中，因此操作成本高于不使用催化剂的油化方法。
[0008] 因此本发明的目的在于，阐述一种在有含烃潮湿生物质存在的条件下通过重油热 裂解提取燃料或推进剂的方法，所述方法避免了现有技术的上述缺点，并且因此能够在裂 解产物中获得含量尽可能高的短链烃。
[0009] 按照权利要求1前序所述提取燃料或推进剂的方法，采用权利要求1特征部分所 述的特征，即可达到这一目的。从属权利要求均涉及本发明的其它有益实施方式。
[0010] 本发明所述的方法是一种在有含烃潮湿生物质存在的条件下通过重油热裂解提 取燃料或推进剂的方法，其中加热重油直至含烃生物质热解，从而生成燃料或推进剂，从加 热后的重油中将其去除，接着将其冷凝，其中使用含烃生物质，其中水分桉生物质计的重量 百分比含量最多为1. 0%。
[0011] 可以使用例如矿物油、尤其是矿物油提炼过程中产生的高沸点渣油以及单纯品种 的植物或动物脂肪和油或者混合物作为重油，此类重油优选仅在250°C以上温度才开始沸 腾。
[0012] 同样可想而知，可以使用植物油提炼过程中产生的废弃产物或副产物，例如棕榈 脂肪酸蒸馏物（PFAD)作为本发明所述方法中的重油。
[0013] 既可以使用含纤维素的生物源材料（例如木材、秸杆、纤维素或者果实籽粒）、也 可以使用不含纤维素的生物源材料（例如藻类残留物、骨粉或动物粉或污泥）作为含烃生 物质。按照本发明所述，也可以使用植物油获取过程中产生的压榨残渣（例如菜籽饼）作 为含烃生物质。
[0014] 有利的是所述含烃生物质具有尽可能少的氮负荷，这样即可防止N2进入推进剂相 之中。
[0015] 为了保证按生物质计的重量百分比水分含量最多为1.0%，可按照本身已知的干 燥方法对含烃生物质进行干燥，为此可在干燥之前和之后测定生物质的水分含量。有利地 在80°C?200°C、尤其在大约150°C的温度下干燥生物质。
[0016] 按照本发明所述方法的一种首选实施方式，使用按生物质计的重量百分比水分含 量最多为0.5%的含烃生物质。
[0017] 按照一种本发明所述的方法，重油中的生物质按总质量计的重量百分比含量最多 为 30%。
[0018] 按照本发明的一种变型实施方式，重油中的生物质按总质量计的重量百分比含量 最多为20%。
[0019] 按照本发明所述方法的另一种变型实施方式，重油中的生物质按总质量计的重量 百分比含量低于5%。
[0020] 重油中的生物质按总质量计的重量百分比含量至少为0. 001%。
[0021] 令人惊奇的发现是，采用本发明所述的方法，重油中比较小的生物质含量已引起 重油裂解。因此可以利用通常很不容易处置的大量便宜的废弃油或残渣油作为重油，并且 使用比较少量的生物质来提取燃料或推进剂。按照现有技术条件下已知的油化方法，该待 反应或者待裂解的生物质必须有尽可能高的含量，因此与此相比，本发明所述的方法更加 具有优势。
[0022] 按照本发明所述的一种方法，有利地将重油加热到250°C?450°C之间的温度。
[0023] 按照本发明所述的一种方法，尤其有利地将重油加热到320°C?400°C之间的温 度。
[0024] 按照本发明所述方法的一种变型实施方式，使用原油蒸馏过程中产生的渣油尤其 是减压柴油作为重油。
[0025] 令人惊奇的发现是，使用原油蒸馏过程中产生的渣油或重油尤其是减压柴油 (VGO)不仅热解生物质，也可以至少部分裂解重油生成短链烃，而且采用这种方式还能实现 整个工艺的额外增值。
[0026] 所述VGO是原油蒸馏过程中作为塔底产物产生的渣油。通常使用VGO作为裂解装 置（热裂解装置或者催化裂解装置）的原料，从中提取短链烃。视工艺而定，在热裂解过程 中需要至多800°C的温度以及至多5巴的压力来裂解渣油。与此相比，在催化裂解过程中使 用至多550°C的催化剂温度，并且需要重新活化催化剂。
[0027] 与传统型裂解工艺相比，本发明所述方法的反应条件比较温和，反应温度约为 350°C，常压下就能裂解VGO。已表明，采用本发明所述的方法，在比常规热裂解法明显低得 多的温度下就已将VGO裂解成短链烃。这表明使用生物质降低了 VGO的裂解温度。
[0028] 按照采用本发明所述的提取方法，使用含烃生物质是特别有益的，含烃生物质的 水分含量通过在加热的重油尤其是减压柴油中的干燥来调整。
[0029] 通过在加热的重油中对潮湿的生物质进行干燥，有利于以温和方式降低生物质的 水分含量，并且使得生物质已经与重油接触。在大约150°C、最多200°C的温度下对浸渍了 重油的生物质进行干燥。例如可在冷凝器中收集和分离从生物质中逸出的水分。接着继续 加热浸渍了重油的生物质，或者使其与沸腾的重油接触，在有生物质存在的条件下裂解重 油。
[0030] 按照本发明所述方法的另一种实施方式，在干燥之后采用一种分离方法从过量的 重油中分离出生物质，其中重油中的生物质按总质量计的重量百分比含量大于15%，优选 大于25%。
[0031] 采用分离过量重油的分离方法防止干燥之后含量过高的重油与生物质一起进入 后续工艺步骤之中，该后续工艺步骤的运行温度要高于干燥温度，并且通过送入的重油会 使其过度冷却。例如可以采用机械分离方法作为从生物质中分离出过量重油成分的分离方 法，尤其是沉淀法或离心分离法、过滤法或者压榨法。
[0032] 关于本发明的其它特征，可参阅以下实施例说明和附图。
[0033] 相关附图如下：
[0034] 附图1本发明所述方法第一种优选实施方式的高度简化工艺流程图；
[0035] 附图2本发明所述方法第二种优选实施方式的高度简化工艺流程图；
[0036] 附图3以曲线图表示按照实施例1所述生物质水分含量对精炼重油的裂解成分的 影响；
[0037] 附图4以曲线图表示按照实施例2所述生物质水分含量对减压柴油的裂解成分的 影响。
[0038] 可以在一种如附图1中以高度简化图表示的设备中实施本发明所述的方法。
[0039] 如附图1所示，所述设备主要包括干燥器TR1、反应器&和冷凝器K。在干燥器TR 1 中在大约110°C?200°C之间的温度下对生物质BM1进行预干燥，并且通过搅拌使其与重油 SOE1接触。也可以将生物质BM1和重油SOE1+起送入干燥器TR 1之中。例如可在附图1中 没有绘出的独立冷凝器中收集这时从生物质中逸出的水分F