Бюллетень ЕАПВ "Изобретения (евразийские заявки и патенты)"
Бюллетень 1´2010

  

(11) 

013190 (13) B1       Разделы: A B C D E F G H    

(21) 

200702335

(22) 

2006.04.28

(51) 

C10G 1/04 (2006.01)
C10G 1/08
(2006.01)
B01J 21/04
(2006.01)
B01J 21/06
(2006.01)
C02F 11/10
(2006.01)

(31) 

PA200500634; 60/675,876

(32) 

2005.04.29

(33) 

DK; US

(43) 

2008.06.30

(86) 

PCT/DK2006/000232

(87) 

WO 2006/117002 2006.11.09

(71) 

(73) СКФ ТЕХНОЛОДЖИС А/С (DK)

(72) 

Бруммерстедт Иверсен Стин, Фелсвонг Карстин, Ларсен Томми, Люсже Вигго (DK)

(74) 

Носырева Е.Л. (RU)

(54) 

СПОСОБ И АППАРАТ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ ОРГАНИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА

(57) 1. Способ переработки органического материала, выбранного из группы, состоящей из осадка, лигноцеллюлозного материала и отходов, в углеводородное топливо, включающий этапы, на которых

создают давление в указанном органическом материале, находящемся в жидкости, выше 225 бар,

нагревают указанный органический материал в указанной жидкости до температуры выше 200°С в присутствии гомогенного катализатора, который включает соединение по меньшей мере одного элемента группы IA Периодической таблицы элементов,

где способ дополнительно включает этапы, на которых

после этапов нагревания и содания давления указанный органический материал в указанной жидкости подвергают контакту с гетерогенным катализатором, который включает соединение по меньшей мере одного элемента группы IVB Периодической таблицы и/или альфа-алюминия,

обеспечивают, чтобы первоначальное значение рН указанной жидкости было выше 7, и поддерживают значение рН указанной жидкости, содержащей указанный органический материал, в диапазоне 7-14, как, например, в диапазоне 7-12.

2. Способ по п.1, где по меньшей мере 50% содержания энергии в сырье восстановлено в указанном углеводородном нефтепродукте.

3. Способ по п.1 или 2, дополнительно включающий этап предварительной обработки органического материала под давлением 4-15 бар при температуре 100-170°С в течение 0,5-2 ч, и где этап предварительной обработки включает этап добавления добавок к жидкости, и где этап предварительной их обработки включает этап регулировки рН указанной жидкости, включающей указанный органический материал, до значения выше 7.

4. Способ по любому из предыдущих пунктов, дополнительно включающий второй этап нагревания жидкости.

5. Способ по любому из предыдущих пунктов, дополнительно включающий отделение частиц.

6. Способ по любому из предыдущих пунктов, дополнительно включающий первый этап охлаждения жидкости.

7. Способ по п.6, где первый этап охлаждения осуществляют путем обмена тепла с первым этапом нагревания и/или этапом предварительного нагревания жидкости на этапе предварительной обработки.

8. Способ по любому из предыдущих пунктов, дополнительно включающий этап отделения газа от жидкости, например топливного газа, и где топливный газ применяется для нагревания жидкости на втором этапе нагревания.

9. Способ по любому из предыдущих пунктов, дополнительно включающий этап фильтрования жидкости в воде, и растворимого в воде органического материала из нефти, и растворимых в воде солей на первом мембранном фильтре.

10. Способ по п.9, дополнительно включающий второй этап фильтрования растворимого в воде органического материала из воды, такой как очистка метанола на втором мембранном фильтре.

11. Способ по п.9 или 10, где указанный один или более мембранных фильтров выбран/выбраны из группы мембранных процессов, включающих ультрафильтрование, нанофильтрование, обратный осмос, первапорацию или их комбинацию.

12. Способ по п.10, где воду и растворимый в воде органический материал после второго этапа фильтрования преобразуют в питьевую воду процессом обратного осмоса.

13. Способ по п.9, где растворимый в воде органический материал, включающий сверхконцентрированный метанол, рециркулируют на этап предварительной обработки.

14. Способ по любому из предыдущих пунктов, где выполняют этап контакта органического материала в жидкости с гетерогенным катализатором при поддержании температуры, главным образом, постоянной и где температура на этапе контакта находится в диапазоне 250-374°С, а давление находится в диапазоне 225-350 бар.

15. Способ по любому из предыдущих пунктов, где этап контакта выполняют менее чем за 10 мин.

16. Способ по любому из предыдущих пунктов, где соединение по меньшей мере одного элемента группы IVB Периодической таблицы включает цирконий и/или титан в форме оксида и/или гидроксида или их комбинацию.

17. Способ по п.16, где по меньшей мере часть соединения по меньшей мере одного элемента группы IVB Периодической таблицы находится в форме сульфата или сульфида.

18. Способ по любому из предыдущих пунктов, где гетерогенный катализатор дополнительно включает по меньшей мере один элемент, выбранный из группы, состоящей из Fe, Ni, Co, Cu, Cr, W, Mn, Mo, V, Sn, Zn, Si в количестве до 20 вес.%, например в количестве до 10 вес.%, предпочтительно в количестве до 5 вес.%, например до 2,5 вес.%, и где эти элементы находятся в форме оксида и/или гидроксида.

19. Способ по любому из предыдущих пунктов, где указанный гетерогенный катализатор, по меньшей мере, частично содержится в реакторе, причем указанным реактором является реактор с неподвижным слоем.

20. Способ по любому из предыдущих пунктов, где указанный гетерогенный катализатор включает по меньшей мере один стабилизатор площади поверхности, выбранный из группы, состоящей из Si, La, Y или Се или их комбинации, причем указанный стабилизатор площади поверхности находится в эффективном количестве до 20 вес.%, например в эффективном количестве до 10 вес.%, предпочтительно указанные стабилизаторы площади поверхности находятся в эффективном количестве до 7,5 вес.%, например стабилизаторы поверхности находятся в эффективном количестве до 5 вес.%, более предпочтительно указанные стабилизаторы поверхности присутствуют в эффективном количестве 0,5-5 вес.%, например 1-3 вес.%.

21. Способ по любому из предыдущих пунктов, где у указанного гетерогенного катализатора площадь поверхности, определенная методом БЭТ (Брунауэра, Эммета, Тейлора), составляет по меньшей мере 10 м2/г после 1000 ч применения, например площадь поверхности, определенная методом БЭТ, составляет по меньшей мере 25 м2/г после 1000 ч применения, предпочтительно площадь поверхности, определенная методом БЭТ, составляет по меньшей мере 50 м2/г после 1000 ч применения, например площадь поверхности, определенная методом БЭТ, составляет по меньшей мере 100 м2/г после 1000 ч применения, и еще более предпочтительно площадь поверхности, определенная методом БЭТ, составляет 150 м2/г после 1000 ч применения, например площадь поверхности, определенная методом БЭТ, составляет по меньшей мере 200 м2/г после 1000 ч применения.

22. Способ по любому из предыдущих пунктов, включающий этап рециркуляции карбонатов и/или гидрокарбонатов, где концентрация указанных карбонатов и/или гидрокарбонатов составляет по меньшей мере 0,5 вес.%, например по меньшей мере 1 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 2 вес.%, например по меньшей мере 3 вес.%, и более предпочтительно по меньшей мере 4 вес.%, например по меньшей мере 5 вес.%.

23. Способ по любому из предыдущих пунктов, включающий этап рециркуляции по меньшей мере одного спирта, где указанный по меньшей мере один спирт является метанолом.

24. Способ по п.23, где содержание метанола в указанной жидкости по меньшей мере 0,05 вес.%, например по меньшей мере 0,1 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 0,2 вес.%, например по меньшей мере 0,3 вес.%, и еще более предпочтительно по меньшей мере 0,5 вес.% метанола, например по меньшей мере 1 вес.%.

25. Способ по любому из предыдущих пунктов, включающий этап рециркуляции жидкости, содержащей водород, где содержание водорода в указанной жидкости соответствует по меньшей мере 0,001 вес.% количества указанного органического материала, который обрабатывается, например по меньшей мере 0,01 вес.% количества указанного органического материала, который обрабатывается, и предпочтительно 0,1 вес.% количества указанного органического материала, который обрабатывается, например 0,2 вес.% количества указанного органического материала, который обрабатывается, и еще более предпочтительно содержание водорода жидкости составляет по меньшей мере 0,5 вес.% количества указанного органического материала, который обрабатывается, например по меньшей мере 1 вес.% количества указанного органического материала, который обрабатывается.

26. Способ по любому из предыдущих пунктов, включающий этап рециркуляции

по меньшей мере одной карбоновой кислоты, причем указанная по меньшей мере одна карбоновая кислота включает по меньшей мере одну карбоновую кислоту, у которой длина цепи составляет 1-4 атома углерода, и указанная по меньшей мере одна карбоновая кислота является формиатной кислотой и/или уксусной кислотой; и/или

по меньшей мере одного альдегида и/или по меньшей мере одного кетона, причем указанный по меньшей мере один альдегид и/или по меньшей мере один кетон включает по меньшей мере один альдегид и/или по меньшей мере один кетон, имеющий длину цепи 1-4 атома углерода, причем указанный по меньшей мере один альдегид и/или по меньшей мере один кетон является формальдегидом и/или ацетальдегидом на этап повторной обработки.

27. Способ по любому из предыдущих пунктов, где гомогенный катализатор включает калий и/или натрий и где гомогенный катализатор включает одну или более растворимых в воде солей, выбранных из группы, состоящей из KOH, K2CO3, KHCO3, NaOH, Na2CO3, NaHCO3 или их комбинации, причем концентрация гомогенного катализатора составляет по меньшей мере 0,5 вес.%, например 1 вес.%, предпочтительно по меньшей мере 1,5 вес.%, например по меньшей мере 2 вес.%, еще более предпочтительно более 2,5 вес.%, например по меньшей мере 4 вес.%.

28. Способ по любому из предыдущих пунктов, где указанная жидкость включает воду при концентрации по меньшей мере 30 вес.%.

29. Способ по любому из пп.22-26, где указанный по меньшей мере один карбонат, и/или по меньшей мере один гидрокарбонат, и/или по меньшей мере один спирт, и/или по меньшей мере одну карбоновую кислоту, и/или по меньшей мере один альдегид, и/или по меньшей мере один кетон, по меньшей мере, частично получают преобразованием указанного органического материала, причем указанный по меньшей мере один карбонат, и/или по меньшей мере один гидрокарбонат, и/или по меньшей мере один спирт, и/или по меньшей мере одну карбоновую кислоту, и/или по меньшей мере один альдегид, и/или по меньшей мере один кетон рециркулируют после этапа контакта.

30. Способ по п.29, где по меньшей мере часть потока указанной рециркуляции смешивают в соотношении с сырьевым потоком указанной жидкости, включающей указанный гомогенный катализатор и органический материал, для преобразования до попадания в каталитический реактор.

31. Способ по п.30, где соотношение потока рециркуляции к сырьевому потоку указанной жидкости находится в диапазоне 1-20, например 1-10, и предпочтительно в пределах диапазона 1,5-7,5, например в диапазоне 2-6, и более предпочтительно в диапазоне 2,5-5 по объему.

32. Способ по любому из пп.19, 29 или 30, где указанный реактор с гетерогенным катализатором подвергают обработке горячей водой под давлением при предварительно выбранных интервалах.

33. Способ по п.32, где указанная обработка горячей водой под давлением продолжается менее чем 12 ч, например продолжается менее чем 6 ч, предпочтительно продолжается менее чем 3 ч, например продолжается менее чем 1 ч, причем интервал между такой обработкой горячей водой под давлением составляет по меньшей мере 6 ч, например по меньшей мере 12 ч, предпочтительно указанный интервал между такой обработкой горячей водой под давлением составляет по меньшей мере 24 ч, например по меньшей мере одну неделю.

34. Способ по любому из предыдущих пунктов, где указанный органический материал выбирают из группы, состоящей из осадка, например осадка сточных вод, жидкого навоза, кукурузного силоса, осадка очистителя, черного щелока, остатков ферментации, остатков при получении соков, остатков при получении пищевого масла, остатков переработки фруктов и овощей, остатков получения пищевых продуктов и напитков, лизиметрической или фильтрационной воды или их комбинации, причем указанным осадком является осадок от процесса биологической обработки.

35. Способ по любому из пп.1-33, где указанный органический материал является осадком процесса обработки сточных вод.

36. Способ по п.34, где указанный процесс биологической обработки является частью процесса обработки сточных вод.

37. Способ по любому из предыдущих пунктов, где указанный органический материал включает смесь осадка, лигноцеллюлозных материалов или отходов.

38. Аппарат для переработки органического материала в гидрокарбонаты, включающий систему предварительной переработки и систему восстановления продукта (11), причем указанная система предварительной переработки включает

первый нагревательный элемент (4) для нагревания сырьевого материала жидкости, включающей органический материал,

каталитический реактор (7) для контакта сырьевого материала жидкости, включающей органический материал, и

регулирующий элемент для регулирования значения рН жидкости выше 7,

причем указанная система восстановления продукта (11) включает мембранный фильтр (13) для отделения первого потока (L, Н, О, Р, Е) нефти и растворимых в воде солей от второго потока (K, F, Q, G, R) воды и растворимого в воде органического материала.

39. Аппарат по п.38, где система предварительной переработки дополнительно включает емкость для хранения для подачи органического материала в жидкость в направлении подачи, причем система предварительной переработки дополнительно включает элемент предварительной обработки (1), расположенный после сырьевого материала и перед первым нагревательным элементом (4) в направлении подачи, причем система предварительной переработки дополнительно включает второй нагревательный элемент (6), расположенный после первого элемента, отделяющего частицы, (5) и до каталитического реактора (7) в направлении подачи, причем система предварительной переработки дополнительно включает средство для рециркуляции (8) части сырьевого материала жидкости после каталитического реактора (7) в сырьевой материал жидкости до второго нагревательного элемента (6) в направлении подачи, причем первый нагревательный элемент (4) является теплообменником, который помимо нагревания охлаждает жидкость из системы предварительной переработки перед входом в систему восстановления продукта.

40. Аппарат по п.38 или 39, где элемент предварительной обработки дополнительно включает теплообменник, который помимо нагревания жидкости в системе предварительной обработки охлаждает жидкость из системы предварительной переработки перед попаданием в систему восстановления продукта, причем элемент предварительной обработки дополнительно включает первый элемент расширения (10), который расположен между первым теплообменником (4) и вторым теплообменником (1).

41. Аппарат по любому из пп.38-40, где система восстановления продукта дополнительно включает элемент разделения газа (12) для разделения газа (I), например газообразного топлива, элемент разделения газа (12) расположен после второго теплообменника (4) и до первого мембранного фильтра (13) в направлении подачи, причем система восстановления продукта дополнительно включает средство для рециркуляции указанного газа (I), например газообразного топлива, для нагревания жидкости во втором нагревательном элементе, причем система восстановления продукта дополнительно включает второй элемент расширения, расположенный после первого мембранного фильтра (13) в направлении подачи.

42. Аппарат по любому из пп.38-41, где система восстановления продукта дополнительно включает элемент фазоразделителя (14) для отделения нефти (Н) от первого потока (L), указанный элемент фазоразделителя (14) расположен после мембранного фильтра (13) в направлении подачи, причем система восстановления продукта дополнительно включает средство для рециркуляции части (Е) первого потока в элемент предварительной обработки (1) системы предварительной переработки.

43. Аппарат по любому из пп.38-42, где система восстановления продукта дополнительно включает прямой метанольный топливный элемент (18) для генерирования электричества от второго потока.

44. Аппарат по любому из пп.38-42, где система восстановления продукта дополнительно включает один или более мембранных фильтров (15, 16, 17), выбранный/выбранных из группы, состоящей из мембранных процессов, включающих ультрафильтрование, нанофильтрование, обратный осмос или первапорацию или их комбинацию.

45. Аппарат по п.44, где система восстановления продукта дополнительно включает второй мембранный фильтр для отделения очищенного метанольного соединения (F) от второго потока (K), причем система восстановления продукта дополнительно включает средства для рециркуляции очищенного метанольного соединения (F) из второго потока к элементу предварительной обработки (1) системы предварительной переработки.

46. Установка, включающая аппарат по пп.38-45, для получения продукта с помощью применения способа по пп.1-37.

47. Установка по п.46, дополнительно включающая средство для снабжения органическим материалом аппарата и средство для удаления продуктов из аппарата.

48. Аппарат для переработки органического материала в углеводороды, например нефть, включающий систему предварительной переработки и систему восстановления продукта (11), причем указанная система предварительной переработки включает

средство для снабжения органическим материалом элемента предварительной обработки (1);

элемент предварительной обработки, работающий при давлении 4-15 бар при температуре 100-170°С в течение 0,5-2 ч, указанный элемент предварительной обработки (1) включает

средство для повышения давления в указанном элементе предварительной обработки до давления 4-15 бар;

средство для нагревания жидкости в элементе предварительной обработки (1) до температуры 100-170°С теплообменником с жидкостью из системы предварительной переработки до попадания в систему восстановления продукта;

средство для перемешивания и/или уменьшения размера органического материала, например резание, дробление, измельчение или этап просеивания или комбинация;

средство для добавления добавок;

средство для измерения и регулирования значения рН до более 7;

средство для получения потока рециркуляции, включающего растворимые в воде органические соединения, например спирты, альдегиды, кетоны, и/или карбоновые кислоты, и/или карбонаты, и/или гидрокарбонаты, и/или по меньшей мере один элемент группы IA Периодической таблицы элементов из указанной системы восстановления продукта (11);

подающий насос для повышения давления указанной жидкости, содержащий указанную жидкость, которая включает указанный органический материал, в элементе предварительной обработки (1) до давления выше 225 бар;

первый нагревательный элемент (4) для нагревания указанной жидкости, содержащий указанную жидкость, которая включает указанный органический материал, теплообменником с жидкостью из элемента восстановления продукта до его поступления в теплообменник в указанном элементе предварительной обработки (1) и до его поступления в систему восстановления продукта (11);

второй нагревательный элемент (6), расположенный после указанного первого нагревательного элемента (4) и до указанного каталитического реактора (7) в направлении подачи;

участок смешивания, расположенный до указанного второго нагревательного элемента (6), где жидкость из указанного первого нагревательного элемента (4) смешивается с потоком рециркуляции части жидкости из указанного каталитического реактора (7).



наверх