Способ получения жидкого топлива из торфа

Авторы патента:

Толстограй Валерий Иванович (RU)

Юсупов Ирек Азатович (RU)

Суворов Владимир Иванович (RU)

Ельников Николай Петрович (RU)

Соловьев Николай Леонидович (RU)

C10G1/06 - деструктивной гидрогенизацией

Владельцы патента RU 2345118:

Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "КЛАСС" (RU)

Изобретение относится к производству жидкого топлива, которое может быть использовано в местных коммунально-бытовых топливных котлоагрегатах. Описан способ получения жидкого топлива из торфа, включающий предварительную подготовку торфа с последующей его гидрогенизацией, согласно изобретению предварительную подготовку торфа осуществляют путем получения из него торфяной пульпы влажностью 87-99% которую затем диспергируют в течение 1-10 мин, а гидрогенизацию осуществляют путем барбатирования торфяной пульпы водородом в присутствии платинового или платино-палладиевого катализатора в течение 5-180 мин, не прекращая ее диспергирования, при этом диспергирование и гидрогенизацию пульпы проводят при температуре 293-450К и давлении 1-15 атм. После гидрогенизации пульпу отстаивают и производят ее разделение на жидкое топливо и на непрореагировавшие реагенты. Для активации торфяной пульпы в нее перед диспергированием вводят спирт в количестве 25-35% объемных и/или 0,1 н. раствор NaOH в количестве 0,01-0,02 мас.%. Техническим результатом является снижение энергоемкости процесса производства в 5-10 раз и его стоимости. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к производству жидкого топлива, которое может быть использовано в местных коммунально-бытовых топливных котлоагрегатах.

Известен способ получения жидкого топлива из древесины (RU, №94033296, кл. С10В 53/02, 1997 г.) путем воздействия на отходы древесины газопаровой смесью в генераторе под давлением 0,5-1,0 атм и при температуре 150-200°С. Газификацию древесины проводят до полного превращения ее в органический газпромпродукт, который в дальнейшем очищают от соединений серы и смешивают с непрореагировавшей частью газпромпродукта. После чего смесь нагревают до 190-240°С и направляют в реактор для контакта с катализатором, в качестве которого используют гранулированные окислы цветных металлов (меди, цинка, кобальта и др.) для получения паров синтетического топлива (метанола). После конденсации и сепарации газовой смеси выделяют из нее жидкое топливо.

Недостатком этого способа является многоступенчатость процесса, что значительно увеличивает себестоимость продукции.

Прототипом изобретения является способ получения искусственного нефтеподобного вещества из растительного сырья (RU, №2217471, кл. C10G 1/04, 2003 г.), включающий гидрогенизацию сырья при температуре и давлении сверхкритических значений и последующую сепарацию полученных продуктов, при этом в качестве растительного сырья используют торф, предварительно подготовленный в виде торфяной шихты путем сушки его до влажности 15%, измельчения с последующим калиброванием на сите диаметром отверстий 2 мм и смешивания с катализатором, и торфяной пасты путем смешивания высушенного и измельченного торфа с керосином, мазутом и железным катализатором - измельченным железом при соотношении компонентов, мас.%: торф 23,8, керосин 47,6, мазут 23,8 и железный катализатор 4,8. Торфяную шихту и торфяную пасту соответственно загружали в пиролизатор и в гидрогенизатор, после чего перед операцией гидрогенизации торфяную шихту подвергали пиролизу со скоростью 6 К/мин до возникновения в пиролизаторе температуры Tmax=720К или давления Pmax=15 МПа, а гидрогенизации подвергали предварительно нагретую до температуры 320К торфяную пасту химически активными парогазообразными продуктами пиролиза торфа, направленными в гидрогенизатор по окончании процесса его пиролиза, со скоростью 6 К/мин до возникновения в гидрогенизаторе температуры Tmax=720К или давления Pmax=15 МПа с последующей выдержкой гидрогенизата без принудительного охлаждения в течение 25-30 минут. Процесс получения искусственного нефтеподобного вещества повторяют неоднократно. Каждый последующий процесс осуществляли в присутствии остаточных парогазовых продуктов пиролиза и гидрогенизации предыдущего процесса, сброс которых производили при достижении ими температуры 420К в предварительно нагретые в автоклавах до температуры 320К соответственно торфяную шихту и торфяную пасту.

Недостатком известного способа является сложность и многоступенчатость процесса получения жидкого топлива. Кроме того, высокие температура и давление, при которых осуществляется процесс, значительно его усложняет и увеличивает энергоемкость и, как следствие, себестоимость продукции.

В основу изобретения положена задача по снижению температуры и давления в процессе производства жидкого топлива, а также снижение количества технологических операций и уменьшения количества используемых компонентов.

Техническим результатом является снижение энергоемкости процесса производства в 5-10 раз и его стоимости.

Поставленная задача и указанный технический результат достигаются тем, что в способе получения жидкого топлива из торфа, включающем предварительную подготовку торфа с последующей его гидрогенизацией, согласно изобретению предварительную подготовку торфа осуществляют путем получения из него торфяной пульпы влажностью 87-99%, которую затем диспергируют в течение 1-10 мин, а гидрогенизацию осуществляют путем барботирования торфяной пульпы водородом в присутствии платинового или платино-палладиевый катализатора в течение 5-180 мин, не прекращая ее диспергирования, при этом диспергирование и гидрогенизацию пульпы проводят при температуре 293-450К и давлении 1-15 атм. После гидрогенизации пульпу отстаивают и производят ее разделение на жидкое топливо и на непрореагировавшие реагенты. Для активации торфяной пульпы в нее перед диспергированием вводят спирт или спиртобензол в количестве 25-35 об.% и/или 0,1 н. раствор NaOH в количестве 0,01-0,02 мас.%.

Влажность торфяной пульпы - 87-99% обусловлена тем, что при указанном диапазоне обеспечивается низкая вязкость суспензии и, таким образом, создаются благоприятные условия для ее механохимической активации и гидрогенизации путем барботажа водородом. При повышении концентрации пульпы свыше 99% в смесь вводится избыточное количество влаги, что увеличивает в дальнейшем затраты на сушку, а при уменьшении концентрации меньше 87% повышается и ее вязкость, а следовательно, снижается равномерность ее свойств по объему, образуя сгустки.

Температура 293-450К диспергирования пульпы при давлении 1-15 атм и времени диспергирования 1-10 мин обеспечивает гомогенизацию, активацию торфяной пульпы и увеличение удельной поверхности материала.

При уменьшении значений температуры, давления и продолжительности процесса не происходит образования достаточного количества активных центров, образующихся в процессе диспергации, что приводит к снижению выхода жидкого топлива практически до нуля.

При повышении значений этих параметров значительно повышается энергоемкость процесса и не происходит образования дополнительных активных центров, о чем свидетельствует стабилизация или даже небольшое снижение выхода продукта по окончании процесса.

Гидрогенизация торфяной пульпы путем барботажа водорода в присутствии платинового или платино-палладиевого катализатора с одновременным диспергированием в течение 5-180 мин, обеспечивает условия, при которых молекулы ароматических углеводородов торфа распадаются на более мелкие молекулы (деструкция) и образуется жидкий нефтеобразный продукт. Отсутствие катализатора не позволяет получать нефтеобразный продукт. При уменьшении продолжительности времени процесса менее 5 минут снижается и выход жидкого топлива, а при увеличении продолжительности времени процесса более 180 минут - увеличение выхода продукта не происходит вследствие полного взаимодействия активных центров с водородом.

Введение в торфяную пульпу дополнительно спирта или спиртобензола в количестве 25-35% (объемных) обеспечивает экстракцию битуминозных веществ торфа и перевод их в растворенное состояние, что улучшает условия протекания процесса гидрогенизации и, как следствие, увеличивает выход готового продукта. Введение в торфяную пульпу дополнительно 0,1 н. NaOH в количестве 0,01-0,02% (массовых) позволяет повысить степень активации торфяной пульпы за счет создания нейтральной или слабощелочной среды, способствующей созданию благоприятных условий, при которых молекулы ароматических углеводородов торфа распадаются на более мелкие молекулы и повышают выход продукта.

Процесс получения жидкого топлива из торфа осуществляют следующим образом.

Приготавливают водную торфяную пульпу влажностью 87-99%, затем полученную пульпу загружают в диспергатор и диспергируют при температуре 293-450 К° и давлении 1-15 атм в течение 1-10 мин. После этого подготовленную торфяную пульпу загружают в реактор, в котором производят ее гидрогенизацию путем барботажа водородом и в присутствии платинового или платино-палладиевого катализатора с одновременным диспергированием в течение 5-180 мин. После окончания процесса пульпу отстаивают и производят разделение непрореагировавших остатков торфа, влаги и нефтеподобного вещества.

Для активизации процесса перед диспергированием в торфяную пульпу вводят спирт или спиртобензол в количестве 25-35% (объемных) и 0,1 н. раствор NaOH в количестве 0,01-0,02% (массовых).

Пример 1. Приготавливают 100 кг 87% водной торфяной пульпы, после чего ее диспергируют в течение 10 минут при температуре 450К и давлении 15 атм. Далее пульпу помещают в реактор, в котором загружен платиновый катализатор, закрывают реактор крышкой и производят барботаж водородом через пульпу с одновременным диспергированием в течение 5 мин. После окончания процесса пульпу отстаивают и производят разделение непрореагировавших остатков торфа, влаги и нефтеподобного вещества. Выход нефтеподобного продукта составил 69% от сухого вещества торфа.

Способ получения жидкого топлива из торфа не ограничивается одним примером. Так, в рамках данного изобретения осуществлены и другие примеры получения жидкого топлива из торфа, результаты которых представлены в таблице.

Основные параметры получения жидкого топлива.
№	Состав торфяной пульпы, %	Режим обработки пульпы	Выход жидкого топлива, % с.в.т.
Торф, %	Вода, %	Спирт, % от массы пульпы	NaOH (0,1 н.), % от массы пульпы	катализатор	температура, К	давление, атм	продолжительность механохимической переработки, мин	продолжительность гидрогенизации, час
1	1	99	0	0	платина	328	5	1	1,00	50
					платино-палладиевый
2	5	95	0	0	273	1	5	2,50	69
3	13	87	0	0	платина	450	15	10	3,00	69
					платино-палладиевый
4	1	99	1,0	0	328	5	1	1,00	51
5	5	95	5,6	0	платина	273	1	5	2,00	70
					платино-палладиевый
6	13	87	17,6	0	450	15	10	3,0	76,5
7	1	99	1,0	0,002	платина	328	5	1	0,75	56
					платино-
8	5	95	5,6	0,01	палладиевый	273	1	5	1,50	77
					платино-
9	13	87	17,6	0,05	палладиевый	450	15	10	3,00	77,5

Изобретение позволяет получать жидкое нефтеподобное вещество, которое может быть подвергнуто дальнейшей химической переработке, для получения углеводородов или непосредственному сжиганию в котлоагрегатах для получения тепловой энергии.

Данное изобретение в настоящее время находится на стадии опытно-лабораторных испытаний.

1. Способ получения жидкого топлива из торфа, включающий предварительную подготовку торфа с последующей его гидрогенизацией, отличающийся тем, что предварительную подготовку торфа осуществляют путем получения из него торфяной пульпы влажностью 87-99%, которую затем диспергируют в течение 1-10 мин, а гидрогенизацию осуществляют путем барбатирования торфяной пульпы водородом в присутствии платинового или платино-палладиевого катализатора в течение 5-180 мин, не прекращая ее диспергирования, при этом диспертирование и гидрогенизацию проводят при температуре 293-450 К° и давлении 1-15 атм, после гидрогенизации пульпу отстаивают и производят ее разделение на жидкое топливо и на непрореагировавшие реагенты.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в торфяную пульпу перед диспергированием вводят спирт в количестве 25-35 об.%.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в торфяную пульпу перед диспергированием вводят 0,1 н. раствор NaOH в количестве 0,01-0,02 мас.%.

Похожие патенты:

Способ гидрогенизации угля // 2333930

Изобретение относится к химической технологии, а именно к сжижению углей и может быть использовано для получения синтетических моторных топлив. .

Способ прямого сжижения угля // 2332440

Модифицированная термическая обработка тяжелых углеводородов // 2323246

Изобретение относится к быстрой термической обработке вязкого нефтяного исходного сырья. .

Способ переработки продуктов гидрогенизации угля // 2317315

Изобретение относится к способу переработки продуктов гидрогенизации угля и может быть использовано в нефтеперерабатывающей и коксохимической промышленности. .

Способ гидроэкстракции керогена в суперкритических условиях (варианты) и устройство для его осуществления // 2312126

Изобретение относится к вариантам способа гидроэкстракции керогена в сверхкритических условиях и к устройству для его осуществления. .

Способ ожижения бурых углей // 2280673

Изобретение относится к области переработки бурых углей путем их термического ожижения в органических растворителях. .

Способ получения жидких углеводородных смесей из твердого углеродсодержащего сырья // 2261891

Изобретение относится к получению жидких углеводородных смесей из горючих сланцев, нефтеносного песка, бурых и каменных углей, древесины. .

Способ переработки каменноугольной смолы // 2255956

Способ получения жидких углеводородов // 2203924

Изобретение относится к способам получения жидких углеводородов из твердого топлива (торф, горючие сланцы, лигниты, бурые и каменные угли) и углеродистого материала промышленных отходов (отходы углеобогащения, нефтепереработки, лигнины, пластические массы, резины и др.) и может быть использовано в углехимической и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности.

Способ получения азотно-фосфорных удобрений // 2188844

Изобретение относится к получению сложных удобрений, в частности азотно-фосфорных, содержащих мочевину. .

Способ ожижения каменного угля // 2391381

Изобретение относится к области переработки угля путем его ожижения в органических растворителях

Способ изготовления жидкого топлива из твердых горючих ископаемых и механотермохимический реактор для его осуществления // 2396303

Изобретение относится к способу получения жидкофазных и газообразных продуктов из твердых горючих ископаемых (ТГИ), таких как уголь, сланцы, богхеды, сапропелиты, торф и другие органические вещества, для получения жидкого и газообразного топлива полуфункционального применения в качестве сырья для изготовления моторного и других видов топлива

Способ прямого ожижения углей // 2445343

Изобретение относится к способам ожижения углей методом гидрогенизации для производства моторных топлив и химических продуктов (нафталин, тетралин-1-ол, -тетралин, изо-бутилфосфат, бензол, ксилолы и др.)

Высокопроизводительный камерный смеситель для каталитических суспензий масла как реактор для деполимеризации и полимеризации углеводородсодержащих отходов в средний дистиллят в контуре циркуляции // 2447131

Изобретение относится к устройству и способу получения дизельного топлива из углеводородсодержащих отходов, при этом подаваемые вещества - сухие отходы, остаточное масло, нейтрализующее вещество и катализатор - связаны с системой (103) подачи через воронку-смеситель (109) и сборник (104), который граничит с питающей емкостью (102), причем питающая емкость (102) через каналы (110) контура циркуляции масла соединена со сборником (115), высокопроизводительный камерный волновой смеситель (101) на стороне всасывания имеет соединяющий его с питающей емкостью (102) трубопровод, а на напорной стороне соединен с желобом (113) испарителя (114), соединенного с дистилляционной колонной (118), в которой установлен конденсатор (119), который через трубопроводы (124) и (126) соединен с приемником (125) продукта - дизельного топлива, причем ниже испарителя (114) расположен сборник (115), который через регулировочный клапан (130) соединен с нагревательной камерой (132), имеющей на выходной стороне шнековый выпуск (133), соединенный с емкостью (134) для остатков

Способ и оборудование для многостадийного ожижения углеродосодержащего твердого топлива // 2460757

Изобретение относится к многоэтапному способу ожижения углеродосодержащего твердого топлива, причем такой способ включает следующие этапы: 1) один или несколько видов углеродосодержащего твердого топлива смешивают с мазутом до образования топливо-мазутной суспензии, после чего такую топливо-мазутную суспензию обезвоживают при помощи нагревания и далее частично ожижают путем гидрогенизации при низко-среднем давлении, в результате чего образуются легкие компоненты нефти и мазутные шламы; 2) легкие компоненты нефти, полученные на этапе 1), гидрорафинируют для получения очищенной нефти; 3) мазутные шламы, полученные на этапе 1), газифицируют для получения синтетического газа; 4) синтетический газ, полученный на этапе 3), при помощи обычного процесса синтеза Ф-Т преобразуют в нефть синтеза Ф-Т; 5) нефть синтеза Ф-Т, полученная на этапе 4), далее проходит гидрорафинацию и гидрокрекинг для получения очищенной нефти, которую далее фракционируют для получения высококачественных нефтяных продуктов, включая сжиженный нефтяной газ (СНГ), бензин, авиационный керосин, дизельное топливо и другие соответствующие химические продукты

Обработка рециркулирующего газа для непосредственного термохимического преобразования высокомолекулярных органических веществ в маловязкое жидкое сырье, горючие материалы и топливо // 2470985

Изобретение относится к способу непосредственного термохимического преобразования высокомолекулярных органических исходных продуктов в низкомолекулярные органические продукты, которые при комнатной температуре существуют в виде маловязких жидкостей и являются горючими, включающему следующие стадии: 1) подготовку в реакторе исходного продукта, по меньшей мере одного восстанавливающего газа и труднолетучих фракций продукта, 2) шоковое нагревание подготовленного исходного продукта до температуры реакции, 3) преобразование исходного продукта с использованием температуры, восстанавливающего действия газа и автокаталитического эффекта фракций продукта в парообразные продукты реакции и реакционный газ, 4) отделение реакционного газа при помощи конденсации с отводом конденсирующихся продуктов реакции, 5) кондиционирование отделенного реакционного газа при помощи выпуска по меньшей мере части газовой смеси, дополнительно при помощи подачи водорода и/или другого восстанавливающего вещества, в частности, в форме оксида углерода или тетралина, 6) возврат кондиционированного реакционного газа в реактор, при этом кондиционированный реакционный газ подвергают сжатию и предварительному нагреванию перед его возвратом в реактор

Улучшенный способ гидроконверсии тяжелых масел посредством систем с псевдоожиженным слоем // 2481387

Изобретение относится к способу гидроконверсии тяжелого масла, выбираемого из сырой нефти, тяжелой сырой нефти, битумов из битуминозных песков, остатков перегонки, тяжелых фракций перегонки, деасфальтированных остатков перегонки, растительных масел, масел, полученных из угля и горючих сланцев, масел, полученных термическим разложением отходов, полимеров, биомассы, включающий направление тяжелого масла в зону гидроконверсии, осуществляемой в одном или более реакторов с псевдоожиженным слоем, в которые вводят водород, в присутствии подходящего гетерогенного нанесенного катализатора гидрирования, выполненного из носителя и активной фазы, состоящей из смеси сульфидов, один из которых получен из металла, принадлежащего группе VIB, а по меньшей мере еще один получен из металла, принадлежащего группе VIII, а также подходящего катализатора гидрирования, представляющего собой катализатор на основе сульфида Мо или W, нанодиспергированный в указанном тяжелом масле, и направление потока, поступающего из зоны гидроконверсии, в зону разделения, в которой отделенную жидкую фракцию, содержащую нанодисперсный катализатор, направляют рециклом в реактор(ы) с псевдоожиженным слоем

Способ переработки угля и/или углеродсодержащих отходов в жидкое топливо (варианты) // 2527944

Изобретение относится к вариантам способа переработки угля и/или углеродсодержащих отходов в жидкое топливо, заключающийся в том, что в реактор для электроимпульсного измельчения подают уголь и/или углеродсодержащие отходы, органический растворитель при соотношении уголь и/или углеродсодержащие отходы : органический растворитель 1:2 и воду не менее 5 мас.% от угля и/или углеродсодержащих отходов, воздействуют на находящиеся в реакторе для электроимпульсного измельчения уголь и/или углеродсодержащие отходы, органический растворитель и воду электрическим высоковольтным разрядом, измельчают уголь и/или углеродсодержащие отходы в среде органического растворителя и воды, получая водоугольную органическую смесь, подают ее в реактор для электроимпульсного измельчения, повторно измельчают уголь и/или углеродсодержащие отходы в водоугольной органической смеси и выделяют ожиженное топливо из смеси с повторно измельченным углем или углеродсодержащими отходами, при этом водоугольную органическую смесь пропускают через приеморазделительный блок и золоотделитель. Используют различные виды электрического высоковольтного разряда: электрический высоковольтный разряд высокой частоты, электрический высоковольтный разряд прямоугольной формы, электрический высоковольтный разряд постоянного напряжения, электрический высоковольтный биполярный разряд, электрический высоковольтный биполярный разряд прямоугольной формы. В нескольких вариантах осуществления способа проводится дополнительно их гидродинамическая обработка. Технический результат - получение более высокой степени конверсии угля и/или углеродсодержащих отходов. 7 н.п. ф-лы, 2 ил.

Способ переработки лигнина в жидкие углеводороды // 2573405

Изобретение относится к способу переработки лигнина в жидкие продукты и касается, в частности, способа переработки гидролизного лигнина в жидкие углеводороды и может быть использовано для получения жидких углеводородов (в т.ч. кислородсодержащих) в ходе переработки отходов деревообрабатывающей промышленности, в т.ч. целлюлозы и др. Предложен способ переработки лигнина в жидкие углеводороды, заключающийся в том, что гидролизный лигнин механически смешивают с катализатором, представляющим собой каталитическую систему на основе высокодисперсного металла, выбранного из группы, включающей Pt, Pd, Ni, Fe, нанесенного на углеродный носитель, способный нагреваться до высоких температур под воздействием СВЧ излучения, при массовом соотношении лигнин:катализатор в диапазоне 1-5:1, с последующим нагреванием полученной реакционной смеси до температуры 250-340°C под воздействием СВЧ излучения мощностью до 10 Вт в токе водорода при объемной скорости его подачи 500-1000 ч-1. Технический результатом явилось то, что предлагаемая совокупность существенных признаков изобретения позволила проводить процесс при атмосферном давлении, длительность которого составляет не более 30 минут, и при этом, как следствие, повышается производительность процесса, а также удалось упростить технологию его осуществления за счет проведения процесса при атмосферном давлении и, в отличие от прототипа, не требуется обработка гидролизного лигнина водой или спиртами в суперкритических условиях (при давлении 60-90 атм). Следует отметить, что процесс переработки гидролизного лигнина в условиях низкой СВЧ-мощности и умеренных температур позволил достичь достаточно высокого выхода жидких углеводородов. 1 табл.

Способы производства биотоплива // 2575707

Способ производства биотоплива, который включает обработку органического вещества водным растворителем и по меньшей мере одним дополнительным катализатором, который выбран из группы, состоящей из: кислотного катализатора, катализатора конверсии водяного пара, катализатора на основе алюмосиликата, сульфидного катализатора и основного катализатора, где органическое вещество и водный растворитель предусматривают в форме суспензии, и указанную обработку производят в условиях непрерывного потока с минимальной, независящей от объема скоростью потока суспензии, большей чем скорость оседания твердого вещества в суспензии, при этом указанная обработка включает: нагревание и повышение давления до целевой температуры между примерно 250°С и примерно 400°С и до целевого давления между примерно 100 бар и примерно 300 бар для получения биотоплива; обработку при целевой температуре и целевом давлении в течение определенного промежутка времени; и охлаждение и понижение давления в суспензии, и при этом указанный по меньшей мере один дополнительный катализатор добавляют к органическому веществу после нагревания до указанной температуры и после повышения давления до указанного уровня, но до указанного понижения давления в суспензии, биотопливо представляет собой бионефть, а указанное органическое вещество представляет собой уголь или древесно-волокнистое вещество. 33 з.п. ф-лы, 7 ил., 2 пр., 13 табл.