CN105038836B - 煤泥产制轻油、燃气裂解工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种煤泥产制轻油、燃气裂解工艺。该工艺包括以下步骤：将煤泥调和液态得到煤泥溶液，将该煤泥溶液进行稠化、酸化，得到经稠化、酸化后的煤泥溶液；菌群培养，将经稠化、酸化后的煤泥溶液与菌群混合，得到混合物，再将该混合物进行发酵，得到噬碳菌；在催化离子的作用下，水被分解，得到氢成分；在超强铵离子NH4 +×4的作用下，碳基中的碳键被截断；再将氢成分与被截断的碳键混合，搅拌下发生第一次碳氢化合反应，第一次碳氢离子化反应，得到混油品；再经第二次氢成分生成、第二次碳键断裂、第二次碳氢化合反应、第二次碳氢离子化反应，得到所述轻油、燃气。本发明的工艺可以将煤泥合理地利用、转化为燃料，其转化率可达95％。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤泥产制轻油、燃气裂解工艺，属于化工与生物能源技术领域。
背景技术
在宇宙中不灭的是碳，充满的是氢，而碳的原子序数为6，原子量为12.01115；氢的原子序数是1，原子量为1.00797；由此可见，两者之间差异较大，但是大自然又将两者创造成诸多物质，这也是人类几万年所百思不解之处，碳的本质是一个发射体也是一个吸收体，正因为碳是一个吸收体，才使得碳是不灭的。
目前，碳氢化合物均是大自然机械制造的，而发生后可掌握、可知的人力行为也是不知其所以然，这也是为何产生如此多的剩余物的由来，现有技术中，二氧化碳回收制备甲醇、炼焦水煤气过程是可以掌握的；二氧化碳回收制备甲醇可以使用铅、锌基或铜基作为催化剂，铅、锌基或铜基全为硫化矿受热分解后得到的，用其分解碳在化学上是可行的；另一种生产碳氢化合物的方法是利用碳本身在水中所产生的碳酸水溶液，通过醇化得到碳氢化合物。综上所述，碳氢化合物必先通过少碳手段来完成，即将碳键截短。现有技术中，超强酸(氟锑酸)能够分解碳键，但是不能掌控后续的工艺，大自然能够利用自然工序化合，那么理论上也能通过人工合成；先从碳解碳灭来研究，大气中的二氧化碳经有机植物吸收后，通过有机植物体内的温差，化合成为植物生长所需的能量，另外，水中的藻类也通过碳来成长，由此可见，碳能够在低、中温下化合分解，这极其符合碳在负压与零吸收(能)的分解条件。
目前，所有的生产生活已经离不开燃料，因此也导致了燃料的失衡，而燃料的运用需要有安全性、可掌握性、可操控性、大规模、价格低等特性，自然界充满燃料材料，关键在于运用手段与认知，但从碳氢化合物来分析，氢在整个地球大气圈可谓无处不在，取之不尽用之不竭；而碳时时、处处在产生，氢可以取之于空气、水等；而碳可以是自然碳，可以来自于污染回收物。
煤泥即是一种污染回收物，其为洗煤场洗煤产生的污水经回收污水后得到的物质。在国内，有上万家洗煤场，这些洗煤场每天产生的煤泥有上百万吨，煤泥是一种污染源，因此亟需解决。据统计，目前国内未经处理的煤泥有上亿吨，煤泥再生的方向也仅限于煤干石材料拌煤泥，生产低卡路里的燃煤发电锅炉用燃料，但是因工艺、成本、效率等问题，导致其推展有限；另外，在落后地方，居民将煤泥拌合小煤球以用于日常基本生活，虽然在开阔地还可以少量使用，但是在人口密集之处可能会造成中毒。
因此，目前探索出一种煤泥合理的利用方式是本领域亟需解决的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种煤泥产制轻油、燃气裂解工艺。
为达到上述目的，本发明提供一种煤泥产制轻油、燃气裂解工艺，该工艺包括以下步骤：将所述煤泥调和液态得到煤泥溶液，再将该煤泥溶液进行稠化、酸化，得到经稠化、酸化后的煤泥溶液；
菌群培养：将根霉与酵母菌混合后拌入植物培养料中进行培养，得到菌群；
混合：将所述经稠化、酸化后的煤泥溶液与菌群混合，得到混合物；
发酵：将经混合后得到的混合物进行发酵，得到噬碳菌，该噬碳菌将碳基从碳载体上分离出来；
第一次氢成分生成：在催化离子的作用下，使水被分解，得到氢成分；
第一次碳键断裂：在超强铵离子NH4 +×4的作用下，使所述碳基中的碳键被截断；优选碳基中的碳键在150-200℃被截断；
第一次碳氢化合反应：将所述经第一次氢成分生成反应得到的氢成分与经第一次碳键断裂后被截断的碳键进行混合，搅拌下发生碳氢化合反应，得到原油品；
第一次碳氢离子化反应：将所述原油品进行碳氢离子化反应，得到混油品；
第二次氢成分生成：在催化离子的作用下，使水被分解，得到氢成分；优选水在700℃以上的温度下被分解；
第二次碳键断裂：在超强铵离子NH4 +×4的作用下，使所述混油品中的碳键被截断；优选混油品中的碳键在150-200℃被截断；
第二次碳氢化合反应：将所述经第二次氢成分生成反应得到的氢成分与经第二次碳键断裂后被截断的碳键进行混合，搅拌下发生碳氢化合反应；
第二次碳氢离子化反应：将经第二次碳氢化合反应得到的产物进行碳氢离子化反应，得到所述轻油、燃气。
根据本发明所述的工艺，优选地，所述煤泥的粒径为250-350目。
根据本发明所述的工艺，优选地，所述煤泥在进行调和液态前需要对其进行前处理，该前处理的目的是为了除去煤泥因开放式堆放而混杂其中的各种杂质，以保护设备的顺利运行。该前处理过程为本领域常规的技术手段，本领域技术人员可以根据现场作业需要，选择合适的前处理手段，例如可以根据煤粒的大小通过网具进行筛选。
根据本发明所述的工艺，优选地，所述调和液态包括以下步骤：将所述煤泥与调和液进行混合，得到煤泥溶液；
更优选所述煤泥与调和液的质量比为1:1；
所述调和液包括含有氯离子、钠离子、硫离子、镁离子、钙离子、钾离子、碳酸氢根离子、溴离子、锶离子、硼离子及氟离子的水溶液或海水；
所述混合溶液的pH为7.9-8.1。
根据本发明所述的工艺，优选地，所述煤泥溶液经稠化后，煤泥颗粒的粒径为2-4微米。
根据本发明所述的工艺，上述稠化为本领域的常规技术手段，本领域技术人员可以根据现场作业要求选择合适的稠化方法，在本发明优选的实施方式中，可以采用剪式高速研磨机将煤泥颗粒细化至2-4微米，研磨后产生状态变化促使可流动的液态转化为不可流动的聚稠态，稠化的目的是为了更利于噬菌。
煤为高离子吸收体也是高放射体，碳的生成需吸收磁能(热能)即量子磁，需细化定会产生作用力(压力)，该作用力(压力)一定会产生热力，因此需要外覆阻热物质，海水为碱性其有吸热作用，热力在碱的阻吸下，碳即不受热。
根据本发明所述的工艺，优选地，所述酸化包括以下步骤：将草酸加入经稠化后的煤泥溶液中，将煤泥溶液的pH值调整为3.5-3.8。
稠化后的煤泥的pH值为7.9-8.1，煤泥本质为植物性载体，该载体布满毛絮孔，煤泥经高速研磨后会将海水中的卤素填满毛絮孔，此时的煤泥成不带水状，但是这极不符合菌体生存的条件，因此必需降低卤素的pH值。煤泥中的木质素聚合聚体为有机物，降低卤素的pH值相对需要使用性质相同的物质，酸中与木质素聚合聚体同性质的为草酸、即中性酸，此至关重要，使用其他酸将对木质素聚合聚体造成伤害。因此在本发明的优选实施方式中，取草酸为中合剂将煤泥调整至适合菌体生存的pH值环境(pH值3.5-3.8)以作为供菌体的养料。
根据本发明所述的工艺，优选地，所述菌群培养包括以下步骤：将根霉与酵母菌混合后拌入植物培养料中进行培养，得到菌源；再将该菌源拌入熟大米静置培菌，熟化后，再加入红糖水以扩大强健菌群；
更优选以根霉与酵母菌的混合物的总重量为100％计，所述根霉的质量分数为60％-99％，酵母菌的质量分数为1％-40％；
更优选所述根霉与酵母菌的混合物与植物培养料的质量比为1:3；
更优选所述植物培养料的制备方法包括以下步骤：将植物与水混合后将其打磨成植物浆料，即得到所述植物培养料；
进一步优选所述植物与水的质量比为2:1；
所述植物包括蓼科植物、桑枝叶、杏仁叶、川穹、白芍、凤梨、橘叶、大青桂皮及香椿枝叶的组合；
所述浆料的粒径为120-160目；
所述蓼科植物、桑枝叶、杏仁叶、川穹、白芍、凤梨、橘叶、大青桂皮及香椿枝叶的质量比为1:1:1:1:1:1:1:1:1；
更优选所述菌源培养的温度为30-36℃，相对湿度为80％以上，配比(该配比为根霉、酵母菌占植物培养料的质量百分比)为20％-25％；
更优选所述菌源与熟大米的质量比为10:100-15:100；
更优选所述静置培菌的时间为10-14天；
更优选所述红糖水与菌源的质量比为15:100；
进一步优选所述红糖水为红糖与水的质量比为1:50-1:100的红糖水。
根据本发明所述的工艺，酒曲是根霉(Rhizopus)酒曲或根霉(Rhizopus)酒曲和酵母菌的混合物，所述根霉酒曲和酵母菌的混合物中根霉酒曲为主要组分，占混合物总质量的60-99％。所述根霉酒曲可以是市售的，如：安琪酵母产出的、商品名为安琪根霉酒曲(SAP物料号:84000084)的市售酒曲；也可以是通过将商业渠道购买到的根霉菌种接种至合适培养基中培养获得的，商业渠道购买到的根霉菌，如：市售根霉Q303、中国科学院成都生物研究所的根霉3.866。根霉菌的培养基可以选择谷物作为培养基，尤其是大米培养基、麦粉培养基、麸皮培养基等。所述酵母菌可以是商业渠道购买到的可用于酒曲的酵母菌，包括：啤酒酵母(如：啤酒酵母K)、汉逊酵母属、假丝酵母属、子囊孢子繁殖酵母属、丝孢酵母属、中国科学院成都生物研究所的1308酿酒酵母等。
根霉菌和酵母菌可以分别单独培养获得，然后将二者混合，例如：
(1)根霉酒曲制备：取大米培养基(熟大米2kg、水6L)，灭菌冷却后，将占大米干重1％的根霉3.866接种于大米培养基中，28-30℃培养30h左右，得到根霉酒曲；
(2)酵母培养：取浓度为13°B×麦芽汁，取硫酸调节pH值至4.1-4.5，灭菌冷却后，按接种量2％接种啤酒酵母K于28-30℃培养20-24h，去除培养基，得到酵母菌；
(3)将根霉酒曲和酵母菌混合，得酒曲，其中根霉酒曲占酒曲总质量的60-99％。
根霉酒曲和酵母菌的培养还可以采用混合培养的方式。
根据本发明所述的工艺，在将所述菌源拌入熟大米静置培菌，熟化后，再加入红糖水以扩大强健菌群的过程中，温度均控制为30-36℃。
根据本发明所述的工艺，本发明所用的根霉在生物学上的分类是藻状菌纲、毛霉目、毛霉科、根霉属的单细胞微生物。
根据本发明所述的工艺，所述蓼科植物为草本、桑为木本、杏仁叶为杏树叶，上述物质中均含有草酸，其对一般致病菌有抑制作用。上述桑为桑叶，蓼科植物为植物整株均可以用，橘为叶，大青桂为皮，香椿为枝叶。
根据本发明所述的工艺，优选地，所述混合是将经稠化、酸化后的煤泥溶液和经菌群培养得到的菌群进行混合；
更优选所述经菌群培养得到的菌群与经稠化、酸化后的煤泥溶液的质量配比为100:12.2。
根据本发明所述的工艺，优选地，所述发酵是按照以下步骤进行的：将经混合后得到的混合物进行发酵，得到噬碳菌；
更优选所述发酵的温度为20-36℃，湿度为100％，发酵的时间为21-90天。
根据本发明所述的工艺，上述发酵需在温度为20-36℃、湿度为100％的条件下静置，供菌群噬化21-90天，7天内为菌群适应转型期，后15天菌群转类种成为噬碳菌；7天内，以每15分钟繁殖质变一次，第7天为672次代质性变种(每15分钟繁殖质变一次，则每天质变96次代，第7天即为672次代)，成适性噬碳菌，其可以将碳基与碳载体分离。
根据本发明所述的工艺，优选地，所述第一次氢成分生成步骤中所述的催化离子包括硫化物矿在370℃下受热所产生的离子；
更优选所述催化离子为锌离子或铜离子。
根据本发明所述的工艺，优选地，第一次氢成分生成步骤中水在700℃以上的温度下被分解。
根据本发明所述的工艺，优选地，所述第一次碳键断裂步骤中所述超强铵离子NH4 +×4的制备方法包括以下步骤：900-1000℃下，水在催化离子的作用下发生反应，得到NH4 +×4；
更优选所述催化离子为硫化物矿在370℃下受热所产生的离子；
进一步优选为锌离子或铜离子。
根据本发明所述的工艺，超强铵离子NH4 +×4制备过程中所需要的氮来源于空气中的氮气及水中溶解的少量氮气。
根据本发明所述的工艺，优选地，第一次碳键断裂步骤中所述碳基中的碳键在150-200℃被截断。
根据本发明所述的工艺，上述超强铵离子NH4 +×4是通过将铵根离子压缩4倍制备得到的，本发明对制备超强铵离子的设备不作限制，而只对其制备方法及反应条件加以限制：即900-1000℃下，水在催化离子(硫化物矿在370℃下受热所产生的离子)的作用下而制备得到。
在本发明优选实施方式中所用到的超强铵离子NH4 +×4是将水制成蒸汽，再在催化离子(硫化物矿在370℃下受热所产生的离子，优选为锌离子或铜离子)的作用下，使蒸汽状态的水被分解，得到氢成分及氧成分，再将氧成分分离，留下氢成分；得到的氢成分再和氮气(来源于空气中的氮气及水中溶解的少量氮气)进行反应，得到上述超强铵离子NH4 +×4。
根据本发明所述的工艺，优选地，所述第一次碳氢化合反应具体包括以下步骤：水浴下将由第一次氢成分生成的氢成分与经第一次碳键断裂后被截断的碳键进行混合，以10000转/分的速度搅拌，发生碳氢化合反应，得到原油品；
更优选所述氢与碳的质量比为1:1.6；
更优选所述碳氢化合反应的温度为70-80℃，反应时间为10分钟。
根据本发明所述的工艺，在所述第一次碳氢化合反应过程中，以10000转/分的速度高速搅拌反应体系会产生抛速贯力、压力、聚合力，进而会有利于碳氢化合反应的进行。
根据本发明所述的工艺，上述原油品呈青乌色液态，其包含碳氢化合物、有机物、腐化物、多类元素聚合物、高分子聚合物、木质素、氧化物、氢化物、碳化物等。
根据本发明所述的工艺，所述碳氢离子化反应即为轻油裂解反应，该反应是本领域公知的技术手段，同时本领域技术人员可以按照现场作业需要对所述碳氢离子化反应的反应参数进行选择、调整。
在本发明的优选实施方式中，第一次碳氢离子化反应分两段进行：首先在120℃下反应，然后将温度升至130-140℃，继续反应，优选每段反应的反应时间均为10分钟。
根据本发明所述的工艺，优选地，在所述第一次碳氢离子化反应后需要进行分馏操作，分馏操作后得到混油品。
根据本发明所述的工艺，优选地，所述第二次氢成分生成步骤中所述催化离子包括硫化物矿在370℃下受热所产生的离子；
更优选所述催化离子为锌离子或铜离子。
根据本发明所述的工艺，优选地，第二次氢成分生成步骤中水在700℃以上的温度下被分解。
根据本发明所述的工艺，优选地，所述第二次碳键断裂步骤中所述超强铵离子NH4 +×4的制备方法包括以下步骤：900-1000℃下，水在催化离子的作用下，得到NH4 +×4；
更优选所述催化离子包括硫化物矿在370℃下受热所产生的离子；
进一步优选所述催化离子为锌离子或铜离子。
根据本发明所述的工艺，优选地，第二次碳键断裂步骤中所述碳基中的碳键在150-200℃被截断。
根据本发明所述的工艺，优选地，所述第二次碳氢化合反应具体包括以下步骤：水浴下将由第二次氢成分生成的氢成分与经第二次碳键断裂后被截断的碳键进行混合，以10000转/分的速度搅拌，发生碳氢化合反应；
更优选所述氢与碳的质量比为1:1.6；
更优选所述碳氢化合反应的温度为70-80℃，反应时间为10分钟。
根据本发明所述的工艺，所述碳氢离子化反应即为轻油裂解反应，该反应是本领域公知的技术手段，同时本领域技术人员可以按照现场作业需要对所述碳氢离子化反应的反应参数进行选择、调整。
在本发明的优选实施方式中，第二次碳氢离子化反应分三段进行：首先在120℃下反应，然后将温度升至130-140℃进行反应，再将温度升至141-350℃，继续进行反应，优选每段反应的反应时间均为10分钟。
根据本发明所述的工艺，优选地，在所述第二次碳氢离子化反应后需要进行精馏操作，精馏操作结束后得到所述轻油、燃气。
本发明的工艺可以将煤泥合理的利用、转化为燃料，其转化率较高，可以达到95％。
附图说明
图1为本发明煤泥产制轻油、燃气裂解工艺流程图；
图2为本发明实施例中样品A、C、D的气相层析质谱图；
图3、图4为本发明实施例中样品A的气相层析质谱图；
图5、图6为本发明实施例中样品C的气相层析质谱图；
图7、图8为本发明实施例中样品D的气相层析质谱图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，以下将通过具体的实施例及说明书附图详细地说明本发明的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点，但是不作为对本案可实施范围的限定。
本发明实施例中所用到的煤泥原料为贵州省红果县洗煤场回收的煤泥水沥出的煤泥，该煤泥的直径为250-350目，测得其热值为2700卡(C含量)。
实施例1
本实施例提供了一种煤泥产制轻油、燃气裂解工艺，该工艺包括以下步骤：
(1)、整理选料：根据煤粒的大小通过网具对煤泥进行前处理，前处理的目的是为了除去煤泥因开放式堆放而混杂其中的各种杂质，以保护设备的顺利运行。
(2)、调和液态：将质量比为1:1的经前处理后的煤泥与调和液(海水)以拌合器进行拌合混合至液态，得到煤泥溶液；该煤泥溶液的pH值为8。
(3)、稠化：将步骤(2)得到的煤泥溶液通过剪式高速研磨机将煤泥颗粒细化至2-4微米级粒径。
(4)、酸化：将草酸加入经稠化后的煤泥溶液中，酸化后煤泥溶液的pH值为3.5-3.8。
(5)、菌群培养：将根霉与酵母菌混合后拌入植物培养料(根霉与酵母菌的混合物与植物培养料的质量比为1:3)中进行培养，培养的温度为30-36℃，相对湿度为80％以上，配比为20％-25％，得到菌源；再将该菌源拌入熟大米(菌源与熟大米的质量比为10:100-15:100)静置培菌10-14天，熟化后，再加入与菌群的质量比为15:100的红糖水(该红糖水为红糖与水的质量比为1:50-1:100的红糖水)以扩大强健菌群；
以根霉与酵母菌的混合物的总重量为100％计，所述根霉的质量分数为60％-99％，酵母菌的质量分数为1％-40％；
所述植物培养料的制备方法包括以下步骤：将植物与水以质量比为2:1进行混合后再将其打磨成植物浆料，即得到所述植物培养料；该植物培养料的粒径为120-160目；上述植物包括蓼科植物、桑枝叶、杏仁叶、川穹、白芍、凤梨、橘叶、大青桂皮及香椿枝叶以质量比为1:1:1:1:1:1:1:1:1的组合。
(6)、混合：将经稠化、酸化后的煤泥溶液和经菌群培养得到的菌群以质量比为12.2:100进行混合。
(7)、发酵：经稠化、酸化后的煤泥溶液和经菌群培养得到的菌群混合后，在温度为20-36℃，湿度为100％的条件下进行发酵21-90天，得到噬碳菌；该噬碳菌可以将碳基从碳载体上分离。
(8)、第一次氢成分生成：在锌离子或铜离子(为硫化物矿在370℃下受热所产生的离子)的作用下，水在700℃以上的温度下被分解，得到氢成分。
(9)、第一次碳键断裂：在超强铵离子NH4 +×4的作用下，所述经发酵得到的碳基中的碳键在150-200℃被截断；
所述超强铵离子NH4 +×4的制备方法包括以下步骤：900-1000℃下，水在锌离子或铜离子(为硫化物矿在370℃下受热所产生的离子)的作用下，得到NH4 +×4。
(10)、第一次碳氢化合反应：水浴下将由第一次氢成分生成反应得到的氢成分与经第一次碳键断裂后被截断的碳键以质量比为1:1.6进行混合，以10000转/分的速度搅拌，70-80℃下发生碳氢化合反应10分钟，得到原油品。
(11)、第一次碳氢离子化反应：将经第一次碳氢化合反应得到的原油品进行碳氢离子化反应。
第一次碳氢离子化反应首先在120℃下反应10分钟，然后将温度升至130-140℃，继续反应10分钟。
(12)、分馏：将第一次碳氢离子化反应得到的产物进行分馏，得到混油品。
(13)、第二次氢成分生成：在锌离子或铜离子(为硫化物矿在370℃下受热所产生的离子)的作用下，水在700℃以上的温度下被分解，得到氢成分。
(14)、第二次碳键断裂：在超强铵离子NH4 +×4的作用下，所述经分馏后得到的混油品中的碳键在150-200℃被截断；
所述超强铵离子NH4 +×4的制备方法包括以下步骤：900-1000℃下，水在锌离子或铜离子(为硫化物矿在370℃下受热所产生的离子)的作用下，得到NH4 +×4。
(15)、第二次碳氢化合反应：水浴下将由第二次氢成分生成的氢成分与经第二次碳键断裂后被截断的碳键以质量比为1:1.6进行混合，以10000转/分的速度搅拌，70-80℃发生碳氢化合反应10分钟。
(16)、第二次碳氢离子化反应：将经第二次碳氢化合反应得到的产物进行碳氢离子化反应。
第二次碳氢离子化反应首先在120℃下反应10分钟，然后将温度升至130-140℃，反应10分钟，再将温度升至141-350℃，继续反应10分钟。
(17)、精馏：在所述第二次碳氢离子化反应后需要进行精馏操作，该精馏操作包括以下步骤：将第二次碳氢离子化反应得到的产物进行精馏，得到所述轻油、燃气。
本发明煤泥产制轻油、燃气裂解工艺流程图如图1所示。
分馏及精馏后得到的产品及产品相关参数如下表1所示：
表1分馏及精馏后得到的产品及产品相关参数
分析例
本分析例提供了由上述实施例1制备得到的碳氢化合物产品的分析测试实验，具体包括以下项目：
样品说明：包含浮油、乳化层及地层的样品四支，分别编号为A、B、C、D；样品A、B分别为实施例1制备得到的碳氢化合物产品在120℃以下的温度进行分馏得到的上层与下层馏出物；样品C、D分别为实施例1制备得到的碳氢化合物产品在130℃以上的温度进行分馏得到的上层与下层馏出物；本分析实验仅针对浮油部分以离心法取上层油品进行分析测试，样品B因浮油很少，未予分析。
分析方法：
采用ASTM D5291标准分析样品A、C、D上层油相中的C、H元素含量；
采用ASTM D5453标准分析样品A、C、D上层油相中的S元素的含量；
采用ASTM D5762标准分析样品A、C、D上层油相中的N元素的含量；
采用高温GC模拟蒸馏法分析蒸馏温度分布(ASTM D2887)；
采用FT-NMR核磁共振光谱法分析碳结构特性：Ca(芳香碳)、Cp(石蜡碳)、Cn(环烷碳)；
采用CC/MSD气相层析质谱法分别鉴别样品A、C、D上层油相中的成分；
采用HPLC法分析单环、双环及三环以上芳香烃含量(ASTM D6591)。
上述分析项目的分析结果如表2-表8所示，其中，样品A、C、D的气相层析质谱图如图2-图8所示；
表2样品A、C、D上层油相中的C、H、S、N元素含量
| A | C | D | |
| C，碳含量(wt％) | 84.61 | 86.88 | 86.63 |
| H，氢含量(wt％) | 11.37 | 12.22 | 12.43 |
| S，硫含量(wt％) | 0.28 | 0.19 | 0.17 |
| N，氮含量(ppmw) | 155 | 100 | 110 |
表3样品A、C、D蒸馏温度分布数据
| A | C | D | |
| 初沸点(IBP，℃) | 224.6 | 233.8 | 232.7 |
| 5％ | 271.8 | 287.4 | 286.9 |
| 10％ | 292.2 | 307.3 | 307.0 |
| 20％ | 313.7 | 329.6 | 329.2 |
| 30％ | 328.5 | 344.1 | 343.8 |
| 40％ | 340.5 | 356.5 | 356.2 |
| 50％ | 352.8 | 368.1 | 367.9 |
| 60％ | 366.1 | 380.5 | 380.3 |
| 70％ | 383.2 | 396.7 | 396.4 |
| 80％ | 410.0 | 417.3 | 417.0 |
| 90％ | 434.8 | 439.4 | 439.1 |
| 95％ | 449.6 | 457.7 | 457.3 |
| 终沸点(FBP，℃) | 503.4 | 527.7 | 525.2 |
表4样品A、C、D上层油相中芳香碳、石蜡碳、环烷碳的含量
| A | C | D | |
| Ca芳香碳，wt％ | 24.6 | 17.7 | 18.4 |
| Cp石蜡碳，wt％ | 38.5 | 44.7 | 42.9 |
| Cn环烷碳，wt％ | 36.9 | 37.6 | 38.7 |
表5样品A、C、D上层油相中单环、双环及三环以上芳香烃含量
| A | C | D | |
| 饱和烃，wt％ | - | - | 68.5 |
| 单环芳香烃，wt％ | - | - | 19.3 |
| 双环芳香烃，wt％ | - | - | 6.2 |
| 多环芳香烃，wt％ | - | - | 6.1 |
| 总芳香烃，wt％ | - | - | 31.5 |
表6样品A蒸馏温度分布数据
表7样品C蒸馏温度分布数据
| 回收 | 沸点/℃ | 回收 | 沸点/℃ | 回收 | 沸点/℃ | 回收 | 沸点/℃ |
| 质量％ | 质量％ | 质量％ | 质量％ | ||||
| 初沸点 | 233.8 | 26.0 | 338.2 | 52.0 | 370.6 | 78.0 | 412.9 |
| 1.0 | 247.2 | 27.0 | 339.8 | 53.0 | 371.6 | 79.0 | 415.2 |
| 2.0 | 262.5 | 28.0 | 341.2 | 54.0 | 372.8 | 80.0 | 417.3 |
| 3.0 | 272.5 | 29.0 | 342.6 | 55.0 | 374.1 | 81.0 | 419.4 |
| 4.0 | 280.9 | 30.0 | 344.1 | 56.0 | 375.3 | 82.0 | 421.3 |
| 5.0 | 287.4 | 31.0 | 345.3 | 57.0 | 376.6 | 83.0 | 423.5 |
| 6.0 | 292.5 | 32.0 | 346.6 | 58.0 | 377.8 | 84.0 | 425.6 |
| 7.0 | 296.8 | 33.0 | 347.8 | 59.0 | 379.1 | 85.0 | 427.7 |
| 8.0 | 300.9 | 34.0 | 349.2 | 60.0 | 380.5 | 86.0 | 429.9 |
| 9.0 | 304.5 | 35.0 | 350.3 | 61.0 | 382.0 | 87.0 | 432.3 |
| 10.0 | 307.3 | 36.0 | 351.7 | 62.0 | 383.3 | 88.0 | 434.8 |
| 11.0 | 310.3 | 37.0 | 352.8 | 63.0 | 384.8 | 89.0 | 436.8 |
| 12.0 | 313.0 | 38.0 | 354.0 | 64.0 | 386.3 | 90.0 | 439.4 |
| 13.0 | 315.4 | 39.0 | 355.2 | 65.0 | 387.9 | 91.0 | 442.3 |
| 14.0 | 317.6 | 40.0 | 356.5 | 66.0 | 389.5 | 92.0 | 445.0 |
| 15.0 | 319.8 | 41.0 | 357.7 | 67.0 | 391.4 | 93.0 | 448.5 |
| 16.0 | 321.9 | 42.0 | 358.9 | 68.0 | 393.0 | 94.0 | 452.5 |
| 17.0 | 323.8 | 43.0 | 359.9 | 69.0 | 394.8 | 95.0 | 457.7 |
| 18.0 | 325.9 | 44.0 | 361.0 | 70.0 | 396.7 | 96.0 | 463.7 |
| 19.0 | 327.8 | 45.0 | 362.2 | 71.0 | 398.7 | 97.0 | 471.5 |
| 20.0 | 329.6 | 46.0 | 363.4 | 72.0 | 400.6 | 98.0 | 482.0 |
| 21.0 | 330.9 | 47.0 | 364.6 | 73.0 | 402.5 | 99.0 | 500.3 |
| 22.0 | 332.3 | 48.0 | 365.7 | 74.0 | 404.7 | 终沸点 | 527.7 |
| 23.0 | 333.7 | 49.0 | 366.9 | 75.0 | 406.6 | ||
| 24.0 | 335.3 | 50.0 | 368.1 | 76.0 | 408.7 | ||
| 25.0 | 336.8 | 51.0 | 369.4 | 77.0 | 410.8 |
表8样品D蒸馏温度分布数据
本发明以100kg煤泥为原料，经1小时二次反复反应，每次以达温后(120℃)与130℃，每10分钟操作1次，每10分钟投料16.67kg，每次可以制取15.8kg油品。因此，采用本发明的工艺可以将煤泥合理的利用、转化为燃料，其转化率较高，可以达到95％。
本发明可以将碳在短时间内转化为能源，由本发明提供的分析可清楚证实，使用本发明的工艺可以得到煤泥内百分之百的碳元素；由质谱图图2-8可知，经本发明的工艺，碳键结构基本相同，同时这又可以证实碳键截断过程可以通过人工手段实现。
综上所述，通过人工手段回收碳、分解碳的工艺是可行的。初步统计结果表明，目前全球年排放碳量已经达到百亿吨，如果将其回收转化为能源相当于百亿吨能源，在碳的转化过程中碳还是碳，为了将其转化为能源(碳氢化合物)需要添加氢或其他各种元素，而氢在大气圈是无所不在的，既方便又容易取得，例如可以通过从水中提纯氢，再将氢与碳结合发生碳氢化合反应即可制得能源(碳氢化合物)。此外，本发明将人工排放的碳资源进行合理利用，转化为碳氢化合物，同时也降低了二氧化碳的排放，进而缓解了温室效应。
Claims (35)
1.一种煤泥产制轻油、燃气裂解工艺，其中，该工艺包括以下步骤：
将所述煤泥调和液态得到煤泥溶液，再将该煤泥溶液进行稠化、酸化，得到经稠化、酸化后的煤泥溶液；
菌群培养：将根霉与酵母菌混合后拌入植物培养料中进行培养，得到菌群；
混合：将所述经稠化、酸化后的煤泥溶液与菌群混合，得到混合物；
发酵：将经混合后得到的混合物进行发酵，得到噬碳菌，该噬碳菌将碳基从碳载体上分离出来；
第一次氢成分生成：在催化离子的作用下，使水被分解，得到氢成分；第一次碳键断裂：在超强铵离子NH4 +×4的作用下，使所述碳基中的碳键被截断；
第一次碳氢化合反应：将所述经第一次氢成分生成反应得到的氢成分与经第一次碳键断裂后被截断的碳键进行混合，搅拌下发生碳氢化合反应，得到原油品；
第一次碳氢离子化反应：将所述原油品进行碳氢离子化反应，得到混油品；
第二次氢成分生成：在催化离子的作用下，使水被分解，得到氢成分；第二次碳键断裂：在超强铵离子NH4 +×4的作用下，使所述混油品中的碳键被截断；
第二次碳氢化合反应：将所述经第二次氢成分生成反应得到的氢成分与经第二次碳键断裂后被截断的碳键进行混合，搅拌下发生碳氢化合反应；
第二次碳氢离子化反应：将经第二次碳氢化合反应得到的产物进行碳氢离子化反应，得到所述轻油、燃气；
所述第一次碳键断裂、第二次碳键断裂步骤中所述超强铵离子NH4 +×4的制备方法包括以下步骤：在900-1000℃下，水在催化离子的作用下发生反应，得到NH4 +×4。
2.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述煤泥的粒径为250-350目。
3.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述煤泥溶液经稠化后，煤泥的粒径为2-4微米。
4.根据权利要求1所述的工艺，其中，在第一次氢成分生成过程中，所述水在700℃以上的温度下被分解。
5.根据权利要求1所述的工艺，其中，在第一次碳键断裂过程中，所述碳基中的碳键在150-200℃被截断。
6.根据权利要求1所述的工艺，其中，在所述第一次碳氢离子化反应后需要进行分馏操作，分馏后得到混油品。
7.根据权利要求1所述的工艺，其中，在第二次氢成分生成过程中，所述水在700℃以上的温度下被分解。
8.根据权利要求1所述的工艺，其中，在第二次碳键断裂过程中，混油品中的碳键在150-200℃被截断。
9.根据权利要求1所述的工艺，其中，在第二次碳氢离子化反应后需要进行精馏操作，精馏后得到所述轻油、燃气。
10.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述调和液态包括以下步骤：将所述煤泥与调和液进行混合，得到煤泥溶液。
11.根据权利要求10所述的工艺，其中，所述煤泥与调和液的质量比为1:1。
12.根据权利要求10或11所述的工艺，其中，所述调和液包括含有氯离子、钠离子、硫离子、镁离子、钙离子、钾离子、碳酸氢根离子、溴离子、锶离子、硼离子及氟离子的水溶液或海水。
13.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述酸化包括以下步骤：将草酸加入经稠化后的煤泥溶液中，将煤泥溶液的pH值调整为3.5-3.8。
14.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述菌群培养包括以下步骤：将根霉与酵母菌混合后拌入植物培养料中进行培养，得到菌源；再将该菌源拌入熟大米静置培菌，熟化后，再加入红糖水以扩大强健菌群。
15.根据权利要求14所述的工艺，其中，以根霉与酵母菌的混合物的总重量为100％计，所述根霉的质量分数为60％-99％，酵母菌的质量分数为1％-40％。
16.根据权利要求14所述的工艺，其中，所述根霉与酵母菌的混合物与植物培养料的质量比为1:3。
17.根据权利要求14所述的工艺，其中，所述植物培养料的制备方法包括以下步骤：将植物与水混合后再将其打磨成植物浆料，即得到所述植物培养料。
18.根据权利要求17所述的工艺，其中，所述植物与水的质量比为2:1；所述植物包括蓼科植物、桑枝叶、杏仁叶、川穹、白芍、凤梨、橘叶、大青桂皮及香椿枝叶的组合；所述浆料的粒径为120-160目；所述蓼科植物、桑枝叶、杏仁叶、川穹、白芍、凤梨、橘叶、大青桂皮及香椿枝叶的质量比为1:1:1:1:1:1:1:1:1。
19.根据权利要求14所述的工艺，其中，所述菌源培养的温度为30-36℃，相对湿度为80％以上，配比为20％-25％，且该配比为根霉、酵母菌占植物培养料的质量百分比。
20.根据权利要求14所述的工艺，其中，所述菌源与熟大米的质量比为10:100-15:100。
21.根据权利要求14所述的工艺，其中，所述静置培菌的时间为10-14天。
22.根据权利要求14所述的工艺，其中，所述红糖水与菌源的质量比为15:100。
23.根据权利要求22所述的工艺，其中，所述红糖水为红糖与水的质量比为1:50-1:100的红糖水。
24.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述菌群与经稠化、酸化后的煤泥溶液的质量配比为100:12.2。
25.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述发酵的温度为20-36℃，湿度为100％，发酵的时间为21-90天。
26.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述第一次氢成分生成、第二次氢成分生成步骤中所述的催化离子包括硫化物矿在370℃下受热所产生的离子。
27.根据权利要求26所述的工艺，其中，所述催化离子为锌离子或铜离子。
28.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述超强铵离子NH4 +×4制备过程中所用的催化离子包括硫化物矿在370℃下受热所产生的离子。
29.根据权利要求28所述的工艺，其中，所述催化离子为锌离子或铜离子。
30.根据权利要求1或26所述的工艺，其中，所述第一次碳氢化合反应具体包括以下步骤：水浴下将由第一次氢成分生成的氢成分与经第一次碳键断裂后被截断的碳键进行混合，以10000转/分的速度搅拌，发生碳氢化合反应，得到原油品。
31.根据权利要求30所述的工艺，其中，所述氢与碳的质量比为1:1.6。
32.根据权利要求30所述的工艺，其中，所述碳氢化合反应的温度为70-80℃，反应时间为10分钟。
33.根据权利要求1或26所述的工艺，其中，所述第二次碳氢化合反应具体包括以下步骤：水浴下将由第二次氢成分生成的氢成分与经第二次碳键断裂后被截断的碳键进行混合，以10000转/分的速度搅拌，发生碳氢化合反应。
34.根据权利要求33所述的工艺，其中，所述氢与碳的质量比为1:1.6。
35.根据权利要求33所述的工艺，其中，所述碳氢化合反应的温度为70-80℃，反应时间为10分钟。
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