RS58686B1 - Postupak i uređaj za proizvodnju ugljovodonika - Google Patents

Description

Opis

OBLAST PRONALASKA

[0001] Ovaj pronalazak odnosi se na oblast proizvodnje ugljovodonika, određenije na oblast proizvodnje ugljovodonika konverzijom biološkog materijala postupkom hidrotermalne likvefakcije.

POZADINA PRONALASKA

[0002] Svet se suočava sa fluktuacijama u cenama sirove nafte kao i izazovima energetske bezbednosti, ekonomske stabilnosti i razvoja. Dalje zabrinutosti za životnu sredinu koje se odnose na klimatske promene zbog 'efekta staklene bašte' su sve više u fokusu. Dalje, broj konvencionalnih izvora energije kao što je nafta se smanjuju. Ovo zahteva efikasniju i održivu upotrebu izvora, uključujući nekonvencionalne i alternativne izvore.

[0003] Stoga, postoji veliki i rastući globalni interes u novim tehnologijama za proizvodnju tečnih ugljovodonika iz bogatih izvora niske cene kao što su lignit, treset, biomasa, ostaci i otpad. Opšta karakteristika ovih izvora niske cene je da oni obično imaju visok sadržaj vlage, sadržaj kiseonika na bazi bez suvog pepela u opsegu 20-60 %, a sadržaj pepela je u opsegu od nekoliko procenata do više od 50 mas.%, što rezultuje niskom toplotnom vrednošću kao što je primljeno.

[0004] Tehnologije za proizvodnju nekonvencionalnih tečnih ugljovodonika su poznate, npr. proizvodnja tečnih ugljovodonika iz uglja poznata je više od 150 godina. Piroliza ili karbonizovanje na visokoj temperaturi je drugi dobro poznat put za proizvodnju tečnih ugljovodonika iz čvrstog goriva. Zavisno od specifičnog postupka, uvodni tok može da se zagreje do temperature u opsegu 450 do 1000 °C u odsustvu kiseonika, sušenje isparljivih jedinjena i ostavljajući proizvod koks. Prinosi ugljovodonika mogu veoma da variraju i da budu u opsegu od 10 do 75 % zavisno od isparljivog sadržaja specifičnih uvodnih tokova i uslova postupka. Uopšteno brzo zagrevanje (brza piroliza) i kratko vreme zadržavanja obezbeđuje najviše prinose. Međutim, piroliza je ograničena na suve uvodne tokove, npr. sadržaji vlage do približno 10 mas.%. Dalje, kako se vrlo ograničena konverzija tečnog ugljovodonika proizvedenog javlja tokom obrade, tečni ugljovodonici proizvedeni imaju visok sadržaj kiseonika i vode, a tečni ugljovodonici proizvedeni naknadno imaju nisku toplotnu vrednost. Dalje, tečni ugljovodonici nisu mešljivi sa dizel-gorivom i sirovom naftom, i su korozivni i podložni polimerizaciji što otežava dugotrajno skladištenje. Ovo ograničava direktnu upotrebu tih tečnosti pirolitičkih ugljovodonika. Nadogradnja pirolitičkih ugljovodonika može da se izvede hidrodezoksigenacijom ili dodavanjem vodonika tokom postupka pirolize. Međutim, iako su takvi postupci hidrogenacije tehnički izvodljivi, oni će značajno povećati troškove proizvodnje jer se kiseonik ne uklanja pirolizom, i proizvodnja vodonika je relativno skupa.

[0005] Proizvodnja tečnih ugljovodonika iz sirovine koja nije ugalj takođe se izvodi pirolizom, kao i indirektnim i direktnim tehnikama likvefakcije opisanim gore. Međutim, zajedničko za njih je da one sve zahtevaju relativno suve uvodne tokove. Osnovni problem je razlika u sehiometriji uvodnog toka i tečnih ugljovodoničnih goriva. Na primer, suvo drvo može da se prikaže formulom CH1,4O0,7, dok tečna ugljovodonična goriva mogu da se prikažu formulom CH2:

CH1,4O0,7→ CH2

[0006] To u osnovi rezultira neophodnom potrebom za dodavanjem vodonika i/ili uklanjanjem ugljenika tokom obrade radi adaptacije odnosa H/C i uklanjanje kiseonika. Uklanjanje ugljenika kao čađi i CO2smanjuje maksimalne prinose željenih ugljovodonika koji se mogu dobiti, dok je proizvodnja vodonika relativno skupa i značajno povećava kompleksnost i smanjuje efikasnost tih postupaka. Stoga, da bi bili održivi, ti postupci zahtevaju veoma velike razmere i, zbog toga, postaju veoma kapitalno intenzivni (UK DTI, Coal Liquefaction, Cleaner Coal Programme, Technology Status Report 010, Oktobar 1999.god.).

[0007] Stoga, postoji veliki interes za razvojem poboljšanih tehnika proizvodnje za tečne ugljovodonike koje nemaju nedostatke opisane gore. Konverzija sirovine u vodi pod pritiskom na povišenim temperaturama je put koja je privuko značajnu pažnju tokom proteklih decenija. Takve tehnike se uopšteno nazivaju hidrotermalna obrada, i uopšteno konvertuju sirovinu u tečni proizvod ugljovodonika, proizvod čađi, vodenu fazu koja obuhvata organske supstance rastvorljive u vodi, gas i mineralni proizvod.

[0008] Prednost hidrotermalne obrade je da se voda drži pod pritiskom tako da se održava u njenom tečnom i/ili superkritičnom stanju što znači da nema pojave faznog prelaza u vodenu paru tokom postupka. Stoga, gubitak energije, u obliku latentne toplote uparavanja, ne mora da se isporučuje, i zbog toga su eliminisani postupci u kojima se troši energija kao što je uparavanje ili destilacija. To čini te postupke veoma energetski efikasnim naročito za vlažne uvodne tokove.

[0009] Voda, u blizini njene kritične tačke (374 °C, 221 bar) dobija fizička svojstva koja se veoma razlikuju od vode na uslovima okoline, npr. proizvod disocijacije vode je više od tri reda veličine veći, što menja njen polaritet od polarnog rastvarača u nepolarni rastvarač, otpori prenosu toplote i mase u interfazi značajno su smanjeni i brzine prenosa mase i toplote zbog toga su povećane.

[0010] Zbog ovih svojstava vode u blizini njene kritične tačke, voda može da služi i kao reakciona sredina, katalizator za kiselo i bazno katalizovane reakcije i kao reaktant i izvor vodonika u postupku konverzije.

[0011] Stoga, hidrotermalna obrada ima mogućnost da smanji sadržaj kiseonika vlažne oksigenovane sirovine sa manjim parazitskim energetskim gubicima i sa manje potrebnog vodonika zbog formiranja vodonika in situ.

[0012] Dezoksigenacija prolazi kroz reakcije dehidracije, dekarboksilacije i hidrogenacije. Međutim, putevi reakcije su složeni i u velikoj meri su nepoznati, osim za jednostavne molekule. Ugljenični makromolekuli mogu da se podvrgnu različitim reakcijama uključujući hidrolizu, dehidraciju, dekarboksilaciju, ponovno formiranje pare, rekaciju pomeranja slobodnog gasa, krekovanje sa vodenom parom, Boduarovu reakciju, hidrogenaciju, metanaciju, Fischer-Tropsch, aldolnu kondenzaciju, esterifikaciju, sintezu metanola itd. Brzina pojedinačnih reakcija i mera do koje konverzija nastavlja specifičnim putem reakcije zavisi od brojnih faktora.

[0013] Postupci se razlikuju po specifičnim radnim uslovima i dizajnu i planu postupka koji se primenjuju, npr. sirovina, suvi sadržaj čvrstih supstanci u uvodnom toku, sadržaj pepela uvodnog toka, radni pritisak i temperatura, pH, katalizatori i ostali aditivi prisutni u različitim delovima postupka, vreme zadržavanja u različitim delovima postupka, integracija toplote, primenjene tehnike razdvajanja uključujući dalje rukovanje i poboljšanje proizvoda itd.

[0014] Uprkos činjenici da hidrotermalne tehnologije imaju mnoge potencijalne koristi u odnosu na uobičajene postupke obrade biomase i ostalih organskih makromolekula u korisna goriva i hemikalije, ostaje činjenica da ove tehnologije nisu još uvek široko komercijalizovane (A. Peterson et al, 2008).

[0015] Poboljšan postupak i uređaj za proizvodnju tečnih ugljovodoniak kao glavnog proizvoda i bez problema i nedostataka opisanih gore opisan je od strane Iversen u PCT/DK2012/000071.

[0016] WO 2006/117002 opisuje postupak i uređaj za intenziviranje energetskog sadržaja organskog materijala prevođenjem materijala u ugljovodonike i njihove rezultujući proizvod.

[0017] Jedan od izazova prethodno poznatih postupaka je relativno velika potrošnja energije za razdvajanje različitih frakcija proizvedenog ugljovodonika, sa svrhom proizvodnje različitih krajnjih proizvoda. U tradicionalnim postupcima, ovo se izvodi zagrevanjem proizvedenog ugljovodonika i zatim razdvajanjem komponenata prema tačkama kondenzovanja različitih frakcija.

[0018] Poznati postupak za razdvajanje različitih frakcija ugljovodonika dobro funkcioniše i ima visoku važnost za tradicionalno proizvedene ugljovodonike, npr. fosilni ugljovodonici proizvedeni iz rezervoara naftnog peska sa nivoa podterena ili terena. Postupak međutim zahteva značajan ulaz energije i zbog toga povećava troškove proizvodnje željenih ugljovodonika.

[0019] Zbog toga, poželjno je da se obezbedi novi postupak i odgovarajući uređaj kojima će se smanjiti ukupna potrošnja energije u postupku i time da se obezbede ugljovodonični proizvodi ekološki prihvatljiviji, naročito kada se primeni postupak konverzije za proizvodnju ugljovodonika iz biološkog materijala.

SUŠTINA PRONALASKA

[0020] U jednom aspektu ovog pronalaska, predmet je da se obezbedi postupak koji će smanjiti ukupne energetske zahteve za proizvodnju ugljovodoničnih proizvoda manje viskoznosti i povećati direktnu korisnost ugljovodoničnog proizvoda manje viskoznosti.

[0021] Prema ovom pronalasku, ovaj predmet se postiže postupkom za proizvodnju tečnog ugljovodonika prevođenjem ugljeničnog materijala sadržanog u jednoj ili više sirovina, pri čemu taj postupak obuhvata faze definisane u patentnom zahtevu 1.

[0022] Obezbeđivanjem faze mehaničke separacije pre smanjenja pritiska, moguće je da se razdvoji izlaz postupka konverzije u frakciju velike viskoznosti i frakciju male viskoznosti. Na ovaj način, lakša frakcija koja prolazi kroz fazu razdvajanja može za mnoge primene da ima dovoljan kvalitet da se direktno koristi bez daljeg prečišćavanja ili poboljšanja. Čak i ako je potrebno dodatno prečišćavanje ili poboljšanje, potreban ulaz energije biće značajno smanjen u odnosu na do sada poznato rešenje, jer su već uklonjene komponente visokih tački ključanja koje zahtevaju najviše energije. Frakcija koja je prošla filter imaće, prema tome, sadržaj mnogo manje viskoznosti ili ugljovodonike sa nižom tačkom ključanja, koji mogu da imaju pogodne karakteristike za mnoge svrhe direktne upotrebe. Veći sadržaj ugljovodonika mnogo manje viskoznosti može dalje da rezultuje jednostavnijom daljom obradom, npr. da obezbedi lakše i/ili poboljšano odvajanje tečnog ugljovodoničnog proizvoda od toka konvertovane biomase.

[0023] Kao dodatna posledica mehaničke filtracije frakcije veće viskoznosti, primetiće se smanjenje čestica kao što su pepeo i čađ u frakciji manje viskoznosti. Dalje smanjenje sadržaja sumpora i/ili manja gustina mogu da se primete u frakciji manje viskoznosti. Stoga, mehaničko razdvajanje prema ovom pronalasku rezultuje ukupnim poboljšanjem kvaliteta tečnog ugljovodoničnog proizvoda u frakciji male viskoznosti.

[0024] Mehanički odvojena frakcija velike viskoznosti izvlači se iz postupka.

[0025] Mehanički odvojena i uspešno izvučena frakcija velike viskoznosti može da se dalje obrađuje, npr. u odvojenom postupku, ili može da obrazuje deo uvodne mešavine koja će se uvesti u postupak.

[0026] Ekstrakcija se izvodi kroz izmenljive mehaničke filtere između najmanje jednog uključenog i najmanje jednog isključenog filtera. Ovim, uključeni filter se otvara za priliv, a isključeni filter se zatvara za priliv otvaranjem i zatvaranjem, respektivno, ventila sistema ispred i iza filtera. Isključeni mehanički filter čisti se otvaranjem odvodnog ventila smeštenog između zatvorenih ventila sistema na prljavoj strani filtera, ka oblasti nižeg pritiska, npr. okolni atmosferski pritisak, kako bi se ispustila mehanički odvojena frakcija velike viskoznosti iz filtera i kroz odvodni ventil. Posle otpuštanja pritiska, filter može dalje da se čisti ispiranjem odgovarajućim fluidom na temperaturi koja čini da fluid velike viskoznosti teče, npr. vodena para, poželjno vodena para pod pritiskom.

[0027] Temperatura mehaničkog(ih) filtera je kontrolisana da bi bila u opsegu 40°C do 200°C, poželjno u opsegu 40°C do 150°C, najpoželjnije u opsegu 50°C do 120°C kao što je u opsegu 60°C do 100°C. Zbog ovoga, viša temperatura se bira da bi selektivno očvrsnula jedinjena velike viskoznosti, a niža temperatura se bira da bi omogućilo da frakcija manje viskoznosti prodre na dovoljno visokoj temperaturi za sukcesivnu separaciju i moguću dalju obradu.

[0028] Posle ekstrakcije nastalog fluida veće viskoznosti, odvodni ventil se zatvara i komora se puni nekim suštinski nestišljivim fluidom, npr. vodena para pod pritiskom, pre stavljanja pod pritisak komore za filtriranje otvaranjem ventila sistema. Ovo prethodno stavljanje pod pritisak filtera važno je kako bi se izbegle fluktuacije pritiska i, stoga, vibracije u sistemu.

[0029] U drugom aspektu ovog pronalaska, predmet je da se obezbedi oprema za proizvodnju koja će smanjiti ukupne energetske potrebe za proizvodnju ugljovodoničnih proizvoda manje viskoznosti. Prema ovom pronalasku, ovaj predmet se postiže pomoću uređaja za izvođenje postupka prema prethodnim patentnim zahtevima, pri čemu je uređaj kao što je definisan u patentnom zahtevu 6.

[0030] Uređaj za mehaničko filtriranje je filter sa otvorima filtera u opsegu između 1µm i 1mm, poželjno između 1µm i 500 µm i još poželjnije između 10 µm i 250 µm.

[0031] Ventili sistema su smešteni na gornjoj i donjoj strani uređaja za mehaničko filtriranje. Dalje, odvodni ventil je smešten između ventila sistema, i ispred elementa filtera na prljavoj ili začepljenoj strani elementa filtera.

[0032] Najmanje jedan ventil za dovođenje fluida je smešten između ventila sistema i izveden da omogući priliv fluida kada su ventili sistema i odvodni ventil zatvoreni. Ventil za dovođenje fluida može da bude smešten iza separacionog uređaj. Ventil za otpuštanje ili otvor može da bude obezbeđen da omogući potpuno punjenje šupljine filtera koja okružuje filter, tj. gas prisutan u šupljini filtera između ventila sistema moći će da se ispusti nakon dovođenja fluida za punjenje.

[0033] Ulaz za tečnost ili gas za ispiranje može da se obezbedi, poželjno iza filtera, čime se omogućava ispiranje filtera tokom isključenog statusa i sa odvodnim ventilom otvorenim ka oblasti nižeg pritiska.

[0034] Ovaj pronalazak će u sledećem opisu poželjnog primera izvođenja biti detaljnije opisan, sa pozivom na priloženi nacrt, gde:

OPIS NACRTA

[0035]

FIG.1 prikazuje šematski primer izvođenja proizvodne linije za proizvodnju tečnog ugljovodonika;

FIG.2 prikazuje deo proizvodne linije prikazane na FIG.1;

FIG.3 prikazuje šematski deo na FIG.2 sa priključenim kontrolnim sistemom;

FIG.4 prikazuje dalji primer izvođenja proizvodne linije za proizvodnju tečnog ugljovodonika; i FIG.5 prikazuje šematski sklop filtera za razdvajanje i ventile koji omogućavaju izmenjivanje filtera tokom čišćenja i rada.

OPIS POŽELJNOG PRIMERA IZVOĐENJA

Prethodna obrada

[0036] Ugljenični materijal sadržan u jednom ili više uvodnih tokova A,B uvodi se u fazu prethodne obrade u uređaj 1 prethodne obrade, gde se transformiše u homogenu uvodnu mešavinu koja može da se upumpava u obliku guste suspenzije i/ili paste F. Ovo može da se izvede npr. uvođenjem in situ proizvedenih tečnih ugljovodoničnih jedinjena kao što su reciklirani tok tečnog ugljovodoničnog proizvoda proizvedenog ili frakcije istog kao što je naznačeno fluidnim tokom iz cevi posle prve separacije i u uređaj 1 prethodne obrade i/ili obnovljena tečna organska jedinjena i/ili homogeni katalizatori iz vodene faze kao što je naznačeno fluidnim tokom iz 14 u uređaj 1 prethodne obrade. Zavisno od koncentracije homogenih katalizatora kao što su kalijum i/ili natrijum u svežim katalizatorima C uvodnog toka(-ova) može takođe da se uvodi da bi se podesila koncentracija katalizatora na koncentraciju prema ovom pronalasku. Pomenuti katalizator može prema poželjnom primeru izvođenja ovog pronalaska da se doda kao so ili da se rastvori u tečnosti, npr. voda. Često, pomenuti sveži katalizator(i) C prema ovom pronalasku biće u alkalnom obliku kao što je u obliku hidroksida ili karbonata, i može pored sveže koncentracije homogenog katalizatora dalje da služi za podešavanje pH uvodna mešavine F kako bi se dobio pH od najmanje 7 tokom ili posle pomenute konverzije, poželjno pH u opsegu 8-12 i poželjnije pH u opsegu 8-11. U mnogim primerima izvođenja prema ovom pronalasku, pH uvodne mešavine tokom i/ili posle pomenute konverzije ugljeničnog materijala sadržanog u pomenutoj uvodnoj mešavini F je kontrolisan merenjem pH tokom i/ili posle pomenute konverzije i podešavanja pH u pomenutom sistemu 1 za rukovanje uvodnim tokovima dodavanjem svežeg katalizatora i/ili alternativno dodavanjem druge baze D u pomenuti sistem 1 za rukovanje uvodnim tokovima.

[0037] Obično, maseni odnos pomenutog recikliranog toka(-ova) koji obuhvata tečna organska jedinjena u odnosu na pomenute uvodne tokove koji se uvode u pomenuti sistem za rukovanje uvodnim tokovima prema ovom pronalasku je u opsegu 0,01 do 5,0, kao što je u opsegu 0,1 do 5,0, poželjno u opsegu 0,2 do 3,0 kao što je u opsegu 0,4 do 2, i još poželjnije u opsegu 0,5-1,5. Pored prednosti postupka uvođenja sa tačke gledišta konverzije, obnavljanje i recikliranje in situ proizvedenih tečnih organskih jedinjena za prethodnu obradu 1 omogućava pripremu uvodne mešavine koja obuhvata homogenu gustu suspenziju ili pastu F koja može da se upumpava iz uvodnih tokova kako su primljeni i/ili pripremu uvodne mešavine koja obuhvata gustu suspenziju ili pastu F koja može da se upumpava koja ima veći sadržaj suve materije budući da ne treba ili je potrebno malo vode i/ili drugog rastvarača da se doda pomenutoj prethodnoj obradi 1. Dalje je otkriveno da prisustvo pomenutih tečnih organskih jedinjena tokom pomenute prethodne obrade 1 uvodi efekat stabilizacije i/ili rastvaranja koji pomaže homogenizovanje uvodne mešavine F, npr. smanjenjem viskoznosti pomenute uvodne mešavine pri datom sadržaju suve čvrste supstance i temperaturi, ili omogućava za rad veću maksimalnu veličinu čestica i/ili pri većim sadržajima suve materije i time rezultuje sveukupno ekonomičnijim i efikasnijim postupkom, npr. manji parazitski energetski gubici i veća proizvodnja ulja.

[0038] Prethodna obrada 1 može prema poželjnom primeru izvođenja ovog pronalaska dalje obuhvata obezbeđivanje uvodne mešavine F sa maksimalnom veličinom čestica maksimalno 30 mm kao što je veličina čestica maksimalno 15 mm, poželjno pomenuta obezbeđena uvodna mešavina ima veličinu čestica maksimalno 5 mm kao što je veličina čestica maksimalno 2 mm, poželjnije maksimalna veličina čestica u pomenutoj uvodnoj mešavini je u opsegu 0,01 do 1,5 mm kao što je 0,1 do 1,0 mm. Pomenuto obezbeđivanje može da obuhvata kontrolisanje maksimalne veličine čestica ulaznih materijala, npr. podelom pomenutih ulaznih materijala A, B prosejavanjem i/ili jednim ili više drobljenjem i/ili usitnjavanjem i/ili mlevenjem i/ili sečenjem (nije prikazano) i/ili podelom pomenute uvodne mešavine F pre izvlačenja iz pomenute prethodne obrade za fazu stavljanja pod pritisak.

[0039] Prethodna obrada 1 prema poželjnom primeru izvođenja prema ovom pronalasku dalje obuhvata sredstva za potpuno mešanje i transformisanje pomenutog uvodnog toka(-ova) i fluidnih tokova A, B, C, D u homogenu gustu suspenziju ili pastu. Pomenuti mikser može prema ovom pronalasku da bude posuda za mešanje snabdevena sredstvima za efikasno mešanje i homogenizavonje viskoznih materijala kao što je planetarni mikser, Kneader ili Banbury mikser. Drugo poželjno sredstvo za potpuno mešanje i homogenizovanje pomenutih ulaznih i fluidnih tokova za uvodnu mešavinu prema ovom pronalasku uključuju miksere u liniji. Ti mikseri u liniji mogu dalje da uvode delovanje sečenjem i/ili rezanjem i/ili samočišćenjem. Mikser je poželjno dalje snabdeven sredstvima za zagrevanje pomenute uvodne mešavine do temperature u opsegu 40 do 200 °C, poželjno u opsegu 40 do 180 °C i poželjnije u opsegu 40 do 160 °C na dovoljnom pritisku da se izbegne ključanje kao što je pritisak u opsegu 1-20 bara, poželjno u opsegu 1-12 bara. Poželjna sredstva za zagrevanje pomenute uvodne mešavine tokom prethodne obrade prema ovom pronalasku uključuju omotač za zagrevanje (nije prikazan). U poželjnom primeru izvođenja toplota za predgrevanje pomenute uvodne mešavine F u prethodnoj obradi 1 dobija se iz hlađenja konvertovanog ugljeničnog materijala koji obuhvata tečni ugljovodonični proizvod, npr. razmenom toplote sa ovim tokom postupka. Zbog ovoga, energetska efikasnost postupka može dalje da se poboljša.

[0040] Prema poželjnom primeru izvođenja ovog pronalaska, mikser može dalje da bude opremljen petljom recirkulacije (nije prikazana), gde se materijal izvlači iz pomenutog miksera i najmanje delimično recirkuliše u unutrašnjoj ili spoljašnjoj petlji i ponovo uvodi u pomenutu prethodnu obradu tako da se kontroliše vreme zadržavanja u pomenutoj prethodnoj obradi ili rukovanju uvodnim tokovima do unapred određenog vremena. Poželjna vremena zadržavanja u pomenutoj fazi prethodne obrade 1 su prema ovom pronalasku u opsegu 1 minut do 24 sata kao što je u opsegu 5 minuta do 12 sati. Poželjno, vreme zadržavanja je u opsegu 5 minuta do 6 sati, poželjnije u opsegu 10 minuta do 3 sata.

[0041] Obično, sadržaj suve materije prema ovom pronalasku je u opsegu 20 do 70 mas.%, poželjno u opsegu 25 do 60 % i poželjnije u opsegu 30 do 50 mas.%.

[0042] Postupak prema ovom pronalasku zahteva prisustvo vode u pomenutoj uvodnoj mešavini.

Obično, sadržaj vode u pomenutoj uvodnoj mešavini je najmanje 30 mas.% u opsegu 30 do 80 mas.% i poželjno u opsegu 30 do 70 %.

[0043] Mehaničko i/ili termalno i/ili hemijsko pretvaranje u pulpu uvodnih materijala dobijenih u pomenutoj prethodnoj obradi 1 prema poželjnom primeru izvođenja ovog pronalaska omogućava proizvodnju homogene uvodne mešavine F koja može da se upumpava prethodno umešane sa aditivima radi izvođenja postupka prema ovom pronalasku i koja ima visok sadržaj suve materije sa viskoznošću obradivom postupkom prema ovom pronalasku. Uvodna mešavina prema ovom pronalasku rezultuje efikasnijim i ekonomičnijim postupkom u odnosu na stanje tehnike, npr. manje parazitskih energetskih gubitaka i veći prinosi ulja.

Konverzija

[0044] Uvodna mešavina F se izvlači iz pomenutog sistema 1 za rukovanje uvodnim tokovima i prenosi u pumpu 2 za stavljanje pod pritisak, poželjno pomoću pumpe sa pozitivnim pomeranjem kao što je pužna ili bregasta pumpa. Prema ovom pronalasku pomenuto stavljanje pod pritisak do željenog pritiska reakcije suštinski se izvodi pre početka zagrevanja od ulazne temperature iz prethodne obrade 1 do temperature reakcije. Poželjne pumpe za pomenuto stavljanje pod pritisak prema ovom pronalasku uključuju rotacione bregaste pumpe u nizu, klipne pumpe pojedinačnog ili dvostrukog dejstva i klipnomembranske pumpe sa crevom.

[0045] Stavljanj pod pritisak se poželjno izvodi pre zagrevanja, i uvodna mešavina je uopšteno podvrgnuta dovoljno visokom pritisku da se održi uvodna mešavina i/ili konvertovana uvodna mešavina u tečnom i/ili superkritičnom stanju tokom pomenutog zagrevanja i konverzije, tj. uvodna mešavina je stavljena na pritisak koji je najmanje pritisak zasićenja na preovlađujućoj temperaturi u postupku.

[0046] Obično, uvodna mešavina može da bude podvrgnuta do nekog radnog pritiska tokom pomenutog zagrevanja i konverzije od najmanje 150 bara kao što je 180 bara, pri čemu je poželjno pomenuti radni pritisak najmanje 200 bara kao što je 221 bara, a poželjnije pomenuti radni pritisak tokom konverzije je najmanje 250 bar kao što je pritisak u opsegu 300 do 400 bara.

[0047] Uvodna mešavina pod pritiskom zatim se zagreva do temperature reakcije u opsegu 300 do 500 °C kao što je u opsegu 350 do 450 °C, poželjno u opsegu 370 do 450 °C kao što je u opsegu 385 do 430 °C, poželjnije u opsegu 390 do 430 °C kao što je u opsegu 400 do 430 °C.

[0048] Prema poželjnom primeru izvođenja ovog pronalaska pomenuto zagrevanje se izvodi u jednom ili više razmenjivača 3, 4, 5 toplote. Poželjno pomenuto zagrevanje se najmanje delimično izvodi regeneracijom toplote iz jednog ili više tokova postupka. U poželjnom primeru izvođenja prikazanom na slici, toplota se regeneriše iz toka vrućeg proizvoda, iz reaktora 6 i prenosi uvodnoj mešavini pod pritiskom direktnom razmenom toplote u prvim razmenjivačima 3 i 4 toplote. Obično, uvodna mešavina F se zagreva od ulazne temperature do temperature u opsegu 180-250 °C u prvom razmenjivaču 3 toplote, i do temperature u opsegu 300-390 °C u drugom razmenjivač 4 toplote. U opcionom primeru izvođenja pomenuta regeneracija toplote može da se izvede indirektnom razmenom toplote sa medijumom za prenos toplote kao što je vodena para, vruće ulje ili rastopljena so. Pomenutom regeneracijom toplote dobijeno je da postupak postaje veoma energetski efikasan jer je najveći deo potrebne toplote obnovljen.

[0049] Razmenjivači 3 i 4 toplote mogu opciono da se kombinuju u jedan razmenjivač toplote. Međutim, kako se svojstva uvodne mešavine, npr. viskoznost, menjaju značajno tokom pomenutog zagrevanja, obično je poželjno da se podeli pomenuto zagrevanje u dva ili više razmenjivača toplote. Ovo dalje ima prednost da mogu da se koriste različiti materijali izgradnje u razmenjivačima toplote, npr. niži legirani materijal može da se koristi u prvom razmenjivaču 3 toplote. Dalje, prema poželjnom primeru izvođenja ovog pronalaska pomenuti razmenjivači toplote su konstruisani da obezbede relativno veliku brzinu zagrevanja u opsegu temperatura do 300 °C ili oko nje. Obično, brzina zagrevanja u opsegu od 140 do 300 °C je najmanje 50 °C/min, poželjno najmanje 75 °C/min, poželjnije najmanje 100 °C/min i još poželjnije najmanje 150 °C/min. U kombinaciji karakteristika uvodne mešavine prema ovom pronalasku, time se dobija da se neželjene sporedne reackije do čađi i katrana minimiziraju, i da se maksimizuje prinos željenog tečnog ugljovodoničnog proizvoda.

[0050] Uvodna mešavina F se dalje zagreva do temperature reakcije u razmenjivaču 5 toplote. Pomenuti grejač može da bude grejač 7 sa plamenom kao što je prikazano na slici, npr. grejač snabdeven gorivom npr. prirodnim gasom, naftom ili drugim pogodnim gorivom 8. Poželjno, pomenuti grejač sa plamenom je najmanje delimično snabdeven gorivom koje je proizvod proizveden postupkom prema ovom pronalasku kao što je gas proizveden postupkom kao što je prikazano na slici. Ostali mogući proizvodi proizvedeni postupkom za najmanje delimično gorivo pomenutog grejača sa plamenom mogu da uključuju čađ i tečni ugljovodonični proizvod. Najmanje delimičnim snabdevanjem pomenutog grejača sa plamenom proizvedenim proizvodom, parazitski energetski gubitak se smanjuje i energetska efikasnost se povećava. Ovime, postupak koji koristi manje potrošnog materijala, je ekonomičniji i energetski efikasniji i ima manji uticaj na životnu sredinu i/ili emisiju CO2.

[0051] Alternativni primeri izvođenja daljeg zagrevanja do temperature reakcije prema ovom pronalasku uključuje grejač sa plamenom sa indirektnim zagrevanjem, npr. gde se toplota iz goriva za sagorevanje u pomenutoj peći ili gorioniku prvo prenosi drugom medijumu prenosa toplote kao što je

1

vodena para, vruće ulje ili rastopljena so pre razmene toplote sa pomenutim delimično zagrejanim uvodnim tokom.

[0052] Posle zagrevanja do temperature reakcije, pomenuta uvodna mešavina F, koja je pod pritiskom i zagrejana, održava se na željenom pritisku i temperaturi u reakcionoj zoni 6 tokom nekog unapred određenog vremena. Ulazne karakteristike i/ili kombinacija pritiska i temperature prema ovom pronalasku uopšteno omogućavaju kraća reakciona vremena i/ili reaktivniji tečni ugljovodonični proizvod nego u stanju tehnike bez žrtvovanja prinosa i/ili kvaliteta željenog proizvoda. Unapred određeno vreme u pomenutoj reakcionoj zoni može prema nekom primeru izvođenja ovog pronalaska da bude u opsegu 1 do 60 minuta kao što je 1 do 45 minuta, poželjno pomenuto unapred određeno vreme u pomenutoj reakcionoj zoni je u opsegu 2 do 40 minuta kao što je u opsegu 1 do 30 minuta, poželjnije u opsegu 3 do 25 minuta kao što je 5 do 20 minuta.

[0053] Reakciona zona 6 prema ovom pronalasku povoljno obuhvata jedan ili više reaktora, poželjno vertikalno orijentisanih, pri čemu se pomenuta uvodna mešavina uvodi na vrhu pomenutog reaktora u istom smeru kao gravitacija i izvlači sa dna. Poželjno, pomenuti reaktori konverzije dalje obuhvataju konusno oblikovan ulaz za uvođenje pomenute uvodne mešavine na vrhu i konusno oblikovan izlaz za izvlačenje pomenute konvertovane uvodne mešavine F na dnu. Povoljno, pomenuti konusno oblikovani ulaz ima ugao zidova konusno oblikovanog ulaza prema centralnoj liniji pomenutog reaktora ispod 60°, a pomenuti konusno oblikovan izlaz ima ugao zidova pomenutog konusno oblikovanog izlaza prema centralnoj liniji pomenutog reaktora ispod 30°.

[0054] Dalje, prečnici ulaza i izlaza reaktora 6 prema maksimalnom prečniku reaktora su poželjno odabrani tako da se dobije minimalni odnos maksimalne prosečne brzine na ulazu/izlazu prema minimalnoj prosečnoj brzini u reaktoru od najmanje 4. Poželjno, odnos maksimalne prosečne brzine na ulazu/izlazu prema minimalnoj prosečnoj brzini u reaktoru odabran je tako da se dobije odnos brzina od najmanje 16, poželjnije maksimalna prosečna brzina na ulazu/izlazu prema minimalnoj prosečnoj brzini u reaktoru odabrana je tako da se dobije odnos brzina od najmanje 25 kao što je odnos brzina od najmanje 50.

[0055] Ovime, obezbeđen je povoljan sistem reaktora koji je manje osetljiv na začepljenje zbog taloženja suspendovanih čestica, i kompaktniji je i ekonomski privlačan nego u stanju tehnike. Dalje, kontrolisano smanjenje i povećanje brzina na ulazu i izlazu može da omogući efikasniju upotrebu zapremine reaktora.

Hlađenje i širenje

[0056] Izlazni tok iz reaktora 6 koji obuhvata tečni ugljovodonični proizvod iz pomenutog konvertovanog ugljeničnog materijala zatim se hladi razmenom toplote sa dolazećom uvodnom mešavinom F u razmenjivačima 3,4 toplote. Često, hladi se do temperature u opsegu 240-300 °C u razmenjivaču 4 toplote i dalje do temperature u opsegu 40-200 °C u razmenjivaču 3 toplote i opciono razmenom toplote u pomenutoj prethodnoj obradi/ili fazi rukovanja uvodnim tokovima kao što je opisano gore, pre širenja konvertovane uvodne mešavine koja sadrži tečni ugljovodonični proizvod do pritiska u opsegu 1-70 bara u jednoj ili više faza 9 širenja. Može da bude obezbeđen dodatni hladnjak 10.

Mehanička separacija

[0057] U vezi sa procesnim fazama hlađenja i širenja, izvodi se mehanička separacija teže frakcije ili frakcije veće viskoznosti konvertovane biomase i/ili čestica pepela. Separacija će se izvesti upotrebom filtera, a specifične karakteristike zadržane frakcije i frakcije koja prolazi kroz filter zavisiće odradnih uslova filtera kao i karakteristika filtera.

[0058] Radna temperatura pomenutog filtera je poželjno kontrolisana do specifične temperature tako da se omogući kontrolisano očvršćavanje najmanje malo jedinjena velike viskoznosti konvertovane biomase, čime se omogućava kontrolisano zadržavanje jedinjena koje rezultuje većom viskoznošću pomenutog tečnog ugljovodoničnog proizvoda nego bez filtriranja. Jedinjena koja imaju najvišu tačku ključanja obično će takođe da očvrsnu prvi. Frakcija više tačke ključanja ili velike viskoznosti može takođe da obuhvata veće koncentracije nečistoća kao što je veća koncentracija rezidualnog sumpora i/ili veća koncentracija rezidualnog kiseonika i/ili da ima veću gustinu i/ili da ima veću molekulsku masu i/ili da ima veći aromatični sadržaj nego frakcija manje viskoznosti sa nižom tačkom ključanja. Stoga, kontrolisanjem temperature uređaja za mehaničko filtriranje, a frakcionisanje konvertovane biomase ili tečnog ugljovodoničnog proizvoda može da se dobije.

[0059] Gornja temperatura je prema ovom pronalasku obično odabrana tako da selektivno očvršćavaju jedinjena velike viskoznosti kako bi se zadržali u filteru, dok je donja temperatura odabrana dovoljno visoko da se održi da proizvod manje viskoznosti prodire na dovoljno visokoj temperaturi za kasniju obradu i da bi se izbegao previsok pad pritiska preko filtera i da bi se održalo efikasno čišćenje filtera. U ovom pronalasku, radna temperatura filtera je kontrolisana da bi bila u opsegu 40 do 200 °C, poželjno u opsegu 50 do 175 °C i najpoželjnije u opsegu 60 do 150 °C kao što je u opsegu 65 do 130 °C.

[0060] Kako bi se ekstrahovala filtrirana frakcija velike viskoznosti, mogućnost zatvaranja priliva u mehanički filter kao i odliva iz mehaničkog filtera može da se obezbedi u obliku ventila. Ventil za otvaranje pristupa izlaznom otvoru na gornjoj strani elementa filtera biće obezbeđen kako bi se čistio filter. Niži pritisak normalno će da postoji u izlaznoj zoni, pri čemu će viši pritisak u zoni filtera pogoniti filtriranu frakciju velike viskoznosti ka izlaznom otvoru i izvan sistema.

[0061] Dalja obrada filtrirane frakcije velike viskoznosti sada ekstrahovane iz sistema može da se obezbedi. Dalje čišćenje ekstrahovane frakcije i razdvajanje ekstrahovane frakcije u dve ili više frakcija različite viskoznosti ili gustine može takođe da se obezbedi.

[0062] Frakcija koja prolazi kroz filter prema tome će imati sadržaj ugljovodonika mnogo manje viskoznosti ili niže tačke ključanja, koja može da ima odgovarajuće karakteristike za mnoge svrhe direktne upotrebe. Veći sadržaj ugljovodonika mnogo manje viskoznosti može dalje da rezultuje jednostavnijom kasnijom obradom npr. da obezbedi jednostavnije i/ili poboljšano odvajanje tečnog ugljovodoničnog proizvoda od toka konvertovane biomase.

[0063] Dalje prečišćavanje ili poboljšanje je međutim mogućnost, koja može da se izvede sa značajno smanjenim unosom energije jer su delovi izlaznog toka koji zahtevaju najviše energije već mehanički uklonjeni.

[0064] Kada se filter isprazni, filter može dalje da se čisti u postupku ispiranja. Po završetku postupka pražnjenja, ventil ka zoni niskog pritiska se zatvara i komora za filtriranje koja okružuje komoru puni se vodom ili drugom tečnošću. Svrha tečnosti je da smanji fluktuacije pritiska kada se otvaraju ventili ka procesnoj liniji pod pritiskom, što bi trebalo da se javi u slučaju da je stišljivi fluid, kao što je gas, bio prisutan u komori. Posle otvaranja ventila ka procesnoj liniji, ventili ispred i iza drugog filtera mogu da se zatvore radi čišćenja tog daljeg filtera. U principu bilo koji broj filtera može da se obezbedi i oni mogu da rade pojedinačno da bi se uspostavio postupak koji se izvodi bez značajnih fluktuacija u radnim uslovima. Jedinica za smanjenje pritiska posle mehaničke separacije može biti bilo koje vrste, međutim za ovaj šematski prikaz koristi se smanjenje pritiska korišćenjem princip otpora protoku, gde obrađen i filtriran materijal teče kroz brojne cevaste elemente kako bi konačno postigao željeni krajnji nivo pritiska.

Separacija

[0065] Mešavina iz pomenutog širenja koja sadrži tečni ugljovodonični proizvod zatim se dovodi do separacije. Pomenuta separacija može prema ovom pronalasku da obuhvata sredstva 11 za odvajanje gasa od pomenute mešavine kao što je prikazano na slici. Pomenuta sredstva za odvajanje mogu da obuhvataju fleš separator ili degaser 11, pri čemu se gas izvlači sa vrha. Prema nekom primeru izvođenja ovog pronalaska pomenuti gas može da se koristi za proizvodnju toplote za zagrevanje u postupku kao što je prikazano na slici i dodatno opisano gore. Gas može opciono da se ohladi kako bi kondenzovala jedinjena kao što su npr. voda pre pomenute upotrebe za proizvodnju toplote za zagrevanje u postupku.

[0066] Sredstva 11 za odvajanje gasa mogu dalje da obezbede najmanje grubo razdvajanje degazirane mešavine u tok bogat tečnim ugljovodonicima i tok bogat rezidualnom vodom, npr. gravimetrijskim razdvajanjem. Tok bogat vodom koji obuhvata organske supstance rastvorljive u vodi, malo suspendovanih finih čestica i rastvorene soli može da se najmanje delimično izvuče iz pomenutog gravimetrijskog separatora, i uvede u jedinicu za regeneraciju, opciono posle dodartne separacije filtriranjem i/ili centrifugiranjem (nije prikazano) kako bi se uklonile suspendovane čestice.

1

[0067] Degazirana mešavina, ili opciono tok bogat tečnim ugljovodonicima, izvlači se iz pomenutih sredstava 11 za odvajanje gasa, i može prema poželjnom primeru izvođenja da se dalje podvrgne separaciji centrifugiranjem 12,13. Pomenuto centrifugiranje 12,13 poželjno obuhvata jednu ili više 3-faznih centrifuga kao što je jedna ili više centrifuga velike brzine sa posudom u obliku diska i/ili jedna ili više dekanter centrifuga 12,13, koje razdvajaju degaziranu mešavinu u vodenu fazu koja sadrži organske supstance rastvorljive u vodi i rastvorene soli, uljanu fazu i fazu mulja koja obuhvata suspendovane fine čestice. Prva centrifuga 12 je poželjno koncentrator konstruisan za proizvodnju vodene faze suštinski bez tečnog ugljovodoničnog proizvoda, tečnog ugljovodoničnog proizvoda koji obuhvata malo vode i faze mulja koja obuhvata suspendovani pepeo i/ili čestice čađi. Vodena faza uvodi se u jedinicu 14 za regeneraciju. Tečni ugljovodonični proizvod uvodi se u drugu centrifugu 13 za dalju odvajanje vode i pepela i/ili čađi. Poželjno, tečni ugljovodonični proizvod posle pomenute prve centrifuge podeljen je pre ulaska u pomenutu drugu centrifugu 13. Poželjno, frakcija pomenutog proizvedenog tečnog ugljovodoničnog proizvoda reciklira se u pomenutu fazu 1 prethodne obrade.

[0068] Druga centrifuga 13 je poželjno centrifuga velike brzine sa posudom u obliku diska konstruisana kao prečistač ulja, tj. pogodna za proizvodnju tečnog ugljovodoničnog proizvoda suštinski bez vode. Voda iz druge centrifuge 13 poželjno se meša sa vodom iz prve centrifuge 12 i uvodi se u jedinicu 14 za regeneraciju. Slično, pepeo i/ili čađ iz druge centrifuge 13 umešava se sa pepelom i/ili čađi iz prvog centrifugiranja 12, suši (nije prikazano) i šalje u skladište.

[0069] Radi efikasne separacije, centrifuge 12,13 prema nekom primeru izvođenja ovog pronalaska poželjno rade na temperaturi u opsegu 50 do 200 °C kao što je temperatura u opsegu 70 do 150 °C. Pritisak tokom pomenute separacije centrifugiranjem održava se na pritisku dovoljno visokom da se izbegne ključanje na preovlađujućoj temperaturi, npr. pritisak do 15 bar, poželjno pritisak do 10 bar, poželjnije pritisak do 5 bar.

Regeneracija

[0070] Vodene faze iz sredstava 11 za odvajanje gasa, centrifuga 12 i 13 uvode se u uređaj 14 za regeneraciju, gde se tečna organska jedinjena i/ili homogeni katalizatori obnavljaju u koncentrovanom obliku, i recikliraju u uređaj 1 prethodne obrade.

[0071] Poželjno, pomenuti uređaj 14 za regeneraciju obuhvata fazu uparavanja, gde pomenuta voda isparava iz pomenutih kombinovanih vodenih faza, i time se obezbeđuje destilat i koncentrat.

Kombinovane vodene faze mogu da se predgreju do temperature od npr.70-95 °C pre ulaska u pomenuti isparivač. Toplota za pomenuto predgrevanje poželjno je obezbeđena regeneracijom toplote iz procesnog toka i/ili iz izlaznog toka destilata pre ulaska u isparivač.

[0072] U isparivaču, voda je isparena iz pomenute mešavine koja obuhvata organske supstance rastvorljive u vodi i rastvorene soli na temperaturi od 100 do 105 °C. Poželjan primer izvođenja pomenutog isparivača prema ovom pronalasku uključuje porast temperature kondenzacije pomenute isparene vode povećanjem pritiska ventilatorom ili kompresorom (Mehanička rekompresija pare) ili izbacivačem pare (Toplotna rekompresija pare) ili njihovom kombinacijom. Na taj način, isparena vodena para može da se koristi kao medijum za zagrevanje za uparavanje u pomenutom isparivaču, a pomenuti isparivač postaje veoma energetski efikasan jer latentna toplota uparavanja ne mora da se dovodi u pomenutu fazu uparavanja. Poželjno, pomenuta isparena frakcija prolazi kroz demister i/ili razbijač pene pre pomenute rekompresije pare. Pomenuti isparivač može povoljno da se podeli u dve ili više faza koje rade pod opadajućim pritiskom i temperaturom, pri čemu se svaka zagreva isparenom parom iz iste pare (u slučaju rekompresije pare) ili parom iz prethodne faze kako bi se minimizirala ili dodatno minimitirala toplota potrebna za pomenuto uparavanje.

[0073] Pomenuti isparivač može dalje da obuhvata kondenzovanje pomenute isparene pare u fazama kondenzovanja, gde su temperature kondenzovanja u pomenutim fazama kondenzovanja odabrane tako da se dobije frakcionisanje isparene frakcije, tj. frakcije koja obuhvata vodu i eventualno jedinjena više tačke ključanja, i frakcije gde se jedinjena koja imaju temperaturu ključanja nižu od vode koncentruju. Treba napomenuti da pomenuti kondenzatori prema ovom pronalasku mogu da obuhvataju razmenjivače toplote gde se medijumi koji će da se koncentruju ispareni sa druge strane, ali uopšteno pomenuta faza uparavanja prema ovom pronalasku obuhvata najmanje jedan dodatni kondenzator u poređenju sa brojem faza uparavanja. Frakcija koja obuhvata isparenu vodu ("destilat") može dalje da se ohladi do temperature pogodne za pražnjenje u hladnjaku, 15. Ovime, dobijeno je da pomenuti isparivač pored regeneracije pomenutih tečnih organskih jedinjena i/ili homogenih katalizatora takođe čisti i prečišćava vodenu fazu na efikasan način i proizvodi vodenu fazu koja može da se ponovo koristi ili ispusti u prijemni sud. Opciono, "destilat" može da se podvrgne jednoj ili više faza za poliranje, 16. Pomenute faze poliranja mogu da uključuju apsorber i/ili adsorber i/ili fazu koalescencije i/ili membranski sistem i/ili sistem za biološku obradu kao što je bioreaktor.

[0074] Frakcija koja je koncentrovana sa jedinjenima koja imaju nižu tačku ključanja od vode mogu prema poželjnom primeru izvođenja da se umešaju sa koncentratom iz pomenutog isparivača, i recikliraju u fazu 1 prethodne obrade.

[0075] Dalje, poželjan primer izvođenja postupka prema ovom pronalasku opisuje da se CO2regeneriše iz gasa proizvedenog postupkom.

[0076] Ugljenični materijal iz jedne ili više sirovina obezbeđen je kao uvodna mešavina prema ovom pronalasku i konvertovan u tečni ugljovodonični proizvod u kontinuiranom postupku stavljanjem pod pritisak uvodne mešavine do pritiska u opsegu 150-400 bar, i zatim zagrevanjem uvodne mešavine do temperature u opsegu 300 do 450 °C, i održavanjem te uvodne mešavine u željenom opsegu pritiska i temperatura u reakcionoj zoni za unapred određeno vreme. Zatim, mešavina koja sadrži konvertovani ugljenični materijal se hladi i širi u jednoj ili više faza hlađenja i širenja do temperature u opsegu 25-200 °C, i pritiska u opsegu 1 do 70 bar.

1

[0077] Konvertovana uvodna mešavina se najmanje delimično širi u najmanje jednoj fazi 11 fleš separacije, pri čemu se konvertovana uvodna mešavina razdvaja u gasnu fazu i tečnu fazu. Gas obično sadrži 60 do 95+% CO2po masi sa ostatkom koji je vodonik, C1-C4ugljovodonici i voda. Gas se izvlači sa vrha fleš separatora, i CO2se regeneriše iz pomenute gasne faze.

[0078] Podrazumeva se da hlađenje i širenje može da obuhvata nizove fleš separatora koji rade na različitim pritiscima i temperaturama, npr. prvi fleš separator može da radi na temperaturi i pritisku bliskom temperaturi i pritisku reakcije i može da rezultuje u gasnoj fazi i tečnoj fazi. Bilo koja faza može dalje da se hladi, širi i razdvoji u dodatne gasne i tečne faze. Prema primeru izvođenja ovog pronalaska CO2se regeneriše iz pomenute gasne faze ili kombinacije gasova hlađenjem i širenjem pomenute gasne faze pod pritiskom do krajnjeg pritiska ispod kritičnog pritiska CO2od 74 bar kao što je pritisak u opsegu 50 do 70 bar, i krajnje temperature ispod kritične temperature CO2od 31 °C u jednoj ili više faza tako da se kondenzuje i regeneriše CO2kao tečni CO2.

[0079] Kao što je prikazano na Fig.1, poželjan primer izvođenja uključuje fleš separator ili degaser 11 koji razdvaja pomenutu konvertovanu uvodnu mešavinu u gasnu fazu koja obuhvata značajnu količinu CO2i tečne faze. Fleš separator ili degaser poželjno radi na pritisku od 50-70 bar i temperaturi u opsegu 100 do 200 °C. Gas može da se izvuče sa vrha i ohladi do temperature u opsegu 35 do 80 °C kao što je temperatura u opsegu 35 do 50 °C u prvom kondenzatoru 17, pri čemu se proizvodi prvi kondenzat koji obuhvata vodu i/ili ostale kondenzibilne supstance kao što su metanol, etanol i/ili aceton. Kondenzat se odvaja od gasa u koloni 18 za razdvajanje i poželjno uvodi u jedinicu za regeneraciju radi koncentrovanja i prečišćavanja. Gasna faza odvojena iz pomenute kolone 18 za razdvajanje dalje se hladi do temperature ispod kritične tačke CO2od 31°C u drugom kondenzatoru 19. Poželjno, pomenuti gas koji izlazi iz prve kolone za razdvajanje hladi se do temperature u opsegu 12-30 °C kao što je temperatura u opsegu 15-25 °C, pri čemu se CO2kondenzuje. CO2kondenzovan hlađenjem u drugom kondenzatoru odvaja se od preostalog gasa u drugoj koloni 20 za razdvajanje. Trčni CO2regenerisan uvodi se u skladišni rezervoar. Tečni CO2proizveden može da se koristi za proizvodnju algi ili poboljšanu regeneraciju ulja itd. Preostali gas može da ima visoku kalorijsku vrednost i visok sadržaj vodonika posle pomenute separacije. Prema ovom pronalasku, kalorijska vrednost pomenutog preostalog gasa može da bude iznad 20 MJ/kg kao što je iznad 25 MJ/kg, poželjno pomenuti preostali gas može da ima kalorijsku vrednost iznad 30 MJ/kg kao što je iznad 35 MJ/kg, poželjnije pomenuti gas može da ima kalorijsku vrednost iznad 40 MJ/kg. Preostali gas proizveden može prema ovom pronalasku da se koristi za najmanje delimičnu proizvodnju toplote za zagrevanje u postupku.

[0080] Koncentracija vodonika u pomenutom preostalom gasu može da bude veća od 30 vol.% kao što je koncentracija vodonika veća od 35 vol.%, poželjno koncentracija vodonika u pomenutom preostalom gasu je iznad 40 vol.%. Preostali gas bogat vodonikom može u drugom primeru izvođenja prema ovom pronalasku da se koristi kao izvor vodonika u postupku poboljšanja kvaliteta za poboljšanje kvaliteta pomenutog tečnog ugljovodonika kao što je dalje opisano u vezi sa sledećim slikama.

1

[0081] Na Fig.2 detaljnije je prikazan deo uređaja opisan na Fig.1. Vidi se sa Fig.2 da pored sistema priliva za scenario proizvodnje, tj. uvodne mešavine, katalizatora i baze, dodatni broj priliva (fluid, čist1 i čist2) je obezbeđen. Dodatni prilivi uključuju fluid i dva različita priliva agenasa za čišćenje. Dodatne opcije za priliv mogu da budu obezbeđene. Svi prilivi mogu da se kontrolišu sklopovima ventila 32, 33, 34, i svi ventili mogu da se kontrolišu kontrolnim sistemom koji će biti opisan u vezi sa Fig.3.

[0082] Fluid korišćen u proceduri pokretanja razlikuje se od uvodne mešavine u normalnim radnim uslovima. Fluid često obuhvata vodu. Neograničavajući primeri poželjnih fluida uključuju vodu, alkohole, ulje ili frakcije ulja i njihove mešavine.

[0083] Zagrevanje je okarakterisano suštinskom količinom toplote dodatom u pomenutu reakcionu zonu visokog pritiska i visoke temperature suštinski nošene/prenete pomenutim fluidom.

[0084] Pritisak tokom pokretanja/gašenja je prema ovom pronalasku održavan na vrednosti većoj od odgovarajućeg pritiska zasićenja na preovlađujućoj temperaturi kako bi se održao fluid korišćen tokom zagrevanja na tečnom obliku.

[0085] Stoga, prema poželjnom primeru izvođenja ovog pronalaska pritisak se održava na pritisku koji je najmanje 10 bara veći od odgovarajućeg pritiska zasićenja kao što je najmanje 25 bara veći od pritiska zasićenja na preovlađujućoj temperaturi u postupku, poželjno pomenuti pritisak se održava najmanje 50 bara veći od pritiska zasićenja/tačke ključanja na preovlađujućoj temperaturi kao što je najmanje 100 bara veći od pritiska zasićenja/tačke ključanja na preovlađujućoj temperaturi.

[0086] Tokom procedure pokretanja, trajanje pomenutog ciklusa zagrevanja odgovara najmanje 3 razmene zapremine u pomenutom delu postupka visokog pritiska i visoke temperature kao što je najmanje 15 razmena zapremine, poželjno najmanje 10 razmena zapremine kao što je najmanje 20 razmena zapremine.

[0087] Na Fig.3 šematski je prikazan kontrolni sistem. Kontrolni sistem obuhvata najmanje jedan, poželjno više, senzora 31 temperature i najmanje jedan, poželjno više, senzora 30 pritiska. temperature senzori 30,31 temperature i pritiska obezbeđuju ulaz u centralnu upravljačku jedinicu 35, koja može da obezbedi kontrolne signale ventilima 32,33,34, grejaču(ima) 7,21 i kompresoru(ima) 2. Obezbeđeni kontrolni signali prate specifikacije postupka prema ovom pronalasku i mogu da se izračunaju na osnovu pogodne formule ili mogu da budu bazirani na vrednostima iz tabela za traženje koje specificiraju odgovarajuće vrednosti ulaza i izlaza.

[0088] Kontrolni sistem je deo uređaja prema ovom pronalasku.

[0089] Fig.4 prikazuje drugi poželjan primer izvođenja ovog pronalaska, gde se deo zagrevanja izvodi by direktnim zagrevanjen injektiranjem super-zagrejanog fluida kao što je superkritičan fluid umesto ili pored dodavanaj toplote indirektnim zagrevanjem kao što je prikazano na Fig.1. Super-zagrejan ili superkritičan fluid uvodi se u sirovinu/fluid u zoni 22 mešanja posle drugog grejača 5. Zona 22 mešanja može prema ovom pronalasku da čini integralni deo reaktora 6. Super-zagrejan ili superkritičan fluid koji se uvodi u pomenuto mešanje može da obuhvata super-zagrejanu superkritičnu vodu na pritisku i

1

temperaturi većoj od željene temperature reakcije pomenute konverzije kao što je pritisak iznad 300 bar i temperatura iznad 450 °C.

[0090] Super-zagrejana ili superkritična voda može da se obezbedi pomoću superkritičnog kotla 21, koji može opciono da bude najmanje delimično snabdevan gasom, kao gorivom, koji izlazi iz separatora 20.

[0091] Na FIG.5 vidi se šematski prikaz sklopa filtera i ventila za razdvajanje koji omogućavaju izmenjivanje filtera tokom čišćenja i rada.

[0092] Ispred uređaja za smanjenje pritiska brojne jedinice 40 mehaničkih filtera su smeštene, u ovom slučaju dve. Ventili 41,42 su izvedeni ispred i iza svakog mehaničkog filtera 40, a omogućavaju otvoreno ili zatvoreno stanje svakog filtera. Kada su ventili 41,42 zatvoreni na radnom pritisku, pritisak će ostatiti u delu sistema između dva ventila 41,42. Dalje, ventil 43 za otpuštanje je izveden, poželjno ispred filtera 40. Kada se otvori ovaj ventil 43 radni pritisak koji je u sistemu između dva zatvorena ventila pogoniće filtrirani sadržaj van kroz otvoreni ventil za otpuštanje. Pumpa 45 za ispiranje izvedena je odvojeno od komore za filtriranje ventilom 44, koja pumpa može da ispira filter i cevi zbog bilo kakvih zaostalih ostataka. Po zatvaranju ventila 43 za otpuštanje, svrha pumpe 45 za ispiranje je da napuni sistem oko filtera 40 fluidom, poželjno vodom, pre nego što se omogući otvaranje sistema ventila ispred i iza filtera. Punjenje komore za filtriranje fluidom značajno će smanjiti fluktuacije pritiska koje mogu da budu rezultat komore napunjene vazduhom koja je pod pritiskom.

[0093] Prolaskom kroz filter, frakcija male viskoznosti ulazi u sistem za smanjenje pritiska. Smanjenje pritiska izvodi se u cevastom sistemi 47. Ispred i iza cevastog sistema 47, izvedeni su ventili 46, 48, koji omogućavaju zatvaranje cevastog sistema u vezi sa prilivom i odlivom, čime se obezbeđuje mogućnost za čišćenje cevastog sistema upotrebom pumpe 49 za ispiranje. Ostali tipovi smanjenja pritiska mogu da se koriste u vezi sa ovim pronalaskom.

1

Claims (9)

Patentni zahtevi

1. Postupak za proizvodnju tečnog ugljovodonika prevođenjem ugljeničnog materijala sadržanog u jednoj ili više sirovina, pri čemu taj postupak obuhvata

- obezbeđivanje uvodnog materijala od jedne ili više sirovina;

- stavljanje pod pritisak uvodnog materijala do unapred određenog pritiska postupka od najmanje 150 bar;

- zagrevanje uvodnog materijala pod pritiskom do unapred određene radne temperature od najmanje 370 stepeni;

- reagovanje uvodnog materijala, koji je zagrejan i pod pritiskom, tokom unapred određenog vremenskog perioda;

- hlađenje izreagovalog uvodnog materijala do neke temperature ispod 200° C;

- mehaničko odvajanje frakcije veće viskoznosti od konvertovanog uvodnog materijala na radnom pritisku upotrebom mehaničkog filtera sa otvorima filtera između 1µm i 500 µm;

- u kom je temperatura filtera kontrolisana da bi bila u opsegu 40 do 200 °C;

- u kom se mehanički odvojena frakcija veće viskoznosti izvlači iz postupka;

- u kom se ekstrakcija izvodi kroz izmenljive mehaničke filtere između najmanje jednog uključenog i najmanje jednog isključenog filtera;

- u kom je filter izveden na liniji i zbog toga otvoren za priliv i filter je izveden van linije i zbog toga je zatvoren za priliv otvaranjem i zatvaranjem, respektivno, ventila sistema ispred i iza filtera;

- u kom se, dalje, odvodni ventil smešten između zatvorenih ventila sistema i ispred elementa filtera, otvara ka oblasti nižeg pritiska, kako bi se ispustila mehanički odvojena frakcija velike viskoznosti iz filtera i kroz odvodni ventil;

- u kom se odvodni ventil zatvara i komora se puni nestišljivim fluidom pre stavljanja pod pritisak komore za filtriranje otvaranjem ventila sistema;

- prenošenje preostale konvertovane uvodne mase kroz sistem za smanjenje pritiska i dalje kroz sistem za razdvajanje.

2. Postupak prema zahtevu 1, u kom se mehanički odvojena i uspešno izvučena frakcija veće viskoznosti dalje obrađuje.

3. Postupak prema zahtevu 1, u kom mehanički odvojena frakcija ima viskoznost određenu kombinacijom karakteristika filtera, temperature i pritiska postupka.

4. Postupak prema zahtevu 3, u kom je temperatura filtera kontrolisana da bi bila u opsegu u opsegu 40 do 150 °C, a poželjno u opsegu 50 do 120 °C kao što je u opsegu 60 do 100 °C.

5. Postupak prema zahtevu 1, u kom je odvodni ventil otvoren ka uslovima pritiska okolne sredine.

6. Uređaj za izvođenje postupka prema prethodnim zahtevima, pri čemu taj uređaj obuhvata:

- uređaj za održavanje pritiska izveden za stavljanje pod pritisak uvodne mešavine;

- uređaj za zagrevanje izveden da zagreva uvodnu mešavinu pod pritiskom;

- rezervoar za konverziju izveden za držanje uvodne mešavine, koja je zagrejana i pod pritiskom, tokom unapred određenog vremena postupka;

- rashladni uređaj izveden za najmanje delimično hlađenje obrađene uvodne mešavine;

- uređaj za mehaničko filtriranje sa otvorima filtera u opsegu između 1µm i 500 µm, izveden za odvajanje frakcije veće viskoznosti iz obrađene uvodne mešavine i omogućavanje da frakcija manje viskoznosti prođe kroz uređaj za filtriranje;

gde su brojni filteri postavljeni paralelno i gde su ventili sistema postavljeni ispred i iza svakog od filtera;

- u kom su ventili sistema smešteni na gornjoj i donjoj strani uređaja za mehaničko filtriranje; - u kom je odvodni ventil smešten između ventila sistema;

- u kom je ventil za dovođenje fluida smešten između ventila sistema i izveden da omogući priliv fluida kada su ventili sistema i odvodni ventil zatvoreni;

- uređaj za smanjenje pritiska izveden da najmanje delimično spusti pritisak obrađene uvodne mešavine koja je prošla kroz uređaj za mehaničko filtriranje;

- separacioni uređaj za razdvajanje komponenata obrađene uvodne mešavine propuštene kroz uređaj za mehaničko filtriranje.

7. Uređaj prema zahtevu 6, kod kog uređaj za mehaničko filtriranje predstavlja filter sa otvorima filtera u opsegu između 10 µm i 250 µm.

8. Uređaj prema zahtevu 6, u kom je odvodni ventil smešten ispred separacionog uređaja.

9. Uređaj prema zahtevu 6, u kom je ventil za dovođenje fluida smešten iza separacionog uređaja.