阅读说明：本技术 用于含烃物质的催化无压解聚合的方法和装置 (Method and apparatus for catalytic pressureless depolymerization of hydrocarbonaceous material ) 是由 克里斯汀·科赫 于 2017-06-13 设计创作，主要内容包括：一种含烃物质向油的催化压缩空气转化的方法,包括以下步骤：在混合涡轮机中提供含烃物质和催化剂油,将催化剂油与含烃物质混合以形成混合物,其中混合的步骤包括在混合涡轮机中产生用于催化氧化的热,在混合涡轮机的下游设置蒸馏装置,将混合物的液体成分搬到蒸馏装置中,对液体成分进行蒸馏；以及收集油和水,并且其特征在于混合的步骤包括将氧气引入到混合涡轮机中。一种能够采用该方法的设备,具有混合涡轮机,其包括用于催化剂油和含烃物质的第一供给装置,以及用于催化氧化之后的液体成分的出口。另外,这样的设备包括：蒸馏装置,其用于对被引导出混合涡轮机的液体成分进行蒸馏；以及收集装置,其用于收集从蒸馏装置分离出的油和水,其中混合涡轮机具有用于氧气的第二供给装置。(A method of catalytic compressed air conversion of hydro carbonaceous material to oil comprising the steps of: providing a hydrocarbonaceous material and a catalyst oil in a mixing turbine, mixing the catalyst oil with the hydrocarbonaceous material to form a mixture, wherein the step of mixing comprises generating heat for catalytic oxidation in the mixing turbine, providing a distillation apparatus downstream of the mixing turbine, moving a liquid component of the mixture into the distillation apparatus, and distilling the liquid component; and collecting the oil and water, and characterized in that the step of mixing comprises introducing oxygen into the mixing turbine. An apparatus capable of employing the method has a mixing turbine including a first supply for catalyst oil and hydrocarbonaceous material, and an outlet for liquid components after catalytic oxidation. In addition, such an apparatus comprises: a distillation device for distilling the liquid component guided out of the mixing turbine; and a collecting device for collecting the oil and water separated from the distillation device, wherein the mixing turbine has a second supply device for oxygen.)

用于含烃物质的催化无压解聚合的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种含烃物质向油的催化环境压力转化的方法，包括以下步骤：在混合涡轮机中提供含烃物质和催化剂油；将所述催化剂油与所述含烃物质混合以形成混合物；其中混合的步骤包括在所述混合涡轮机中产生用于催化氧化的热；在所述混合涡轮机的下游设置蒸馏装置；将所述混合物的液体成分搬到所述蒸馏装置中；对所述液体成分进行蒸馏；以及收集油和水。

本发明还涉及一种用于含烃物质向油的催化环境压力转化的设备，所述设备具有混合涡轮机，所述混合涡轮机包括用于催化剂油和含烃物质的第一供给装置以及用于催化氧化之后的液体成分的出口；所述设备具有蒸馏装置，所述蒸馏装置用于对被引导出所述混合涡轮机的所述液体成分进行蒸馏；并且所述设备具有收集装置，所述收集装置用于收集从所述蒸馏装置分离出的油和水。

背景技术

这样的方法和这样的设备例如从EP1798277、DE10049377以及DE102005056735已知。前述公布文本公开了含烃物质在混合涡轮机中的环境压力催化转化。在该现有技术中，混合涡轮机具有转子或者鼓形转子，所述转子或者鼓形转子在混合涡轮机中旋转，并且经由与存在于混合涡轮机中的含烃物质的摩擦而产生热。这样的转子需要被单独驱动，这是耗能的。由摩擦产生的热提供反应温度，从而开始相应的混合涡轮机中的含烃物质的环境压力催化转化。

在本发明的背景中，含烃物质例如为矿物油、矿物油残留物、煤、生物质和废弃物，这些含烃物质在现有技术的混合涡轮机中与催化剂油混合在一起并且被加热至大约240至340℃的反应温度。“物质”在本发明的背景中不仅意味着单一物质，而且意味着个体物质的混合物。“催化剂油”意味着如下的油：将物质混合到所述油中从而使其更加自由流动。所述油可以是用于该目的的方法的产物，或者可以是与该方法无关的油。催化剂油优选通过由阳离子铝酸硅盐和用于中和存在于催化剂油中的酸的石灰或者石灰岩组成的催化剂的添加而形成。催化剂另外还存在于煤中，并且所以催化剂的上述添加也能够由煤的添加替代，这于是具有因此额外地形成产物(柴油)并且方法变得便宜的优点。

仅用于提供用于达到催化氧化的反应温度的加热能的机械复杂性就非常高。在现有技术中，为了该目的设置有电动机或者柴油发动机。以这种方式产生的反应温度降低了这样的方法或者这样的设备的效率，并且需要长加热时间。为了机械能向热的转换，一些所产生的燃料立即被再次使用。

发明内容

因此由本发明解决的问题为明显改进起初详细说明的方法以及起初详细说明的设备的效率。

根据针对方法的本发明，所述问题的解决之道在于混合的步骤包括将氧气引入到混合涡轮机中。

根据针对设备的本发明，所述问题的解决之道在于混合涡轮机具有用于氧气的第二供给装置。

现在已经由申请人出人意料地发现，在上述现有技术的设备中，高活性中间物形成在含烃物质的催化转化中，并且这些中间物甚至在100℃以下的温度区域中触发反应。这些中间物随后在140℃以上反应非常活跃。该出人意料的发现与观测到的人体使用肺将氧气注入到人体血液中的催化过程的工作方式在本质上一致。在本发明的背景中描述的过程因此接近人体中的生物机制，其中机械能的产生和由大脑的工作消耗的能量被来自食物的能量供给支付。然而，在本发明的背景中机械能是次要的。

基于申请人的观察，在本发明的背景中，催化剂油和含烃物质的混合物的热替代至今由混合涡轮机供给的机械能(即，催化氧化的核心)，现在根据本发明特别地由具有氧气的注入的催化氧化在混合涡轮机中实现。

在此基本的重要性是由氧气的注入引发的热以及由混合涡轮机的涡轮机叶轮的摩擦产生的热的比例。

因此，本发明的另外的优点在于，作为混合涡轮机中的反应温度的函数来控制引入的氧气量。这使得能够设定两种前述的热的引入的比例之间的任何比率。

例如，有益的是，在混合涡轮机中的反应温度沿下游方向降低时，增加氧气量。

同样有益的是，在混合涡轮机中的反应温度沿下游方向升高时，减少氧气量。

关于热和达到及保持反应温度，氧气或者空气的注入能够实现混合涡轮机的机械能的高达90％的替代。这意味着，能够免除来自机械能的90％的提供所需的燃料。结果明显提高了根据本发明的方法和设备的效率。

本发明的另外的优点在于，引入的氧气为具有90％以上的纯度级别的氧气。因此，如果不只是空气，而且具有高纯度级别的氧气也被用于本发明的背景中，关于热和达到及保持反应温度，甚至能够实现混合涡轮机的机械能的高达95％的替代。

本发明的另外的优点在于，非常纯的形式的氧气的注入将存在于混合涡轮机中的催化剂油和含烃物质的混合物的催化氧化所需的反应温度降低了10至20℃。这归因于氮的汽提效果。

附图说明

在下文中参照唯一的附图来详细描述本发明的一个实施例。

附图示出了根据本发明的用于含烃物质向油的催化环境压力转化的设备的示意图。

具体实施方式

附图以示意的形式示出了混合涡轮机1，在所述混合涡轮机1中安装有转子或者鼓形转子3，以便绕旋转轴线旋转。本实施例中的鼓形转子3具有500mm的直径并且以3000rpm旋转。鼓形转子由具有300kw的功率的电动机驱动。混合涡轮机1具有第一供给装置5，含烃物质或者含烃物质的混合物经由第一供给装置5能够被供给至混合涡轮机1。另外还能够经由第一供给装置5供给催化剂油。在其他实施例中，催化剂油还能够经由专用的供给装置引入到混合涡轮机1中。催化剂油在那里使含烃物质在混合涡轮机1中自由流动。鼓形转子3的旋转将含烃物质与催化剂油混合。摩擦能量产生热。

混合涡轮机1另外具有第二供给装置7，氧气能够经由第二供给装置7被引入到混合涡轮机1中。在优选实施例中，氧气具有90％以上的纯度级别。但是当氧气混合物(例如空气)经由第二供给装置7被引入到混合涡轮机1中时，本发明也已具有优势。在混合涡轮机1的运行期间，即，通常在鼓形转子3的旋转期间，氧气被引入。由于经由第二供给装置7供给氧气，所以在持续的运行中电动机只需要100kw的功率。其原因在于经由第二供给装置7供给至混合涡轮机1的400m³/h的氧气量向催化剂油与含烃物质的混合物释放相当于1000kw的功率的热能。通过来自经由第二供给装置7输入的空气的该能量以及鼓形转子3的旋转，催化氧化产生液体成分，并且出口9将其转移到蒸馏装置11中。在本实施例中，在蒸馏装置11的端部，通过冷凝装置13收集油和水。总体上，由于催化氧化的结果，混合涡轮机1中的混合物蒸发出2.5m³的油量(柴油量)。只有0.075m³的油量被转化为二氧化碳和水，并且还有0.025m³的油量被用于电动机的运行以及在组合式热电设备中提供100kw的功率。

在本实施例中，第二供给装置7已经设置有具有1英寸的直径的开口7.1。第二供给装置7连接至产生氧气或者压力或者压缩空气的压力装置14。第一供给装置5和来自混合涡轮机1的出口9布置在混合涡轮机1上，使得材料在混合涡轮机1中的抽吸和排出引发涡流。在本实施例中，设想到第一供给装置5和出口9相切地布置在混合涡轮机1上。

蒸馏装置11为至少一个所谓的蒸馏柱，所述蒸馏柱经由管道11.1连接至冷凝装置13。该冷凝装置13在蒸汽侧具有鳍片13.1，从而不论何种气体成分都可改进热传递。冷凝装置13连接至大型的收集容器15，使得冷凝混合物被引导到收集容器15中而没有进一步混合。两个产物，水和油(柴油)，能够平静地沉淀在收集容器15中。冷凝装置13与大型的收集容器15之间的连接由具有通向收集容器15的孔的侧轴做出。

在收集容器15中存在指示油(柴油)与水之间的液位的电导传感器(未示出)。在收集容器15的下部中存在用于水的第一管道15.1，从而将水移出用于水处理。在第一管道15.1上方是将油成分(柴油成分)再循环到蒸馏装置13中的第二管道15.2。在柴油的液位通过水的移出而已经下降至柴油出口开口以下的高度之后，实现柴油成分的该再循环。用于本发明的设备的收集容器尺寸具有20m³的容积，并且所以能够实现2.5m³/h的生产率。

针对2.5m³/h的生产率，在电热罐中实现蒸馏装置13中的进一步的蒸馏，针对所述电热罐提供有具有500kw的功率的电加热。在电热罐周围布置有蒸发器管。分别具有单独的10kw的功率的总共50个电加热蒸发器管布置在罐周围，每个罐具有10m³的容积。下游的空气冷却的冷凝器同样具有500kw的冷却功率。

参考标号列表

1 混合涡轮机

3 转子/鼓形转子

5 第一供给装置

7 第二供给装置

7.1 开口

9 出口

11 蒸馏装置

11.1 管道

13 冷凝装置

13.1 鳍片

14 压力装置

15 收集容器

15.1 第一管道

15.2 第二管道

17 控制装置