Каталитическая модификация пиролитических паров - RU2017135146A
Код документа: RU2017135146A
Формула
1. Способ получения неочищенного конденсата из пиролизуемого материала, отличающийся тем, что способ включает:
- сжигание топлива в бойлере с псевдоожиженным слоем, в результате чего получают дымовой газ и тепло;
- нагревание некоторого количества первого зернистого материала, содержащегося в псевдоожиженном слое бойлера с псевдоожиженным слоем, под действием указанного тепла;
- необязательно, нагревание некоторого количества второго зернистого материала при помощи нагретого первого зернистого материала;
- транспортировку по меньшей мере некоторого количества нагретого первого зернистого материала или по меньшей мере некоторого количества нагретого второго зернистого материала в реактор пиролиза;
- подачу некоторого количества пиролизуемого материала в реактор пиролиза;
- пиролиз пиролизуемого материала в реакторе пиролиза посредством контакта пиролизуемого материала с нагретым первым зернистым материалом или нагретым вторым зернистым материалом, в результате чего получают по меньшей мере неочищенный пиролитический пар и обугленный материал;
- транспортировку некоторого количества обугленного материала обратно в бойлер с псевдоожиженным слоем или в устройство для сжигания обугленного материала, сжигание обугленного материала в бойлере с псевдоожиженным слоем или в устройстве для сжигания обугленного материала, сопровождаемое получением тепла, и извлечение тепла;
- транспортировку по меньшей мере части неочищенного пиролитического пара через слой катализатора, находящийся в каталитическом реакторе, где слой катализатора включает материал катализатора, причем парциальное давление паров водорода в слое катализатора составляет менее 0,5 бар, и проведение, таким образом, каталитической обработки по меньшей мере части неочищенного пиролитического пара;
при этом способ дополнительно включает:
- очистку по меньшей мере некоторого количества неочищенного пиролитического пара, в результате чего получают чистый пиролитический пар;
- транспортировку по меньшей мере некоторого количества чистого пиролитического пара в парообразном виде через слой катализатора;
- конденсацию по меньшей мере некоторого количества продукта обработки пиролитического пара с образованием неочищенного конденсата, в результате чего получают некоторое количество неконденсируемого газа в качестве побочного продукта;
- подачу по меньшей мере некоторого количества неконденсируемого газа обратно в способ, в участок, находящийся выше по потоку относительно конденсации;
- регенерацию по меньшей мере некоторого количества материала катализатора, содержащегося в каталитическом слое, в результате чего получают некоторое количество второго дымового газа; и
- подачу по меньшей мере некоторого количества второго дымового газа обратно в способ, в участок, находящийся выше по потоку относительно реактора пиролиза, или в реактор пиролиза или в каталитический реактор, и, таким образом,
- получение продукта каталитической обработки пиролитических паров эффективным с точки зрения ресурсосбережения образом.
2. Способ по п. 1, включающий:
- подачу по меньшей мере некоторого количества неконденсируемого газа в каталитический реактор, включающий слой катализатора.
3. Способ по п. 1 или 2, включающий:
- конденсацию части продукта обработки пиролитического пара в конденсаторе и извлечение тепла из конденсатора.
4. Способ по п. 1 или 2, включающий:
- передачу тепла от дымового газа к теплопередающей среде, такой как водяной пар, вода или их смесь, посредством использования теплообменника, установленного в бойлере с псевдоожиженным слоем; и
- необязательно, выработку электричества или тепла, используемого для централизованного теплоснабжения, сушки или других промышленных процессов, посредством утилизации полученного тепла.
5. Способ по п. 1 или 2, в котором
- материал катализатора выбран из группы катализаторов, способных катализировать реакции конденсации, удаления карбонильной группы и декарбоксилирования.
6. Способ по п. 1 или 2, в котором
- давление в реакторе пиролиза больше или равно давлению в слое катализатора; предпочтительно также
- давление в бойлере с псевдоожиженным слоем больше или равно давлению в реакторе пиролиза.
7. Способ по п. 1 или 2, в котором
- давление паров в слое катализатора составляет менее 2 бар (абсолютное давление) (что соответствует менее 2⋅105 Па).
8. Способ по п. 1 или 2, включающий:
- отделение воды от неочищенного конденсата, в результате чего получают сырую бионефть и фракцию, обогащенную водой; и
- подачу по меньшей мере некоторого количества отделенной фракции, обогащенной водой, обратно в способ, в участок, находящийся выше по потоку относительно конденсатора.
9. Способ по п. 1 или 2, в котором
- материал катализатора обладает способностью удалять кислород из вещества,
и при этом способ включает:
- пиролиз пиролизуемого материала, проводимый таким образом, что неочищенный пиролитический пар имеет первое содержание атомов кислорода, которые находятся в связанном состоянии в конденсируемом соединении (соединениях), включающем также водород и углерод; и
- каталитическую обработку пиролитического пара в слое катализатора, проводимую таким образом, что обработанный парообразный продукт пиролиза имеет второе содержание атомов кислорода, которые находятся в связанном состоянии в конденсируемом соединении (соединениях), содержащемся в сырой бионефти, которое также включает водород и углерод; причем
- второе содержание кислорода меньше первого содержания кислорода предпочтительно по меньшей мере на 15 процентных единиц, где первое и второе содержания атомов кислорода указаны в массовых процентах в пересчете на массу таких конденсируемых соединений, содержащихся в соответствующем паре, которые включают водород и углерод; и при этом
- все конденсируемые соединения находятся в конденсированной форме при температуре 25°С и давлении, составляющем 1 атм (что составляет 101325 Па).
10. Способ по п. 1 или 2, включающий:
(А)
- непосредственную или опосредованную транспортировку по меньшей мере некоторого количества нагретого первого зернистого материала из бойлера с псевдоожиженным слоем в реактор пиролиза;
- непосредственную или опосредованную транспортировку некоторого количества обугленного материала из реактора пиролиза в бойлер с псевдоожиженным слоем для сжигания в бойлере; и
- сжигание некоторого количества обугленного материала в бойлере с псевдоожиженным слоем; или
(В)
- нагревание некоторого количества второго зернистого материала при помощи нагретого первого зернистого материала;
- транспортировку по меньшей мере некоторого количества нагретого второго зернистого материала в реактор пиролиза; и
- пиролиз пиролизуемого материала в реакторе пиролиза посредством контакта пиролизуемого материала с нагретым вторым термостойким зернистым материалом.
11. Система, предназначенная для получения неочищенного конденсата из пиролизуемого материала, которая включает:
- бойлер с псевдоожиженным слоем, предназначенный для:
сжигания топлива в псевдоожиженном слое, включающем первый зернистый материал;
нагревания первого зернистого материала, содержащегося в псевдоожиженном слое; и
получения дымового газа;
- средства для подачи топлива в бойлер с псевдоожиженным слоем;
- средства для подачи газа, поддерживающего горение, такого как воздух, в бойлер с псевдоожиженным слоем;
- средства для извлечения тепла из бойлера с псевдоожиженным слоем;
- реактор пиролиза, предназначенный для получения неочищенного пиролитического пара и обугленного материала из пиролизуемого материала;
- средства для подачи пиролизуемого материала в реактор пиролиза;
- необязательно, средства для нагревания некоторого количества второго зернистого материала при помощи первого зернистого материала;
- средства для транспортировки некоторого количества первого зернистого материала или некоторого количества второго зернистого материала в реактор пиролиза;
- средства для транспортировки некоторого количества обугленного материала из реактора пиролиза обратно в бойлер с псевдоожиженным слоем или в устройство для сжигания обугленного материала;
- средства для извлечения тепла, получаемого при сжигании обугленного материала;
- каталитический реактор, включающий слой катализатора, включающий материал катализатора, который размещен внутри каталитического реактора таким образом, что по меньшей мере некоторое количество пиролитического пара, который направляют в каталитический реактор, протекает через слой катализатора, размещенный внутри каталитического реактора, и при этом материал катализатора также оказывает эффективное воздействие, если парциальное давление водорода (Н2) составляет менее 0,5 бар (5⋅104 Па);
- установку очистки, предназначенную для удаления по меньшей мере некоторого количества аэрозолей и/или твердых частиц из неочищенных пиролитических паров, в результате чего получают чистый пиролитический пар;
- трубопровод, предназначенный для транспортировки по меньшей мере части неочищенного пиролитического пара из реактора пиролиза в установку очистки;
- трубопровод, предназначенный для транспортировки по меньшей мере некоторого количества чистого пиролитического пара из установки очистки в каталитический реактор;
- трубопровод, предназначенный для транспортировки по меньшей мере некоторого количества второго дымового газа, получаемого при регенерации материала катализатора каталитического слоя, обратно в систему, в участок, находящийся выше по потоку относительно реактора пиролиза, или в реактор пиролиза или в каталитический реактор;
- конденсатор, предназначенный для конденсации некоторого количества продукта обработки пиролитического пара с образованием неочищенного конденсата, а также для отделения неконденсируемого газа;
- средства для транспортировки продукта обработки пиролитического пара из каталитического реактора в конденсатор; и
- средства для транспортировки по меньшей мере некоторого количества неконденсируемых газов из конденсатора обратно в систему, в участок, расположенный выше по потоку относительно конденсатора.
12. Система по п. 11, включающая:
- трубопровод для транспортировки по меньшей мере некоторого количества неконденсируемого газа из конденсатора в каталитический реактор, включающий слой катализатора;
необязательно
- система включает средства для извлечения тепла из конденсатора.
13. Система по п. 11 или 12, в которой бойлер с псевдоожиженным слоем включает:
- теплообменник, установленный внутри бойлера с псевдоожиженным слоем и предназначенный для передачи тепла от дымового газа к бойлеру с псевдоожиженным слоем;
- необязательно, паровую турбину в комбинации с генератором электричества, предназначенным для выработки электричества посредством утилизации тепла, извлеченного в теплообменнике; и
- необязательно теплообменники, предназначенные для выработки тепла для централизованного теплоснабжения или тепла для сушки или для других промышленных процессов.
14. Система по п. 11 или 12, в которой
- материал катализатора выбран из группы катализаторов, способных катализировать реакции конденсации, удаления карбонильной группы и декарбоксилирования.
15. Система по п. 11 или 12, включающая:
- регенератор для регенерации катализатора и средства для транспортировки катализатора из каталитического реактора в регенератор и обратно из регенератора в каталитический реактор и средства для подачи катализатора в способ.
16. Система по п. 11 или 12, включающая:
(А)
- средства для непосредственной или опосредованной транспортировки по меньшей мере некоторого количества нагретого первого зернистого материала из бойлера с псевдоожиженным слоем в реактор пиролиза; и
- средства для непосредственной или опосредованной транспортировки некоторого количества обугленного материала из реактора пиролиза в бойлер с псевдоожиженным слоем для сжигания в бойлере; или
(В)
- теплообменник, предназначенный для нагревания некоторого количества второго зернистого материала при помощи нагретого первого зернистого материала;
- средства для транспортировки по меньшей мере некоторого количества нагретого второго зернистого материала в реактор пиролиза;
- устройство для сжигания обугленного материала, предназначенное для сжигания обугленного материала;
- средства транспортировки некоторого количества обугленного материала из реактора пиролиза в устройство для сжигания обугленного материала; и
- теплообменник, предназначенный для извлечения тепла, получаемого при сжигании обугленного материала.
17. Система по п. 11 или 12, включающая:
- сепаратор, предназначенный для отделения фракции, обогащенной водой, и сырой бионефти от неочищенного конденсата;
- средства для транспортировки неочищенного конденсата из конденсатора в сепаратор;
- средства для транспортировки фракции, обогащенной водой, обратно в систему, в участок, находящийся выше по потоку относительно сепаратора; и
- необязательно, средства для транспортировки по меньшей мере некоторого количества сырой бионефти в установку для последующей обработки.
18. Система по п. 11 или 12, включающая:
- установку для последующей обработки, установленную ниже по потоку относительно конденсатора; и
- средства для транспортировки по меньшей мере некоторого количества неконденсируемого газа в установку для последующей обработки.
