[发明专利]用于转化有机材料的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及通过将有机材料转化成烃及其相应产物来强化该有机材料的能含量的方法和设备。

背景技术

世界能源需求正在增加，而矿物燃料资源不断被消耗，导致可获得能源的竞争日益增加，由此高昂的能源价格阻碍了经济增长。为了克服这种状况，必须开始开发可再生能源。具有足够满足大部分能源需求的能力的唯一可再生能源是生物质转化。生物质通过现有技术被有效地转化为热量和电，但是占总能源消耗三分之一的运输燃料必须以高能量密度的流体形式，优选可以与矿物燃料如柴油和汽油相兼容。因此就需要有转化和强化生物质的能含量的技术。

同时，世界各地的工厂、家庭等产生各种各样的废弃物，其结果是最近十多年来，废弃物处理已经增加到难以克服的废弃物量。废弃物堆积已经成为日益困难的难题，由此廉价有效的废弃物处理已经变得愈加重要。

已知的废弃物处理方法是垃圾焚化。但是大量废弃物由于高水含量并不适于焚化，例如污泥和工业废水处理残渣。这种废弃物的焚化需要额外的能量输入，即总的过程能量是负数。

鉴于此情况，已经开发出用于处理这种废弃物的方法。但是，对于可以在相同设备中处理的废弃物的种类，以及对于有多少转化的废弃物变成可回收的产物来说，这些已知方法仍然是非常有限的。另外，与加入到该方法中的能量的量相比，被转化为可循环产物的有机材料的能量仍然非常低。因此，为了使有机材料的转化具有商业价值，仍然需要更加节省能量的方法。

而且，已知的方法已经显示出，焦碳和烟灰以如下量沉积在装置内，使得需要进行定期清理。这种清理操作是耗时的，因此也是昂贵的。

用于制备转化有机材料的装置的材料的腐蚀在已知方法中存在这样的问题，用于这些部件的材料不得不选择更昂贵的材料类。腐蚀问题已经增加了用于转化的设备的成本，由此降低了使用废弃物转化代替垃圾焚化的动力。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于将有机材料如废弃物、污泥、生物质等转化为可再生产物如烃燃料的改进方法和改进装置，该方法至少部分克服或至少减轻上述问题和缺点。

本发明的另一目的是由有机材料的转化提供一种改进的可再生产物，其中所述改进的产物作为某些类的能源是可再使用的。这些目的和几个其它目的将在以下将变得清楚，它们是由本发明第一方面通过提供一种用于将有机材料转化为烃燃料的方法来获得的，所述方法包括步骤：

-将流体中所述有机材料加压至高于225巴；和

-在存在包括元素周期表IA族的至少一种元素的化合物的均相催化剂的条件下，将所述流体中的所述有机材料加热至高于200℃，

其中，该方法进一步包括步骤：

-将以在所述流体中的所述有机材料与包括元素周期表IVB族的至少一种元素的化合物和/或α-氧化铝的多相催化剂进行接触；以及

-调节所述流体至pH值高于7。

由此获得用于将有机材料转化为可再生产物的改进方法。通过将有机材料与包括周期表IVB族的至少一种元素的化合物和/或α-氧化铝的多相催化剂进行接触，所述催化剂可以重新使用，连续地转化有机材料是可能的。由此用于转化一定量的有机材料所消耗的催化剂的量降低，从而用于转化该材料的成本极大地降低。另外，由于将催化过程分成两个单独的过程提高了转化的速率，处理时间已经极大地降低。

而且，通过调节流体至pH值高于7，用于设备中的相关部件的材料的腐蚀也被极大地降低。这些材料的腐蚀已经降低至这样的量，使得便宜的标准材料就可以用于构建该装置。

根据本发明的另一方面，该方法可以包括将含有所述有机材料的所述流体的pH值保持在7-14的范围内，例如7-12；优选在7-10的范围内，例如在7-9.5的范围内。由此可得到，当将有机材料转化成烃燃料时，用于该设备的相关部件的材料的腐蚀基本上降低到至少可忽略的腐蚀量。

此外，根据本发明的方面，该方法可以包括以下步骤：将有机材料在4-15巴的压力下和在100-170℃的温度下预处理0.5-2小时。通过在此压力下预处理该有机材料，所述有机材料被预处理，由此随后的转化可以比没有预处理进行得更快。

随后，根据本发明的另一方面，该预处理步骤可以包括减小该材料尺寸的步骤，例如切割、碾碎、研磨或者筛分的步骤或者它们的组合。通过这种尺寸减小，有机材料的转化过程甚至比没有尺寸减小进行得更快。