[发明专利]从油砂和/或油页岩连续获得合成气的方法

说明书

本发明涉及通过在具有煅烧区和氧化区的垂直过程室中，直接气化在油砂和/或油页岩中含有的碳组分来连续获得合成气的方法，在氧化区中用含氧气体氧化经煅烧的富含碳组分，其中在垂直过程室顶部抽取气态反应产物，且垂直过程室是垂直井式炉形式，本身未氧化的散装物质自其由顶部至底部连续流动，其中将含氧气体至少部分地引入氧化区之下，由此促进上升气流，其中至少部分地通过油砂和/或油页岩的天然惰性岩石组分来提供散装物质，通过在还原条件下添加碱性物质将在垂直过程室中于高于400℃的温度从油砂和/或油页岩组分获得的气态硫化合物，通过与所述碱性物质进行化学反应转化为固态硫化合物，其至少部分随气态反应产物排出，并且在高于300℃温度通过细物质分离从气相除去。

因为全世界强烈需求化石燃料和基于石油的原料，以及传统石油的预期中的长期缺乏，从油页岩和/或油砂资源回收能量载体和原料变得日渐重要。

天然油砂或油页岩包含天然岩石并且含有多至20%的沥青混合物。该沥青混合物主要含有不同分子量和沸点的有机碳化合物。

发明背景

为了能够实现这些碳化合物的针对性回收，必须首先将沥青混合物与天然岩石组分分离。

沥青从这些天然岩体的分离能够主要通过两种技术完成。

露天采矿获取：

在该方法中，将含有沥青的岩体用载重采捞船或轮式装载机破除下来，并且用载重运输工具运至处理工厂。一般来说，处理以下述过程步骤完成：

1.破碎/研细岩石，一般同时供给水蒸气或热水

2.将所产生的悬浮液送至第一提取步骤，其中沉淀和水形成下部分离层，和沥青与沫状物形成上部分离层。

3.通常，将下部沉淀和水层送至人工湖泊或水泻湖。

4.将上沥青层送至第二提取步骤，其中水和细颗粒残余物被分开。通常，将沥青溶于有机溶剂(一般为石脑油，是轻油获取过程的产物)。获得所谓的粗沥青。

5.将粗沥青送至随后的沥青处理(提质)。

所谓的原位方法的获取：

在该技术中，已从土壤中、表层下并且不破碎岩体地获得粗沥青。该技术如下实现：

6.将高压水蒸气注射如深的含沥青岩层。由此实现粗沥青的热液化。

7.将该液化粗沥青针对性地送至地下收集点，并从其通过适宜泵送技术泵送至地表。

8.一般地，如此获得的粗沥青进行上述步骤5的相应程序。

从粗沥青提取轻油和液体燃料：

在后续处理工厂(提质)中，合并粗沥青(可能来自两种获得方法)。其中通常进行下述过程步骤：

9.从包含粗沥青和石脑油的混合物，蒸除挥发性烃。最后剩余的是不溶的残余物，称为石油焦炭。取决于所用物质，其能够含有多至10%的硫组分。

10.通过分级冷凝将来自蒸馏的气态烃分离为石脑油，煤油和粗柴油；一般将石脑油至少部分地返回至过程中。

11.取决于单独级分需要的品质，脱硫化能够在其余步骤中完成。这通常通过氢化并分离除去元素硫而完成。

12.过程的终点是贮藏并运送液体级分。

然而，用于从油页岩和/或油砂获得轻油和燃料的上述方法具有显著经济和环境缺点。

例如，从岩体提取粗沥青需要可观量的热水和水蒸气。对于每体积单元轻油，必须使用多至6体积单元的水。蒸汽和热水的制备通常在燃烧天然气的锅炉中完成。对天然气的需求极高并且导致整个过程中极端不利的能量平衡。此外，获得的每桶轻油对应的特定CO₂排放量虑及环境问题且鉴于有价值稀少资源是基本无法接受的。

尽管努力实现至少部分循环用水，上述方法的高水用量导致相应的污染废水高发生率。因为上述过程，废水不仅含有沉淀还主要含有残余浓度的沥青，也称为PAK的多环芳族化合物，和重金属。PAK是各种分子量的芳族有机物质的混合物。在PAK混合物中，毒性物质一般占绝大多数。尤其是，必须提及怀疑致癌的苯并芘。

这些污染废水通常沉积在人工湖泊或人工泻湖中。它们在其中导致极高风险的对自然和环境的污染。在此其部分地影响世界上最大的人工水体。

在蒸馏粗沥青(步骤9)之后的剩余的石油焦炭含有浓度多至10%的硫。这基本上是有价值的能量载体。然而，因为高硫含量，其不能容易地用于燃烧过程，比如产生水蒸气或热水。因此，确保环境友好的热利用是有问题的，即使可能也仅仅是以不成比例的烟道气脱硫化成本为代价。