[发明专利]燃油/颗粒材料浆料组合物和方法

说明书

本发明涉及燃油组合物，其包含：(i)固体烃类材料和/或固体碳质材料，其中该材料为颗粒形式，并且其中至少约90体积％(％v)的颗粒具有不大于约20微米的直径；和(ii)液体燃油；其中基于燃油组合物的总质量，固体烃类材料和/或固体碳质材料以至多约30质量％(％m)的量存在。本发明还涉及用于制备该燃油组合物的方法，用于改变液体燃油的等级的方法以及用于调节液体燃油的闪点的方法。

背景技术

本发明属于源自固体烃类材料和/或固体碳质材料与液体烃的组合产物领域，特别是煤与燃油的组合产物领域，以产生可用作燃料的组合产品。具体而言，本发明属于将固体烃类材料例如煤引入至燃油中以使固体烃类材料升级并替换一部分燃油的领域。

煤粉和超细粉(包括微粉)是在采矿和制备过程中由较大块煤产生的小颗粒煤。虽然煤粉保持与煤相同的能量潜力，但是它们通常被认为是废品，因为产物的颗粒性质使其难以销售和运输。因此，煤粉通常作为煤矿周围的弃土被丢弃并形成大的废物堆，其需要仔细的未来管理以避免环境污染或甚至对人类生命的威胁，如1966年在英国南威尔士的Aberfan灾难中所显示的。

然而，煤粉确实提供了廉价和丰富的特别是富含碳的烃供应。已知将煤粉在水中的浆料添加到燃油中，以升级煤粉产品并降低每单位体积的混合燃油的成本(参见例如US5096461、US5902359和US4239426)。然而，在其天然状态下，煤粉通常含有显著水平的成灰组分，这将使其不适于与燃油直接混合。此外，对于在燃油中使用，煤粉中存在的水的量(约35质量％或％m)也是不合要求的。选择具有低矿物质含量的煤粉是改善这些问题的一种可能。合适的煤粉可以通过粉碎和研磨具有固有的低矿物质含量(例如＜5％m)的煤层来制造，然而，这实质上大大限制了可以利用的煤的类型。该方法可能是昂贵的，并且不能解决在所生产的细粉中的含水量问题。

水原位存在于煤层中，保持在内部孔结构内，该孔的直径范围为从小于2纳米到数十微米。根据煤的类型和保持在孔中的水的量，煤的总孔隙度变化很大。例如，含水量从低挥发性和中等挥发性的烟煤的约1-2％m增加到高挥发性烟煤的3-10％m，至次烟煤的10-20％m以及褐煤(褐炭)的20-50％m。虽然热干燥可以去除保持在孔中的水，但这是一种临时解决方案，因为水很容易从大气中重新吸附到其天然水平。

一旦开采煤，就可以通过各种煤密度和泡沫浮选技术将其与外来矿物质分离，这通常依赖于待添加到开采的煤中以产生煤浆的过量水。此外，将矿物经济地研磨至＜20微米(20μm)的微粉粒度的现代方法也需要加入水，从而产生浆料。这种煤浆通常含有40-80％m的水，其中大部分是附着在颗粒外表面上的表面水和松散地保持在颗粒之间的空隙中的水。在使用之前在运输或储存期间空隙水可以通过机械压滤机除去，或者通过排水减少。

然而，表面水继续附着在颗粒上。随着煤颗粒尺寸的减小，外表面的面积显著增大，并且表面水的量也类似地增大。在机械脱水之后，微粉煤样品可能看起来并且感觉上是干燥的，但仍含有25％m至50％m的水。这些水中的大部分是表面水，其余的是保持在孔隙中的水。

因此，将煤中的含水量经济地降低至2％m的水平是微粉煤，特别是具有高的保持在孔隙中的水分的煤的重要且具有挑战性的目标。

先前已有对将煤转化为液体烃产物的方法的研究：这些方法主要涉及在高于400℃的温度下在压力下在氢气或氢供体溶剂例如四氢化萘(1，2，3，4-四氢萘)存在下用溶剂萃取煤。这在中国内蒙古鄂尔多斯的伊金霍洛旗产生了几个中试规模的开发和至少一个使用神华工艺的大规模运行工厂，然而，这种方法的开发涉及非常大的资本投资和高的相关运行成本。

燃油是衍生自原油的较高馏分产物。术语“燃油”涵盖沸点高于汽油产品的一系列石油等级。通常的燃油是残渣燃油(RFO)和船用燃油(MFO)。

燃油被归类为化石燃料并且是不可再生的能源。此外，尽管原油价格相当不稳定，但由其获得的精炼产品总是相对昂贵的。非常需要这样一种方法，其中可以使燃油与较低成本烃源例如煤混合以扩展原油的有限储量以及所得精炼馏出物产物。