RS55492B1 - Postupak za pretvaranje organske materije u proizvod - Google Patents

Description

[0001] Opis oblasti tehnike

[0002] Opisani su postupak i aparat za pretvaranje organske materije u proizvod. Postupak je moguće primeniti na veliki broj tipova organskih materija koje imaju različite sadržaje vlage i hemijske sastave. Specifičan primer procesa je pretvaranje lignita u različite proizvode goriva. Drugi primer upotreba ovog postupka može obuhvatiti razlaganje organske materije kao što su lignocelulozni i plastični ili polimerni polazni materijali.

[0003] Stanje tehnike

[0004] Lignit, koji se često pominje kao braon ugalj, je najniža klasa uglja i koristi se skoro isključivo kao gorivo za parno-električnu proizvodnju struje. Ima braonkasto-crnu boju i visok prirodan sadržaj vlage, ponekad čak 66 procenata, t veoma visok sadržaj pepela u poređenju sa bttumenskim ugijem. Takođe je heterogena mešavina jeđinjenja za koja nijedna strukturna formula nije dovoljna. Lignit ima karakteristike koje ga stavljaju negde između crnog uglja i treseti. Kada se osuši, lako se mrvi. ima ga u velikim količinama u brojnim područjima širom sveta uključujući SAD, Australiju, Kanadu, Grčku i Nemačku gde se generalno koristi kao gorivo za proizvodnju električne energije. Značajna količina električne energije proizvedene u tim državama potiče iz sagorevanja lignita.

[0005] Potencijalni sadržaj topiote lignita u velikoj meri varira zavisno od sadržaja vlage, izvora i tehnologije sagorevanja. Zbog svoje niske energetske gustine, braon ugalj je neefikasan za transport i ne trguje se njim u velikoj meri na svetskim tržištima u poređenju sa višim klasama uglja, kao što je crni ugalj. Braon ugalj se često sagoreva u elektranama sagrađenim veoma biizu rudnika, kao što je Latrobe dolina u Australiji. Ovi rudnici su retko podzemni zbog lokacije uglja blizu površine, i obično se praktikuje kopanje rude sa površine. Emisije ugljen dioksida po jedinici proizvedene električne energije su generalno više iz postrojenja koja kao gorivo koriste braon ugalj u odnosu na uporediva postrojenja sa crnim ugijem. Sadržaj vlage lignita čini neophodnim normalno sušenje dovodnog materijala a pre sagorevanja u elektranama, što doprinosi troškovima i složenosti ovog postupka.

[0006] Neprekidan rad elektrana sa braon ugijem, posebno u kombinaciji sa površnskim kopanjem rude, je naširoko kritikovan sa ekoloških stanovišta. Kao rezultat postoji potreba da se pronađu načini za proizvodnju tok{ov)a goriva kao proizvoda visoke vrednosti iz naslaga lignita.

[0007] Treba razumeti da, ako se sa ovim povezuje bilo koja prethodna informacija, takva referenca ne obuhvata priznanje da ova objava čini deo često prisutnog opšteg znanja prosečnog stručnjaka u ovoj oblasti, u Australiji i!i bito kojoj drugoj drugoj državi.

[0008] EP 1,489,046 opisuje tehniku za povećanje brzine recikliranja i poboljšanje ekonomske efikasnosti na proizvodnim lokacijama reformisanjem teških materijala proizvedenih u rafinerijama nafte ili industriji za rastapanje uglja, kao što su atmosferski ostaci i ostaci vakuuma, prirodno teška nafta ili slično, i pretvaranje sirovina koje potiču iz proizvoda na bazi nafte, kao što je plastični otpad.

[0009] Kratak opis pronalaska

[0010] U prvom varijantnom rešenju, dat je postupak za tretiranje organske materije za njeno pretvaranje u proizvod, ovaj postupak obuhvata korak dovođenja u kontakt organske materije sa superkritičnom tečnošću pri čemu on reaguje da se formira ovaj proizvod, pri čemu iečnost može biti zagrejana spoljnim grejnim sredstvom ili može biti grejana internim postupkom istovremenim dovođenjem okstdacionog agensa sa tečnošću, ovaj agens je u količini koja se unapred određuje za regulaciju nivoa do kog se zagreva reakciona mešavina.

[0011] U ovom postupku toplota se dovodi da obezbedi dovoljnu aktivaciju energije za procesne reakcije da se pojavi sa dovoljnom brzinom a za iečnost da stekne karakteristike dovoljne da se pomogne procesne reakcije.

[0009JU ovom spisu kada se koristi terminologija "superkijučno", odnosi se na temperaturu i stanje pritiska u kom barem deo procesne tečnosti dostiže svoju ključnu tačku i postaje tečnost sa jedinstvenim svojstvima. Tečnost dobijena kao rezuitat ima gustinu između isparavanja i tečne faze pri standardnim uslovima, i ispoljava visoke stope difuzije slične gasu zajedno sa tečnošću sličnim ponašanjem solvatacije. U slučaju vode, ovo znači da ugljovođonici, na primer. mogu postati rastvorijivi u vodi i soli mogu da se natalože iz rastvora.

[0012] Generalno, ove uslove reakcije karakteriše to što je temperatura viša od tačke ključanja tečnosti i barem blizu te superkritične temperature, i pritisci su priiično iznad atmosferskog i barem biizu superkritičnog stanja.

[0013] Pored toga, kada se koristi terminologija "superkritično", treba razumeti da ovo može takođe da obuhvati uslove koji su neposredno ispod superkritičnih gde tečnost ne zadržava 'normalna' svojstva tečnosti ali takođe nisu još uvek super ključni. Ovo stanje je ponekad poznato u ovoj oblasti kao stanje "podkritične tečnosti", i očekuje se da će ovaj postupak ponekad zaći u ovaj region zbog odvijanja reakcije pretvaranja, čak i ako sistem nominalno radi pod superkritičnim uslovima. Drugim rečima, može postojati promerta u podkritičnim stanjima barem privremeno tokom nekih faza postupka. Ovo rnože čak biti i preporučeni režim rada jer, na primer, rad u pođkritičnom regionu za izvestan period može nametnuti manje fizičkih zahteva na izabranu procesnu opremu.

[0014] Kada se koristi pojam "organska materija" u ovorn spisu, treba razumeti da ovaj može, da obuhvati organsku čvrstu materiju, ili mešavinu organske čvrste materije u tečnosti, pri čemu tečnost može biti vodena ili čak organska tečnost, kao što je rastvarač ili alkohol. Takođe, treba razumeti da ovaj postupak može da pretvori barem neke od organskih čvrstih supstanci u organsku tečnost pre koraka hernijskog razlaganja koji formira čvrste supstance i tečnosti proizvoda. U tom smislu "organska materija" može obuhvatiti čvrstu supstancu koja se pretvara u organsku tečnost pre, iti tokom trenutka obrade. Dovod polaznog materijala "organske materije" rnože čak da bude suspenzija ili rastvor materijala čvrste supstance u tečnosti. Kod nekih primera, takva suspenzija iii rastvor mogu čak da budu recirkulisani ili reciklirani tako da se tretiraju po drugi put ovim postupkom.

[0015] Ovaj postupak obezbeđuje tehniku za kontrolisano hemijsko razlaganje organske materije. Kada posle toga sledi prikupljanje proizvoda razlaganja i njihova separacija. odvojeni proizvodi mogu kolektivno da budu veće vređnosti od neprocesirane organske materije, i mogu biti pogodni za specifične krajnje upotrebe.

[0016] Ovaj postupak može takođe deiotvorno đa tretira vlažne organske čvrste supstance bez potrebe da se Čvrsta supstanca prethodno suši. Organska čvrsta supstanca može jednostavno da bude samlevena ili umešana i zatim prerađena dovođenjem u kontakt sa superkritičnom tečnoću.

[0017] Usiovi superkritične tečnosti mogu biti dostignuti zagrevanjem fiksne količine tečnosti da se omogući generisanje pritiska, bilo autogenim sredstvima (statički sistem) u kom se pritisak razvija zagrevanjem tečnosti u fiksnoj zampremini, ili primenom pumpe visokog pritiska (kontinuatni sistem), kao što je pumpa za kašasti materijal.

[0018] U jednom obliku ovoga, tečnost je moguće zagrejati spoljnim sredstvom za grejanje.

[0019] U drugom obliku ovoga tečnost je moguće zagrejati interno unutar samog procesa sagorevanjem neke organske materije korišćenjem oksidacionog agensa. Na primer u superkritičnoj vodi ('vlažna') oksidaciju, 'plamen' je moguće generisati unutar podloge da se stvore nestabilnosti i dodatne hemijske reakcije. Oksidacioni agens može biti prisutan samo u dovoljnoj količini da omogući da mali procenat organske materije bude sagoren tako da se generiše pogodna količina toplote da se utvrdi opseg temperature odgovarajući za tečnost da se postignu njene podkritićne/superkritične karakteristike i za postupak za formiranje proizvoda dovoljnom brzinom.

[0020] U jednom izvođenju postupka, uslove superkritične tečnosti moguće je dostići hiđrostatićkom regulacijom pritiska. U jednom obliku ovoga, pomenuta regulacija pritiska može biti dostignuta lociranjem tečnosti u podzemnoj ili podokeanskoj posudi.

[0021] U jednom izvođenju ovog postupka, oksidacioni agens može biti izabran iz jedne ili više grupa koje obuhvataju kiseonik, vodonik peroksid i natrijum nitrat. Drugi oksidacioni agensi, kao što su alternativni izvori kiseonika. su u okviru obima opisa.

[0022] U ovom postupku, superkritična tečnost obuhvata vodu sa pritiskom većim od oko 220 bar

[0023] i ponekad čak i 300 bar. Pored toga, superkritična tečnost obuhvata vodu sa temperaturom od između 350 i 420<*>0, na primer 400 "C.

[0024] U ovom postupku, organska čvrsta supstanca rnože biti jedna ili više iz grupe koja obuhvata lignit ili braon ugalj, lignin, celulozu i hemicelulozu.

[0025] U jednom izvođenju ovog postupka, tečnost može biti jedna ili više iz grupe koja obuhvata vodu. metanol i etanol. Na primer, tečnost može biti 100 procenata bilo čega od ovog, ili njihova mešavina. Primer mešavina vode sa alkoholom obuhvata one sa odnosom od 100:0, 90:10, 80:20. 70:30 i 20:80 i 10:90 u takvim slučajevima uslove reakcije karakteriše viša temperatura od bilo koje od tačke ključanja iz gore pomenutih tečnosti i obično leži blizu podkritične ili superkritične temperature barem jedne od njih. Pritisci reakcije mogu takođe da budu u priličnoj meri iznad atmosferskog i blizu podkrtičnog ili superkntičnog stanja.

[0026] U ovom postupku, hemijski razgrađen proizvod obuhvata gorivo

[0027] U jednom izvođenju, hemijski raziožen proizvod može obuhvatiti tečnu fazu naftnih proizvoda, uglavnom proizvoda kao što su supstituisani aromatici, dizel ulje. asfalteni i preasfalteni. Neki od ovih proizvoda mogu takode biti relativno bez sumpora i imati oktanski ili cetanski broj viši nego redovno benzinsko ili dizel gorivo. To može biti roba velike vrednosti.

[0028] U jednom izvođenju ovog postupka, hemijski razgrađen proizvod može obuhvatiti čvrstu fazu uglavnom uključujući drveni ugalj. Ovo je roba relativno niže vrednosti u poređenju sa proizvodom tečne faze.

[0029] U jednom izvođenju ovog postupka, hemijski razgrađen proizvod može obuhvatiti gasnu fazu

[0030] koja uglavnom obuhvata metan, vodonik, ugljenmonoksiđ i ugijendioksid.

[0031] U ovom postupku, organska čvrsta susptanca je prisutna u obliku drobljenih cestica pogodna da se umeša u kašasti materija!. Organska čvrsta supstanca može biti samlevena ili zdrobljena do relativno fino distribuirane veličine da se omogući formiranje kašastog materijala.

[0032] U ovom postupku, organska materija je prisutna u kašastom materijalu, odnos tečnosti prema čvrstoj supstanci u ovom kašastom materijalu može biti manji od oko 12:1. U jednom određenom obliku, odnos tečnosti prema čvrstoj supstanci u kašastom materijalu može biti veći ođ oko 2:1.

[0033] U jednom izvođenju postupka, hemijsko razlaganje organske materije je depolimerizacija, koja predstavlja lomljenje početnih materijala u manja jednostavnija jeđinjenja.

[0034] Ovde je takođe opisan aparat za tretiranje organske materije, ovaj aparat je postavljen da pretvori organsku materiju u proizvod posle dodira sa superkritičnom tečnošću, i obuhvata: - uređaj za uvođenje agensa oksidacije za uvođenje unapred određene količine izvora kiseonika u dodiru sa organskom materijom; i

[0035] - reaktor,

[0036] pri čemu ovaj reaktor obuhvata zonu reakcije u kojoj se odvija hemijsko razlaganje organske materije da se formira proizvod, ova zona reakcije predviđena je za prihvat superkritične tečnosti čija je upotreba u toku.

[0037] U ovom aparatu, uređaj za uvođenje oksidacionog agensa može obuhvatiti merni uređaj predviđen za isporuku izvora agensa u ili pre reaktora, dovoljno za delimićno ili reguiisano sagorevanje neke količine organske materije.

[0038] U ovom aparatu, reaktor može biti podzemna ili podokeanska posuda postavljena n3 dubini pri čemu pri upotrebi dolazi do dovoljne regulacije pritiska (određuje se pomoću kopnenog pritiska pumpanja) tečnosti do superkritičnih uslova. U jednom obliku, zona reakcije može da se locira u najdonjem regionu posude koji trpi maksimalni pritisak.

[0039] Jedan primer podzemne posude može biti vratilo vertikalne bušilice U jednom obliku, vratilo bušilice može biti postavljeno sa cevi koja je koncentrična sa vratilom i koja se postavlja za isporuku tečnosti iz organske materije koja se koristi u zonu reakcije. U jednom obliku ovoga, prstenasti koncentrični prostor oko cevi i unutar vratila bušilice može biti raspoređen za isporuku toka proizvoda koji se koristi iz zone reakcije u najgornji kraj posude.

[0040] U alternativnom izvođenju aparata, podokeanska posuda može biti fleksibilna cev. U jednom obliku, ova fleksibilna cev se raspoređuje sa cevi koja je koncentrična sa fleksibilnom cevi i koja se postavlja za isporuku toka organske čvrste supstance u upotrebi u zoni reakcije.

[0041] U jednom rešenju takva fleksibilna cev, aparat može imati prstenast koncentrični prostor oko cevi i unutar fleksibilne cevi. koji se raspoređuje za isporuku protoka proizvoda u upotrebi iz zone reakcije u najgornji kraj posude.

[0042] U ovom aparatu, reaktor može biti tip reaktora od serpentinastih cevi, projektovan da izbegne zadržavanje čvrstih supstanci prisutnih u kašastim materijalima. Takav reaktor obuhvata uglavnom relativno uske fleksibilne cevi kroz koje je moguće prenositi kašasti materijal pri visokim brzinama zapreminskog protoka. Takav reaktor može takođe obuhvatiti alternativni raspored fleksibilnih cevi velikog i uskog prečnika da se podesi vreme boravka, pri Čemu su osigurani

[0043] odgovarajući režimi protoka da se izbegne sedimentacija.

[0044] U ovom aparatu, reaktor može biti nadzemni, reaktor sa visokim stubom kod koga je moguća regulacija pritiska.

[0045] U ovom aparatu, aparat još obuhvata uređaj za uklanjanje pritiska koji se nalazi posle posude i postavljen je za uklanjanje pritiska proizvoda pre pražnjenja za naknadno rukovanje i separaciju proizvoda.

[0046] Kratak opis slika nacrta

[0047] Bez obzira na druge oblike koji mogu obuhvatiti obim ovog postupka i aparat kako je izneto u kratkom opisu, sada će biti opisani specifična izvođenja ovog postupka i aparat, samo u obliku primrera, sa pozivom na priložene slike nacrta na kojima: Slika 1 pokazuje dijagram procesnog toka za pretvaranje organske materije u proizvod dovođenjem u kontakt sa superkritičnom tečnošću, u skladu sa izvođenjem pronalaska;

[0048] Slika 2 pokazuje dijagram procesnog toka za pretvaranje organske materije u proizvod dovođenjem u kontakt sa superkritičnom tečnošću, u skladu sa drugim izvođenjem pronalaska.

[0049] Detaljan opis specifičnih izvođenja

[0050] Sa pozivom na slike nacrta, neki dijagrami procesnog toka se daju za tretiranje organske materije u obliku lignita dovođenjem u kontakt lignita sa superkritičnom tečnošću (SCL). SCL obrada pretvara lignit u upotrebljiv proizvod za gorivo. Ovaj postupak obuhvata dovođenje u kontakt lignita (koji je prisutan kao mešavina čvrstih susptanci kašastog materijala i vode) sa superkritičnom tečnošću (SCL) koji može biti zagrejan spoljnim grejnim sredstvom, ili može biti interno zagrejan putem specifične količine oksidacionog agensa.

[0051] U slučaju internog grejanja, količina oksidacionog agensa koji se uvodi je unapred određena da reguliše nivo do kog se iignit sagoreva u kontrolisanom koraku sagorevanja, i samim tim koliko toplote je moguće generisati za hemijsko razlaganje ili depoiimerizaciju (u superkritičnim uslovima) preostalog nesagorelog lignita. Tečnost u kašastom materijalu lignita postaje zagrejana i, u kombinaciji sa atmosferom visokog pritiska, stvaraju se uslovi koji izazivaju hemijske reakcije, od kojih je jedna likvifacija neke količine lignita. Da bi se generisaia dovoljna toplota da se postignu podkritični/superkritični uslovi u režimu unutrašnjeg grejanja, samo relativno mali procenat lignita treba zagrejati.

[0052] Sa pozivom na dijagram toka šematskog postupka prikazan na Slici 1, prikazan je prirner konstrukcije za izvlačenje goriva iz lignita korišćenjem superkritične tečnosti, to može biti voda ili mešavina vode i alkohola Postrojenje 10 koristi mleveni graduirani iignit i, na primer, vodu i meri ove materijale u rezervoar 12 za kašasti materijal pre nego što se dovede do pumpe 14 visokog pritiska koja šalje kašasti materijal u reaktor 16. Nivo u rezervoaru 12 za mešanje kašastog materijala se nadgleda pomoću regulatora 18 nivoa. Regulator 20 protoka i ventil 22 mere vodu u rezervoaru 12.

[0053] Pogodni lignit je moguće dopremiti već samleven i skenirati do izabrane veličine za upotrebu u postrojenju, na primer 100% manje od 40 mikrona. Grudvice i veće čestice treba izbegavatl da bi se sprečila blokada fleksibilne cevi reaktora. Brzina protoka napojnog lignita se meri i poztciortira regulisanjem vibracionog dovodnog uređaja 24 koji isporučuje praškasti lignit u rezervoar 12 za mešanje kašastog materijala. Sadržaji ovog rezervoara 12 se mešaju korišćenjem spoljne centrifugalne pumpe 26 za mešanje kašastog materijala, iako je u alternativnim rešenjtma moguće koristiti mešač/propeler Kada nivo u ovom rezervoaru 12 postane visok, regulator 18 isključuje i vodu i lignit.

[0054] Pumpa 14 za kašasti materija! može da isporuči kašasti materijal u reaktor sa pritiskom od oko 250 bar i do preko 300 bar. Tokom rada, izlaz ove pump 14 moguće je usmeriti preko pokretačkog ventila 28 u procesni reaktor 16, i u jednoj radnoj konfiguraciji nešto od protoka se ciklira nazad u rezervoar 12 kašastog materijala.

[0055] Pokretanje obuhvata dovođenje vode samo do reaktora 16 tako da se protoci tečnosti odvijaju postojano. Trosmerni ventili omogućvaju da se otpadne vode iz procesnog reaktora 16 stave u unos. U ovoj tački ne postoji lignit u rezervoaru 12 za mešanje kašastog materijala. Vibracioni dovodni uređaj 24 koji isporučuje tok lignita se uključuje i nivo u rezervoaru 12 kašastog materijala automatski ostaje konstantan dodavanjem i vode i lignita u potrebnim proporcijama. Koncentracija lignita se povećava postojano i, u skladu sa tim povećanjem, koncentracija lignita u kašastom materijalu koji teče u reaktor 16 se povećava slično. Držanje kašastog materijala u pokretu sprečava da se čvrste materije utvrde i blokiraju cev ili rezervoar. Reverzni postupak se koristi za isključivanje, u kom se protok vode nastavlja dok se čvrste supstance isključuju i izvodi se potpuno prečišćavanje.

[0056] Procesni reaktor 16 treba da radi pod uslovima protoka kašastog materijala bez začepljivanja. U jednom obliku, reaktor može da bude serpentinasti cevasti tip reaktora, napravljen od vertikalno usmerenih cevi sa krivinama pod ugtom od 180 stepeni koje su u potpunosti sadržane u izolacionoj konstrukciji. Takav raspored omogućava čvrstim supstsncama da budu prisutne u đovodnom kašastom materijalu bez značajnog rizika da će se zadržati u cevima i prouzrokovati blokade. Kada se kašasti materijal pumpa vertikalno čestice se talože ali ne na površini. Generalno brzina toka treba da bude veća od ometajuće brzine taloženja kašastog materijala.

[0057] Reaktor takođe treba da bude tipa koji je pogodan za prihvat superkritične tečnosti tokom upotrebe u zoni reakcije. Ovo je agresivna okolina i u smislu temperature i pritiska. Konstrukcija radnog pritiska u takvom reaktoru je i do 315 bar na 500"C sa 300% sigurnosnim činiocem.

[0058] Kada kašasti materija! lignita teče kroz postrojenje 10, i kašasti materijal treba zagrejati interno u ovom postupku, oksidacioni agens se meri u ulaznom toku reaktora u količini koja je dovoljna da dozvoli sagorevanje oko 2-5% lignita u reaktoru tako da se generiše toplota. U jednom izvođenju, gas kiseonik se isporučuje preko merne pumpe 40 iz izvora 38 cilindra. U alternativnom rešenju prikazanom na Slici 2 (koji je u svakom pogledu sličan Slici 1 uz izuzetak izvora ulaznog kiseonika), izvor kiseonika može biti u obliku koncentrata tečnosti 42 vodonik peroksida koji se meri direktno na ulazu pumpe 14 za kašasti materijal, sa vodom i lignitom, putem pitot-cevi, glavnog ulaza za gas ili sličnog.

[0059] [0049] Da bi se izbeglo pregrevanje tokom rada, koncentracija kiseonika ili peroksida se povećava postepeno da bi se omogućila stabilizacija temperature reaktora 16. Kao dodatna toplota sagorevanje se otpušta i temperatura reaktora se povećava, potreba za grejaćem 44 električnog rezača će pasti jer se zagrejani kašasti materijal vraća u napojni protok. Eventualno koncentracija kiseonika ili peroksida (i oksidacija koja se javlja) omogućavaju da se sva potrebna toplota generiše u reaktoru internom oksidacijom lignita. U ovoj fazi reakcije, grejač 44 električnog rezača može biti blokiran.

[0060] Izazov u vezi sa SCL se povećava iz njihovih niskih gustina. U sistemu dvofaznog protoka koji je sličan ovom, tečna faza obezbeđuje pokretačku silu za čvrste materije. Uobičajeni kašasti materijal vode i lignita moguće je držati u suspenziji uz dovoljno mešanje. Nasuprot tome specifična gravitacija superkritične vode je samo oko 0,2, nasuprot 1,0 za temepraturu okoline i pritisak vode, i tako se tendencija čvrstih supstanci da se talože povećava u velikoj meri Razgranjsvanja za konstrukciju reaktora su značajna. Protok treba da svede na minimum sedimentaciju čvrste materije na bilo koju površinu cevi. Od pomoći je i ako se čestice lignita samelju kao veoma male tako da se one sporije talože.

[0061] Upotreba superkritične vode (>220 bar i >350X i <420°C) u reaktoru 16 pretvara lignit u manje molekule koji liče na frakcije teške nafte, koje se često pominju kao nafta, asfalteni i preteče asfaltena, i takođe daju kao prinos zaostali drveni ugalj, gas (uglavnom ugljendioksid) i proizvode vodu kao glavne proizvode.

[0062] Pogonski motor 46 za smanjenje pritiska moguće je koristiti na samom kraju procesa.

[0063] [00533Proizvode je zatim moguće prosiediti na cikionski ili separacioni rezervoar 48 tako da gasovi B mogu biti ispušteni i tečnosti A i čvrste supstance C prikupljeni. Zatim čvrst proizvod C može da se koristi odvojeno od tečnih proizvoda A filtracijom. Tečni proizvod A približno procenjuje dizel naftni proizvod, i može obuhvatiti supstituisane aromatike. dizel naftu, asflatene i preteče asfaltena. Ovo može biti roba velike vrednosti koju je moguće prodati direktno za rafinerijski postupak. Proizvod C u obliku čvrste supstance obuhvata uglavnom visoko kvalitetni drveni ugalj, uporediv sa niskosumprnim, visoko kvalitetnim poroznim crnim ugijem Ovaj proizvod moguće je prodati kao generalno sagoriv najbližoj elektrani na sušeni lignit za cenu koja je konkurentna samom trošku sušenja lignita. Najzad, proizvod B u obliku gasa obuhvata vodonik, metan ugljenmonoksid i ugljendioksid, i zavisno od svog sastava, moguće ga je prodati kao gorivo ili jednostavno ispustiti u atmosferu. Kolektivno odvojeni proizvodi su više vrednosti nego neprerađeni materijal lignita.

[0064] Treba napomenuti da i druga izvođenja ovog postupka mogu efikasno tretirati vlažne organske čvrste supstance bez potrebe da se prethodno osuši čvrsta supstanca. Više nego suvi praškasti lignit, samieveni i kašasti obhk lignita moguće je koristiti kao polazni materijal za preradu dovođenjem u kontakt sa superkritičnom tečnošću (SCL). Na ovaj način, iskopani iignit u svom prirodno vlažnom stanju može biti prerađen i korišćen bez prethodnog koraka sušenja.

[0065] Gorepomenuto "površinsko" postrojenje radi pri visoko povišenim pritiscima i takođe pri visokim temperaturama sa superkriiićnim uslovima. Ovo znači da će kapitalni troškovi opreme verovatno biti visoki, i đa su specifikacije materijala sastvim zahtevne. Alternativno rešenje je kopneni reaktor dubokog vratila/izrnenjivač toplote koji se oslanja na podzemni pritisak stvoren dugim stubom vode u vratilu. Još jedno alternativno rešenje je pođokeanski aparat koji koristi dubinu okeana da obezbedi pritisak.

[0066] [0056]Glavne prednosti ovih koncepata su: (i) neophodna je samo oprema sa niskim pritiskom jer su ceo reaktor i izmenjivač toplote eksterno pod pritiskom i (ii) troškovi rada pumpanja do velikog pritiska (plus troškovi osnovnih sredstava ponovnog smanjenja pritiska) se eiimimšu. Predviđa se da bi podzemno vratilo imalo red veličine od 3 do 4 kilometra dubine (ili 0,5 do 1.5 km kada se koristi u kombinaciji sa površinskom pumpom visokog pritiska), pri čemu podmorska opcija zahteva izgradnju postrojenja na brodu.

[0067] Na dnu 3 km dubokog podzemnog vratila, pritisak stuba tečne vode bi bio oko 300 bar. Reaktor smešten ovde ne zahteva da se napravi oprema sa gradijentom pritiska. Pritisak bi pravio stub vode iznad. Slično tome izmenjivač toplote ne treba da bude napravljen sa gradijentom pritiska Cev koncentrična sa većim vratilom može isporučiti kašasti materijal vode i lignita u reaktor u osnovu vratila. Prstenasti koncentrični prostor omogućava proizvodu da se vrati na površinu. Ovaj raspored samim tim funkcioniše kao izmenjivač toplote za proizvod koji izlazi u odnosu na šaržu koja ulazi.

[0068] Pored toga. nema potrebe za pumpom za visoki pritisak jer stub vode u vratilu obezbeđuje taj pritisak. Niža cena proizvodnje postoji zbog nižih troškova pumpanja i visokog stepena sigurnosti u poređenju sa upotrebom opreme pod visokim pritiskom na površini tla. Kada se pozicionira podzemno postoji veoma mali rizik od kvara visokog pritiska ili eksplozije. Zapremina reaktora bi mogla biti veća iskopavanjem prostora na dnu vratila za smeštanje neophodne stalne zapremine. Zapremina vratiia bi bila velika ali postoji prednost kod podzemnog reaktora da bi bilo moguće da se pokrene reakcija na višoj temperaturi recimo 500"C (oko 100T toplije nego u slučaju na površini tla zasnovane verzije 16) što će imati dejstvo smanjenja stalne zapremine i samim tim troškova. Dodavanje unapred određene količine izvora oksidacionog agensa u kašasti materija! da oksidira neku količinu lignita može da podigne temperaturu kašastog materijala na potrebni nivo. Merenje oksidacionog agensa moguće je koristiti kao parametar regulacije temperature. Sve u svemu, sama tehnika koristi više temperature i samim tim mali prostor reaktora.

[0069] U još jednom primeru, reaktor i izmenjivač toplote moguće je napraviti u modul Koji se spušta sa broda u duboku morsku brazdu. Ovaj modul može biti napravljen relativno jeftino iz opreme niskog pritiska zato što bi dubina obezbedila kontrapritisak. Jeftina fleksibilna gumena creva bi obezbedila dovod i povratne vodove za tok proizvoda. Ponovo nije potreban visok pritisak za napojni materijal jer dubina postrojenja ovo radi automatski Jedna prednost podzemnog modula je to što ceo modul može da se transportuje za održavanje po potrebi.

[0070] Još jedna prednost podzemne opcije može biti upotreba keramike za samo teio reaktora, umesto nerđajućeg čelika. Keramika normalno nema dobru nazivnu vrednost pritiska i umesto toga se koristi debela metalna cev. Upotreba keramike u ovu svrhu na oko 300 bar nije moguća. Međutim pošto nema pritiska u reaktoru u rešenju sklopa za podmorsku upotrebu, ako se reaktor proizvodi od keramike, on može da radi na mnogo višoj temperaturi (kao što je slučaj kod reaktora dubokog vratila). Ovo može smanjiti vreme stalne reakcije i sniziti troškove reaktora.

[0071] Pri opisu postupka i aparata za pretvaranje organske materije u proizvod sa pozivom na broj preporučenog izvođenja treba imati u vidu da ovaj postupak i aparat mogu biti izvedeni u brojnim drugim oblicima.

[0072] U patentnim zahtevima koji slede u nastavku i u prethodnom opisu ovog pronalaska, izuzev gđe kontekst zahteva drugačije usied izričite formulacije ili neophodne implikacije, reč "obuhvatiti" ili varijacije kao "obuhvata" ili "gde se obuhvata" se koristi u inkluztvnom smislu, t.j. da precizira prisustvo navedenih karakteristika ali da ne spreč<l>prisustvo ili dodavanje dodatnih karakteristika u različitim izvođenjima postupka i aparata.

Claims (6)

1. Postupak za pretvaranje organske materije u hemijski razgrađen proizvod obuhvata gorivo, postupak obuhvata proizvodnju superkritične tečnosti, i dovođenje u kontakt organske materije sa tečnošću da se formira reakciona mešavina u kojoj se organska materija pretvara u proizvod pri čemu se superkritična tečnost proizvodi zagrevanjem fiksne količine tečnosti da se omogući stvaranje pritiska u kom se pritisak razvija primenom kontinualne pumpe za kašasti materijal, organski materijal obuhvata lignit (braon ugalj) ili obuhvata jednu ili više hernicululoza, celulozu i lignin, organska materija je u obliku drobljenih čestica u kašastom materijalu koji obuhvata tečnost, i odnos tečnosti prema čvrstoj supstanci u kašastom materijalu je manji od oko 12:1, superkritična tečnost obuhvata vodu sa pritiskom većim od oko 220 bar i temperaturu između 350°C i 420<*>C, hemijski razgrađen proizvod obuhvata tečnu fazu naftnih proizvoda i bilo jednu ili obe: (i) čvrsta faza uglavnom obuhvata drveni ugalj; i/iii (li) gasna faza uglavnom obuhvata metan, vodonik, ugljen monoksid i ugljen dioksid, i pri čemu je tečnost moguće zagrejati putem spoijnjeg grejnog sredstva, ili može biti zagrejana interno postupkom zajedničkim dovodom oksidacionog agensa sa tečnošću kako bi se regulisao nivo do kog se zagreva mešavina ove reakcije.

2. <2>. Ovaj postupak prema patentnom zahtevu 1. pri čemu pomenuto grejanje obuhvata sagorevanje barem dela organske materije sa oksidacionim agensom, pri čemu reakciona mešavina obuhvata unapred određenu količinu pomenutog oksidacionog agensa da se reguliše nivo do kog se zagreva reakciona mešavina.

3. <3>. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1 ili 2, pri čemu se oksidacioni agens bira iz jednog ili više kiseonika. vodonik peroksida i natrijurn nitrata.

4. <4>. Postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 3, pri čemu tečna faza naftnih proizvoda obuhvata jedan ili više supstituisanih aromatika, asfaltena, i materijala koji prethode asfaltenu.

5. <5>. Ovaj postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 4, pri čemu proizvodnja superkritične tečnosti obuhvata stav<l>janje reakcione mešavine pod pritisak u podzemnoj ili podokeanskoj posudi.

6. <6>. Ovaj postupak prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 5, pri čemu superkritična tečnosti obuhvata jedan ili više metanola ili etanola.