[发明专利]用于液化碳质材料的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于从碳质材料中回收烃类的装置。

优先权文件

本申请要求申请号为2008903845，名为“METHOD FOR IN SITU LIQUEFACTION OFCOAL”、申请日为2008年7月28日的澳大利亚临时专利申请以及申请号为2008903840、名为“INVENTIVE JET PUMPING”、申请日为2008年7月28日的澳大利亚临时专利申请的优先权。以上两个申请的全部内容在此引用纳入。

引用纳入

在下面的描述中将涉及以下共同待批的专利申请。

本申请人于2009年7月28日提交了名为“METHOD OF LIQUEFACTION OFCARBONACEOUS MATERIAL TO LIQUID HYDROCARBON”的PCT利申请。该申请的全部内容在此引用纳入。

背景技术

有很多从碳质材料中回收烃的提议。通常涉及碳质材料的开采，然后对该碳质材料进行不同方式热处理，以从中提取如石油、天然气等烃类。

本发明的目的是提供一种装置，该装置适合于在原位或在地上的反应类型。

术语“碳质材料”指的是一种固体、半固体或沥青型生物化石燃料化合物，如煤，包括褐煤(也称褐煤)、次烟煤、烟煤、无烟煤和石墨，又如油页岩、油砂(含油砂)、重油或沥青油沉积，以及其他相关物质，以及开采出的或在原位的上述物质的组合。

本领域普通技术人员把术语“烃”理解为，指的是一种由氢和碳组成的有机化合物。

术语“液态烃”指的是，通过本发明的方法制备的、适于作为燃料使用的烃类，该烃类直接作为燃料使用，或者用本领域技术人员公知的方法进行适当地处理、转换或升级后，再作为燃料使用。所述液态烃也可包括一些固体或颗粒物质，包括油可溶性颗粒。本领域技术人员也可能称本发明的液态烃为“石油”、“煤油”、“非传统用油”、“原油”或“原油替代品”。

文中使用的术语“在原位”是用来限制在其最初位置的碳质材料，即，在地下自然发现的碳质材料的地质沉积的范围内。本领域普通技术人员理解碳质材料的原位沉积经常包括不同形式的碳质材料，包括油页岩、油砂(含油砂)、重油或沥青油沉积、褐煤(也称褐煤)、次烟煤、烟煤至无烟煤、石墨以及上述物质的组合。

术语“液化反应”指的是一种固体、半固体或沥青碳质材料固含量减少或变成液体形式的化学反应。在液化反应中，分子中两个原子间的化学键(如，碳质材料分子中的两个碳原子之间的双键)基本通过与氢原子结合的反应减少，从而使原来通过双键连接的两个碳原子仍通过单键保持连接，且现在两个碳原子全部或其中一个与氢原子(或其他原子)相结合。或者，在液化反应中，原子间可相互分开，且氢原子“胜过”或占据原来的碳键或碳-碳键。碳-碳(CC)键特别容易受到OH，即羟基或羟基离子或其他各种自由基的进攻而裂解。羟基和其他自由基能够有效地裂解烃类中的碳键，这可能源自烃中挥发组分的移动通常是由于烃的热量的升高引起，或者由于将含有OH的物质应用至烃。超临界水或程度较轻的过热水都是OH的来源。一旦所述OH的裂解发生，断裂的CC键立即被“盖住”或在每个断裂的键上接受氢原子从而变得稳定。超临界水或程度较轻的过热水都能提供用于转移给或盖住给碳质材料的氢原子。水中的这种氢通常为H₃O离子，在本例子中转移一个H原子或得到一个在超临界水的OH中电离出的H原子后，该H₃O离子可还原至OH。

通常认为，超临界水比室温水含有多100倍的水离子，且超临界水含有70％的水离子。如果没有立即得到“胜过”断裂的碳键或断裂的碳-碳键的氢原子，那么就会有一种趋势或可能性：所述断裂的C或CC键将重新结合其他经历相似键裂解过程的分子，且由此产生的“未胜过”单元或已断裂碳键的分子的再结合而产生的烃分子特别能耐氢化反应或改质反应。

碳质材料如同氢化一样被液化，意味着碳质材料从更多的固态转变为更多的液态，即，液态烃。在实验条件下，煤的氢化反应可使得96％的煤液化。氢化反应是一种强放热反应。术语“液化”或“液化状态”都指的是上述反应。

术语“反应区”指的是液化反应发生的原位区。