197556. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szénhidrogéntartalmú folyadékok előállítására biomasszából
197556 kombináljuk a biomassza-nyersanyaggal, és így pépnek tekinthető keveréket képezzünk. Az ilyen reciklizálásnak egy további előnye, hogy növeli a hő kihasználását (a vizes folyadék körülbelül 300°C hőmérsékleten, magas nyomáson reciklizálható, és ez csökkenti azt az energiát, amely ahhoz szükséges, hogy a biomassza-nyersanyagot az első reakciótérben fennálló hőmérsékletre hevítsük), csökkenti a vízfogyasztást, és a szennyvízürítést, és jelentős mértékben javítja a biomasszából és a reciklizált vizes folyadékból képzett pép áramlási jellemzőit. A biomasszának és a lényegében vizes, reciklizált folyadéknak a keverékét előnyösen 100—400°C hőmérséklettartományban, 1X105-től 300X XlO5 Pa-ig terjedő nyomáson, legelőnyösebben 180—250°C hőmérséklettartományban 20X105-től 30X105 Pa-ig terjedő nyomáson tartjuk 1 —100 perces időtartammal, mielőtt a keveréket az (első) reakciótérbe szivattyúzzuk. Egyes esetekben viszonylag alacsony víztartalmú, lignocellulózt tartalmazó biomassza (például szárított fa vagy a fa belső része) áll rendelkezésre nyersanyagként (vagy annak egyik komponenseként) a találmány szerinti eljárás céljára: az ilyen biomasszát célszerűen előkezelésnek vetjük alá magasabb hőmérsékleten, valamilyen alkálikus vegyület jelenlétében (például nátrium-karbonát, nátrium-hidrogén-karbonát és/vagy kálcium-karbonát jelenlétében, amelynek előnye, hogy szén-dioxidra bomlik), mielőtt a biomassza pépesítésének céljából valamilyen savas-vizes reciklizált folyadékkal egyesítjük. Ezt az előkezelést célszerűen 50—150°C hőmérsékleten végezhetjük (előnyösen az alkálikus vizes oldat forráspontján), 8—11 pH-értéken, 1 perc vagy ennél több kezelési időtartammal, célszerűen 0,1 órától 10 óráig terjedő időn át, előnyösen 0,5—2 órán át. Ha 8-nál alacsonyabb pH-n dolgozunk, akkor a hozam növekvése csak kevéssé kifejezett (összehasonlítva az alkálikus előkezeléssel) ; ha viszont a pH ll-nél lényegesen magasabb, akkor nemkívánt mellékreakciók játszódnak le, ez csökkenti a kívánt termékek hozamát, és szükségessé tesz egy további, nem gazdaságos közömbösítési lépést ezen előkezelési lépés és a biomasszának a reakciótérben való konverziója között. Jóllehet a biomassza-nyersanyag alapvető dekarboxilezése végbemegy, ha a találmány szerinti eljárást az alkalmazásra kerülő, adott típusú nyersterméknek megfelelő körülmények között hajtjuk végre, olyan „nyers“ folyadéktermékeket kapunk, amelyek általában még 5—15 tömeg%, sőt 20 tömeg% oxigént tartalmaznak. Abból a célból, hogy olyan, stabilis termékeket nyerjünk, amelyek a folyékony üzemanyagként vagy (petrolkémiai) nyersanyagként való alkalmazás szigorú követelményeit kielégítik, — általában további finomítás — például hidrogénező kezelés szük5 séges. Ezt a további lépést egy másik helyen végezhetjük, amely földrajzilag távol lehet attól a helytől, ahol a biomasszát átalakítjuk, amihez nem szükséges hidrogénforrás. Kívánt esetben azonban a hidrogént bevezethetjük a reakciótérbe (vagy bármelyik, vagy valamennyi reakciótérbe). A hidrogénező kezelést általában úgy végezzük, hogy a reakciótérből kilepő fluid anyagból elkülönített folyadéktermékeket katalizátor jelenlétében hidrogénnel hozzuk érintkezésbe. A katalizátor előnyösen nikkel és/vagy kobalt, valamint molibdén és/vagy wolfram; e fémek alkalmazhatók szulfidjaik alakjában, és hordozóként alumínium-oxidot használhatunk; a katalizátor előnyösen 1 — 10 tömeg% foszfort és/vagy fluort is tartalmazhat a katalizátor összes tömegére számítva a szelektivitás és a folyadéktermékek hidrogénezése konverziójának javítása céljából. A hidrogénező kezelés célszerű körülményei például a következők: 350—450°C, előnyösen 380—430°C hőmérséklet; 50X105- től 200Xl05-ig, előnyösen 100Xl05-től 180X XlO5 Pa-ig terjedő parciális hidrogénnyomás, továbbá 0,1—5 kg folyadék/kg - katalizátor/óra, előnyösen 0,2—2 kg folyadék/kg-katalizátor/óra térfogati sebesség. A találmány szerinti eljárást az alábbi kiviteli példákban részletesen ismertetjük. A példákban hivatkozunk a csatolt rajzra, ahol az ábra az eljárás kivitelezésére alkalmas berendezés egyszerűsített diagrammja. 1. példa Az 1 pályán friss eukaliptusz-fa részecskék áramlanak be, amelyek szitafinomsága 3 mm és nedvességtartalma 50%. Ezt 2 kg/óra sebességgel egy nyersanyag-kondicionáló egységbe (A) vezetjük, ahol a részecskéket a 2 pályán odavezetett savas kémhatású, reciklizált vízzel 4 kg/óra mennyiségben 200°C hőmérsékleten, 20X105 Pa-nyomáson 5 percig keverjük. Az így kapott pépet a 3 pályán áramoltatva (6 kg/óra) közvetett hőkicserélés és 0,5 kg/óra mennyiségű túlhevített gőz befecskendezésével (4 pályán érkezik) 350 °C-ra melegítjük, és a B reaktorba szivattyúzzuk, amelyet 165X105 Pa nyomáson (azaz éppen a víz parciális gőznyomását 350 °C-on meghaladó nyomáson) üzemeltetünk, ahol átlagosan 6 percig tartózkodik. A fluid anyag és szilárd részek így keletkező keverékét, amely a B reaktort az 5 pályán hagyja el, egy C ciklonba vezetjük, ahol 0,3 kg/óra mennyiségű szilárd terméket [ez a 6 áramlás; legnagyobbrészt szén, amely abszorbeálja a reaktorban képződött, magas forráspontú, szénhidrogéntartalmú folyadéktermékek egy részét] különítünk el 6,2 kg/óra mennyiségű fluid anyagtól [ez a 7 áramlás], a reaktorban fennálló körülmények között (azaz 350 °C hőmérsékleten és 165X105 Pa nyomáson). A 7 fluid anyagáram nyomását ekkor ÍOOXIO5 Pa nyomásra csökkentjük a D folyadék/gáz elkülönítő egységben, amely 290 °C hőmérsékleten üzemel, és itt 0,25 6 5 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
