CN106459792A - 燃料烃油的生产方法和装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种在不要求高温高压条件或添加氢气的情况下二氧化碳用作起始材料来得到甲醇、并且如轻油和重油等燃料烃以满意的产率生产的方法和装置。所述方法是烃油的增量方法，其特征在于：将甲醇与在催化剂的存在下已空气鼓泡的水混合；将所得液体混合物和进给的烃油混合以制备乳液；并且将该乳液与含二氧化碳的气体或水溶液接触。

Description

燃料烃油的生产方法和装置
技术领域
本发明涉及用于生产烃油的生产方法和生成装置。
背景技术
近年来，由于二氧化碳排放引起的全球变暖的问题已变得严重。在工业世界里，已进行了对低排放的努力和可替代能源的开发，并且已实现了一定的效果。与此同时，受到东日本大地震影响的核发电实际上目前已停止了，因此化石燃料必须比以往使用更多，因而加速了二氧化碳的排放。
如今，与此同时，存在由能源引起的环境破坏的问题。已知的是，化石燃料含有生成有毒气体的硫组分、氮组分和酚组分而导致环境破坏。采取针对由CO2生成而引起的全球变暖的措施也是紧迫的任务。为了防止或抑制环境破坏，有效的是减少通过使用化石燃料而产生的有毒气体的生成以及改善燃料效率。
从这样的观点，作为改善燃料烃的燃料效率的发明，存在由本发明人完成的专利文献1中记载的发明。专利文献1中公开的发明是其中使通过将天然植物复合酶混合进水中而制备的活性水与油反应，并且反应后的水由于原料油通过酶的水解反应也起到燃料的功能的发明；因而该发明能够改善燃料效率，容易抑制有毒物质的生成，提供了用于生产稳定的燃料油的生产方法和生成装置，并且能够有助于防止环境破坏。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开No.2012-72199
发明内容
发明要解决的问题
然而，近年来，已需要能够彻底地解决由于二氧化碳排放而引起的全球变暖的问题和由于化石燃料的消耗而引起的可替代能源的问题的技术。已经清楚的是如汽油馏分等燃料烃可以从氢和二氧化碳之间的反应来生产；然而，在高温高压条件下的反应是必需的。对于通过使用二氧化碳作为原料而不使用氢气作为原料来合成烃的方法，已进行了如实施人工光合成的各种尝试。然而，尚未有效地生产出燃料烃。
鉴于上述问题而进行的本发明的目的是提供其中通过使用含二氧化碳的气体或液体作为原料而不需要高温高压条件且不用添加氢气来生产甲醇，以及以良好的产率进一步生产的如轻油和重油等燃料烃的方法和装置。
用于解决问题的方案
本发明人进行了勤勉的研究以便解决上述问题，结果成功地通过将含甲醇的水、烃油(燃料烃)、和含二氧化碳的气体或水溶液在常温下而不加压的情况下混合，以比用作原料的烃油增加的量生产了烃油。
具体地，本发明如下。
根据本发明的烃油的增量方法是如下的方法：其中将在催化剂的存在下用空气鼓泡的水与甲醇混合；将所得液体混合物与原料烃油混合来制备乳液；并且将所述乳液与含二氧化碳的气体或水溶液彼此接触。
根据本发明的烃油的生产方法是如下的生产方法：其中将在催化剂的存在下用空气鼓泡的水与甲醇混合；将所得液体混合物与原料烃油混合来制备乳液；将所述乳液与含二氧化碳的气体或水溶液进行接触处理；并且从所得处理产物中收集烃油。
在上述烃油的增量方法或上述烃油的生产方法中，所述烃油基于由下式(1)和(2)表示的反应而生成：
CO2+H2O+CnH2n+2＝Cn+1H2n+4+3/2O2 (1)
CH3OH+CnH2n+2＝Cn+1H2n+4+H2O (2)。
这里，在上述烃油的增量方法和上述烃油的生产方法中，所述催化剂优选为酶和/或沸石或类沸石物质(所述催化剂可以是在沸石或类沸石物质上承载的物质)，水优选包括活性种，并且所述烃油优选为任意的轻油、重油、灯油、煤油和汽油。
此外，根据本发明的用于生产烃油的生成装置是包括如下的装置：用于将在催化剂的存在下用空气鼓泡的水与甲醇混合的混合槽；用于通过将包含于所述混合槽中的液体混合物与烃油混合来制备乳液的乳液制备槽；和用于将所制备的乳液与二氧化碳彼此接触的接触槽。
这里，所述接触槽优选为其中使所述乳液暴露于大气中的二氧化碳或从所述槽的任一个或二氧化碳回收装置等中回收的二氧化碳，或者将含二氧化碳的气体或水溶液导入所述乳液制备槽的槽。
发明的效果
根据本发明，通过将含甲醇的水、燃料烃和二氧化碳混合，燃料烃的量可以增加至少10％。因此，本发明能够通过使用认为是全球变暖的原因的二氧化碳作为原料而生产作为能源的燃料烃，因而能够实现与通过植物借助于光合成来固定大气中的碳而使用大气中的碳作为能量的类似的效果，并且能够同时解决认为是由人类造成的整个地球的问题的能源问题和环境问题。
附图说明
[图1]图1是用于生产活性水的活性水生成装置的结构图。
[图2]图2是均匀混合装置的结构图。
[图3]图3是示出搅拌罐的结构的结构图。
[图4]图4说明搅拌器的结构。
[图5]图5是示出搅拌器的内部的垂直截面图。
[图6]图6说明脉冲过滤器的结构和精密过滤器的结构。
[图7]图7是牛顿分离槽(Newton's separation tank)的垂直截面图。
[图8]图8是示出在另一实例中的搅拌器的垂直截面图。
具体实施方式
本发明如下涉及燃料烃的增加：将含甲醇的水与燃料烃混合为乳化状态，使处于乳化状态中的甲醇/水/燃料烃的混合溶液与含二氧化碳的气体或水溶液彼此接触，因而燃料烃的量增加。与原料燃料烃相比，通过本发明的方法得到的燃料烃的量增加至少10％、优选20％、更优选30％、且进一步优选多达40％。例如，生产的燃料烃的增量的比例是原料燃料烃的量的10％至100％、优选10％至50％、且更优选30％至50％。
因此，本发明使燃料烃极其有效地生产。
本发明包括以下步骤(i)至(iii)。
(i)通过将水在催化剂的存在下用空气鼓泡来使水活性化的水处理步骤。
(ii)通过将活性化的水、烃油和甲醇混合来制备乳液的步骤。
(iii)将乳液与二氧化碳彼此接触的步骤。
这里，替代在水处理步骤之后进行混合步骤以及进一步随后进行反应步骤，水处理步骤和混合步骤也可以同时进行，混合步骤和反应步骤可以同时进行，此外，水处理步骤、混合步骤和反应步骤也可以全部同时进行。
本发明中，上述步骤(i)至(iii)中的反应由下式(1)和(2)表示：
CO2+H2O+CnH2n+2＝Cn+1H2n+4+3/2O2 (1)
CH3OH+CnH2n+2＝Cn+1H2n+4+H2O (2)。
涉及二氧化碳的上述式(1)可以由以下链反应来表示。
CO2+2H2O→CH3OH+3/2O2 (3)
CH3OH+CnH2n+2→Cn+1H2n+4+H2O (4)
优选使使用的水在包括活性种(如活性氧和羟基自由基)的状态下。为了使水包括活性种，羟基自由基在水中生成，或者可选地在水处理步骤中，将诸如脂肪酶等酶混合进水中，或者将沸石或类沸石物质包括在反应体系中。此外，水优选用空气鼓泡预定的时长。例如，为了使水活性化以便使由上述式(1)和(2)表示的反应在常温下进行，鼓泡优选在常温下进行72小时；然而，根据作为原料的水的状态，鼓泡时间可以酌情改变。优选进行混合步骤以便使反应混合物均匀。
本发明中，烃油意指主要由烃构成且在常温和常压(例如，15℃的温度和1atm的压力)下展现出液态，并且由CnH2n+2或Cn+1H2n+4表示的物质(链饱和烃)。这里，n是例如，1至40、且优选1至20。此类烃油的实例包括，而不限定于：重油、轻油(例如，n＝10至20)、汽油(例如，n＝4至10)、石脑油、煤油(例如，n＝10至15)、和灯油(heating oil)(例如，n＝9至15)等。
本说明书中，烃油也称为“燃料烃”或“燃料油”。类似地，在催化剂的存在下用空气鼓泡的水也可以称为“酶水”或“水”。
根据本发明的用于生产燃料烃的生产方法可以通过利用日本专利特开No.2012-72199中公开的燃料生成装置作为其生成装置来实施。换言之，图1是用于使水活性化的水处理装置1的结构图。水处理装置1包括多个混合槽11(11a至11d)、稳定化槽14、用于将空气送达至各个槽的增压泵15、用于将液体在各槽之间转移的泵P、和用于在转移期间除去杂质的过滤器F。如在附图中的顶部和底部所示，混合槽11a至11d设置在两个系统中，并且各个系统中的混合槽11a、11b、11c、11d通过泵P和过滤器F串联连接。
例如，向混合槽11a中，将软水和含有酶粉末(例如，EP-10)的沸石或类沸石物质以1000升和500g的比例进给；将软水、酶粉末和沸石通过从增压泵15供给的空气搅拌和混合例如72小时。水与含有酶粉末的沸石或类沸石物质的比例优选为例如，相对于99.95％(重量比)的软水为大致0.05％(重量比)的酶粉末。构成酶粉末的酶的来源不特别限定；酶可以来源于动物、植物或微生物。优选地，酶含有脂肪酶作为主要组分，并且更优选地由脂肪酶和纤维素酶形成。更优选的是酶含有98％(重量比)的脂肪酶和2％(重量比)的纤维素酶。此类酶可以从如芒果、鳄梨、菠萝、诺丽果和沙棘等水果等中提取。也可以利用商购可得的酶。优选地，酶粉末通过将此类酶热干燥来得到并且具有改善的保存性而使用。
所得水混合物在一定时间之后通过泵P转移至下一个混合槽11b。转移期间，杂质通过过滤器F除去。混合槽11b中，将水混合物通过从增压泵15供给的空气再次搅拌和混合。重复该循环直至在混合槽11d中结束，水混合物从混合槽11d转移至稳定化槽14，然后将醇添加至稳定化槽14中的水混合物。该醇可以是例如，甲醇或乙醇，并且甲醇是优选的。醇的优选比例相对于水混合物例如是，约5％至20％(重量比)的甲醇。
用醇精制的活性水通过泵P从稳定化槽14中取出。在该过程期间，杂质通过三个过滤器F除去。取出的精制的活性水转移至不同的适当容器中或贮存在图2中示出的均匀混合装置2的活性水罐22中。
本实施方案中，将通过水处理装置1活性化的水活性化，以便当原料油在反应步骤中添加时，即使在常温下也进行反应式(1)和(2)的反应。
图2是均匀混合装置2的结构图。均匀混合装置2包括作为用于贮存油的油贮存部的原料油罐21、作为用于贮存活性水的活性水贮存部的活性水罐22、两个搅拌罐23、控制台24、脉冲添加部25、牛顿分离槽26、分离罐27、精密过滤器部28、完成罐29、和废液罐30。
原料油罐21是用于贮存用作原料的油的罐，并且将其中贮存的原料油以必要量的单位经由管道R进给至搅拌罐23。原料油可以是例如，A-重油、B-重油、C-重油、轻油或煤油等。本实施方案中，使用A-重油。
活性水罐22是用于贮存通过水处理装置1精制的活性水的槽，并且将其中贮存的活性水以必要量的单位经由管道R进给至搅拌罐23。
搅拌罐23各自是用于通过将进给的原料油(例如，A-重油)与活性水搅拌和由此反应来生产燃料油的罐。这里的反应是原料油通过酶的水解反应。待进给至搅拌罐23的原料油和活性水的比例可以根据原料油的类型酌情调节。例如，优选比例为60％的A-重油和40％的活性水、70％的轻油和30％的活性水、或70％的煤油和30％的活性水。
控制台24是用于控制装置的要件的控制部，并且执行各种控制，例如，打开或关闭电源。脉冲添加部25使搅拌罐23中生产的燃料油振动，以致容易除去残余物。残余物是例如，未反应而留下的水、或重油中的杂质等。
牛顿分离槽26贮存燃料油并且通过重力使残余物滴下，因而提取残留在其上部中的燃料油。
分离罐27进一步将残余物与燃料油分离。精密过滤器28通过过滤器从燃料油中除去残余物。完成罐29贮存所生产的精炼的燃料油。废液罐30贮存脉冲添加部25和牛顿分离槽26中产生的废液。
图3是示出搅拌罐23的结构的结构图。搅拌罐23各自包括略圆筒形的搅拌空间40。搅拌空间40中，设置搅拌器43(43L、43R)和泵44(44L、44R)。各搅拌器43之中，附图中左边示出的搅拌器43L设置在搅拌空间40的下部，附图中右边示出的搅拌器43R设置在搅拌空间40的上部。因而，搅拌器43上下离散地并且左右也离散地配置。搅拌器43分别连接至泵44(44L、44R)。从泵44中，供给燃料油、活性水、或活性水-油混合物。
泵44L连接至在上部具有吸入口41L的管道。泵44L将燃料油、活性水、或活性水-油混合物进给至搅拌器43L，因而使燃料油、活性水、或活性水-油混合物在搅拌空间40中大致均匀地循环。
泵44R连接至在其下部具有吸入口41R的管道。泵44R将燃料油、活性水、或活性水-油混合物进给至搅拌器43R，因而使燃料油、活性水、或活性水-油混合物在搅拌空间40中大致均匀地循环。作为各个泵44L和44R，优选使用30至40个大气压力的泵。
图4是搅拌器43的结构的说明图。搅拌器43是中空金属要件，并且主要包括略圆筒形的头部51、从头部51连续的逆锥形的体部59和在体部59下方的后端部60。在头部51的上表面的中央部上，设置圆筒形的中心轴53。中心轴53具有在上/下方向上贯通中心轴53的流入孔53a(参见图5)。燃料油、活性水、或活性水-油混合物经由流入孔53a流向内部。
头部51在其侧面的一部分中具有流入口57，经由此燃料油、活性水、或活性水-油混合物流向内部。流入口57是从头部51的外部向内部贯通的孔，并且被圆筒形的连接盖55围绕。连接盖55在其内表面具有螺纹沟槽56，以致向其安装连接至泵44的管道。
如作为图4(A)沿线A-A的截面图的图4(B)中所示，流入口57的位置和连接盖55的取向是这样的：燃料油、活性水、或活性水-油混合物相对于搅拌器43的中心以偏心的方式流向内表面。由于这点，经由流入口57流向内部的燃料油等围绕作为旋转轴的圆筒形的中心轴53有效地旋转。
如作为图4(B)沿线B-B的截面图的图5中所示，多个档杆63直立设置在搅拌器43的内表面上。多个档杆63以不相互交叉的方式有间隔地配置。例如，具有0.03mm直径的55至80个档杆可以以约10mm的间隔设置。
在搅拌器43的后端部60中，设置排出孔61。由此构成的搅拌器43可以有效地搅拌油和活性水从而引起分解反应。更详细地，经由流入口57流向内部的燃料油、活性水、或活性水-油混合物围绕中心轴53旋转，同时在其旋转半径逐渐减少的情况下以旋流的方式向排出孔61移动。在该过程期间，将燃料油、活性水、或活性水-油混合物通过设置在搅拌器43中的多个档杆63搅拌。通过以旋流的方式旋转，负压在中心轴53的下部产生，这使燃料油、活性水、或活性水-油混合物经由流入口53a流向内部。即，图3中示出的搅拌器43L主要通过泵44L经由流入口57主要吸取从吸入口41L抽吸的油，并且主要经由流入口53a吸取活性水，并且搅拌油和活性水。相对地，搅拌器43R主要通过泵44R经由流入口57吸取从吸入口41R抽吸的活性水，并且主要经由流入口53a吸取油，并且搅拌油和活性水。由于搅拌器43，活性水和油可以相互碰撞从而在具有高压的水中搅拌，由此可以促进上述反应式(1)的反应。
当在具有搅拌器43的搅拌罐23中搅拌预定的时长(例如，约15至20分钟)时，在搅拌器43中以旋流的方式移动的同时而搅拌的油和活性水相互接触300至500次。因而，促进了水解反应，并且分子变得更小且比重减少。
图6(A)是设置在脉冲添加部25中的脉冲过滤器70的透视图。脉冲过滤器70设置在两个管路型混合机之间，并且使燃料油经过格子状的分区71中形成的孔。脉冲添加部25(尤其是，分区71)由烧结的陶瓷材料形成。
分区71像螺丝一样缓慢地向内扭曲，并且使流向内部的燃料油振动从而促进反应。由于这点，使燃料油进入杂质容易除去的状态。
图6(B)是设置在精密过滤器部28中的精密过滤器80的透视图。精密过滤器80包括由网丝材料形成的类圆筒形的要件82和设置在类圆筒形的要件82周围的过滤器81。过滤器81从其中心放射状扩张。使燃料油从外部向圆筒形的要件82经过过滤器81，因而可以除去杂质。
放射状地设置过滤器81。如作为其部分放大图的图6(C)中所示，燃料油可以从基部侧81a向前端侧81c经过过滤器81的整个板状面81b。因此，即使当杂质在基部侧81a处积累并且变得难以使燃料油经过过滤器81时，板状面81b也使燃料油没有问题地经过并且除去杂质。
图7是牛顿分离槽26的垂直截面图。牛顿分离槽26主要包括设置在底部附近的倾斜板96，以及交替设置在倾斜板96上方的多个高位板92和多个低位板93。牛顿分离槽26在前段上具有用于与要件连接的液体流入口91且在后段上具有用于与要件连接的液体排出口95。在高位板92的下端和倾斜板96之间设置有空间，以致燃料油可以向前和向后移动。低位板93的上端在与高位板92相比较低位置处，以致贮存的燃料油溢流且移向下一个贮存部。低位板93在其下端各自具有可移动板94，并且可移动板94的下端接触倾斜板96。高位板92和低位板93以该顺序交替地配置，并且以它们的下端沿着倾斜板96的倾向逐渐处于较高的位置的方式设置。
由于该结构，燃料油经由液体流入口91流向内部而进入第一贮存部90a。杂质积累在其下部，并且精炼的燃料油贮存在其上部且溢流向居于第一贮存部90a之后的第二贮存部90b。从第一贮存部90a至第四贮存部90d重复该过程，并且所得清洁的燃料油从液体排出口95排出。
贮存部90a至90d中沉淀的杂质沿着倾斜板96向下移动。对于该过程，可移动板94开启从而使杂质向下移动。可移动板94在反方向上不开启，所以杂质不沿反方向流动。
沿着倾斜板96向下移动的杂质从回收开口97经由阀99a转移到回收部98并且在回收部98中回收。阀99a间歇地开启和关闭。当残余物以一定量贮存时，阀99a开启从而使残余物在回收部98中回收，然后关闭。然后，空气经由设置在回收部98的上部的空气排出阀99c排出。在回收部98中回收的杂质可以经由回收阀99b取出并且排出。
作为搅拌器43，也可以使用如图8中示出的不同类型的搅拌器43A。搅拌器43A在后端部60中不具有排出孔，并且包括中心管道54来代替上述实施方案中设置的中心轴53。中心管道54具有其内部具有中空部67的圆筒形形状，并且中空部的上端67a起到燃料油的排出口的作用。在具有这样的结构的搅拌器43A中，经由流入口57流向内部的活性水和油在其旋转半径逐渐减少的情况下以旋流的方式在向下移动的同时旋转，然后从中心管道54的下端移动到上端并且从上端排出。搅拌器43A还提供与上述实施方案中描述的搅拌器43的相同的功能和效果。
通过使用上述的水处理装置1、均匀混合装置2和牛顿分离槽26，燃料油可以通过进行由反应式(1)和(2)表示的反应来生产。
下文中，本发明通过实施例的方式更具体地描述。然而，本发明不限于这些实施例。
实施例1
燃料油的生产试验
本发明人通过使用上述装置进行了燃料烃的生产试验。该试验使用用于进行本发明的上述实施方案中描述的装置，并且采用相同实施方案中描述的方法。
<试验结果>
在本试验中，轻油用作原料油，并且作为新油，能够得到通过将原料油与甲醇/活性水(混合体积比为370:150)混合而制备的燃料。
在本试验中，进给的物质如下。
与此相比，溢流的新燃料和各个罐中的残余量的总计如下。
因此，轻油的收支是+1317.88kg，甲醇酶水的收支是-1934.80kg，总计收支是-616.92kg，轻油的增加率高达46.36％。
实施例2
追加试验
实施例1之后进行的类似的追加试验还得到以下数据。
[由于追加试验1得到的产物]
总的物质收支-16.0kg
组分物质收支
轻油126.5kg
水-117.1kg
甲醇-25.3kg
轻油的增加率40.2％
[由于追加试验2得到的产物]
进行连续的9批次(一个批次中为370升的轻油)的生产试验。
进给的轻油：2813.85kg
产生的轻油：3826.88kg
轻油的增加率：36％
[由于追加试验3得到的产物]
进给量(总计：9768.1kg)
牛顿槽的准备
甲醇酶水(装载小室的测量值：7036.0kg，甲醇浓度：0.786％)
(物品：酶水(6980.7kg)、甲醇(55.3kg)、轻油(无))
1个进程(6批次)中的进给总量
甲醇酶水：868.6kg((i)145.3、(ii)144.0、(iii)145.6、(iv)143.6、(v)145.2、(vi)144.9)kg
轻油：1863.5kg(2218.45升，比重：0.840)((i)310.3、(ii)310.3、(iii)311.1、(iv)310.3、(v)311.3、(vi)310.2)kg
(基本准备：酶水130kg/130升，甲醇25.7kg/32.5升，轻油319.2kg/380升)
回收量(总计：9608.6kg)
在完成1个进程(6批次)的全部进程之后，通过人工操作测量各质量。
甲醇酶水：7092.7kg
轻油：2515.9kg(2995.12升，比重：0.84)
质量收支(-159.5kg)
进给量-回收量＝9768.1kg-9608.6kg＝-159.5kg
根据装载小室的测量值，总重量求得为-140kg，因此实质的质量增加或减少大致为19.5kg。
甲醇酶水的增加或减少：-811.9kg(进给量7904.6kg-回收量7092.7kg)
轻油的增加或减少：+652.4kg(进给量1863.5kg-回收量2515.9kg，776.6升}
轻油的增加率：35.0％
实施例3
试验结果的验证
基于上述试验结果的物质收支数据，验证了增量的轻油的碳源。
首先，通过基于物质收支数据来验证增量的轻油的碳源，从通过生产新燃料得到的物质收支数据表明了以下各点。
1)甲醇单独的减少量不能说明轻油的增量，因而表明了涉及到其它碳源。
2)清楚地观察到水量的减少，因此需要除了甲醇之外的碳源；因为，必然认为化学反应式(1)(反应中二氧化碳的参与消耗了水)成立；因而，可以确实地认为空气中的二氧化碳是轻油的增量的碳源。
从前述讨论中，需要除了甲醇之外的碳源，并且反应中二氧化碳的参与消耗了水，因此已显示出的是，空气中的二氧化碳可以是轻油的增量的碳源。实施例1和2中的轻油的生成率彼此不同的结果可以归因于如从式(1)至(4)可看出的条件，水是轻油的增量的原料，并且例如，生成率根据水的性质(pH、硬度和浊度等)而改变；然而，前述实施例已验证了大致30％以上的增量是可能的。
实施例4
碳源的验证
为了研究二氧化碳是否是轻油的增量的碳源，根据以下过程来进行稳定的碳同位素13C引入轻油中的烃的验证。
<试验过程>
1)将内容积为500ml的PET瓶(容器1)填充有用13C示踪的CO2并且紧紧地密封。
2)在容器1中，放入从脉冲罐中流出的100g液体混合物(液温：30.5℃)并且将容器紧紧地密封。
3)将容器振荡大致5秒，然后使其静置。振荡期间，确认了容器1碎裂。
4)从完成上述操作起的6天后，将稳定的碳同位素比δ13C通过使用ThermoFischer Scientific K.K.的DELTA V ADVANTAGE来测量。
该测量在同位素研究所(横滨市Industry-Academia Colloborative ResearchCenter中，1-1-40Suehiro-cho,Tsurumi-ku,Yokomama，CEO：Akira Hanawa)中进行。
根据两轮分析(分析1和分析2)的结果，稳定的碳同位素比(δ13C vs PDB)在分析1中为-26.4(％)，在分析2中为-27.8(％)。
换言之，该结果显示出，与13C接触的轻油的δ13C比原始的轻油的δ13C高1.4％。这显示出13C的含量与原始的轻油相比较高。结果，证实了二氧化碳是轻油的增量的碳源。
如上所述，生产新燃料时的物质收支和使用稳定的碳同位素13C的反应试验证实了作为轻油的增量的碳源，不仅涉及甲醇而且也涉及二氧化碳。
换言之，当大气中的二氧化碳的碳用作碳源时，碳能够被人为地固定，其次还显示了燃料(上述实施例中的轻油)通过使用这样的碳合成(增量)。根据由本发明实施的化学反应式，吸收二氧化且碳释放氧气，因而碳转化为燃料形式的能源；因此，显然的是，发生了能够确定地称为人工光合成的反应。惊奇地是，在本发明的实施例中，在常温下而不施加高压和高温的情况下，实施基于上述反应式(1)和(2)的反应。当然，本发明不仅限于其中基于反应式(1)和(2)的反应都在常温下进行的情况。例如，通过在加温或在加压下进行一些步骤，在进一步较短的时间内，也可以生产高性能甲醇或燃料烃。
在上述实施例中，使二氧化碳与燃料(轻油)反应；然而，根据反应式(1)吸收的碳可以作为甲醇来被利用，因此，甲醇可以处理为各种化学产物的原料或燃料本身，因而这样的碳的应用范围广。
此外，近年来，已经公开了大量的用于从燃烧后的气体中回收二氧化碳的装置。如今，从此类装置中回收的二氧化碳丢弃在地下深处的地壳中；然而，回收的二氧化碳可以导入本发明的反应体系中，因而产生了碳循环的效果，可以使燃烧(combustion)在不增加大气中的二氧化碳量的情况下进行；在该情况下，可以使高浓度的二氧化碳反应，并且可以进行甲醇或燃料的更有效的生产。
从上述说明中，还从全球环境的观点出发，本发明可以说是划时代的技术。
这里，对于稳定的碳同位素比(δ13C：delta 13C)，做出一些补充说明。换言之，元素或同位素的绝对浓度的直接测量是极其困难的，因此，通常采用测量同位素的相对存在比(relative abundance ratio)的方法。稳定同位素比δ以标准物质的稳定同位素丰度比和分析样品的稳定同位素丰度比怎样彼此分离(偏离)的千分率(1/1000：permil)的方式表示。碳(C)的标准物质是箭石(PDB：Pee Dee Belemnite，美国北卡罗莱纳州的Pee Dee地层中产生的箭石(乌贼的化石)的碳酸钙)，12C的含量是98.894％和13C的含量是1.106％。
实施例5
实施例4的验证
在直到实施例4的描述中，理论上已经验证了二氧化碳是轻油的增量的碳源；然而，这里，对由于二氧化碳的存在而引起的增量实际进行试验。由于装置的结构，该结构不能完全地屏蔽二氧化碳(例如，大气中的)，因此对在其中二氧化碳强制暴露的情况下的行为进行试验。
<试验过程1>
将从脉冲罐流出的液体混合物取样50g的量，并且放入500-ml密封容器中；并且在以下条件下测量增量的程度。在从上述取样起的1小时后进行测量。
(i)容器中的空间填充有空气的情况(在通常情况下，二氧化碳的浓度为大致300ppm)
增量：大致15％
(ii)容器中的空间完全填充有二氧化碳的情况
增量：大致26％
即使在(i)中发现的增量也归因于搅拌罐/脉冲罐的内部的开放结构和反应混合物暴露于大气中，以及进给的甲醇的反应。(i)与(ii)之间的差异是暴露的二氧化碳的浓度；(ii)中发现的大的增量可归因于暴露于液体混合物的高浓度的二氧化碳和由此加速的反应。
从上述试验中，1小时之后，能够验证增量之间的差异从而暗示了通过二氧化碳的存在而缩短反应时间，因此，对由于二氧化碳的浓度的差异而引起的反应时间的差异进行了试验。
<试验过程2>
将从脉冲罐流出的液体混合物取样50g的量，并且放入500-ml密封的透明容器中；在以下条件下测量增量的时间历程。
●容器不密封且对大气开放的情况(在通常情况下，二氧化碳的浓度为大致300ppm)
大致30％的增量的时间：大致22小时
●容器中的空间完全填充有二氧化碳并且容器密封的情况
大致30％的增量的时间：大致90分钟
从上述试验的结果中，能够验证通过积极地暴露二氧化碳来缩短反应时间的可能性。
实施例6
通过使用氧气检测管，定性地验证了如在显示氧气的生成的化学反应式(1)CO2+H2O+CnH2n+2＝Cn+1H2n+4+3/2O2中的化学反应期间是否实际产生氧气。
<试验过程>
在搅拌罐的操作期间，将罐的上部的气体取样，并且将氧浓度用氧气检测管测量。还对于罐附近的气氛(环境)进行相同的测量。
●罐附近的气氛(环境)
氧浓度：大致21％
●搅拌罐中的气体
氧浓度：大致22.5％至23％
从试验的结果中，能够验证上述化学反应式(1)中的氧气的生成。
产业上的可利用性
本发明可以用于诸如A-重油、B-重油、C-重油、轻油和煤油等各种油的增量。
附图标记说明
1...水处理装置；2...均匀混合装置；23...搅拌罐；25...脉冲添加部；26...牛顿分离槽(接触槽)；27...分离罐；43L、43R、43A...搅拌器；63...档杆。

Claims (9)

1.一种烃油的增量方法，其中将在催化剂的存在下用空气鼓泡的水与甲醇混合；将所得液体混合物与原料烃油混合来制备乳液；并且将所述乳液与含二氧化碳的气体或水溶液彼此接触。
2.一种烃油的生产方法，其中将在催化剂的存在下用空气鼓泡的水与甲醇混合；将所得液体混合物与原料烃油混合来制备乳液；将所述乳液与含二氧化碳的气体或水溶液进行接触处理；并且从所得处理产物中收集烃油。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述烃油基于由下式(1)和(2)表示的反应而生成：
CO2+H2O+CnH2n+2＝Cn+1H2n+4+3/2O2 (1)
CH3OH+CnH2n+2＝Cn+1H2n+4+H2O (2)。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述催化剂是酶和/或沸石或类沸石物质。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中水包括活性种。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述烃油是任意的轻油、重油、灯油、煤油和汽油。
7.一种用于生产烃油的生成装置，其包括：用于将在催化剂的存在下用空气鼓泡的水与甲醇混合的混合槽；用于通过将包含于所述混合槽中的液体混合物与烃油混合来制备乳液的乳液制备槽；和用于将所制备的乳液与二氧化碳彼此接触的接触槽。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述接触槽使所述乳液暴露于大气中的二氧化碳或从所述槽的任一个中回收的二氧化碳，或者将含二氧化碳的气体或水溶液导入所述乳液制备槽。
9.根据权利要求7所述的装置，其中所述接触槽使所述乳液暴露于通过二氧化碳回收装置等回收的二氧化碳。
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