CN116997639A

CN116997639A - 用于提升热或催化裂化或原位重油催化裂化的产物品质的细矿物质

Info

Publication number: CN116997639A
Application number: CN202180090349.7A
Authority: CN
Inventors: Y·卡恩
Original assignee: Redick Plastics
Current assignee: Redick Plastics
Priority date: 2020-11-18
Filing date: 2021-11-17
Publication date: 2023-11-03
Also published as: KR20230124902A; US11926798B2; AU2021381326A1; WO2022109004A1; CA3202529A1; JP2023554690A; EP4247919A1; US20220154078A1

Abstract

本公开总体上涉及在对通过固体塑料废物或生物质的热分解或热解或从石油原料的裂化、焦化或减粘裂化而获得的液体产物进行提质的过程中利用细矿物质。更具体地，本公开涉及使在烃原料的热裂化或催化裂化期间或在催化原位重油提质的方法中形成的自由基中间体稳定的方法，所述烃原料包括塑料废物。细矿物质可以源自天然来源或源自合成来源。

Description

用于提升热或催化裂化或原位重油催化裂化的产物品质的细矿物质

相关申请的交叉引用

本申请要求2020年11月18日提交的美国临时申请No.63/115,550的权益，其内容通过引用整体上并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及在对通过热分解(thermolysis)或热解(pyrolysis)固体塑料废物或生物质获得或从石油原料的裂化、焦化或减粘裂化获得的液体产物进行提质的过程中使用细矿物质。更具体地，本公开涉及使在包括塑料废物的烃原料的热或催化裂化期间以及在催化原位重油(in-situ heavy oil)提质的过程中形成的自由基中间体稳定的方法。细矿物质可以源自煤。

背景技术

合成塑料工业是过去50年的巨大工业成功之一。随着塑料用于越来越广泛的应用，塑料生产已经从1964年的1500万吨猛增至2014年的3.11亿吨，并且预计在接下来的20年内再次翻倍。塑料成功的缺点是塑料废物和垃圾的非常快速的增加。据估计，全球终结于填埋场中的塑料的量几乎是所产生的量的一半，每年约为1.50亿吨。废物处理由于填埋的成本和可用性、焚烧的毒性和机械再循环可支持的有限循环量而成问题。

发明内容

根据本发明的一个实施方式，一种由有机原料生产液体和气体产物的方法包括：获得一定量的细矿物质，所述细矿物质包含选自由以下浓度的Fe、Cu、Mn、Al、Zn或其组合组成的组的至少一种金属：Fe，14,000至45,000ppm；Cu，10至300ppm；Mn，100至1,500ppm；Al，3,000至25,000；和Zn，20至300ppm；将所述一定量的细矿物质装载到热反应器中，所述细矿物质形成反应器床材料的一部分；向包含所述细矿物质的热反应器提供有机原料；将所述热反应器加热至一定温度；使流化气体流过所述热反应器，所述热反应器保持在所述温度和/或一定压力下；并且从所述热反应器收集所产生的液体和气体产物。细矿物质可具有约2,000微米至1微米的粒径。

产生的液体产物可以包括稳定的烃。稳定的烃可以包括汽油(C4-C12)、煤油(C10-C18)、柴油(C12-C23)、机油(C23-C40)或其组合。

细矿物质可以源自天然资源。细矿物质可以源自煤、火山玄武岩、冰成岩粉尘沉积物(glacial rock dust deposits)、硅酸铁钾或海岸沉积物中的至少一种。

细矿物质可以源自合成源。细矿物质可以用铁浸渍以形成(Fe)/细矿物质基质、用锰浸渍以形成(Mn)/细矿物质基质和/或用铜浸渍以形成(Cu)/细矿物质基质。

细矿物质可以包括以下浓度的Ca、K、Na、Mg或其组合中的至少一种：Ca，1,000至2,600ppm；K，600至104,000ppm；Na，300至11,000ppm；和Mg，20至8,000ppm。

反应器床材料的一部分可以是第一部分。该方法还可包括将一定量的另外的反应器床材料装载到热反应器中。另外的反应器床材料可以形成反应器床材料的第二部分。反应器床材料的第二部分可以包括硅砂、方解石、橄榄石或其他材料中的至少一种。细矿物质在反应器床材料中的浓度为0.5％至50％。热反应器可以是固定床反应器、流化床反应器、螺旋反应器或搅拌釜反应器。

收集所产生的液体和气体产物可包括将所产生的液体和气体产物与固体产物和反应器床材料分离。分离可以包括重力分离或蒸馏分离中的至少一种。

可以用ICP(感应耦合等离子体)以ppm测量细矿物质中金属的浓度。ICP可以与原子发射光谱(AES)和/或质谱仪分析(MS)耦合。ICP分析可以在加热的消解器中利用硝酸、盐酸和过氧化氢。

细矿物质可以防止或最小化烃链的自由基聚合、交联或重组中的至少一种，从而减少高粘度焦油液体、炭和其他低值产物的形成。

有机原料可以包括塑料固体废物、混合塑料固体废物、生物质、有机固体废物、重油原料或原位重油中的至少一种。有机原料可以包括从石油原料的裂化、焦化或减粘裂化获得的液体产物。

根据本发明的另一个实施方式，直接在油田中原位催化提质重油或非传统烃化合物的方法包括：使生产井中的油组分与粒径为约2,000微米至约1微米的细矿物质接触；将空气注入所述生产井中的油组分和所述细矿物质中；加热所述生产井中的油组分和所述细矿物质；并且收集提质的重油或非传统烃化合物。

细矿物质可以源自煤和/或开采自自然资源，包括火山玄武岩、冰成岩粉尘沉积物、硅酸铁钾和/或海岸沉积物。细矿物质可包括选自由以下浓度的Fe、Cu、Mn、Zn、Al或其组合的至少一种金属：Fe、Cu、Mn、Zn、Al或其组合：Fe，14,000至45,000ppm；Cu，10至300ppm；Mn，100至1,500ppm；Al，3,000至25,000ppm；以及Zn，20至300ppm。细矿物质可以包括以下浓度的Ca、K、Na、Mg或其组合：Ca，1,000至2,600ppm；K，600至10,000ppm；Na，300至11,000ppm；和Mg，20至10,000ppm。油组分中细矿物质的浓度可以为0.5％至50％。

利用细矿物质进行重油或非传统烃化合物的原位催化提质，其与不利用所述细矿物质可行的情况相比能量需求低。

在实施方式中，该方法可以允许降低工艺的温度和较低的能量需求，并且使得能够利用上述细矿物质及其提质骤冷或冷凝液体的能力。

根据本发明的另一个实施方式，对通过固体塑料废物的热分解或热解获得的液体产物进行提质的方法包括：使骤冷液体、冷凝气体或热解蒸气与粒径小于约2,000微米至约1微米的细矿物质接触，所述细矿物质源自煤和/或开采自天然资源，所述天然资源包括火山玄武岩、冰成岩粉尘沉积物、硅酸铁钾和/或海岸沉积物；并且将骤冷液体或冷凝气体与所述细矿物质分离。细矿物质可包括表面积为约5m²/g至35m²/g的颗粒。

细矿物质可防止或最小化烃链的自由基聚合、交联或重组，从而防止高粘度焦油液体、炭和其他低值产物的形成。

根据本发明的另一个实施方式，对通过固体塑料废物的热分解或热解获得的液体产物进行提质的方法包括：使骤冷液体、冷凝气体或热解蒸气与负载型催化剂接触，所述负载型催化剂包含铁(Fe)/细矿物质基质、锰(Mn)/细矿物质基质、铜(Cu)/细矿物质基质或其组合，所述负载型催化剂以0.5％至10％的浓度施用；并且将骤冷液体或冷凝气体与所述细矿物质分离。负载型催化剂可以基于非天然存在的来源。负载型催化剂可以基于天然存在的来源。

附图说明

图1示出了用于将有机原料转化成稳定的烃的热反应器的示意图；

图2示意性地示出了使不稳定的骤冷液体、冷凝气体和/或热解蒸气稳定化；

图3示出了由有机原料生产液体和气体产物的方法的实施方式；

图4示出了直接在油田中原位催化提质重油或非传统烃化合物的方法的实施方式；

图5示出了对通过固体塑料废物的热分解或热解获得的液体产物进行提质的方法的实施方式；

图6示出了伊利石粘土的多孔结构的扫描电子显微镜图像；

图7示出了不具有矿物质但具有细矿物质添加剂的混合粒料的化学发光相对于时间的扫描；

图8示出了具有两种不同量的细矿物质添加剂的混合粒料的化学发光相对于时间的扫描。

具体实施方式

在说明性实施方式中，描述了在高价值的中间热裂化产物的直接稳定化中利用天然、丰富、低成本、无毒的细矿物质。热裂化可以指热分解或热解，并且在催化剂的存在或不存在下进行。

塑料的热化学再循环

以循环方式(例如，化学再循环)使用塑料材料的进展需要一种处理任意类型的分类或未分选的塑料废物(PW)并产生与原始塑料相同品质的塑料的技术。这将使材料循环闭环，将废塑料转变为新塑料的原料，而不是燃烧其用于能量回收或填埋。这可以通过热化学再循环来实现，其需要理论上无限制地再循环任意塑料材料(无论是混合的还是分类的)，其中焦点是恢复塑料材料的构建嵌段(building blocks)。

化学再循环假定聚合物转化为更小的分子，更小的分子进一步产生与其从最初(闭环再循环)回收的相同产物，或转化为不同的产物(开环再循环)。其将减少环境中的塑料污染，将原始材料的价值转移到下一代产品，减少化石原料(存储的碳)的消耗，并且降低与化石原料温室气体(例如，GHG)排放相关联的环境成本。

如果分离既不经济也不在技术上可行，则化学再循环对于非均质和受污染的塑料废物具有很大潜力。

对于一些塑料，例如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)(PET)、聚氨酯(PUR)和聚酰胺(PA)，存在化学再循环选项。与缩合聚合物(如PET)相比，另外的聚合物如聚乙烯(PE)不能轻易地通过简单的化学方法再循环。相反，像热解那样的热化学再循环技术已经被描述为用于生产一系列精炼的石化产品并且特别是与商业汽油的液体馏分类似的液体馏分的方法。

热解过程在不存在氧气的情况下在中温至高温(500℃，1-2atm)下进行。高温允许分解聚合物的大分子以形成更小的分子。取决于聚合物的性质，解聚或随机片段化将占主导。固体塑料废物(SPW)的热解产物可分为不可冷凝的气体馏分、液体馏分(由链烷烃、烯烃、环烷烃和芳烃组成)和固体废物。从液体馏分可以回收汽油范围(C4-C12)、柴油范围(C12-C23)、煤油范围(C10-C18)和机油范围(C23-C40)中的烃。

热裂解通常产生低品质的产物，使得该方法商业上不可行。这是因为未催化的热降解产生低分子量物质，但是在非常宽的产品范围内。该方法可以通过添加催化剂来改进，这将允许降低温度和反应时间，并且允许生产具有较高附加值的烃，例如燃料油和石化原料。也就是说，催化剂的使用赋予热解和裂化增加的价值。这些催化剂的效率取决于它们的化学和物理特性，以促进C-C键的断裂并确定获得的产品的链长度。

热解过程的关键难度是发生反应的复杂性，尤其是当混合流被处理时。不同的聚合物根据它们的主要分解途径产生不同的产物光谱：PE和聚丙烯(PP)具有随机碎片化的趋势，而聚四氟乙烯(PTFE)、PA、聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)可大部分热解为它们各自的单体。另一方面，PE和PP的产物光谱是非常宽的，并且通常需要进一步处理，例如蒸馏或分离，从而获得石化原料，例如石脑油或柴油。

在城市固体废物中发现的所有塑料的至多60％-70％的聚烯烃和/或塑料的热裂化在4个步骤中通过自由基随机断裂机理进行：引发，传播，分子间或分子内氢提取，随后是β-断裂和终止。在催化剂的情况下，热解温度通常可以降低到300-350℃，并且产物具有更窄分布的碳原子数，被引导到更具体的产物。例如，由低密度PE(LDPE)制成的塑料袋的热解产生主要在C₄-C₁₂的区域(其在汽油区域)中的馏分。

催化剂

通常，用于催化热分解或热解的催化剂是固体酸，例如沸石。它们诱导的降解的类型涉及通过氢转移反应产生中间体碳鎓离子。沸石由于其活性位点的酸度而有利于这些反应，这有助于破坏聚合物大分子的过程。该破坏过程开始于沸石的表面上，因为聚合物在进入这些固体的内部孔隙之前需要分解成较小的分子，这是由于它们的孔隙的小尺寸。沸石具有特定的分子孔径和此类分子对催化反应性位点的访问，并且此类孔中的最终产物的生长受到其尺寸的限制。

除了沸石(ZSM-5、Y、β)之外，其他类型的非均相催化剂是常规的固体酸，例如二氧化硅-氧化铝、氧化铝和FCC催化剂(流体催化裂化)、中间结构化催化剂(例如MCM-41等)和纳米晶体沸石(如n-HZSM-5)。这些催化剂的混合物如SAHA/ZSM-5、MCM-41/ZSM-5也是已知的。这些固体的催化活性的差异与它们的酸性性质，特别是酸性位点的强度和数量有关。固体的酸强度的特征在于存在路易斯或布朗斯台德酸位点。通常，非均相催化剂由于容易分离和回收反应而更受欢迎。

除了非均相催化剂之外，均相催化剂如路易斯酸，例如AlCl₃、熔融金属四氯铝酸盐(M(AlCl₄)n)，其中金属可以是锂、钠、钾、镁、钙或钡，并且n可以是1或2)也有效促进热解降解。

为了提高具有可用于转化为从热或催化热解的废塑料获得的更有价值的终产物的分子量的液态烃的产率，需要使新形成的挥发或液化产物中的自由基稳定。如果不稳定，则这些烃自由基将彼此结合而产生不期望的重质分子，例如具有高沸点的重质粘性焦油。这些烃自由基还将与碳位点结合而形成更多的炭。

已经用于在煤液化中提质焦油液体并提高中间馏分焦油产率的技术是将气态氢直接添加到热解反应器中。通过使挥发性烃在热解反应区中直接氢化，硫和氮作为硫化氢和氨被去除。直接在热解区中的氢化还通过在允许一些烃自由基聚合到重质焦油液体之前终止所述一些烃自由基来降低粘度，并降低随后冷凝的挥发性烃的平均沸点。

含碳材料进料、供应含碳残余物的热和氢气可在传输闪速热解反应器中反应。热解产物的热解和氢化同时发生。氢气在终止烃自由基中的有效性与氢气分压直接相关。热解反应器优选在略大于环境温度的压力下操作，尽管也可以使用高达约10,000psig的压力。氢分压的提高增加了自由基终止。然而，高压增加了热解的资金和运行成本。

为了最小化热解过程中的聚合反应的副反应，热解蒸气通过直接或间接热交换而快速冷却和冷凝。但是快速冷却未提供通过液态中自由基重组使焦油聚合所需的最小化。

通过固体颗粒含碳进料材料的快速热解产生的冷凝稳定烃的回收方法以及通过骤冷终止自由基的方法可以用“封端剂(capping agent)”实现。在该方法中，热解蒸气与骤冷流体接触，该骤冷流体包含至少一种封端剂，该封端剂能够稳定气态混合物流中包含的新形成的挥发的烃自由基。这种自由基通过氢从封端剂转移到自由基而稳定，从而形成稳定的自由基和贫氢的封端剂。封端剂包括氢供体溶剂、氢转移或穿梭剂和/或自由基捕集剂、它们的混合物等。氢供体溶剂是那些可将氢供给到焦油自由基以防止焦油液体以蒸气或液体状态通过自由基机理重组或聚合的溶剂。氢供体溶剂的实例是氢芳香族化合物，例如四氢化萘、二氢化萘、部分氢化的菲、部分氢化的蒽。也可用作氢供体溶剂的是完全饱和的芳族化合物或脂环族化合物，例如十氢化萘、全氢蒽、全氢菲。

氢转移或穿梭剂不具有可供给的氢，而是可以接受来自其他源的氢并将氢转移至烃自由基。氢转移或穿梭剂的实例是萘、蒽、杂酚油等。

封端剂也可以是自由基捕集剂，例如硫醇、酚、胺等，其可以用作氢供体溶剂和/或作为氢转移或穿梭剂。

在诸如煤等含碳材料的热解中，煤矿物能够催化氢供体溶剂的液化和补充。在煤液化条件下，氢供体溶剂(例如，四氢化萘)将其氢供给到源自煤的自由基，并且煤矿物驱动溶剂的氢化，从而提供它们的煤硫化合物的回收和脱硫。

在自由基引发剂、封端剂、链转移剂、含有氢供体的溶剂存在下的运行过程变得更复杂和昂贵。包含氢供体的溶剂的再生比含有自由基的热裂化或热解的液体产物的直接稳定化昂贵得多且不太环保。

所述稳定化方法可用于混合塑料废物的热裂化。据报道，至多60％的混合塑料废物流由聚烯烃代表。废物流中的其他附加聚合聚合物，例如丙烯酸类、苯乙烯类和乙烯基类也可用于在用所述处理稳定化之后生产有价值的液体再循环产物。在混合塑料废物中发现并且潜在地受益于所描述的技术的较宽泛类型的聚合物是聚酯、聚醚、聚碳酸酯、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亚胺、基于纤维素的塑料、上述的组合和共聚物。

也可以使用类似于源自煤的细矿物质的其他天然或合成矿物。

在实施方式中，本技术也可以非常适用于生物质的热解，例如生物炭生产，这与塑料废物相反，生物质包含大量的氧并且应当对所述的催化敏感。

源自煤的细矿物质稳定剂和可能的加氢催化剂可与液相(冷凝的气相)接触，然后被过滤出(通过真空、重力等)或通过其他技术(蒸馏、萃取、沉淀等)分离。

本文所述的主热解反应器可以具有几种设计类型，例如鼓泡流化床、搅拌釜反应器、螺杆/螺旋钻反应器和/或固定床反应器。

所述催化矿物质的潜在应用的附加区域是高级油回收方法(AORM)。油回收的逐渐减少和提取油成本的增加需要用于增强油回收的新方法。这些方法中有：气体注入技术；热注入，例如蒸汽辅助重力泄油和ABOM。当用于回收高粘性、重油和超重油时，这些技术(包括AORM)目前效率低、成本太高且生态不利。对重油与非传统烃化合物直接在油田(原位催化提质过程)中的催化转化表现出非常高的兴趣。焦炭形成和催化剂中毒是持续的挑战，其可以通过氢化或氢供应来解决。玄武岩和粘土基质可用作铁/玄武岩、镍/玄武岩和铁/粘土催化剂的载体(6重量％的活性组分，所述活性组分通过从相应硝酸盐的非水溶液中沉淀，随后在773°K下煅烧和活化而制备)。

本公开解决了在不使用复杂浸渍的情况下以经济和生态上可行的方式进行原位油回收的焦化问题，并且可以用于重油的催化氧化以及它们转化为轻油，这归因于由所述催化矿物实现的氧化还原反应。

本公开的矿物催化剂提供了在烃原料的热或催化裂化过程中形成的自由基中间体的稳定化，并提升从固体塑料废物或生物质的热分解或热解或从石油原料的裂化、焦化或减粘裂化获得的液体产物的品质。另外，为了额外的效力，描述了通过用其他活性金属如铁、锰、铜浸渍所述细矿物质来产生负载型催化剂的方法。

在一些实施方式中，可以基于一种或多种基质来设计负载型催化剂。例如，负载型催化剂可以基于以约0.5至约10％的浓度施用的铁(Fe)/细矿物质基质和/或锰(Mn)/细矿物质基质和/或铜(Cu)/细矿物质基质来设计，如下文进一步描述的。

细矿物质稳定剂

一些本实施方式的稳定剂基于无机细矿物质，在煤沉积物中发现并含有多种金属如铁、铜、铝和锰的天然古老的矿物混合物。其还含有被认为充当助催化剂的钙、钡、镁、钾、钠。组合物的典型实例为：30,100ppm的铁、17,600ppm的钙、5,190ppm的镁、2,980ppm的钾、1,920ppm的硫、1,190ppm的氮、253ppm的锰、139ppm的磷、93ppm的锌、43ppm的铜和2ppm的钼。

可以用X射线衍射(例如XRD)和X射线荧光(例如XRF)进行无机细矿物质的整体矿物学分析。以下表1中给出了本发明的整体矿物的非排他性、示例性实施方式的整体矿物分析：

表1.细矿物质的矿物学分析。

矿物氧化物如Al₂O₃、BaO、CaO、Fe₂O₃、MgO、P₂O₅、K₂O、Na₂O、TiO₂、MnO₂也可以存在于细矿物质的组分中。

细矿物质的多孔结构被认为是容纳从Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺至Fe²⁺、Fe³⁺、Cu⁺、Cu²⁺、Mn²⁺、Mn³⁺的各种阳离子，并且易于获得以用于与其他交换和参与电子转移反应。在本文中，元素形式和离子形式的各种金属元素的使用是可互换的。

也就是说，诸如Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺、K⁺至Fe²⁺、Fe³⁺、Cu⁺、Cu²⁺、Mn²⁺和Mn³⁺的阳离子等金属离子物质的列表可以与Ca、Mg、Na、K至Fe、Fe、Cu、Cu、Mn和Mn互换地使用

表1中列出的矿物中的键合可以具有离子或共价特性，产生不同的布置、对称性、电荷和键合特性。配体场方法将最适用，因为其包括围绕中心原子或离子的离子或分子，并且所得的配体场强度将是控制因素。电荷转移过程也发生在配体场情况中，并且可能导致光化学氧化还原。

细矿物质包含至少一种且在一些实施方式中包含至少两种选自由Fe、Cu、Mn、Zn和Al组成的组的元素。细矿物质中的这些金属具有在加热的消解器中使用硝酸、盐酸和过氧化氢用ICP-AES方法测量的浓度，并且定义在表2所示的范围内。

表2.细矿物质中金属的浓度范围。

金属	浓度范围，以ppm计
		Fe	14,000-45,000
Cu	10-300
		Mn	100-1,500
Zn	20-300
		Al	3,000-25,000

细矿物质还包含来自诸如Ca、K、Na、Mg或其组合等元素列表的促进剂，以促进塑料的氧化降解。细矿物质中的促进剂具有表3所示范围内定义的浓度。具有类似分数的可溶性阳离子的其他含碱金属/碱土金属的矿物也可用作氧化降解促进剂。

表3.细矿物质中助催化剂的浓度范围。

促进子(碱金属/碱土金属)	浓度范围，以ppm计
		Ca	1,000-18,000
K	600-4,000
		Mg	20-8,000

表4.通过ICP-AES在细矿物质中鉴定的其他元素。

元素	ICP-AES,ppm
		铝	5,000-20,000
钡	100-800
		铍	0.9-1.1
硼	5-17
		氯化物	23-304
铬	14-28
		氟化物	3-5.6
镍	<11
		磷	100-300
硒	ND
		硅	400-800
银	ND
		钠	300-1000
硫	1,500-3,300
		锡	ND
钒	13-16

在一些实施方式中，稳定细矿物质的浓度可以为约0.5％至约50％，约1％至约25％，和约5％至约10％。

细矿物质可以通过泡沫浮选技术或类似方法分离，并且具有范围从约0.5至约50微米或约0.5至约20微米的粒径。在一些实施方式中，可以使用更精细的级分，例如约1至约5微米，或约0.5至约2微米。在一些实施方式中，细矿物质颗粒的表面积可为约5m²/g至约35m²/g。

本发明公开了上述细矿物质具有降低聚合物材料的分子量和改变其组成的催化活性。相同方法在油床中驱动减粘裂化反应以原位处理石油工业中的重质烃将是可行的。

细矿物质可以是煤回收的副产物，并在美国以22000吨/月的速率下累积。通过再利用该废物，支持“零废物倡议”。

除了源自煤的细矿物质之外，其还可以源自其他天然资源，例如火山玄武岩、冰成岩粉尘沉积物、硅酸铁钾和其他海岸沉积物。

矿物质还可以源自某些类型的层状硅酸盐(例如，海绿石、黑云母)和某些类型的粘土(例如，伊利石、绿泥石)。还可产生层状硅酸盐和粘土的混合物以匹配所需组成，即包含所需的过渡金属、碱金属/碱土金属和/或主族金属及其比例。矿物颗粒的尺寸可以通过研磨、磨碎和其他颗粒减少技术来控制。

所使用的矿物组合物也可以通过混合不同的尾矿并控制混合颗粒的粒径和粒径分布而获得。实例包括但不限于硫化物、磷酸盐矿物质、铝(铝土矿尾矿)和其他类似来源。

在一些实施方式中，细矿物质可以源自植物采矿。例如，可以生长一种或多种植物以积累高浓度的上述金属，例如Fe、Cu、Mn、Zn、Al和碱金属/碱土金属，例如K、Ca、Mg。一旦植物中积累了足够浓度的过渡金属、碱金属、碱土金属和/或主族金属，则可以将植物灼烧并从中提取金属离子，以积累所需的金属组成。

在一些实施方式中，细矿物质可以基于其他非天然存在的源。例如，可以从合成源合成或收集细矿物质。除了地质矿物之外或代替地质矿物(例如来自天然存在的来源的细矿物质)，可以使用这些合成替代方案，只要合成物具有给定量的一种或多种(化学元素)、纯度(无竞争供体/受体电子转移、无电子/空穴中心)、所需键合、配体场强、光和热敏感性以及转变的活化能、所需孔隙率和表面能、所需水合水分即可。

在一些实施方式中，生产井中的油组分可以与空气注入和温度升高结合以增强油回收。

图1示出了用于将有机原料转化成稳定的烃的热反应器100的示意图。热反应器100也可以被称为反应器、废物处理器、化学处理容器等。反应器100可以是任意数量的类型和/或设计。热反应器100可以是固定床反应器、流化床反应器、螺旋反应器、搅拌釜反应器等。反应器100的尺寸可以根据正在处理的有机原料的量来确定尺寸。反应器100可以设置有热控制，以根据需要加热和/或冷却反应器100，从而优化所提质的液体和气体产物的形成。反应器100可以设置有压力控制，以根据需要升高或降低反应器100中的压力，从而优化所提质的液体和气体产物的形成。

热反应器100(例如，反应器100)的操作可以由算法(例如，计算机程序)控制。该算法可以控制反应器的温度和/或反应器的压力。该算法可以被编程为以特定速率升高或降低温度，并且可以被编程为保持设定温度一段持续时间。算法可以被编程用于特定的一组参数。例如，算法可以被编程用于以第一速率将反应器100的温度升高到第一设定点温度，然后将温度保持在第一设定点持续第一持续时间；然后将温度改变为第二设定点，然后将其保持在第二设定点持续第二持续时间；等等。

该算法还可以被编程用于控制反应器100的压力。例如，算法可以被编程用于以第一速率将反应器100的压力升高到第一设定点压力，然后将压力保持在第一设定点持续第一持续时间；然后将压力改变为第二设定点，然后将其保持在第二设定点持续第二持续时间；等等。

热反应器100包括具有反应器床115的反应器容器110。将反应器床材料120提供给反应器床115。反应器床材料120至少包括第一部分和第二部分。反应器床材料120的第一部分包括细矿物质。如上所述，细矿物质可以源自天然来源，或者可以由非天然来源制备。

反应器床材料120的第一部分包括细矿物质。在实施方式中，细矿物质具有多孔结构并且包含多种金属，例如铁、铜、锰、铝和锌。其还可以包含被认为充当助催化剂的钙、钡、镁、钾和/或钠。上述细矿物质具有降低聚合物材料的分子量和改变其组成的催化活性。在实施方式中，细矿物质的粒径范围为约50微米至1微米。

在实施方式中，细矿物质包括选自由以下浓度的Fe、Cu、Mn、Zn、Al或其组合组成的组的至少一种金属(和/或金属离子)：Fe，14,000至45,000ppm；Cu，10至30ppm；Mn，100至1，500ppm；Al，3,000至25,000；以及Zn，20至30ppm。金属可以处于元素态，或者可以处于氧化态，使得金属以离子形式存在，或者它们可以以金属氧化物形式存在，例如FeO_x、CuO_x、MnO_x、ZnO_x、AlO_x或它们的任意组合。金属可以处于任意氧化态。

此外，在实施方式中，细矿物质包括以下浓度的Ca、K、Na、Mg或其组合中的至少一种：Ca，1,000至18,000ppm；K，600至4,000ppm；Na，300至1,500ppm；和Mg，20至8,000ppm。碱金属(Na和K)和碱土金属(Ca和Mg)元素可以处于元素态，或者可以处于氧化态，使得金属以离子形式存在，或者它们可以以金属氧化物形式存在，例如KO_x、NaO_x、MgO_x、CaO_x或它们的任意组合。碱金属(Na和K)和碱土金属(Ca和Mg)可以处于任意氧化态。

在实施方式中，细矿物质可以源自天然资源，例如煤、火山玄武岩、冰成岩粉尘沉积物、硅酸铁钾或海岸沉积物。细矿物质可以是前述天然资源中的一种，或者可以包括煤、火山玄武岩、冰成岩粉尘沉积物、硅酸铁钾或海岸沉积物中的一种或多种。

在实施方式中，细矿物质源自非天然存在的来源。例如，可以从合成源合成或收集细矿物质。除了地质矿物之外或代替地质矿物(例如来自天然来源的细矿物质)，可以使用这些合成替代方案，只要合成细矿物质材料具有给定量的一种或多种(化学元素和/或离子)、纯度(无竞争供体/受体电子转移、无电子/空穴中心)、所需结合、配体场强、光和热敏感性以及转变的活化能、所需孔隙率和表面能、所需水合水分即可。

此外，细矿物质可以是负载型催化剂的形式。负载型催化剂可包括铁(Fe)/细矿物质基质、锰(Mn)/细矿物质基质、铜(Cu)/细矿物质基质或其组合。负载型催化剂可以用铁(Fe)/细矿物质基质、锰(Mn)/细矿物质基质、铜(Cu)/细矿物质基质或其组合浸渍。

返回图1，反应器床材料120还可包括至少第二部分。在实施方式中，反应器床材料120的第二部分可以包括石英砂、方解石、橄榄石或其他材料。第二部分也可以是前述材料中的一种或多种的混合物。

在实施方式中，可将第一部分(例如，细矿物质)与第二部分以0.5％至50％的浓度混合。即，细矿物质可占反应器床材料120总量的0.5％至50％。关于负载型催化剂，负载型催化剂可以以0.5％至10％的浓度施用。

返回图1，有机原料140可以通过有机原料入口145提供给反应器床115。有机原料140可以包括许多形式的有机材料中的任意一种或多种。例如，在实施方式中，有机原料可以是塑料固体废物、混合固体废物、生物质、有机固体废物、重油原料或原位重油中的任意一种。有机原料也可以是任意上述材料的混合物。

此外，有机原料可以是烃原料和/或石油原料。

有机原料140可以与反应器床材料120混合。混合可以通过机械过程进行，例如螺杆、搅拌机构、粉碎机等。有机原料140可以与反应器床材料120混合，也可以通过诸如流化气体125等气体流混合。

流化气体125可通过流化气体入口130引入反应器容器110中。流化气体可以流过分配器135进入包含反应器床材料120和有机原料140的反应器床115中。可以调节流化气体125的流速以彻底混合有机原料140，可以与反应器床材料120混合。

可对反应器容器110加热150，从而保持预定反应温度。如上所述，可以根据预定算法来提供热。

可以在反应器容器110中提供一个或多个反应器容器110的压力。可通过改变流化气体的压力和/或改变反应容器100的温度来控制压力。如上所述，可以根据预定算法来提供压力。

流化气体可以包含氧(例如，O₂)。在流化气体包含氧的情况下，有机原料140向提质的液体和气体产物的转化被称为热分解(thermolysis)。

流化气体可以不包含氧(例如，O₂)。在这种情况下，当流化气体不包含氧时，有机原料140向提质的液体和气体产物的转化称为热解。在热解期间，流化气体125可以主要是氮(例如，N₂)，尽管可以使用其他惰性气体，例如氩气。

返回图1，提质的液体和气体产物160在热反应器100中产生。在实施方式中，反应器床材料120中的细矿物质催化热化学再循环(例如，化学再循环)，这需要理论上无限地再循环任意塑料材料(混合的或分类的)，其中焦点是恢复塑料材料的构建嵌段。分子量降低，并且有机原料140中的聚合物的组成在发生在热反应器100中的反应中改变。细矿物质具有降低聚合物材料的分子量和改变其组成的催化活性。可以通过提质的液体和气体产物出口165从热反应器100收集提质的液体和气体产物160。

此外，除了在热反应器100中生产提质的液体和气体产物160之外，该方法还产生固体废物170，其可以通过固体废物出口175从热反应器100去除。固体废物可包括焦油、炭和其他高粘度材料。

此外，在实施方式中，细矿物质驱动产油井中的减粘裂化反应，用于在石油工业中原位处理重质烃。在该实例中，油井或沥青砂开发可用作热反应器100。在实施方式中，细矿物质可以与产油井中的油组分接触。可以将空气注入井中，并且内容物可以被加热以促进高粘度油组分裂化成可以被去除的较低粘度的流体，并且相对于去除高粘度的油，能量使用减少且效率增加。该方法是对上述高级油回收方法(AORM)的改进。

图2示意性地示出200使不稳定的骤冷液体、冷凝气体和/或热解蒸气稳定化。反应器210产生不稳定的反应产物220的集合，其可包括不稳定的骤冷液体、不稳定的冷凝气体和/或不稳定的热解蒸气。不稳定的反应产物220提供到包含反应器床材料240的体积230中。反应器床材料240包含细矿物质和石英砂、方解石、橄榄石或其他材料中的至少一种。

不稳定的反应产物220与反应器床材料240相互作用，并且不稳定的反应产物240通过与反应器床材料240中的细矿物质的催化相互作用而成为稳定的(例如，骤冷的)烃产物260。可以对体积230添加热240。稳定的烃产物260可以通过过滤器250与反应器床材料240分离，并且被收集。

图3示出了由有机原料生产液体和气体产物的方法的实施方式。在310中，获得一定量的细矿物质。细矿物质包括选自由以下浓度的Fe、Cu、Mn、Al、Zn或其组合组成的组中的至少一种金属：Fe，14,000至45,000ppm；Cu，10至3000ppm；Mn，100至1,500ppm；Al，3,000至25,000；以及Zn，20至300ppm。细矿物质还可以包括以下浓度的Ca、K、Na、Mg或其组合中的至少一种：Ca，1,000至12,600ppm；K，600至104,000ppm；Na，300至11,000ppm；和Mg，20至10,000ppm。细矿物质的粒径可以为约50微米至1微米。

细矿物质可以源自天然资源。细矿物质可以源自煤、火山玄武岩、冰成岩粉尘沉积物、硅酸铁钾或海岸沉积物中的至少一种，如上所述。

细矿物质可以源自合成源。此外，细矿物质可以包括负载型催化剂。负载型催化剂可以包括铁(Fe)/细矿物质基质、锰(Mn)/细矿物质基质、铜(Cu)/细矿物质基质或其组合，和/或被铁(Fe)/细矿物质基质、锰(Mn)/细矿物质基质、铜(Cu)/细矿物质基质或其组合浸渍。负载型催化剂可以以0.5％至10％的浓度施用。

在320中，一定量的细矿物质装载到热反应器中。热反应器可以是固定床反应器、流化床反应器、螺旋反应器或搅拌釜反应器。根据待处理的有机原料的体积以及有机原料的化学和结构性质，热反应器的尺寸可以变化。

细矿物质可以作为反应器床材料的第一部分装载在热反应器中的反应器床中。此外，该方法还可以包括将一定量的另外的反应器床材料装载到热反应器中。另外的反应器床材料可以形成反应器床材料的第二部分，包括石英砂、方解石、橄榄石或其他材料中的至少一种。可以混合和/或搅拌反应器床材料以均匀地将细矿物质铺展在反应器床材料的第二部分内。在实施方式中，细矿物质可以不均匀铺展，而是可以隔离成与反应器床材料的第二部分相邻或分离的一个部分。细矿物质在所述反应器床材料中的浓度为0.5％至50％。

在330中，将有机原料提供给包含细矿物质的热反应器。有机原料可以包括塑料固体废物、混合塑料固体废物、生物质、有机固体废物、重油原料或原位重油中的至少一种。

在340中，将热反应器加热至一定温度。在实施方式中，对热反应器添加热。添加的热可以来自炉、加热毯、直接火焰和/或来自在热反应器外部或在热反应器内部的化学反应的热。也就是说，来自燃烧的热可以包括提供给热反应器的一些或全部热。例如，在实施方式中，有机原料可以被点燃并且可以在高温下燃烧。

在350中，使流化气体流过反应器。流化气体可以包含氧(例如O₂)，并且在这种情况下，将有机原料向提质的液体和气体产物的转化称为热分解。

流化气体可以不包含氧(例如，O₂)，并且在这种情况下，有机原料向提质的液体和气体产物的转化称为热解。在热解期间，流化气体可以主要是氮(例如，N₂)，尽管可以使用其他惰性气体，例如氩气。

在360中，从热反应器收集所产生的液体和气体产物。所产生的液体和气体产物可包括稳定的烃。稳定的烃可以包含汽油(C4-C12)、煤油(C10-C18)、柴油(C12-C23)、机油(C23-C40)或其组合。

图4示出了直接在油田中原位催化提质重油或非传统烃化合物的方法的实施方式。油生产的组分可以包括油井或沥青砂开发，其中油组分是高粘性的。在实施方式中，细矿物质可以与产油井中的油组分接触。

在410中，生产井中的油组分与细矿物质接触。细矿物质可以源自天然资源，例如煤，和/或开采自自然资源，包括火山岩玄武岩、冰成岩粉尘沉积物、硅酸铁钾和/或海岸沉积物，其粒径为约50微米至约1微米。细矿物质包括选自由以下浓度的Fe、Cu、Mn、Al、Zn或其组合组成的组中的至少一种金属：Fe，14,000至45,000ppm；Cu，10至3000ppm；Mn，100至1，500ppm；Al，3,000至25,000；以及Zn，20至300ppm。细矿物质还可以包括以下浓度的Ca、K、Na、Mg或其组合中的至少一种：Ca，1,000至12，600ppm；K，600至104,000ppm；Na，300至11,000ppm；和Mg，20至10,000ppm。细矿物质的粒径可以为50微米至1微米。

在420中，将空气注入生产井中的油组分和细矿物质中。空气和/或其他气体可以在环境温度或升高的温度下注入井中。事实上，空气(和/或其他气体)可以被加热到数百摄氏度。此外，空气可以在大气压以上的压力下添加到生产井。

在430中，加热生产井中的油组分和细矿物质。内容物可以被加热，以促进将高粘度的油组分裂化成较低粘度的流体。油组分与细矿物质的一起加热催化C-C键的断裂和随后的油组分粘度的降低。

在440中，收集提质的重油或非传统烃化合物。所述的细矿物质的使用催化重油和沥青砂转化为提质的重油和非常规烃化合物。一旦形成，则可去除提质的重油和非传统烃化合物。可以实现提质的重油和非传统烃化合物的去除，与在不使用细矿物质的情况下去除高粘度的油相比，能量使用减少且效率提高。此外，本方法是对上述高级油回收方法(AORM)的改进。

图5示出了对通过热分解或热解固体塑料废物获得的液体产物进行提质的方法的实施方式。

在510中，使骤冷液体、冷凝气体或热解蒸气与细矿物质接触。骤冷液体、冷凝气体或热解蒸气可在热反应器如热分解或热解反应器中产生。骤冷液体、冷凝气体或热解蒸气可以处于升高的能量状态，并且仍然是高度反应性地，具有非常具反应性的自由基，其进一步驱动其他反应，包括导致炭形成或形成高粘度液体的那些反应。当与液相(冷凝的蒸气相)接触时，细矿物质可以稳定并且可能催化加氢过程。

细矿物质可以源自天然资源，例如煤，和/或开采自自然资源，包括火山岩玄武岩、冰成岩粉尘沉积物、硅酸铁钾和/或海岸沉积物，其粒径为约50微米至约1微米。细矿物质包括选自由以下浓度的Fe、Cu、Mn、Al、Zn或其组合组成的组中的至少一种金属：Fe，14,000至45,000ppm；Cu，10至3000ppm；Mn，100至1,500ppm；Al，3,000至25,000；以及Zn，20至300ppm。细矿物质还可以包括以下浓度的Ca、K、Na、Mg或其组合中的至少一种：Ca，1,000至12,600ppm；K，600至104,000ppm；Na，300至11,000ppm；和Mg，20至10,000ppm。细矿物质的粒径可以为约50微米至1微米。

在520中，将骤冷液体或冷凝气体与细矿物质分离。细矿物质用诸如真空、重力等方法过滤，或通过诸如蒸馏、萃取、沉淀等其他技术分离。

实施例

以下实施例旨在进一步说明本公开及其优选实施方式。

伊利石粘土的结构

构成细矿物质的一些沉积粘土具有多孔结构和水合水，类似于众所周知的沸石矿物，其是研究充分的化学催化剂。图6示出了伊利石粘土的多孔结构的扫描电子显微镜(SEM)图像610。

实验细节

为了最大程度减少热解过程中的聚合的副反应，热解蒸气通常通过直接或间接热交换来骤冷和冷凝。但是快速冷却并没有提供所需的使焦油在液态下通过自由基重组而聚合最小化。也就是说，仅靠快速冷却并不足以停止通过自由基重组形成焦油。

这些实验的目的是证明细矿物质的当前实施方式使自由基稳定，并使得提升从热分解或热解获得的液体产物的品质。化学发光(CL)技术应用于研究含有自由基的液体的反应性。

大多数有机材料(包括聚合物或有机废物)的热降解涉及形成非常具反应性的自由基，其进一步驱动其他反应，包括导致炭形成或形成高粘度液体的那些反应。当这样的自由基在氧化环境中重组时，它们根据Russel机制产生弱光发射：

2R₁(R₂)CHO₂·→O₂ ^*+R₁(R₂)CHOH+R₁(R₂)C＝O^* 方程1

其中星号表示聚合物链中氧的单重态和羰基的三重态。聚合物链中氧的单重态和羰基的三重态产生弱发光(即弱光信号)。

由光度计测量这种弱光产生，例如化学发光(CL)。观察CL对聚合物降解、氧化、稳定化和动力学研究机制的这种技术自从20世纪60年代早期以来就是已知的，并且在此应用。

在这些实例中，使用两种光度计：由MicroStep-MIS制造的Lumipol-3和由Tohoku制造的CLA，用于随着样品保持在恒定温度而随时间测量CL强度。该实验装置包括在光密室中的样品加热级和光电倍增管(PMT)。Lumipol-3能够在40℃下记录强度低至每秒2次计数的发射光。这两种仪器非常适用于在热解骤冷中典型的温度下测量非常弱的光发射。

实施例1

对于这些实验，低密度聚乙烯(LDPE)化合物通过混合聚乙烯(特别是用0.15％酚类抗氧化剂(化合物#1和#2，表5)稳定的50％ LDPE和50％ LLDPE)的熔融配混而制备。化合物#2与化合物#1相同，并且另外含有0.75％的该源自煤的矿物质的实施方式。在L/d为25:1的16mm Thermo Fisher Prism双螺杆挤出机中，在127/127/121/127/121/121/131/137℃的温度下，从进料机到模具进行混配。

图7示出了Lumipol-3光度计强度相对于时间的图710，其用于无细矿物质和具有0.75％细矿物质(化合物#1和#2)的聚乙烯(PE)混合粒料的Lumipol-3等温扫描。然后在190℃的空气中在Lumipol-3光度计中等温运行由这些粒料在177℃下1分钟并以20,000psi制备的复合粒料和100微米压缩成型的压坯(pressouts)。CL信号相对于时间符合具有初始“诱导期”的S形曲线，其与自由基的形成和材料的稳定性直接相关，如图7所示。也就是说，在CL强度快速增加之前的平坦线的持续期对应于在自由基形成之前的“诱导期”。一旦自由基根据方程1开始形成，则CL信号开始增加。当发光物质的最大数量达到峰值时，CL信号达到峰值，然后随着聚合发生而开始下降，并且消耗自由基物质。

如图7所示，通过添加细矿物质，可以显著提高此种混配LDPE粒料的稳定性。也就是说，相对于无细矿物质(化合物#1)的LDPE粒料，细矿物质的存在提高了加热的LDPE粒料(化合物#2)的稳定性。

实施例2

在该实验中，研究了细矿物质的量的影响。用不同量的细矿物质制备基于LDPE的化合物。化合物#3和化合物#4分别具有0.5％和3％的相同批次的细矿物质。两种化合物另外含有0.2％的酚类主抗氧化剂。

化合物#3和#4在与化合物#1和#2相同的条件下混配，并且与实施例1中的描述相同地制造压坯。

在CLA Tohoku光度计测试期间诱导更严重的氧化。氧气以50ml/min的速率流过格室，而氧化温度仍保持在190℃。图8示出了总发射光(积分CL信号)的曲线图810。具有3％矿物的压坯(化合物#4)的诱导期比含有0.5％的矿物的压坯(化合物#3)长3.6倍。数据也被添加到表5中。

表5.CL数据的总结

因此，从表5中的数据可以看出，通过添加细矿物质，所有化合物的稳定性获得了极大的改善。在矿物的存在下，混合LDPE/LLDPE粒料的稳定性提高了几乎5.5小时。另外的热历史(通过在177℃下使粒料经过压缩成型来证明)也在混合PE情况下产生了非常类似的结果。

对于LDPE压坯，在存在3％的矿物的情况下，诱导时间增加到3.25小时，相比之下，存在0.5％的矿物的情况中则小于1小时。

实施例1和2中的数据表明，在热解后骤冷之后获得的液体的稳定性可显著改善，并且通过添加所描述的稳定化矿物，可以防止导致产物粘度增加的重组和交联反应。

上述实施例仅仅是示例性的；对于本领域技术人员而言，许多变化和修改将是显而易见的。这些变化和修改旨在在由所附权利要求中的任一个限定的本公开的范围内。

Claims

1.一种由有机原料生产液体和气体产物的方法，所述方法包括：

获得一定量的细矿物质，所述细矿物质包含选自由以下浓度的Fe、Cu、Mn、Al、Zn或其组合组成的组的至少一种金属：

Fe，14,000至45,000ppm；

Cu，10至300ppm；

Mn，100至1,500ppm；

Al，3,000至25,000；和

Zn，20至300ppm；

将所述一定量的细矿物质装载到热反应器中，所述细矿物质形成反应器床材料的一部分；

向包含所述细矿物质的热反应器提供有机原料；

将所述热反应器加热至一定温度；

使流化气体流过所述热反应器，所述热反应器保持在所述温度和/或一定压力下；和

从所述热反应器收集所产生的液体和气体产物。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所产生的液体产物包含稳定的烃。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述稳定的烃包括汽油(C4-C12)、煤油(C10-C18)、柴油(C12-C23)、机油(C23-C40)或其组合。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述细矿物质源自天然资源。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述细矿物质源自煤、火山玄武岩、冰成岩粉尘沉积物、硅酸铁钾或海岸沉积物中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述细矿物质源自合成源，或用铁浸渍以形成(Fe)/细矿物质基质、用锰浸渍以形成(Mn)/细矿物质基质和/或用铜浸渍以形成(Cu)/细矿物质基质。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述细矿物质的粒径为约2,000微米至1微米。

8.根据权利要求1所述的方法，其中细矿物质包括以下浓度的Ca、K、Na、Mg或其组合中的至少一种：

Ca，1,000至2,600ppm；

K，600至10,000ppm；

Na，300至11,000ppm；和

Mg，20至10,000ppm。

9.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述反应器床材料的一部分是第一部分；并且

所述方法还包括：

将一定量的另外的反应器床材料装载到所述热反应器中，所述另外的反应器床材料形成所述反应器床材料的第二部分。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述反应器床材料的第二部分包括石英砂、方解石、橄榄石或其他材料中的至少一种。

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述反应器床材料中的所述细矿物质的浓度为0.5％至50％。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述热反应器包括固定反应器、流化床反应器、螺杆反应器或搅拌釜反应器。

13.根据权利要求1所述的方法，其中收集所产生的液体和气体产物包括将所产生的液体和气体产物与固体产物和所述反应器床材料分离。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述分离包括重力分离或蒸馏分离中的至少一种。

15.根据权利要求1所述的方法，其中在加热的消解器中利用硝酸、盐酸和过氧化氢用ICP以ppm测量所述细矿物质中的金属的浓度。

16.根据权利要求1所述的方法，其中所述细矿物质防止或最小化烃链的自由基聚合、交联或重组中的至少一种，从而减少高粘度焦油液体、炭和其他低值产物的形成。

17.根据权利要求1所述的方法，其中所述有机原料包括塑料固体废物、混合塑料固体废物、生物质、有机固体废物、重油原料或原位重油中的至少一种。

18.根据权利要求1所述的方法，其中有机原料包含从石油原料的裂化、焦化或减粘裂化获得的液体产物。

19.一种直接在油田中原位催化提质重油或非传统烃化合物的方法，所述方法包括：

使生产井中的油组分与粒径为约2,000微米至约1微米的细矿物质接触；

将空气注入所述生产井中的油组分和所述细矿物质中；

加热所述生产井中的油组分和所述细矿物质；并且

收集提质的重油或非传统烃化合物。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述细矿物质源自煤和/或开采自自然资源，所述自然资源包括火山玄武岩、冰成岩粉尘沉积物、硅酸铁钾和/或海岸沉积物。

21.根据权利要求19所述的方法，其中所述细矿物质包括选自由以下浓度的Fe、Cu、Mn、Zn、Al或其组合的至少一种金属：

Fe，14,000至45,000ppm；

Cu，10至300ppm；

Mn，100至1,500ppm；

Al，3,000至25,000ppm；和

Zn，20至300ppm。

22.根据权利要求19所述的方法，其中所述细矿物质包括以下浓度的Ca、K、Na、Mg或其组合：

Ca，1,000至2,600ppm；

K，600至10,000ppm；

Na，300至11,000ppm；和

Mg，20至10,000ppm。

23.根据权利要求19所述的方法，其中所述油组分中所述细矿物质的浓度为0.5％至50％。

24.根据权利要求19所述的方法，其中所述细矿物质源自合成源，或用铁浸渍以形成(Fe)/细矿物质基质、用锰浸渍以形成(Mn)/细矿物质基质和/或用铜浸渍以形成(Cu)/细矿物质基质。

25.根据权利要求19所述的方法，其中利用所述细矿物质进行重油或非传统烃化合物的原位催化提质，其与不利用所述细矿物质可行的情况相比能量需求低。

26.一种对通过固体塑料废物的热分解或热解获得的液体产物进行提质的方法，所述方法包括：

使骤冷液体、冷凝气体或热解蒸气与粒径小于约2,000微米至约1微米的细矿物质接触，所述细矿物质源自煤和/或开采自天然资源，所述天然资源包括火山玄武岩、冰成岩粉尘沉积物、硅酸铁钾和/或海岸沉积物；并且

将所述骤冷液体或冷凝气体与所述细矿物质分离。

27.根据权利要求26所述的方法，其中所述细矿物质包括表面积为约5m²/g至35m²/g的颗粒。

28.根据权利要求26所述的方法，其中所述细矿物质防止或最小化烃链的自由基聚合、交联或重组中的至少一种，从而防止高粘度焦油液体、炭和其他低值产物的形成。

29.一种对通过固体塑料废物的热分解或热解获得的液体产物进行提质的方法，所述方法包括：

使骤冷液体、冷凝气体或热解蒸气与负载型催化剂接触，所述负载型催化剂包含铁(Fe)/细矿物质基质、锰(Mn)/细矿物质基质、铜(Cu)/细矿物质基质或其组合，所述负载型催化剂以0.5％至10％的浓度施用；并且

将所述骤冷液体或冷凝气体与所述细矿物质分离。

30.根据权利要求29所述的方法，其中所述负载型催化剂基于非天然存在的来源。

31.根据权利要求29所述的方法，其中所述负载型催化剂基于天然存在的来源。