EA040945B1 - EXTRACTION SYSTEM FOR HIGH PRESSURE PROCESSING SYSTEM - Google Patents

EXTRACTION SYSTEM FOR HIGH PRESSURE PROCESSING SYSTEM Download PDF

Info

Publication number
EA040945B1
EA040945B1 EA202091099 EA040945B1 EA 040945 B1 EA040945 B1 EA 040945B1 EA 202091099 EA202091099 EA 202091099 EA 040945 B1 EA040945 B1 EA 040945B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
aqueous phase
range
phase
organic compounds
stream
Prior art date
Application number
EA202091099
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Стен Бруммерстед Иверсен
Герреро Джули Катерине Родригес
Эндрю Айронсайд
Original Assignee
Стипер Энерджи Апс
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Стипер Энерджи Апс filed Critical Стипер Энерджи Апс
Publication of EA040945B1 publication Critical patent/EA040945B1/en

Links

Description

Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs

Настоящее изобретение относится к области систем разделения для использования в системах непрерывной переработки в условиях высокого давления, в частности, к системам извлечения для извлечения жидких органических соединений и/или гомогенных катализаторов из отделенного продукта водной фазы систем непрерывной переработки высокого давления, предназначенных для конверсии углеродсодержащих материалов, таких как биомасса.The present invention relates to the field of separation systems for use in high pressure continuous processing systems, in particular to recovery systems for recovering liquid organic compounds and/or homogeneous catalysts from the separated aqueous phase product of high pressure continuous processing systems for the conversion of carbonaceous materials. such as biomass.

Уровень техники изобретенияState of the art invention

Многочисленные применения непрерывных способов высокого давления существуют или находятся в стадии разработки или на ранних стадиях коммерциализации. Примерами таких способов являются гидротермические и сольвотермические способы, например для получения углеводородов, таких как транспортные виды топлива, смазочные материалы или специализированные химреагенты и газы, из углеродсодержащих материалов, таких как биомасса.Numerous applications of continuous high pressure processes exist or are under development or in the early stages of commercialization. Examples of such processes are hydrothermal and solvothermal processes, for example for the production of hydrocarbons such as transport fuels, lubricants or specialty chemicals and gases from carbonaceous materials such as biomass.

Продукты способа конверсии высокого давления обычно содержат находящуюся под давлением смесь жидких углеводородных соединений; газовую фазу, содержащую диоксид углерода, монооксид углерода, водород, C1-C4-углеводороды; водную фазу, содержащую жидкие органические соединения водной фазы и растворенные соли, и необязательно суспендированные твердые вещества, такие как неорганические вещества и/или уголь, и/или неконвертированный углеродсодержащий материал, в зависимости от конкретного перерабатываемого углеродсодержащего материала и конкретных условий переработки.High pressure conversion process products typically contain a pressurized mixture of liquid hydrocarbon compounds; a gas phase containing carbon dioxide, carbon monoxide, hydrogen, C 1 -C 4 hydrocarbons; an aqueous phase containing liquid organic compounds of the aqueous phase and dissolved salts, and optionally suspended solids such as inorganic substances and/or coal and/or unconverted carbonaceous material, depending on the particular carbonaceous material being processed and the particular processing conditions.

В области производства нефти известны различные способы разделения. В области применения таких углеводородов, полученных из углеродсодержащего материала с использованием гидротермических или сольвотермических способов, информация о разделении ограничена. Углеводороды, полученные таким путем, будут иметь некоторые характеристики, сходные с ископаемыми углеводородами, но в дальнейшем будут отличаться в других областях. Полученные таким образом углеводороды, по сравнению с ископаемыми нефтями, обычно будут более поляризованными, будут иметь высокую вязкость изза относительно высокого содержания кислорода и часто будут иметь плотность, близкую к плотности воды. Использование традиционных методов разделения, известных из применений для ископаемой нефти, на полученных таким образом углеводородах показало, что углеводороды после такого разделения содержат слишком много воды и/или слишком много неорганических веществ для многих применений.In the field of oil production, various separation methods are known. In the field of application of such hydrocarbons obtained from carbonaceous material using hydrothermal or solvothermal methods, information on the separation is limited. Hydrocarbons obtained in this way will have some characteristics similar to fossil hydrocarbons, but will subsequently differ in other areas. The hydrocarbons produced in this way, compared to fossil oils, will generally be more polarized, will have a high viscosity due to the relatively high oxygen content, and will often have a density close to that of water. The use of conventional separation methods known from fossil oil applications on the hydrocarbons thus obtained has shown that the hydrocarbons after such separation contain too much water and/or too much inorganic matter for many applications.

Обычно давление потока продукта из процесса конверсии высокого давления сбрасывают до значений окружающей среды и охлаждают до температуры ниже температуры кипения воды, чтобы обеспечить последующее разделение на отдельные фазы. Однако, хотя различные способы были в целом предложены для разделения отдельных фаз, включая сольвентную экстракцию (Downie (WO 2014/197928)), дистилляцию (Downie (WO 2014/197928)), циклоны, например, гидроциклоны (Iversen (US 921317), Humfreys (WO 2008AU00429), Annee, (EP 0204354), Van de Beld (EP 1184443),), фильтрацию (Iversen (WO 2015/092773), Iversen (US 921317 B2), Annee (EP 0204354), Downie (WO 2014/197928), Iversen (WO 2006/117002)), декантацию (Yokoyama (US 4935567), Modar (WO 81/00855)), центрифугирование (Iversen (WO 2015/092773), Iversen (US 921317), Iversen (WO 2006/117002), Annee (EP 0204354)), мембранное разделение (Modar (WO 81/00855), Iversen (WO 2006/117002)), в известном уровне техники были описаны только лишь ограниченные детали, касающиеся конструкции оборудования, условий разделения и эксплуатации.Typically, the product stream from the high pressure reforming process is depressurized to ambient and cooled to a temperature below the boiling point of water to allow subsequent separation into separate phases. However, although various methods have been generally proposed for separating individual phases, including solvent extraction (Downie (WO 2014/197928)), distillation (Downie (WO 2014/197928)), cyclones, e.g. hydrocyclones (Iversen (US 921317), Humfreys (WO 2008AU00429), Annee, (EP 0204354), Van de Beld (EP 1184443),), filtration (Iversen (WO 2015/092773), Iversen (US 921317 B2), Annee (EP 0204354), Downie (WO 2014 /197928), Iversen (WO 2006/117002)), decantation (Yokoyama (US 4935567), Modar (WO 81/00855)), centrifugation (Iversen (WO 2015/092773), Iversen (US 921317), Iversen (WO 2006 /117002), Annee (EP 0204354)), membrane separation (Modar (WO 81/00855), Iversen (WO 2006/117002)), only limited details have been described in the prior art regarding equipment design, separation conditions and operation .

Для непрерывной переработки вода должна извлекаться из способа в таком же количестве, в каком она добавляется в способ с углеродсодержащим материалом (материалами), катализаторами и т.д. Водная фаза, получающаяся в результате таких процессов разделения, обычно также содержит жидкие органические соединения водной фазы, а также растворенные соли, такие как гомогенные катализаторы в форме солей калия и/или натрия, и/или суспендированные твердые вещества, а также другие компоненты, и требует очистки для соответствия экологическим стандартам для сточных вод. Кроме проблем для окружающей среды, жидкие органические соединения водной фазы представляют собой потерю углерода, которая снижает выход жидких углеводородов масляной фазы. Elliott et al. (US 9755828) применяет комбинированную систему гидротермического сжижения и каталитической гидротермической газификации для повышения общего выхода углерода, в которой жидкие органические соединения водной фазы редуцируются путем гидротермической газификации и превращаются в газообразный продукт со средней БТЕ, который может использоваться для нагревания в способе. Дальнейшая очистка предлагается путем рециркуляции водной фазы и/или фракции твердого вещества на стадию роста, такую как производство водорослей. Однако, хотя способ Elliott et al. и увеличивает общий выход углерода, это достигается посредством побочного продукта, и выход целевого жидкого углеводородного продукта масляной фазы остается неизменным. Кроме того, в способе Elliott et al. ничего не говорится об извлечении гомогенных катализаторов в форме калия и натрия.For continuous processing, water must be removed from the process in the same amount as it is added to the process with carbonaceous material(s), catalysts, etc. The aqueous phase resulting from such separation processes typically also contains liquid organic compounds of the aqueous phase as well as dissolved salts such as homogeneous catalysts in the form of potassium and/or sodium salts and/or suspended solids, as well as other components, and requires treatment to meet environmental wastewater standards. In addition to environmental concerns, the liquid organics of the aqueous phase represent a loss of carbon that reduces the liquid hydrocarbon yield of the oil phase. Elliot et al. (US 9755828) employs a combined hydrothermal liquefaction and catalytic hydrothermal gasification system to increase total carbon yield, in which aqueous phase liquid organic compounds are reduced by hydrothermal gasification and converted into a medium BTU gas product that can be used for heating in the process. Further purification is suggested by recycling the aqueous phase and/or the solids fraction to a growth stage such as algae production. However, although the method of Elliott et al. and increases the overall yield of carbon, this is achieved through the by-product, and the yield of the target liquid hydrocarbon product of the oil phase remains unchanged. In addition, in the method of Elliott et al. nothing is said about the recovery of homogeneous catalysts in the form of potassium and sodium.

Желательно извлекать как жидкие органические соединения водной фазы, так и гомогенные катализаторы, такие как калий и натрий, из водной фазы по соображениям эффективности и экономической целесообразности, и в известном уровне техники присутствует очень мало информации о подходящих системах для такого извлечения и рециркуляции на стадию подготовки сырья.It is desirable to recover both liquid organics of the aqueous phase and homogeneous catalysts such as potassium and sodium from the aqueous phase for efficiency and economic reasons, and there is very little information in the prior art on suitable systems for such recovery and recycling to the preparation step. raw materials.

Iversen (в заявке на патент США № 15/787393) описывает способ извлечения, в котором жидкие ор- 1 040945 ганические соединения водной фазы и/или гомогенные катализаторы извлекаются из водной фазы с использованием техники испарения и/или дистилляции.Iversen (US Patent Application No. 15/787,393) describes a recovery process in which aqueous phase liquid organic compounds and/or homogeneous catalysts are recovered from the aqueous phase using evaporation and/or distillation techniques.

Хотя это в некоторой степени и обеспечивает извлечение некоторых желательных компонентов, существуют и другие компоненты, которые могут требовать очистки, в частности, водная жидкая органическая фаза.While this provides some degree of recovery of some desirable components, there are other components that may require purification, in particular the aqueous liquid organic phase.

Общая проблема таких систем разделения известного уровня техники заключается в том, что отделенный масляный продукт часто содержит слишком высокие уровни воды и неорганических веществ, что ограничивает качество масла (углеводородов) и его дальнейшее использование, например, в процессах каталитического повышения качества в транспортные виды топлива, смазочные материалы или специализированные химические реагенты.A common problem with such prior art separation systems is that the separated oil product often contains too high levels of water and inorganic matter, which limits the quality of the oil (hydrocarbons) and its further use, for example, in catalytic upgrading processes in transportation fuels, lubricants or specialized chemicals.

Общая проблема таких систем разделения известного уровня техники заключается в том, что водная фаза часто содержит слишком высокие уровни накапливающихся загрязнителей, таких как, например, хлориды, которые могут оказать негативное влияние на способ и технологическое оборудование, и как таковые, прямо или косвенно могут повлиять на выход, получаемый в способе, качество получаемого продукта и/или срок службы технологического оборудования.A common problem with such prior art separation systems is that the aqueous phase often contains too high levels of accumulated contaminants such as, for example, chlorides, which can adversely affect the process and process equipment, and as such, can directly or indirectly affect on the yield obtained in the process, the quality of the resulting product and/or the service life of the process equipment.

Соответственно желательны усовершенствованные и более эффективные схемы разделения для очистки/уменьшения содержания загрязнителей, таких как хлориды, из водной фазы.Accordingly, improved and more efficient separation schemes for purifying/reducing contaminants such as chlorides from the aqueous phase are desired.

Цель изобретенияPurpose of the invention

Таким образом, целью настоящего изобретения является предложить усовершенствованную систему разделения и очистки, а также способ работы такой системы, которая, по меньшей мере, частично извлекает жидкие органические соединения водной фазы и гомогенные катализаторы в форме калия и/или натрия перед их повторным введением на стадию подготовки сырьевой суспензии.Thus, it is an object of the present invention to provide an improved separation and purification system, as well as a method of operating such a system, which at least partially recovers liquid organic compounds of the aqueous phase and homogeneous catalysts in the form of potassium and/or sodium before they are reintroduced into the stage preparation of raw suspension.

Описание изобретенияDescription of the invention

Согласно одному аспекту настоящего изобретения цель изобретения достигается с помощью способа разделения и очистки продуктов из системы переработки высокого давления, предназначенной для переработки сырьевой смеси, содержащей углеродсодержащий материал (материалы) при давлении от 150 бар (15 МПа) до 400 бар (40 МПа) и температуре от 300 до 430°C в присутствии гомогенных катализаторов в форме калия и/или натрия в концентрации по меньшей мере 0,5 мас.% и жидких органических соединений в концентрации от 5 до 40 мас.% в течение заранее определенного времени, с образованием в результате конвертированной сырьевой смеси, где конвертированную сырьевую смесь охлаждают до температуры в диапазоне от 50 до 250°C и ее давление понижают до давления в диапазоне 1-150 бар (0,115 МПа), и где конвертированную сырьевую смесь разделяют на газовую фазу, содержащую диоксид углерода, водород и метан, масляную фазу, содержащую жидкие органические соединения масляной фазы, и водную фазу, содержащую жидкие органические соединения водной фазы, растворенные соли, где жидкие органические соединения водной фазы и растворенные гомогенные катализаторы в форме калия и/или натрия по меньшей мере частично извлекаются из указанной водной фазы, с образованием в результате первого потока водной фазы, обогащенного жидкими органическими соединениями водной фазы и гомогенными катализаторами в форме калия и натрия, и второго потока водной фазы, обедненного жидкими органическими соединениями водной фазы и гомогенными катализаторами в форме калия и натрия, и где первый поток водной фазы по меньшей мере частично рециркулируют в указанную сырьевую смесь для получения по меньшей мере части указанных жидких органических соединений и гомогенных катализаторов в сырьевой смеси, и где дополнительно перед рециркуляцией указанного первого рециркуляционного потока в сырьевую смесь из указанной водной фазы, обогащенной жидкими органическими соединениями водной фазы и гомогенными катализаторами в форме калия и натрия отводят выпускной поток, причем выпускной поток дополнительно обрабатывают на одной или более стадий ионного обмена и указанная одна или более стадий ионного обмена содержат одну или более ионообменных смол, содержащихся в одном или более неподвижных слоях в параллельном расположении с запорными клапанами до и после каждого слоя, благодаря чему по меньшей мере один ионообменный слой является подключенным и один или более ионообменных слоев могут быть переведены по меньшей мере в автономный режим для очистки, тем самым обеспечивая возможность непрерывной работы.According to one aspect of the present invention, the object of the invention is achieved by a process for separating and purifying products from a high pressure processing system for processing a raw mixture containing carbonaceous material(s) at a pressure of 150 bar (15 MPa) to 400 bar (40 MPa) and temperature from 300 to 430°C in the presence of homogeneous catalysts in the form of potassium and/or sodium in a concentration of at least 0.5 wt.% and liquid organic compounds in a concentration of 5 to 40 wt.% for a predetermined time, with the formation as a result of the converted feed mixture, where the converted feed mixture is cooled to a temperature in the range of 50 to 250°C and its pressure is reduced to a pressure in the range of 1-150 bar (0.115 MPa), and where the converted feed mixture is separated into a gas phase containing dioxide carbon, hydrogen and methane, an oil phase containing liquid organic compounds of the oil phase, and an aqueous phase containing liquid organic compounds. aqueous phase organic compounds, dissolved salts, where liquid organic compounds of the aqueous phase and dissolved homogeneous catalysts in the form of potassium and/or sodium are at least partially removed from said aqueous phase, resulting in a first aqueous phase stream enriched in liquid organic compounds of the aqueous phase and homogeneous catalysts in the form of potassium and sodium, and a second aqueous phase stream depleted in liquid organic compounds of the aqueous phase and homogeneous catalysts in the form of potassium and sodium, and where the first aqueous phase stream is at least partially recycled to said feed mixture to obtain at least parts of said liquid organic compounds and homogeneous catalysts in the feed mixture, and where, additionally, before recycling said first recycle stream to the feed mixture, from said aqueous phase enriched in liquid organic compounds of the aqueous phase and homogeneous catalysts in the form of potassium and sodium, they give an outlet stream, wherein the outlet stream is additionally processed at one or more ion exchange stages and said one or more ion exchange stages contain one or more ion exchange resins contained in one or more fixed beds in a parallel arrangement with shut-off valves before and after each layer, whereby at least one ion exchange layer is connected and one or more ion exchange layers can be transferred at least offline for cleaning, thereby allowing continuous operation.

За счет отведения такого выпускного потока из первого потока водной фазы, обогащенного жидкими органическими соединениями водной фазы и гомогенными катализаторами в форме калия и натрия, удается избежать того, что примесные элементы, такие как хлорид, накапливаются в водной фазе в результате указанной рециркуляции. Хотя другие примесные элементы, такие как ионы поливалентных металлов, являются менее растворимыми в водной фазе и могут быть удалены из способа в виде твердых веществ, это не относится к хлоридам, которые имеет высокую растворимость в воде и дополнительно усиливают коррозию.By diverting such an outlet stream from the first aqueous phase stream enriched in liquid organic compounds of the aqueous phase and homogeneous catalysts in the form of potassium and sodium, it is avoided that impurity elements such as chloride accumulate in the aqueous phase as a result of said recirculation. While other impurity elements, such as polyvalent metal ions, are less soluble in the aqueous phase and can be removed from the process as solids, this is not the case for chlorides, which have high water solubility and further enhance corrosion.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления жидкие органические соединения в сырьевой смеси также содержат рециркулируемые жидкие органические соединения масляной фазы.In yet another preferred embodiment, the liquid organics in the feed mixture also contain recycled liquid organics in the oil phase.

Как правило, массовое отношение указанного выпускного потока, отводимого из первого потока водной фазы, обогащенного жидкими органическими соединениями водной фазы и гомогенными катализаторами в форме калия и натрия, к общему потоку водной фазы, подаваемому в указанную систему из- 2 040945 влечения, находится в диапазоне 0,01-0,5, например в диапазоне 0,02-0,4, предпочтительно массовое отношение указанного отводимого выпускного потока к общему потоку водной фазы находится в диапазоне 0,03-0,25, например в диапазоне 0,04-0,15.As a rule, the mass ratio of said outlet stream withdrawn from the first aqueous phase stream enriched in liquid organic compounds of the aqueous phase and homogeneous catalysts in the form of potassium and sodium to the total aqueous phase stream supplied to said recovery system is in the range 0.01-0.5, for example in the range of 0.02-0.4, preferably the mass ratio of said discharged outlet stream to the total aqueous phase flow is in the range of 0.03-0.25, for example in the range of 0.04-0 ,15.

За счет отведения выпускного потока в указанных выше диапазонах массовых соотношений получается регулировать концентрацию хлоридов в водной фазе до приемлемых значений.By diverting the outlet stream in the above weight ranges, it is possible to control the concentration of chlorides in the aqueous phase to acceptable values.

В предпочтительном варианте осуществления количество отводимого выпускного потока выбирают таким образом, чтобы получить концентрацию хлорида в сырьевой смеси менее 600 ч./млн по массе, например менее 400 ч./млн по массе; предпочтительно менее 200 ч./млн по массе, например менее 100 ч./млн по массе.In a preferred embodiment, the amount of effluent withdrawn is chosen such that a chloride concentration in the feed mixture is less than 600 ppm by weight, eg less than 400 ppm by weight; preferably less than 200 ppm by weight, for example less than 100 ppm by weight.

В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения выпускной поток дополнительно обрабатывают на одной или более стадий ионного обмена.In a preferred embodiment of the present invention, the effluent is further treated with one or more ion exchange steps.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления одна или более стадий ионного обмена содержат одну или более ионообменных смол, содержащихся в одном или более неподвижных слоях в параллельном расположении с запорными клапанами до и после каждого слоя, благодаря чему по меньшей мере один ионообменный слой является подключенным, и по меньшей мере один ионообменный слой находится в автономном режиме.According to a preferred embodiment, the one or more ion exchange stages comprise one or more ion exchange resins contained in one or more fixed beds in a parallel arrangement with check valves before and after each bed, whereby at least one ion exchange bed is connected, and at least one ion exchange layer is offline.

Преимущественно ионообменные смолы на указанной стадии ионного обмена включают хлоридселективную смолу.Advantageously, the ion exchange resins in said ion exchange step comprise a chloride selective resin.

Преимущественно концентрация хлорида в первой водной фазе составляет менее 250 ч./млн по массе, например, менее 200 ч./млн по массе; предпочтительно, концентрация хлорида в первой водной фазе составляет менее 150 ч./млн по массе, например, менее 100 ч./млн по массе.Advantageously, the chloride concentration in the first aqueous phase is less than 250 ppm by weight, for example less than 200 ppm by weight; preferably, the concentration of chloride in the first aqueous phase is less than 150 ppm by weight, for example less than 100 ppm by weight.

Выпускной поток в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения может быть отфильтрован для удаления суспендированных частиц перед поступлением на указанную стадию (стадии) ионного обмена.The outlet stream, in accordance with a preferred embodiment of the invention, may be filtered to remove suspended particles prior to entering said ion exchange step(s).

В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения ионообменный слой (слои) дополнительно снабжен клапанным механизмом, обеспечивающим регенерацию/очистку указанных ионообменных смол путем обеспечения обратного потока и/или обратной промывки очищающей текучей средой, находясь в автономном режиме.In accordance with yet another preferred embodiment of the present invention, the ion exchange bed(s) is further provided with a valve mechanism to regenerate/clean said ion exchange resins by backflowing and/or backwashing the cleaning fluid while offline.

В предпочтительном варианте осуществления очищающая текучая среда содержит деминерализованную воду.In a preferred embodiment, the cleaning fluid contains demineralized water.

Значение рН на входе ионообменной стадии (стадий) согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения поддерживается в диапазоне от 8 до 14, например, в диапазоне от 9 до 14, предпочтительно рН на входе ионообменника находится в диапазоне от 10 до 13,5.The pH value at the inlet of the ion exchange stage(s) according to a preferred embodiment of the present invention is maintained in the range of 8 to 14, for example in the range of 9 to 14, preferably the pH at the inlet of the ion exchanger is in the range of 10 to 13.5.

Поддержание рН на входе может в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения осуществляться путем измерения рН выпускного потока перед входом на стадию (стадии) ионного обмена, и в конечном счете, добавлением основания, такого как гидроксид натрия, к выпускному потоку перед поступлением на стадию (стадии) ионного обмена или добавлением перед стадией обработки выпускного потока, например, добавлением основания, такого как гидроксид натрия, на стадии извлечения.Inlet pH maintenance may, in accordance with an embodiment of the present invention, be accomplished by measuring the pH of the outlet stream before entering the ion exchange step(s), and ultimately adding a base, such as sodium hydroxide, to the outlet stream prior to entering the ion exchange step(s). ) ion exchange or addition prior to the effluent treatment step, for example by adding a base such as sodium hydroxide in the recovery step.

Водная фаза, поступающая в систему извлечения по настоящему изобретению, обычно содержит жидкие органические соединения водной фазы, имеющие температуру кипения меньше, чем у воды, и жидкие органические соединения водной фазы, имеющие температуру кипения больше, чем у воды.The aqueous phase entering the recovery system of the present invention typically contains aqueous phase liquid organic compounds having a boiling point less than water and aqueous phase liquid organic compounds having a boiling point greater than water.

Жидкие органические соединения водной фазы, извлекаемые и вводимые на стадию подготовки сырья по настоящему изобретению, обычно содержат один или более компонентов, выбранных из одной или более следующих групп:The aqueous phase liquid organic compounds recovered and introduced into the raw material preparation step of the present invention typically contain one or more components selected from one or more of the following groups:

a) кетоны, такие как ацетон, пропаноны, бутаноны, пентаноны, пентеноны, циклопентаноны, такие как 2,5-диметилциклопентанон, циклопентеноны, гексаноны и циклогексаноны, например, 3метилгексанон, хиноны;a) ketones such as acetone, propanones, butanones, pentanones, pentenones, cyclopentanones such as 2,5-dimethylcyclopentanone, cyclopentenones, hexanones and cyclohexanones, for example 3methylhexanone, quinones;

b) спирты и полиспирты, такие как метанол, этанол, пропанолы, бутанолы, пентанолы, гексанолы, гептанолы, октанолы, такие как 2-бутил-1-октанол, гидрохиноны, бензолдиолы;b) alcohols and polyalcohols such as methanol, ethanol, propanols, butanols, pentanols, hexanols, heptanols, octanols such as 2-butyl-1-octanol, hydroquinones, benzene diols;

c) фенолы, алкилированные фенолы, полифенолы, мономерные и олигомерные фенолы, креозол, тимол, алкоксифенолы, пара-кумариловый спирт, конифериловый спирт, синапиловый спирт, флавенолы, катехины;c) phenols, alkylated phenols, polyphenols, monomeric and oligomeric phenols, creosol, thymol, alkoxyphenols, para-coumaryl alcohol, coniferyl alcohol, sinapyl alcohol, flavenols, catechins;

d) карбоновые кислоты, такие как муравьиная кислота, уксусная кислота, и фенольные кислоты, такие как железная кислота, бензойные кислоты, кумариновая кислота, коричная кислота, абиетиновая кислота, олеиновая кислота, линолевая кислота, пальмитиновая кислота, стеариновая кислота;d) carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, and phenolic acids such as ferric acid, benzoic acids, coumaric acid, cinnamic acid, abietic acid, oleic acid, linoleic acid, palmitic acid, stearic acid;

e) фураны, такие как тетрагидрофуран (THF);e) furans such as tetrahydrofuran (THF);

f) алканы, алкены, толуол, кумол.f) alkanes, alkenes, toluene, cumene.

Концентрация отдельных жидких органических соединений водной фазы, образующихся в способе в водной фазе, поступающей в систему извлечения, часто составляет менее 2,0 мас.%, например менее 1,0 мас.%.The concentration of individual liquid organic compounds of the aqueous phase formed in the process in the aqueous phase entering the recovery system is often less than 2.0 wt.%, for example less than 1.0 wt.%.

Однако в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, например, когда в сырьевую смесь добавлены другие жидкие органические соединения водной фазы, такие как спирты или фено- 3 040945 лы, концентрация отдельного жидкого органического соединения водной фазы, поступающей в систему извлечения, может составлять до 40 мас.%, например до 30 мас.%, предпочтительно до 20 мас.%, например в диапазоне 5-20 мас.%.However, in some embodiments of the present invention, for example, when other liquid aqueous phase organic compounds, such as alcohols or phenols, are added to the feed mixture, the concentration of a single aqueous phase liquid organic compound entering the recovery system can be up to 40 wt. .%, for example up to 30 wt.%, preferably up to 20 wt.%, for example in the range of 5-20 wt.%.

Жидкие органические соединения водной фазы могут в соответствии с настоящим изобретением также содержать эмульгированные капли масляной фазы.Liquid organic compounds of the aqueous phase may also contain emulsified droplets of the oil phase in accordance with the present invention.

Предпочтительно извлечение жидких органических соединений водной фазы и гомогенных катализаторов в форме калия и/или натрия из водной фазы включает один или более методов, выбранных из испарения, дистилляции/фракционирования, обратного осмоса, нанофильтрации, ультрафильтрации и первапорации.Preferably, the recovery of aqueous phase liquid organics and homogeneous catalysts in the form of potassium and/or sodium from the aqueous phase comprises one or more of evaporation, distillation/fractionation, reverse osmosis, nanofiltration, ultrafiltration and pervaporation.

Часто извлечение жидких органических соединений водной фазы и гомогенных катализаторов в форме калия и/или натрия из водной фазы включает одну или более стадию испарения и/или дистилляции, с образованием в результате первой водной фазы, обогащенной жидкими органическими соединениями водной фазы и гомогенными катализаторами в форме калия и/или натрия (концентрата), и второго потока водной фазы, обедненного жидкими органическими соединениями водной фазы и гомогенными катализаторами в форме калия и/или натрия (дистиллята), где количество образующейся второй водной фазы выбирают таким образом, чтобы оно соответствовало количеству воды, поступающей в систему переработки высокого давления, например, содержащемуся в одном или более углеродсодержащем сырье.Often, the recovery of aqueous phase liquid organics and homogeneous catalysts in the form of potassium and/or sodium from the aqueous phase includes one or more evaporation and/or distillation steps, resulting in a first aqueous phase enriched in aqueous phase liquid organics and homogeneous catalysts in the form of potassium and/or sodium (concentrate), and a second aqueous phase stream depleted in liquid organic compounds of the aqueous phase and homogeneous catalysts in the form of potassium and/or sodium (distillate), where the amount of the resulting second aqueous phase is chosen to match the amount of water entering the high pressure processing system, for example contained in one or more carbonaceous feedstocks.

Водная фаза, поступающая в систему извлечения, может, в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения, быть отфильтрована для удаления суспендированных твердых частиц перед поступлением в одну или более стадий испарения и/или дистилляции.The aqueous phase entering the recovery system may, in accordance with an embodiment of the present invention, be filtered to remove suspended solids before entering one or more evaporation and/or distillation stages.

Часто система извлечения дополнительно включает одну или более стадий мгновенного испарения.Often, the recovery system additionally includes one or more flashing stages.

Величина рН водной фазы в системе извлечения предпочтительно поддерживается в щелочном диапазоне, например, в диапазоне рН 7-14, например, в диапазоне рН 9-14, предпочтительно рН поддерживается в диапазоне 10-14, например, в диапазоне 10-13. Указанное поддержание в щелочных условиях часто включает измерение и регулировку рН путем добавления гидроксида натрия в водную фазу.The pH of the aqueous phase in the recovery system is preferably maintained in the alkaline range, eg in the pH range of 7-14, eg in the pH range of 9-14, preferably the pH is maintained in the range of 10-14, eg in the range of 10-13. Said alkaline maintenance often involves measuring and adjusting the pH by adding sodium hydroxide to the aqueous phase.

Преимущественно испарившийся пар вводят в контакт с абсорбентом в абсорбере до указанных стадий конденсации. Указанный абсорбер может содержать щелочной абсорбент, такой как гидроксид натрия. Гидроксид натрия, добавляемый в указанный абсорбер, может представлять собой гидроксид натрия, добавляемый к водной фазе, чтобы поддерживать рН в желаемых диапазонах рН на стадии извлечения и/или на стадии обработки выпускного потока, описанной выше.Advantageously, the evaporated vapor is brought into contact with the absorbent in the absorber prior to said condensation steps. Said absorber may contain an alkaline absorbent such as sodium hydroxide. The sodium hydroxide added to said absorber may be sodium hydroxide added to the aqueous phase to maintain the pH in the desired pH ranges during the recovery step and/or the effluent treatment step described above.

За счет поддержания рН в системе извлечения и/или на стадии абсорбера в указанных выше диапазонах, получают, что концентрация фенолов во фракции дистиллята снижается.By maintaining the pH in the recovery system and/or the absorber stage within the above ranges, the concentration of phenols in the distillate fraction is reduced.

В предпочтительном варианте осуществления система извлечения содержит по меньшей мере один испаритель, такой как испаритель с падающей пленкой. Предпочтительно испарившийся пар на указанной стадии испарения конденсируют по меньшей мере на двух стадиях конденсации, имеющих понижающуюся температуру. Часто испарившийся пар проходит через каплеотбойник и/или коалесцер перед указанной стадией (стадиями) конденсации.In a preferred embodiment, the recovery system comprises at least one evaporator, such as a falling film evaporator. Preferably, the evaporated vapor in said evaporation stage is condensed in at least two condensation stages having a decreasing temperature. Often, the evaporated vapor passes through the eliminator and/or coalescer prior to said condensation stage(s).

Система извлечения согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения может содержать одну или более дистилляционную колонну (колонны), содержащую десорбционную и ректификационную секцию.The recovery system according to a preferred embodiment of the present invention may comprise one or more distillation column(s) comprising a desorption and distillation section.

Одно или более углеродсодержащее сырье выбирают из следующего: биомасса, такая как древесная биомасса и отходы, такие как древесная щепа, древесные опилки, лесоматериалы, заготовленные при рубках ухода, прокладке дорог, кора, ветки, садовые и парковые отходы и сорняки, энергетические культуры, такие как поросль, ивняк, мискантус и тростниковый арундо; сельскохозяйственные остатки и побочные продукты, такие как злаковые травы, солома, стебли, шелуха, стержни кукурузных початков и оболочка, например, пшеницы, ржи, кукурузы, риса, подсолнечника; пустые пучки от плодов, образующиеся при производстве пальмового масла, стоки производства пальмового масла (РОМЕ), остатки от производства сахара, такие как багасса, барда, патока, отходы теплиц; энергетические культуры, такие как мискантус, просо, сорго, ятрофа; водная биомасса, такая как макроводоросли, микроводоросли, цианобактерии; подстилки для скота и компост, например, волокнистая фракция производства кормов; потоки муниципальных и промышленных отходов, например, черный щелок, бумажные шламы, некондиционные волокна целлюлозно-бумажного производства; остатки и побочные продукты от производства продуктов питания, такого как производство соков или вин, производство растительного масла, отсортированные муниципальные твердые отходы, отсортированные бытовые отходы, отходы ресторанов, отходы мясопереработки, осадки сточных вод, пластмассы, и комбинации этого.One or more carbonaceous feedstocks are selected from the following: biomass such as woody biomass and waste products such as wood chips, sawdust, timber harvested from thinning, road construction, bark, twigs, garden and park waste and weeds, energy crops, such as coppice, willow, miscanthus and reed arundo; agricultural residues and by-products such as grasses, straw, stalks, husks, corn cobs and hulls, eg wheat, rye, corn, rice, sunflower; empty fruit bundles from palm oil production, palm oil production effluents (ROME), residues from sugar production such as bagasse, vinasse, molasses, greenhouse waste; energy crops such as miscanthus, millet, sorghum, jatropha; aquatic biomass such as macroalgae, microalgae, cyanobacteria; bedding for livestock and compost, for example, the fibrous fraction of feed production; municipal and industrial waste streams, eg black liquor, paper sludge, off-grade pulp and paper fibers; residues and by-products from food production such as juice or wine production, vegetable oil production, sorted municipal solid waste, sorted household waste, restaurant waste, meat processing waste, sewage sludge, plastics, and combinations thereof.

За счет применения такого способа разделения по сравнению с известными ранее способами можно избежать накопления нежелательных компонентов в системе, что приводит к нежелательным воздействиям на способ и технологическую систему.By using such a separation method, as compared to previously known methods, the accumulation of undesirable components in the system can be avoided, which leads to undesirable effects on the process and process system.

Следует отметить, что способ определяется как включающий разделение смеси продуктов на газовую фазу, масляную фазу (жидкий углеводород) и водную фазу, содержащую жидкие органические соединения водной фазы, растворенные соли и необязательно суспендированные частицы. Это означает,It should be noted that the method is defined as comprising separating the product mixture into a gas phase, an oil phase (liquid hydrocarbon) and an aqueous phase containing liquid organic compounds of the aqueous phase, dissolved salts and optionally suspended particles. It means,

- 4 040945 что фазы содержат главным образом газ, жидкий углеводород и воду, но также и другие компоненты, при этом последующий процесс разделения служит для дальнейшей очистки, в частности, жидкой углеводородной фазы.- 4 040945 that the phases contain mainly gas, liquid hydrocarbon and water, but also other components, while the subsequent separation process serves to further purify, in particular, the liquid hydrocarbon phase.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Далее изобретение будет описано со ссылкой на один вариант осуществления, показанный на чертежах, где на фиг. 1 приводится принципиальная схема варианта осуществления непрерывного способа высокого давления для превращения углеродсодержащих материалов в жидкие органические соединения возобновляемой масляной фазы;In the following, the invention will be described with reference to one embodiment shown in the drawings, where in FIG. 1 is a schematic diagram of an embodiment of a continuous high pressure process for converting carbonaceous materials into liquid organic compounds of a renewable oil phase;

на фиг. 2 приводится принципиальная схема первого варианта осуществления непрерывного способа высокого давления для превращения углеродсодержащих материалов в жидкие органические соединения возобновляемой масляной фазы, включающая систему для извлечения жидких органических соединений водной фазы и гомогенных катализаторов в форме калия и натрия по изобретению;in fig. 2 is a schematic diagram of a first embodiment of a continuous high pressure process for converting carbonaceous materials into liquid organic compounds of a renewable oil phase, including a system for recovering liquid organic compounds of the aqueous phase and homogeneous catalysts in the form of potassium and sodium according to the invention;

на фиг. 3 приводится принципиальная схема еще одного варианта осуществления непрерывного способа высокого давления для превращения углеродсодержащих материалов в жидкие органические соединения возобновляемой масляной фазы, включающая систему для извлечения жидких органических соединений водной фазы и гомогенных катализаторов в форме калия и натрия, и дополнительно включающая отведение выпускного потока из водной фазы, обогащенной жидкими органическими соединениями водной фазы по изобретению;in fig. 3 is a schematic diagram of another embodiment of a continuous high pressure process for converting carbonaceous materials into liquid organic compounds of a renewable oil phase, including a system for recovering liquid organic compounds of the aqueous phase and homogeneous catalysts in the form of potassium and sodium, and additionally including diverting an exhaust stream from an aqueous phase enriched in liquid organic compounds of the aqueous phase according to the invention;

на фиг. 4 показана принципиальная схема варианта осуществления системы разделения по изобретению;in fig. 4 is a schematic diagram of an embodiment of the separation system of the invention;

на фиг. 5 показан схематический чертеж предпочтительного варианта осуществления 3-фазного сепаратора по изобретению;in fig. 5 is a schematic drawing of a preferred embodiment of a 3-phase separator according to the invention;

на фиг. 6 показана принципиальная схема другого варианта осуществления системы разделения по изобретению, дополнительно содержащая сепаратор мгновенного испарения для извлечения низкокипящих соединений и воды из масляной фазы после второго фазового сепаратора;in fig. 6 shows a schematic diagram of another embodiment of the separation system of the invention, further comprising a flash separator for removing low boiling compounds and water from the oil phase after the second phase separator;

на фиг. 7 показана принципиальная схема предпочтительного варианта осуществления системы разделения по изобретению, дополнительно содержащая сепаратор мгновенного испарения для отделения газа от конвертированной сырьевой смеси перед поступлением в первый фазовый сепаратор;in fig. 7 is a schematic diagram of a preferred embodiment of the separation system of the invention further comprising a flash separator for separating gas from the converted feed mixture prior to entering the first phase separator;

на фиг. 8 показана принципиальная схема предпочтительного варианта осуществления системы разделения по изобретению, включающая рециркуляцию извлеченных легких фракций, полученных в результате мгновенного испарения, и рециркуляцию промывочного агента на стадию промывки;in fig. 8 shows a schematic diagram of a preferred embodiment of the separation system of the invention, including recirculation of the recovered flash ends and recirculation of the washing agent to the washing stage;

на фиг. 9 представлена принципиальная схема предпочтительного варианта осуществления способа высокого давления, предназначенного для переработки сырьевого потока, содержащего углеродсодержащий материал; схема включает предпочтительную систему разделения, включающую в себя систему извлечения для извлечения жидких органических соединений водной фазы и гомогенных катализаторов в форме калия и натрия;in fig. 9 is a schematic diagram of a preferred embodiment of a high pressure process for processing a feed stream containing carbonaceous material; the scheme includes a preferred separation system, including a recovery system for recovering liquid organic compounds of the aqueous phase and homogeneous catalysts in the form of potassium and sodium;

на фиг. 10 показана принципиальная схема предпочтительного варианта осуществления системы извлечения по настоящему изобретению, включающая способ испарения;in fig. 10 is a schematic diagram of a preferred embodiment of the recovery system of the present invention, including an evaporation process;

на фиг. 11 показана принципиальная схема другого варианта осуществления системы извлечения, содержащая две дистилляционные колонны для разделения потока технологической воды;in fig. 11 is a schematic diagram of another embodiment of a recovery system comprising two distillation columns for separating a process water stream;

на фиг. 12 показана схема предпочтительного варианта осуществления блока извлечения, содержащая испаритель и две дистилляционные колонны;in fig. 12 is a diagram of a preferred embodiment of a recovery unit comprising an evaporator and two distillation columns;

на фиг. 13 показана принципиальная схема предпочтительной системы обработки выпускного потока, содержащая блок отделения соли, содержащий первый фильтр и два неподвижных слоя с хлоридселективной ионообменной смолой;in fig. 13 is a schematic diagram of a preferred exhaust stream treatment system comprising a salt separation unit comprising a first filter and two fixed beds with a chloride selective ion exchange resin;

на фиг. 14 показана принципиальная схема другого предпочтительного варианта осуществления системы извлечения, содержащая блок отделения соли, содержащий первый фильтр и два неподвижных слоя с хлоридселективной ионообменной смолой, и где дополнительный выпускной поток отводится из обедненного хлоридом потока воды, выходящего из блока отделения соли.in fig. 14 is a schematic diagram of another preferred embodiment of a recovery system comprising a salt separation unit comprising a first filter and two fixed beds of chloride selective ion exchange resin, and wherein an additional effluent is drawn from the chloride-depleted water stream exiting the salt separation unit.

Описание предпочтительного варианта осуществленияDescription of the Preferred Embodiment

На фиг. 1 показан вариант осуществления непрерывного способа производства высокого давления для осуществления конверсии углеродсодержащих материалов, таких как биомасса, в возобновляемое масло, включающий следующее.In FIG. 1 shows an embodiment of a continuous high pressure production process for converting carbonaceous materials such as biomass to renewable oil, comprising the following.

1. Стадия подготовки сырьевой смеси.1. The stage of preparation of the raw mixture.

2. Стадия конверсии, включающая стадии2. Stage conversion, including stages

a) повышения давления;a) pressurization;

b) нагревания;b) heating;

c) реакции.c) reactions.

3. Охлаждение и понижение давления.3. Cooling and pressure reduction.

4. Разделение.4. Separation.

5. Повышение качества.5. Quality improvement.

- 5 040945- 5 040945

1. Подготовка сырья.1. Preparation of raw materials.

Первая стадия (1) способа заключается в подготовке сырьевой смеси в виде поддающейся перекачиванию суспензии углеродсодержащего материала. Она обычно включает средства для уменьшения размеров и суспендирования, например, диспергирование органического материала с другими ингредиентами, такими как вода, катализаторы и другие добавки, такие как органические соединения в сырьевой смеси.The first step (1) of the process consists in preparing the feed mixture in the form of a pumpable suspension of carbonaceous material. It typically includes size reduction and suspending means, such as dispersing the organic material with other ingredients such as water, catalysts, and other additives such as organic compounds in the feed mixture.

Углеродсодержащий материал по настоящему изобретению может находиться в твердом виде или же может иметь внешний вид твердого вещества, но также может быть в виде шлама или жидкости. Кроме того, углеродсодержащий материал (материалы) может содержаться в одном или более входящих потоков.The carbonaceous material of the present invention may be in solid form or may have the appearance of a solid, but may also be in the form of a slurry or liquid. In addition, carbonaceous material(s) may be contained in one or more incoming streams.

Неограничивающие примеры углеродсодержащего сырья по настоящему изобретению включают следующее: биомасса, такая как древесная биомасса и отходы, такие как древесная щепа, древесные опилки, лесоматериалы, заготовленные при рубках ухода, прокладке дорог, кора, ветки, садовые и парковые отходы и сорняки, энергетические культуры, такие как поросль, ивняк, мискантус и тростниковый арундо; сельскохозяйственные остатки и побочные продукты, такие как злаковые травы, солома, стебли, шелуха, стержни кукурузных початков и оболочка, например, пшеницы, ржи, кукурузы, риса, подсолнечника; пустые пучки от плодов, образующиеся при производстве пальмового масла, стоки производства пальмового масла (РОМЕ), остатки от производства сахара, такие как багасса, барда, патока, отходы теплиц; энергетические культуры, такие как мискантус, просо, сорго, ятрофа; водная биомасса, такая как макроводоросли, микроводоросли, цианобактерии; подстилки для скота и компост, например, волокнистая фракция производства кормов; потоки муниципальных и промышленных отходов, например, черный щелок, бумажные шламы, некондиционные волокна производства бумаги; остатки и побочные продукты от производства продуктов питания, такого как производство соков или вин; производство растительного масла, отсортированные муниципальные твердые отходы, отсортированные бытовые отходы, отходы ресторанов, отходы мясопереработки, осадки сточных вод, и сочетания этого.Non-limiting examples of carbonaceous feedstocks of the present invention include the following: biomass such as woody biomass and waste products such as wood chips, sawdust, timber harvested from thinning, road construction, bark, twigs, garden and park waste and weeds, energy crops , such as coppice, willow, miscanthus and reed arundo; agricultural residues and by-products such as grasses, straw, stalks, husks, corn cobs and hulls, eg wheat, rye, corn, rice, sunflower; empty fruit bundles from palm oil production, palm oil production effluents (ROME), residues from sugar production such as bagasse, vinasse, molasses, greenhouse waste; energy crops such as miscanthus, millet, sorghum, jatropha; aquatic biomass such as macroalgae, microalgae, cyanobacteria; bedding for livestock and compost, for example, the fibrous fraction of feed production; municipal and industrial waste streams, eg black liquor, paper sludge, off-grade paper fibers; residues and by-products from food production, such as juice or wine production; vegetable oil production, sorted municipal solid waste, sorted household waste, restaurant waste, meat processing waste, sewage sludge, and combinations thereof.

Многие углеродсодержащие материалы по настоящему изобретению относятся к лигноцеллюлозным материалам, таким как древесная биомасса и сельскохозяйственные остатки. Такие углеродсодержащие материалы обычно содержат лигнин, целлюлозу и гемицеллюлозу.Many of the carbonaceous materials of the present invention relate to lignocellulosic materials such as woody biomass and agricultural residues. Such carbonaceous materials typically contain lignin, cellulose and hemicellulose.

Вариант осуществления настоящего изобретения включает углеродсодержащий материал, имеющий содержание лигнина в диапазоне 1,0-60 мас.%, например содержание лигнина в диапазоне 10-55 мас.%. Предпочтительно содержание лигнина в углеродсодержащем материале находится в диапазоне 15-40 мас.%, например 20-40 мас.%.An embodiment of the present invention includes a carbonaceous material having a lignin content in the range of 1.0-60% by weight, such as a lignin content in the range of 10-55% by weight. Preferably the content of lignin in the carbonaceous material is in the range of 15-40 wt.%, for example 20-40 wt.%.

Содержание целлюлозы в углеродсодержащем материале предпочтительно находится в диапазоне 10-60 мас.%, например содержание целлюлозы находится в диапазоне 15-45 мас.%. Предпочтительно содержание целлюлозы в углеродсодержащем материале находится в диапазоне 20-40 мас.%, например 30-40 мас.%.The content of cellulose in the carbonaceous material is preferably in the range of 10-60 wt.%, for example, the content of cellulose is in the range of 15-45 wt.%. Preferably, the content of cellulose in the carbonaceous material is in the range of 20-40 wt.%, for example 30-40 wt.%.

Содержание гемицеллюлозы в углеродсодержащем материале предпочтительно находится в диапазоне 10-60 мас.%, например содержание гемицеллюлозы находится в диапазоне 15-45 мас.%. Предпочтительно содержание целлюлозы в углеродсодержащем материале находится в диапазоне 20-40 мас.%, например 30-40 мас.%.The content of hemicellulose in the carbonaceous material is preferably in the range of 10-60% by weight, for example the content of hemicellulose is in the range of 15-45% by weight. Preferably, the content of cellulose in the carbonaceous material is in the range of 20-40 wt.%, for example 30-40 wt.%.

В зависимости от конкретного органического вещества, подлежащего трансформации, и способа его получения, уменьшение размера может осуществляться в одну или более стадий, например углеродсодержащий материал может быть переработан как есть и впоследствии смешан с другими ингредиентами на той же стадии, или же он может быть предварительно измельчен до размера, подходящего для дальнейшей переработки и уменьшения размера на стадии смешивания. Часто углеродсодержащий материал измельчают до размера частиц менее 15 мм, например до размера частиц менее 10 мм на стадии предварительного измельчения; предпочтительно до размера частиц менее 5 мм, например менее 3 мм.Depending on the particular organic matter to be transformed and how it is produced, the size reduction may be carried out in one or more steps, for example, the carbonaceous material may be processed as is and subsequently blended with other ingredients in the same step, or it may be preliminarily crushed to a size suitable for further processing and size reduction at the mixing stage. Often, the carbonaceous material is ground to a particle size of less than 15 mm, for example to a particle size of less than 10 mm, in a pre-grinding step; preferably to a particle size of less than 5 mm, for example less than 3 mm.

Предварительное измельчение в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения может осуществляться с использованием шреддера, режущей мельницы, молотковой мельницы, бегунковой мельницы, измельчителя с импеллером или их комбинации.Pre-grinding in accordance with an embodiment of the present invention may be carried out using a shredder, cutting mill, hammer mill, runner mill, impeller grinder, or a combination thereof.

Предпочтительно стадия предварительного измельчения может дополнительно включать средства для удаления примесей, таких как металлы, камни, грязь наподобие песка, и/или для отделения некондиционных волокон от углеродсодержащего материала с указанным максимальным размером частиц. Такие средства могут включать магнитную сепарацию, промывку, разделение по плотности, например флотацию, вибрационные столы, акустические сепараторы, просеивание и комбинации этого. Указанные средства могут присутствовать до стадии предварительного измельчения и/или после стадии предварительного измельчения.Preferably, the pre-grinding step may further include means for removing impurities such as metals, stones, dirt like sand, and/or for separating off-grade fibers from the carbonaceous material of the specified maximum particle size. Such means may include magnetic separation, washing, density separation such as flotation, vibrating tables, acoustic separators, screening, and combinations thereof. These agents may be present before the pre-grinding step and/or after the pre-grinding step.

Углеродсодержащий материал впоследствии смешивают с другими ингредиентами сырьевой смеси. Другие ингредиенты могут включать следующее.The carbonaceous material is subsequently mixed with the other ingredients of the raw mix. Other ingredients may include the following.

1. Рецикловое масло (углеводороды), полученное в способе, или фракция масла (углеводород, полученный в способе) предпочтительно в массовом отношении к сухому беззольному органическому веществу в диапазоне от 0,5 до 1,5, например, в отношении от 0,8 до 1,2; Рецикловое масло может содер-1. Recycle oil (hydrocarbons) obtained in the process, or oil fraction (hydrocarbon obtained in the process) preferably in a mass ratio to dry ashless organic matter in the range from 0.5 to 1.5, for example, in a ratio of 0.8 up to 1.2; Recycle oil may contain

- 6 040945 жать фенолы, алкилированные фенолы, полифенолы, мономерные и олигомерные фенолы, креозол, тимол, алкоксифенолы, пара-кумариловый спирт, конифериловый спирт, синапиловый спирт, флавенолы, катехины.- 6 040945 harvest phenols, alkylated phenols, polyphenols, monomeric and oligomeric phenols, creosol, thymol, alkoxyphenols, para-coumaryl alcohol, coniferyl alcohol, sinapyl alcohol, flavenols, catechins.

2. Рециркулированный концентрат водной фазы из способа, содержащий извлеченный гомогенный катализатор и водорастворимые органические вещества, например один или более компонентов, выбранных из следующего:2. Recycled aqueous phase concentrate from the process, containing recovered homogeneous catalyst and water-soluble organics, such as one or more components selected from the following:

a) кетоны, такие как ацетон, пропаноны, бутаноны, пентаноны, пентеноны, циклопентаноны, такие как 2,5-диметилциклопентанон, циклопентеноны, гексаноны и циклогексаноны, например 3метилгексанон, хиноны и т.д.;a) ketones such as acetone, propanones, butanones, pentanones, pentenones, cyclopentanones such as 2,5-dimethylcyclopentanone, cyclopentenones, hexanones and cyclohexanones, for example 3methylhexanone, quinones, etc.;

b) спирты и полиспирты, такие как метанол, этанол, пропанолы (включая изопропанол), бутанолы, пентанолы, гексанолы, гептанолы, октанолы, такие как 2-бутил-1-октанол, гидрохиноны, бензолдиолы, и т.д.;b) alcohols and polyalcohols such as methanol, ethanol, propanols (including isopropanol), butanols, pentanols, hexanols, heptanols, octanols such as 2-butyl-1-octanol, hydroquinones, benzenediols, etc.;

c) фенолы, алкилированные фенолы, полифенолы, мономерные и олигомерные фенолы, креозол, тимол, алкоксифенолы, пара-кумариловый спирт, конифериловый спирт, синапиловый спирт, флавенолы, катехины;c) phenols, alkylated phenols, polyphenols, monomeric and oligomeric phenols, creosol, thymol, alkoxyphenols, para-coumaryl alcohol, coniferyl alcohol, sinapyl alcohol, flavenols, catechins;

d) карбоновые кислоты, такие как муравьиная кислота, уксусная кислота, и фенольные кислоты, такие как железная кислота, бензойные кислоты, кумариновая кислота, коричная кислота, абиетиновая кислота, олеиновая кислота, линолевая кислота, пальмитиновая кислота, стеариновая кислота;d) carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, and phenolic acids such as ferric acid, benzoic acids, coumaric acid, cinnamic acid, abietic acid, oleic acid, linoleic acid, palmitic acid, stearic acid;

e) фураны, такие как THF и т.д.;e) furans such as THF etc.;

f) алканы, алкены, толуол, кумол, ксилол и т.д.; и сочетания этого.f) alkanes, alkenes, toluene, cumene, xylene, etc.; and combinations of this.

Как правило, водорастворимые органические соединения образуют сложную смесь из указанных выше компонентов, и сырьевая смесь может содержать такие водорастворимые органические соединения в концентрации от примерно 1 до примерно 10 мас.%, например в диапазоне от примерно 2 до примерно 5 мас.%.Typically, water-soluble organic compounds form a complex mixture of the above components, and the raw mixture may contain such water-soluble organic compounds at a concentration of from about 1 to about 10 wt.%, for example, in the range from about 2 to about 5 wt.%.

3. Добавочный гомогенный катализатор в форме карбоната калия, и/или гидроксида калия, и/или ацетата калия; предпочтительно добавляемый в виде водного раствора и добавляемый в таком количестве, чтобы общая концентрация калия в полученной сырьевой смеси составляла по меньшей мере 0,5 мас.%, как, например, концентрация в сырьевой смеси по меньшей мере 1,0 мас.%; предпочтительно концентрация калия составляет по меньшей мере 1,5 мас.%, например по меньшей мере 2,0 мас.%.3. Additional homogeneous catalyst in the form of potassium carbonate and/or potassium hydroxide and/or potassium acetate; preferably added as an aqueous solution and added in such an amount that the total concentration of potassium in the resulting raw mixture is at least 0.5 wt.%, such as the concentration in the raw mixture of at least 1.0 wt.%; preferably the concentration of potassium is at least 1.5 wt.%, for example at least 2.0 wt.%.

4. Добавочное основание для регулирования рН. Предпочтительно гидроксид натрия добавляют в сырьевую смесь в таком количестве, чтобы рН, измеренный в рециркулирующей водной фазе, был выше 7 и предпочтительно находился в диапазоне от 8,0 до 12,0, например в диапазоне от 8,0 до 10,0.4. Additive base for pH adjustment. Preferably, sodium hydroxide is added to the feed mixture in such an amount that the pH measured in the recycled aqueous phase is above 7 and is preferably in the range of 8.0 to 12.0, for example in the range of 8.0 to 10.0.

Все ингредиенты пп.1-4 предпочтительно находятся в жидкой форме и могут преимущественно быть предварительно смешаны и необязательно предварительно нагреты перед смешиванием с органическим веществом для получения указанной сырьевой смеси. Предварительное смешивание и/или предварительный нагрев могут сократить время загрузки и время нагревания, требуемые в смесителе.All of the ingredients of claims 1 to 4 are preferably in liquid form and may advantageously be premixed and optionally preheated prior to mixing with organic matter to obtain said raw mixture. Pre-mixing and/or pre-heating can reduce the loading time and heating time required in the mixer.

Углеродсодержащий материал и другие ингредиенты смешивают таким образом, чтобы сформировалась гомогенная суспензия или паста. Указанный смеситель может представлять собой сосуд с мешалкой, оборудованный средствами для эффективного смешивания, диспергирования и гомогенизации вязких материалов, как например, планетарный смеситель, месильная машина или смеситель Бэнбери.The carbonaceous material and other ingredients are mixed in such a way that a homogeneous suspension or paste is formed. Said mixer may be an agitated vessel equipped with means for efficient mixing, dispersion and homogenization of viscous materials, such as a planetary mixer, a kneader or a Banbury mixer.

Смеситель предпочтительно дополнительно снабжен средством для предварительного нагрева указанной сырьевой смеси до температуры в диапазоне от примерно 80 до примерно 250°C, предпочтительно в диапазоне от примерно 130 до примерно 220°C и более предпочтительно в диапазоне от примерно 150 до примерно 200°C, например в диапазоне от примерно 160 до примерно 180°C, при давлении, достаточном для предотвращения кипения, например давлении в диапазоне 1-30 бар (0,1-3 МПа), предпочтительно в диапазоне 4-20 бар (0,4-2 МПа), например в диапазоне 5-10 бар (0,5-1,0 МПа).The mixer is preferably further provided with means for preheating said raw mixture to a temperature in the range of about 80 to about 250°C, preferably in the range of about 130 to about 220°C, and more preferably in the range of about 150 to about 200°C, for example in the range from about 160 to about 180°C, at a pressure sufficient to prevent boiling, for example a pressure in the range of 1-30 bar (0.1-3 MPa), preferably in the range of 4-20 bar (0.4-2 MPa ), for example in the range of 5-10 bar (0.5-1.0 MPa).

Нагревание исходной смеси до температур в указанных выше диапазонах приводит к размягчению и/или по меньшей мере частичному растворению углеродсодержащих веществ, что облегчает измельчение и гомогенизацию сырьевой смеси. Предпочтительные средства для нагревания указанной сырьевой смеси во время подготовки по настоящему изобретению включают нагревательную рубашку. В предпочтительном варианте осуществления тепло для предварительного нагревания указанной сырьевой смеси получают в результате охлаждения конвертированного углеродсодержащего материала, содержащего жидкий углеводородный продукт. Благодаря этому можно дополнительно повысить энергоэффективность способа. Смеситель можно дополнительно оборудовать контуром рециркуляции, при этом материал отводится из указанного смесителя и по меньшей мере частично рециркулирует во внутреннем или внешнем контуре, и повторно вводится в указанный смеситель, чтобы регулировать характеристики сырьевой смеси, например, реологические свойства, такие как вязкость и/или размер частиц, к предварительно определенному уровню. Внешний контур может дополнительно содержать одно или более устройств уменьшения размера и/или гомогенизации, таких как мацератор, и/или коллоидная мельница, и/или конусная мельница, или комбинация этого, в последовательном и/или параллельном расположении.Heating the feed mixture to temperatures in the above ranges results in softening and/or at least partial dissolution of carbonaceous substances, which facilitates grinding and homogenization of the feed mixture. Preferred means for heating said raw mixture during the preparation of the present invention include a heating jacket. In a preferred embodiment, the heat for preheating said feed mixture is obtained by cooling the converted carbonaceous material containing the liquid hydrocarbon product. This makes it possible to further improve the energy efficiency of the process. The mixer may be further equipped with a recirculation circuit, whereby material is withdrawn from said mixer and at least partially recirculated in an internal or external circuit, and re-introduced into said mixer in order to control the characteristics of the raw mixture, for example, rheological properties such as viscosity and/or particle size, to a predetermined level. The outer circuit may further comprise one or more size reduction and/or homogenization devices such as a macerator and/or colloid mill and/or cone mill, or a combination thereof, in series and/or parallel arrangement.

Предпочтительно, чтобы углеродсодержащий материал подавался в смеситель постепенно, а не сразу, чтобы регулировать вязкость сырьевой смеси, и чтобы эта сырьевая смесь оставалась перекачиваемойIt is preferable that the carbonaceous material be fed into the mixer gradually rather than all at once to control the viscosity of the raw mixture and to keep the raw mixture pumpable.

- 7 040945 при уменьшении размера и гомогенизации. Регулирование вязкости может осуществляться с помощью измерения энергопотребления смесителя и/или коллоидной мельницы, и с помощью добавления органического вещества к сырьевой смеси в соответствии с заранее заданным энергопотреблением. Кроме того, предпочтительно не опорожнять смеситель полностью между партиями, поскольку приготовленная сырьевая смесь выступает в качестве текстурирующего агента для следующей партии и тем самым помогает гомогенизировать следующую партию, делая ее более перекачиваемой и, тем самым, углеродсодержащий материал может быть добавлен быстрее.- 7 040945 when reducing the size and homogenization. Viscosity control can be performed by measuring the energy consumption of the mixer and/or colloid mill, and by adding organic matter to the raw mixture in accordance with a predetermined energy consumption. In addition, it is preferable not to empty the mixer completely between batches, since the prepared raw mix acts as a texturizing agent for the next batch and thereby helps to homogenize the next batch, making it more pumpable and thus the carbonaceous material can be added more quickly.

Другие предпочтительные средства для тщательного перемешивания и гомогенизации ингредиентов в сырьевой смеси включают встроенные смесители. Такие встроенные смесители также позволяют осуществлять резание, и/или отсечение, и/или самоочищающее действие. Предпочтительный вариант осуществления такого встроенного устройства включает один или более экструдеров.Other preferred means for thoroughly mixing and homogenizing the ingredients in the raw mix include inline mixers. Such inline mixers also allow cutting and/or shearing and/or self-cleaning action. A preferred embodiment of such an inline device includes one or more extruders.

Сырьевая смесь со стадии смешивания сырьевой смеси может подаваться в накопительный резервуар перед тем, как поступать на стадию повышения давления способа. Указанный смесительный резервуар может быть снабжен средствами для перемешивания указанной сырьевой смеси в накопительном резервуаре и/или средством циркуляции для циркуляции указанной сырьевой смеси вокруг указанного накопительного резервуара, при этом сырьевая смесь поддерживается в разжиженном при сдвиге и более легко перекачиваемом состоянии. Необязательно, сырьевая смесь может быть расширена перед входом в накопительный резервуар, в результате чего сырьевая смесь может быть еще больше измельчена и гомогенизирована.The feed mixture from the feed mixture mixing step may be fed into a holding tank before entering the pressurization step of the process. Said mixing tank may be provided with means for mixing said feed mixture in a storage tank and/or circulation means for circulating said feed mixture around said storage tank, while keeping the feed mixture in a shear thinned and more easily pumpable state. Optionally, the raw mixture may be expanded prior to entering the storage tank, whereby the raw mixture may be further crushed and homogenized.

Как правило, содержание сухой массы углеродсодержащего материала в сырьевой смеси по настоящему изобретению находится в диапазоне 10-40 мас.%, предпочтительно в диапазоне 15-35 мас.% и более предпочтительно в диапазоне 20-35 мас.%.Generally, the dry weight content of the carbonaceous material in the raw material mixture of the present invention is in the range of 10-40 wt.%, preferably in the range of 15-35 wt.%, and more preferably in the range of 20-35 wt.%.

Способ согласно настоящему изобретению требует присутствия воды в указанной сырьевой смеси. Как правило, содержание воды в указанной сырьевой смеси составляет по меньшей мере 30 мас.%, находится в диапазоне 30-80 мас.% и предпочтительно в диапазоне 40-60 мас.%.The method according to the present invention requires the presence of water in said raw mixture. Typically, the water content of said raw material mixture is at least 30% by weight, in the range of 30-80% by weight, and preferably in the range of 40-60% by weight.

2. Конверсия.2. Conversion.

Вторая стадия, конверсия, включает стадию (2а) повышения давления, на которой давление сырьевой смеси повышают с помощью насосного средства до давления от по меньшей мере 150 бар (15 МПа) до примерно 450 бар (45 МПа), например от давления по меньшей мере 180 бар (18 МПа) до 400 бар (40 МПа); предпочтительно давление сырьевой смеси повышают с помощью насосного средства до давления выше критической точки воды, такого как давление, равное по меньшей мере 250 бар (25 МПа); более предпочтительно давление сырьевой смеси повышают с помощью насосного средства до давления по меньшей мере 300 бар (30 МПа), как, например, по меньшей мере 320 бар (32 МПа). Особенно предпочтительный вариант осуществления по настоящему изобретению представляет собой вариант, в котором давление сырьевой смеси после насосного средства составляет 320-380 бар (32-38 МПа). Согласно настоящему изобретению указанное повышение давления до желаемого давления реакции по существу осуществляют перед нагреванием от температуры на входе стадии подготовки сырьевой смеси до температуры реакции.The second stage, conversion, includes a pressurization step (2a) in which the pressure of the feed mixture is increased by means of pumping means to a pressure of at least 150 bar (15 MPa) to about 450 bar (45 MPa), for example from a pressure of at least 180 bar (18 MPa) to 400 bar (40 MPa); preferably, the pressure of the raw mixture is increased by means of pumping means to a pressure above the critical point of water, such as a pressure of at least 250 bar (25 MPa); more preferably, the pressure of the raw mixture is increased by pump means to a pressure of at least 300 bar (30 MPa), such as at least 320 bar (32 MPa). A particularly preferred embodiment of the present invention is one in which the pressure of the raw mixture downstream of the pump means is 320-380 bar (32-38 MPa). According to the present invention, said pressurization to the desired reaction pressure is essentially carried out before heating from the inlet temperature of the raw mix preparation stage to the reaction temperature.

Многие варианты осуществления по настоящему изобретению относятся к переработке сырьевых смесей с высоким содержанием углеродсодержащего материала, как описано выше. Такие сырьевые смеси обычно имеют плотность в диапазоне 1050-1200 кг/м3 и обычно ведут себя как однородная псевдопластичная паста, а не как суспензия дискретных частиц (жидкость). Вязкость таких паст может широко варьировать в зависимости от скорости сдвига из-за псевдопластического поведения (разжижения при сдвиге) и может составлять от 103 до 107 сП (1-10000 Па-с) в зависимости от конкретной скорости сдвига и перерабатываемого углеродсодержащего материала.Many embodiments of the present invention relate to the processing of raw mixtures with a high content of carbonaceous material, as described above. Such raw mixes typically have a density in the range of 1050-1200 kg/m 3 and typically behave like a homogeneous pseudo-plastic paste rather than a suspension of discrete particles (liquid). The viscosity of such pastes can vary widely with shear rate due to pseudoplastic behavior (shear thinning) and can range from 10 3 to 10 7 cP (1-10,000 Pa-s) depending on the particular shear rate and the carbonaceous material being processed.

Один из аспектов настоящего изобретения относится к системе повышения давления для создания давления в таких высоковязких псевдопластичных сырьевых смесях. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения система повышения давления содержит два или более усилителя давления, каждый из которых содержит цилиндры с поршнем, снабженным приводными средствами для приложения и/или приема усилия на поршень. Предпочтительные приводные средства для поршней в цилиндрах по настоящему изобретению включают гидравлические приводные средства.One aspect of the present invention relates to a pressurization system for pressurizing such highly viscous pseudoplastic raw mixes. In accordance with a preferred embodiment of the present invention, the pressure boosting system comprises two or more pressure boosters, each containing cylinders with a piston provided with actuating means for applying and/or receiving force on the piston. Preferred driving means for the pistons in the cylinders of the present invention include hydraulic driving means.

Устройство снижения давления по настоящему изобретению обычно предназначено для низких скоростей рабочего хода (большого рабочего объема), что позволяет использовать для наполнения и опорожнения цилиндров приводные клапаны, а не обратные клапаны. Предпочтительными приводными клапанами по настоящему изобретению являются задвижки и шаровые клапаны или их сочетание.The pressure reducing device of the present invention is generally designed for low stroke speeds (high displacement), which allows actuated valves rather than check valves to be used to fill and empty the cylinders. Preferred actuated valves of the present invention are gate valves and ball valves, or a combination thereof.

Скорость хода поршней в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения может составлять от примерно 1 хода/мин до примерно 150 ходов/мин, например от примерно 5 ходов/мин до примерно 100 ходов/мин. Предпочтительно скорость хода поршней составляет от примерно 10 до примерно 80 ходов/мин, например скорость хода поршней находится в диапазоне от примерно 20 до примерно 60 ходов/мин. Кроме возможности использования приводных клапанов низкая скорость хода поршня снижает износ поршней, уплотнений и седел клапанов.The stroke speed of the pistons in accordance with an embodiment of the present invention may be from about 1 stroke/min to about 150 strokes/min, such as from about 5 strokes/min to about 100 strokes/min. Preferably, the stroke rate of the pistons is from about 10 to about 80 strokes/min, for example, the stroke rate of the pistons is in the range from about 20 to about 60 strokes/min. In addition to the possibility of using actuated valves, the low piston stroke speed reduces wear on pistons, seals and valve seats.

Температура на впуске при повышении давления обычно находится в диапазоне от примерно 10 доInlet temperature at pressurization is typically in the range of about 10 to

- 8 040945 примерно 250°C, например от примерно 20 до примерно 220°C; предпочтительно температура на впуске в усиливающие давление цилиндры обычно находится в диапазоне от примерно 50 до примерно 210°C, например от примерно 80 до примерно 200°C; еще более предпочтительно температура на впуске в усиливающие давление цилиндры обычно находится в диапазоне от примерно 100 до примерно 180°C, например от примерно 120 до примерно 170°C.- 8 040945 about 250°C, for example from about 20 to about 220°C; preferably, the inlet temperature to the pressurizing cylinders is typically in the range of from about 50 to about 210°C, for example from about 80 to about 200°C; even more preferably, the inlet temperature to the pressurizing cylinders is typically in the range of about 100 to about 180°C, eg, about 120 to about 170°C.

Для применений по настоящему изобретению, где температура превышает примерно 120°C, например примерно 140°C, цилиндры могут быть дополнительно оснащены средствами для охлаждения уплотнений поршня, чтобы выдерживать условия эксплуатации.For applications of the present invention, where the temperature exceeds about 120°C, for example about 140°C, the cylinders can be additionally equipped with means for cooling the piston seals to withstand operating conditions.

В предпочтительном варианте осуществления энергию давления утилизируют на стадии снижения давления, описанной ниже как стадия 6. Происходит снижение давления и передача в накопитель энергии, где энергия, поглощенная устройством снижения давления, передается в накопитель для последующего использования, например, на стадии повышения давления. В результате, получается очень энергоэффективный способ высокого давления.In a preferred embodiment, the pressure energy is recovered in the depressurization step described below as step 6. Depressurization and transfer to an energy store takes place, where the energy absorbed by the pressure reducer is transferred to the accumulator for later use, e.g., in the pressurization step. The result is a very energy efficient high pressure process.

Находящуюся под давлением сырьевую смесь далее нагревают (2b) до температуры реакции в диапазоне от примерно 300 до примерно 450°C, например, до температуры в диапазоне от примерно 330 до примерно 430°C; предпочтительно находящуюся под давлением сырьевую смесь далее нагревают до температуры реакции в диапазоне от примерно 350 до примерно 425°C, например, до температуры в диапазоне от примерно 390 до примерно 420°C, например, в диапазоне от 400 до 415°C.The pressurized feed mixture is further heated (2b) to a reaction temperature in the range from about 300 to about 450°C, for example, to a temperature in the range from about 330 to about 430°C; preferably, the pressurized feed mixture is further heated to a reaction temperature in the range of from about 350 to about 425°C, for example, to a temperature in the range from about 390 to about 420°C, for example, in the range from 400 to 415°C.

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения нагревание сырьевой смеси осуществляется путем косвенного теплообмена с водой высокого давления в качестве теплопередающей среды между стадией охлаждения и нагревания. За счет использования такой теплопередающей среды получается, что и сырьевая смесь, и смесь продуктов могут течь внутри труб, что позволяет облегчить очистку.In accordance with one aspect of the present invention, the heating of the raw mixture is carried out by indirect heat exchange with high pressure water as a heat transfer medium between the cooling and heating stages. By using such a heat transfer medium, both the raw material mixture and the product mixture can flow inside the tubes, which makes cleaning easier.

За счет указанной рекуперации тепла добиваются того, что способ становится весьма энергоэффективным, поскольку большая часть необходимого тепла рекуперируется. Во многих вариантах осуществления настоящего изобретения по меньшей мере 40% энергии, необходимой для нагревания сырьевой смеси до желаемой температуры реакции, рекуперируется, например, по меньшей мере 50% энергии, необходимой для нагревания сырьевой смеси до желаемой температуры реакции, рекуперируется. Предпочтительно по меньшей мере, 60% энергии, необходимой для нагревания сырьевой смеси до желаемой температуры реакции, рекуперируется, например по меньшей мере 70% требуемой энергии рекуперируется.By said heat recovery, it is achieved that the process becomes very energy efficient, since most of the required heat is recovered. In many embodiments of the present invention, at least 40% of the energy required to heat the feed mixture to the desired reaction temperature is recovered, for example, at least 50% of the energy required to heat the feed mixture to the desired reaction temperature is recovered. Preferably at least 60% of the energy required to heat the feed mixture to the desired reaction temperature is recovered, eg at least 70% of the required energy is recovered.

После нагревания до температуры реакции указанную находящуюся под давлением и нагретую сырьевую смесь выдерживают при требуемом давлении и температуре в реакционной зоне (2с) в течение заданного времени для конверсии углеродсодержащего материала (материалов). Характеристики сырья и/или комбинация давления и температуры по настоящему изобретению в целом обеспечивают более короткие времена реакции и/или большее количество прореагировавшего жидкого углеводородного продукта, чем в известном уровне техники, при сохранении выхода и/или качества целевого продукта. Заданное время пребывания в указанной реакционной зоне в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения может находится в диапазоне 1-60 мин, например 2-45 мин, предпочтительно указанное заданное время пребывания в указанной реакционной зоне находится в диапазоне 3-30 мин, например в диапазоне 3-25 мин, более предпочтительно в диапазоне 4-20 мин, например 5-15 мин.After heating to the reaction temperature, said pressurized and heated feed mixture is maintained at the required pressure and temperature in the reaction zone (2c) for a predetermined time to convert the carbonaceous material(s). The feed characteristics and/or combination of pressure and temperature of the present invention generally provide shorter reaction times and/or more liquid hydrocarbon product reacted than in the prior art while maintaining the yield and/or quality of the desired product. The specified residence time in said reaction zone according to an embodiment of the present invention may be in the range of 1-60 minutes, such as 2-45 minutes, preferably said specified residence time in said reaction zone is in the range of 3-30 minutes, such as in the range of 3 -25 minutes, more preferably in the range of 4-20 minutes, such as 5-15 minutes.

3. Охлаждение и расширение.3. Cooling and expansion.

Смесь продуктов, содержащую жидкий углеводородный продукт, воду с жидкими органическими соединениями водной фазы и растворенными солями, газ, содержащий диоксид углерода, водород и метан, а также суспендированные частицы из указанного конвертированного углеродсодержащего материала, далее охлаждают (3) до температуры в диапазоне от 70 до 250°C, например, в диапазоне от 120 до 220°C; предпочтительно до температуры в диапазоне от 130 до 200°C, например, в диапазоне от 140 до 180°C.A mixture of products containing liquid hydrocarbon product, water with liquid organic compounds of the aqueous phase and dissolved salts, gas containing carbon dioxide, hydrogen and methane, as well as suspended particles from the specified converted carbon-containing material, is then cooled (3) to a temperature in the range of 70 up to 250°C, for example, in the range from 120 to 220°C; preferably up to a temperature in the range from 130 to 200°C, for example, in the range from 140 to 180°C.

Предпочтительный вариант осуществления стадии охлаждения по настоящему изобретению заключается в том, что указанный теплообмен осуществляется путем косвенной теплопередачи с помощью воды высокого давления в качестве теплопередающей среды, как описано в разделе про конверсию. Благодаря использованию такой косвенной теплопередачи через теплопередающую среду получается, что как сырьевая смесь, так и смесь продуктов могут течь внутри труб, тем самым обеспечивая более легкую очистку. Теплопередающая среда необязательно может быть дополнительно нагрета и/или дополнительно охлаждена для обеспечения дополнительной управляемости и гибкости нагревания и охлаждения. Указанная теплопередающая среда может также использоваться для переноса тепла в/из других технологических операций способа, таких как, например, подготовка сырья (1) и/или участок повышения качества способа по настоящему изобретению.A preferred embodiment of the cooling step of the present invention is that said heat exchange is carried out by indirect heat transfer using high pressure water as the heat transfer medium, as described in the conversion section. Through the use of such indirect heat transfer through the heat transfer medium, both the raw material mixture and the product mixture can flow inside the tubes, thereby allowing easier cleaning. The heat transfer medium may optionally be further heated and/or further cooled to provide additional heating and cooling control and flexibility. Said heat transfer medium can also be used to transfer heat to/from other process steps of the process, such as, for example, the preparation of raw materials (1) and/or the improvement section of the process of the present invention.

Затем охлажденная смесь продуктов поступает в устройство для снижения давления (3), где давление снижается от давления конверсии до давления менее 200 бар (20 МПа), например, до давления менее 120 бар (12 МПа). Предпочтительно давление снижается до менее 90 бар (9 МПа), например, менее 80 бар (8 МПа). Более предпочтительно давление снижается до менее 50 бар (5 МПа), например до давления в диапазоне от 10-40 бар (1-4 МПа).The cooled product mixture then enters the pressure reducing device (3) where the pressure is reduced from the conversion pressure to a pressure of less than 200 bar (20 MPa), for example, to a pressure of less than 120 bar (12 MPa). Preferably the pressure is reduced to less than 90 bar (9 MPa), for example less than 80 bar (8 MPa). More preferably, the pressure is reduced to less than 50 bar (5 MPa), for example to a pressure in the range of 10-40 bar (1-4 MPa).

Подходящие устройства снижения давления включают устройства снижения давления, содержащие ряд трубчатых элементов в последовательном и/или параллельном расположении с длиной и внутреннимSuitable pressure reducing devices include pressure reducing devices comprising a series of tubular elements in series and/or parallel arrangement with a length and internal

- 9 040945 поперечным сечением, приспособленными для понижения давления до желаемого уровня, и устройства снижения давления, содержащие редукционные насосные агрегаты.- 9 040945 cross section, adapted to reduce the pressure to the desired level, and pressure reducing devices containing pressure reducing pump units.

В предпочтительном варианте осуществления охлажденная смесь продуктов поступает в устройство для снижения давления, причем блок снижения давления содержит по меньшей мере один вход и выход, блок снижения давления выполнен с возможностью приема текучей среды под давлением на уровне технологического давления на входе, выполнен с возможностью изолировать полученную текучую среду под давлением от расположенного выше по потоку процесса и от выхода, и выполнен с возможностью уменьшения давления текучей среды до более низкого заданного уровня, а также выполнен с возможностью отведения текучей среды через выход, при сохранении изоляции по отношению к процессу, расположенному выше по потоку.In a preferred embodiment, the cooled product mixture enters the pressure reduction device, wherein the pressure reduction unit comprises at least one inlet and outlet, the pressure reduction unit is configured to receive pressurized fluid at the inlet process pressure, is configured to isolate the resulting pressurized fluid from the upstream process and from the outlet, and is configured to reduce the pressure of the fluid to a lower predetermined level, and is also configured to divert fluid through the outlet, while maintaining isolation with respect to the process located upstream flow.

Как правило, блок снижения давления содержит приводной клапан на входе и приводной клапан на выходе, а между впускным клапаном и выпускным клапаном -устройство повышения давления. Кроме того, блок снижения давления в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения содержит средство для измерения давления перед впускным клапаном, между впускным клапаном и выпускным клапаном, и после выпускного клапана.Typically, the pressure reducing unit comprises an inlet actuated valve and an outlet actuated valve, and between the inlet valve and the outlet valve, a pressure booster. In addition, the pressure reducing unit according to an embodiment of the present invention includes means for measuring pressure before the inlet valve, between the inlet valve and the outlet valve, and after the outlet valve.

Блок снижения давления по настоящему изобретению может также содержать насосный агрегат, имеющий цилиндр и поршень, а также средство для приведения поршня в движение внутри цилиндра. Предпочтительно блок снижения давления также содержит индикатор положения, указывающий положение цикла устройства снижения давления и выполненный с возможностью подачи управляющего сигнала для открытия или закрытия по меньшей мере одного клапана в системе снижения давления.The pressure reduction unit of the present invention may also comprise a pumping unit having a cylinder and a piston, as well as means for driving the piston within the cylinder. Preferably, the pressure reducing unit also includes a position indicator indicating the cycle position of the pressure reducing device and configured to provide a control signal to open or close at least one valve in the pressure reducing system.

Предпочтительный вариант осуществления устройства снижения давления по настоящему изобретению заключается в том, что насос для снижения давления соединен с дополнительным насосом, который управляет повышением давления накопителя энергии. Например, устройство снижения давления дополнительно содержит накопитель энергии, при этом нагнетательный насос функционально связан с накопителем, и энергия, поглощенная насосом, преобразуется и передается в нагнетательный насос.A preferred embodiment of the pressure reducing device of the present invention is that the pressure reducing pump is connected to an additional pump which controls the pressurization of the energy store. For example, the pressure reducing device further comprises an energy storage device, wherein the pressure pump is operatively connected to the storage device, and the energy absorbed by the pump is converted and transferred to the pressure pump.

В предпочтительном варианте осуществления накопитель энергии приводит в действие нагнетательный насос, выполненный с возможностью повышения давления сырьевой смеси на стадии повышения давления (стадия 2 выше) способа высокого давления. В одном варианте осуществления настоящего изобретения это осуществляется турбиной низкого давления, соединенной с генератором, вырабатывающим электроэнергию, и выработанное электричество уменьшает энергию, необходимую для приведения в действие нагнетательного насоса на стадии повышения давления.In a preferred embodiment, the energy store drives a pressure pump capable of pressurizing the raw mix in the pressurizing step (step 2 above) of the high pressure process. In one embodiment of the present invention, this is done by a low pressure turbine connected to a generator generating electricity, and the generated electricity reduces the energy required to drive the pressure pump during the pressurization stage.

Устройство снижения давления по настоящему изобретению обычно предназначено для низких скоростей рабочего хода (большого рабочего объема), что позволяет использовать для наполнения и опорожнения цилиндров приводные клапаны, а не обратные клапаны. Предпочтительными приводными клапанами по настоящему изобретению являются задвижки и шаровые клапаны или их сочетание.The pressure reducing device of the present invention is generally designed for low stroke speeds (high displacement), which allows actuated valves rather than check valves to be used to fill and empty the cylinders. Preferred actuated valves of the present invention are gate valves and ball valves, or a combination thereof.

Скорость хода поршней в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения может составлять от примерно 1 хода в минуту до примерно 150 ходов в минуту, например, от примерно 5 ходов в минуту до примерно 100 ходов в минуту. Предпочтительно, скорость хода поршней составляет от примерно 10 до примерно 80 ходов в минуту, например, скорость хода поршней находится в диапазоне от примерно 20 до примерно 60 ходов в минуту. Кроме возможности использования приводных клапанов низкая скорость хода поршня снижает износ поршней, уплотнений и седел клапанов.The stroke speed of the pistons in accordance with an embodiment of the present invention may be from about 1 stroke per minute to about 150 strokes per minute, for example, from about 5 strokes per minute to about 100 strokes per minute. Preferably, the piston stroke rate is from about 10 to about 80 strokes per minute, for example, the piston stroke rate is in the range from about 20 to about 60 strokes per minute. In addition to the possibility of using actuated valves, the low piston stroke speed reduces wear on pistons, seals and valve seats.

Температура на впуске в устройство снижения давления обычно находится в диапазоне от примерно 10 до примерно 250°C, например, от примерно 20 до примерно 220°C; предпочтительно температура на впуске в усиливающие давление цилиндры обычно находится в диапазоне от примерно 50 до примерно 210°C, например от примерно 80 до примерно 200°C; еще более предпочтительно температура на впуске в усиливающие давление цилиндры обычно находится в диапазоне от примерно 100 до примерно 180°C, например от примерно 120 до примерно 170°C.The inlet temperature to the pressure reducing device is typically in the range of from about 10 to about 250°C, for example, from about 20 to about 220°C; preferably, the inlet temperature to the pressurizing cylinders is typically in the range of from about 50 to about 210°C, for example from about 80 to about 200°C; even more preferably, the inlet temperature to the pressurizing cylinders is typically in the range of about 100 to about 180°C, eg, about 120 to about 170°C.

Для применений по настоящему изобретению, где температура превышает примерно 120°C, например примерно 140°C, цилиндры могут быть дополнительно оснащены средствами для охлаждения уплотнений поршня, чтобы выдерживать условия эксплуатации.For applications of the present invention, where the temperature exceeds about 120°C, for example about 140°C, the cylinders can be additionally equipped with means for cooling the piston seals to withstand operating conditions.

4. Разделение.4. Separation.

Конвертированную сырьевую смесь далее разделяют (4), по меньшей мере, на газовую фазу, содержащую диоксид углерода водород, монооксид углерода, метан и другие короткоцепочечные углеводороды (С24), спирты и кетоны, фазу неочищенного масла, водную фазу с жидкими органическими соединениями водной фазы, а также с растворенными солями и, в ряде случаев, суспендированными частицами, такими как неорганические вещества, и/или уголь, и/или неконвертированный углеродсодержащий материал, в зависимости от конкретного перерабатываемого углеродсодержащего материала и конкретных условий переработки. Растворенные соли и неорганические вещества могут включать металл или щелочные или щелочноземельные металлы, такие как калий, натрий, хлориды, сульфат, карбонат и бикарбонат, алюминий, кальций, магний, натрий и калий, диоксид кремния, железо, кобальт, никель, фосфор. Неорганические вещества образуются из углеродсодержащих сырьевых материалов, таких как биомасса, и/или из гомогенного катализатора (катализаторов), применяемых в способе производства высо- 10 040945 кого давления, и/или в результате загрязнения в способе производства высокого давления.The converted feed mixture is further separated (4) into at least a gas phase containing carbon dioxide, hydrogen, carbon monoxide, methane and other short chain hydrocarbons (C 2 -C 4 ), alcohols and ketones, a crude oil phase, an aqueous phase with liquid aqueous phase organic compounds, as well as dissolved salts and, in some cases, suspended particles such as inorganic substances and/or coal and/or unconverted carbonaceous material, depending on the particular carbonaceous material being processed and the particular processing conditions. Dissolved salts and inorganic substances may include metal or alkali or alkaline earth metals such as potassium, sodium, chlorides, sulfate, carbonate and bicarbonate, aluminum, calcium, magnesium, sodium and potassium, silicon dioxide, iron, cobalt, nickel, phosphorus. Inorganic materials are formed from carbonaceous raw materials such as biomass and/or from homogeneous catalyst(s) used in the high pressure production process and/or as a result of fouling in the high pressure production process.

Для некоторых углеродсодержащих материалов, имеющих высокое содержание неорганических веществ, поток продукта, частично охлажденный и с частично пониженным давлением, может быть отфильтрован для удаления суспендированных твердых частиц перед поступлением на дальнейшее разделение (4).For some carbonaceous materials having a high inorganic content, the product stream, partially cooled and partially reduced pressure, can be filtered to remove suspended solids before entering further separation (4).

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления разделение осуществляется путем первоначального разделения отдельных фаз в фазовом сепараторе, таком как 3-фазный сепаратор, и последующей очистки отделенной масляной фазы, такой как снижение концентрации загрязнителей, таких как вода и/или неорганические вещества, например путем добавления одного или более промывочных агентов, и/или понизителей вязкости, и/или снижающих плотность агентов, и путем отделения масляной фазы от одного или более промывочных агентов, и/или понизителей вязкости, и/или снижающих плотность агентов в 3-фазном сепараторе.According to a preferred embodiment, the separation is carried out by first separating the individual phases in a phase separator, such as a 3-phase separator, and subsequent purification of the separated oil phase, such as reducing the concentration of contaminants such as water and/or inorganic substances, for example by adding one or more flushing agents and/or viscosity reducers and/or density reducing agents, and by separating the oil phase from one or more flushing agents and/or viscosity reducers and/or density reducing agents in a 3-phase separator.

Водная фаза из первого сепаратора обычно содержит гомогенный катализатор (катализаторы), такой как калий и натрий, а также жидкие органические соединения водной фазы.The aqueous phase from the first separator typically contains homogeneous catalyst(s) such as potassium and sodium, as well as liquid organic compounds of the aqueous phase.

5. Повышение качества.5. Quality improvement.

Возобновляемое неочищенное масло может быть далее направлено в процесс (5) повышения качества, где оно подвергается повышению давления до давления в диапазоне от примерно 20 бар до примерно 200 бар (2-20 МПа), например до давления в диапазоне 50-120 бар (5-12 МПа) перед нагреванием до температуры в диапазоне 300-400°C в одну или несколько стадий и контактированию с водородом и гетерогенным катализатором (катализаторами), содержащимися в одной или более реакционных зонах, и в конечном счете разделяется на фракции с различной температурой кипения.The renewable crude oil may be further sent to an upgrading process (5) where it is pressurized to a pressure in the range of about 20 bar to about 200 bar (2-20 MPa), for example to a pressure in the range of 50-120 bar (5 -12 MPa) before heating to a temperature in the range of 300-400°C in one or more stages and contacting with hydrogen and heterogeneous catalyst (s) contained in one or more reaction zones, and ultimately separated into fractions with different boiling points .

На фиг. 2 приводится принципиальная схема варианта осуществления непрерывного способа высокого давления для превращения углеродсодержащих материалов в жидкие органические соединения возобновляемой масляной фазы, дополнительно включающая систему для извлечения жидких органических соединений водной фазы и гомогенных катализаторов в форме калия и натрия.In FIG. 2 is a schematic diagram of an embodiment of a continuous high pressure process for converting carbonaceous materials into liquid organic compounds of a renewable oil phase, further including a system for recovering liquid organic compounds of the aqueous phase and homogeneous catalysts in the form of potassium and sodium.

Жидкие органические соединения водной фазы часто содержат сложную смесь и обычно содержат одно или более соединений, выбранных из одной или более следующих групп:Liquid organic compounds of the aqueous phase often contain a complex mixture and usually contain one or more compounds selected from one or more of the following groups:

a) кетоны, такие как ацетон, пропаноны, бутаноны, пентаноны, пентеноны, циклопентаноны, такие как 2,5-диметилциклопентанон, циклопентеноны, гексаноны и циклогексаноны, например, 3метилгексанон, хиноны;a) ketones such as acetone, propanones, butanones, pentanones, pentenones, cyclopentanones such as 2,5-dimethylcyclopentanone, cyclopentenones, hexanones and cyclohexanones, for example 3methylhexanone, quinones;

b) спирты и полиспирты, такие как метанол, этанол, пропанолы, бутанолы, пентанолы, гексанолы, гептанолы, октанолы, такие как 2-бутил-1-октанол, гидрохиноны, бензолдиолы;b) alcohols and polyalcohols such as methanol, ethanol, propanols, butanols, pentanols, hexanols, heptanols, octanols such as 2-butyl-1-octanol, hydroquinones, benzene diols;

c) фенолы, алкилированные фенолы, полифенолы, мономерные и олигомерные фенолы, креозол, тимол, алкоксифенолы, пара-кумариловый спирт, конифериловый спирт, синапиловый спирт, флавенолы, катехины;c) phenols, alkylated phenols, polyphenols, monomeric and oligomeric phenols, creosol, thymol, alkoxyphenols, para-coumaryl alcohol, coniferyl alcohol, sinapyl alcohol, flavenols, catechins;

d) карбоновые кислоты, такие как муравьиная кислота, уксусная кислота, и фенольные кислоты, такие как железная кислота, бензойные кислоты, кумариновая кислота, коричная кислота, абиетиновая кислота, олеиновая кислота, линолевая кислота, пальмитиновая кислота, стеариновая кислота;d) carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, and phenolic acids such as ferric acid, benzoic acids, coumaric acid, cinnamic acid, abietic acid, oleic acid, linoleic acid, palmitic acid, stearic acid;

e) фураны, такие как тетрагидрофуран (THF);e) furans such as tetrahydrofuran (THF);

f) алканы, алкены, бензол, толуол, кумол, ксилол.f) alkanes, alkenes, benzene, toluene, cumene, xylene.

Водную фазу со стадии (4) разделения согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения подают в систему извлечения для извлечения жидких органических соединений водной фазы и/или гомогенных катализаторов в форме солей калия и натрия.The aqueous phase from separation step (4) according to a preferred embodiment of the present invention is fed to a recovery system for recovering liquid organic compounds of the aqueous phase and/or homogeneous catalysts in the form of potassium and sodium salts.

Многие предпочтительные варианты осуществления непрерывной переработки высокого давления углеродсодержащего материала в углеводороды по настоящему изобретению включают стадию извлечения для извлечения гомогенного катализатора (катализаторов) и/или жидких органических соединений водной фазы из водной фазы со стадии (4) разделения. В результате образуются водная фаза, обедненная жидкими органическими соединениями и гомогенными катализаторами в форме калия и натрия, и водная фаза, обогащенная жидкими органическими соединениями и гомогенными катализаторами в форме калия и натрия. Жидкую фазу, обогащенную жидкими соединениями водной фазы и гомогенными катализаторами в форме калия и натрия, в предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере частично рециркулируют и вводят на стадию подготовки сырья, как показано на фигуре. Таким образом, общий выход масла и энергетическая эффективность способа повышаются, и экономичность способа значительно улучшается за счет указанного извлечения и рециркуляции гомогенных катализаторов.Many preferred embodiments of the continuous high pressure processing of carbonaceous material to hydrocarbons of the present invention include a recovery step to recover homogeneous catalyst(s) and/or aqueous phase liquid organic compounds from the aqueous phase from separation step (4). This results in an aqueous phase depleted in liquid organic compounds and homogeneous catalysts in the form of potassium and sodium, and an aqueous phase enriched in liquid organic compounds and homogeneous catalysts in the form of potassium and sodium. The liquid phase enriched in aqueous phase liquid compounds and homogeneous catalysts in the form of potassium and sodium is in a preferred embodiment at least partially recycled and introduced into the feed preparation step as shown in the figure. Thus, the overall oil yield and the energy efficiency of the process are increased and the economy of the process is greatly improved by said recovery and recycling of homogeneous catalysts.

В предпочтительном варианте осуществления по настоящему изобретению система извлечения включает один или более способов, выбранных из испарения, дистилляции/фракционирования, обратного осмоса, нанофильтрации, ультрафильтрации, первапорации, использования активированного угля, стадии очистки биологических сточных вод и сочетания перечисленного.In a preferred embodiment of the present invention, the recovery system includes one or more of evaporation, distillation/fractionation, reverse osmosis, nanofiltration, ultrafiltration, pervaporation, activated carbon, a biological wastewater treatment step, and a combination thereof.

В предпочтительном варианте осуществления система (6) извлечения включает стадию испарения и/или одну или более стадий дистилляции, где тепло для испарения и/или дистилляции по меньшей мере частично обеспечивается путем передачи тепла от охладителя воды высокого давления через теплопередающую среду, такую как горячее масло или водяной пар, при этом общая рекуперация тепла и энерго- 11 040945 эффективность повышаются.In a preferred embodiment, the recovery system (6) includes an evaporation stage and/or one or more distillation stages, where heat for evaporation and/or distillation is at least partially provided by heat transfer from a high pressure water cooler through a heat transfer medium such as hot oil. or steam, while overall heat recovery and energy efficiency are increased.

Жидкие органические соединения масляной фазы в предпочтительном варианте осуществления также рециркулируют и вводят на стадию подготовки сырья, как также показано на фиг. 2.The liquid organic compounds of the oil phase are also, in a preferred embodiment, recycled and introduced into the feed preparation step, as also shown in FIG. 2.

На фиг. 3 приводится принципиальная схема предпочтительного варианта осуществления непрерывного способа высокого давления для превращения углеродсодержащих материалов в жидкие органические соединения возобновляемой масляной фазы, включающая систему для извлечения жидких органических соединений водной фазы и гомогенных катализаторов в форме калия и натрия, и дополнительно включающая отведение выпускного потока из водной фазы, обогащенной жидкими органическими соединениями водной фазы и гомогенными катализаторами, содержащими калий и/или натрий перед введением на стадию подготовки сырья.In FIG. 3 is a schematic diagram of a preferred embodiment of a continuous high pressure process for converting carbonaceous materials into liquid organic compounds of a renewable oil phase, comprising a system for recovering liquid organic compounds of the aqueous phase and homogeneous catalysts in the form of potassium and sodium, and further comprising diverting an effluent stream from the aqueous phase. enriched with liquid organic compounds of the aqueous phase and homogeneous catalysts containing potassium and/or sodium before being introduced to the stage of preparation of raw materials.

Водная фаза из системы разделения содержит жидкие органические соединения водной фазы и растворенный гомогенный катализатор, и также может содержать суспендированные частицы и другие растворенные соли. Водная фаза в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения может быть отфильтрована перед поступлением в блок извлечения для уменьшения количества суспендированных частиц. Таким образом, загрязнение системы извлечения может быть уменьшено, и интервалы очистки и обслуживания увеличены, что повышает общую доступность способа.The aqueous phase from the separation system contains liquid organic compounds of the aqueous phase and dissolved homogeneous catalyst, and may also contain suspended particles and other dissolved salts. The aqueous phase, in accordance with a preferred embodiment of the invention, may be filtered before entering the recovery unit to reduce the amount of suspended particles. In this way, fouling of the recovery system can be reduced and cleaning and maintenance intervals are extended, which increases the overall availability of the process.

Добавочное основание, такое как гидроксид натрия, может быть добавлено в технологическую воду перед входом в систему извлечения, для поддержания значения рН технологической воды в системе извлечения в диапазоне от 7 до 14, например, в диапазоне от 8,5 до 14; предпочтительно в диапазоне от 9 до 14, например, в диапазоне от 10 до 14; еще более предпочтительно, чтобы значение рН технологической воды, поступающей в систему извлечения, поддерживалось в диапазоне 10-13 путем измерения рН и добавления основания в технологическую воду перед поступлением в систему извлечения. В результате, летучесть жидких органических соединений водной фазы, таких как фенолы, снижается и, тем самым, в большей степени сохраняется в водной фазе, обогащенной жидкими органическими соединениями водной фазы (концентрат), когда применяются методы испарения и/или дистилляции по настоящему изобретению. Тем самым, дальнейшая обработка обедненной водной фазы упрощается и может быть даже исключена в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, например, водная фаза, обедненная жидкими органическими соединениями водной фазы, может быть в достаточной степени очищена для непосредственного сброса.An additive base, such as sodium hydroxide, may be added to the process water prior to entering the recovery system to maintain the pH of the process water in the recovery system in the range of 7 to 14, for example, in the range of 8.5 to 14; preferably in the range of 9 to 14, for example in the range of 10 to 14; even more preferably, the pH of the process water entering the recovery system is maintained in the range of 10-13 by measuring the pH and adding base to the process water prior to entering the recovery system. As a result, the volatility of aqueous phase liquid organic compounds such as phenols is reduced and thus more retained in the aqueous phase enriched in aqueous phase liquid organic compounds (concentrate) when the evaporation and/or distillation methods of the present invention are applied. Thus, further processing of the depleted aqueous phase is simplified and may even be eliminated in some embodiments of the present invention, for example, an aqueous phase depleted in liquid organic compounds of the aqueous phase can be treated sufficiently for direct discharge.

Однако в то время как примесные элементы, такие как большинство двухвалентных ионов, таких как кальций и металлы, имеют ограниченную растворимость в водной фазе и будут удалены в виде суспендированных твердых частиц в системе (системах) разделения и фильтрации, было обнаружено, что растворенные соли, такие как хлорид, будут накапливаться без отведения выпускного потока. Следовательно, согласно предпочтительному варианту осуществления, выпускной поток отводится из водной фазы, обогащенной жидкими органическими соединениями водной фазы и гомогенными катализаторами, как показано на фиг. 3.However, while impurity elements such as most divalent ions such as calcium and metals have limited solubility in the aqueous phase and will be removed as suspended solids in the separation and filtration system(s), it has been found that dissolved salts, such as chloride will accumulate without diverting the exhaust stream. Therefore, according to a preferred embodiment, an effluent is drawn from an aqueous phase rich in liquid organics of the aqueous phase and homogeneous catalysts, as shown in FIG. 3.

Минимальная величина требуемого выпускного потока определяется концентрацией хлорида в углеродсодержащем материале, т.е. количество хлорида, подаваемого с углеродсодержащим материалом, должно равняться количеству хлорида, отводимого с выпускным потоком.The minimum amount of exhaust flow required is determined by the concentration of chloride in the carbonaceous material, i.e. the amount of chloride supplied with the carbonaceous material must be equal to the amount of chloride removed with the outlet stream.

Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения, массовое отношение выпускного потока, отводимого из потока водной фазы, обогащенного жидкими органическими соединениями и гомогенным катализатором, к общему потоку водной фазы, подаваемому в указанную систему извлечения, находится в диапазоне от 0,01 до 0,5, например в диапазоне от 0,02 до 0,4; предпочтительно массовое отношение указанного отводимого выпускного потока к общему потоку водной фазы, поступающему в систему извлечения, находится в диапазоне 0,03-0,25, например в диапазоне 0,04-0,15.According to a preferred embodiment of the present invention, the mass ratio of the outlet stream withdrawn from the aqueous phase stream enriched in liquid organic compounds and homogeneous catalyst to the total aqueous phase stream fed to said recovery system is in the range of 0.01 to 0.5, for example in the range from 0.02 to 0.4; preferably, the mass ratio of said discharged outlet stream to the total aqueous phase stream entering the recovery system is in the range of 0.03-0.25, for example in the range of 0.04-0.15.

На фиг. 4 показана принципиальная схема первого варианта осуществления системы разделения по настоящему изобретению. Продукт конверсии охлаждается до температуры в диапазоне от 50 до 250°C, например до температуры в диапазоне от 60 до 220°C, предпочтительно до температуры в диапазоне от 120 до 180°C и наиболее предпочтительно до температуры в диапазоне от 130 до 170°C, и подвергается снижению давления до давления в диапазоне 10-150 бар (1-15 МПа), например до давления в диапазоне 10-100 бар (1-10 МПа), предпочтительно продукт конверсии подвергается снижению давления до давления в диапазоне 10-74 бар (1-7,4 МПа), например до давления в диапазоне 15-50 бар (1,5-5 МПа), еще более предпочтительно до давления в диапазоне 20-50 бар (2-5 МПа).In FIG. 4 shows a schematic diagram of a first embodiment of the separation system of the present invention. The conversion product is cooled to a temperature in the range from 50 to 250°C, for example to a temperature in the range from 60 to 220°C, preferably to a temperature in the range from 120 to 180°C and most preferably to a temperature in the range from 130 to 170°C , and is depressurized to a pressure in the range of 10-150 bar (1-15 MPa), for example to a pressure in the range of 10-100 bar (1-10 MPa), preferably the conversion product is depressurized to a pressure in the range of 10-74 bar (1-7.4 MPa), for example up to a pressure in the range of 15-50 bar (1.5-5 MPa), even more preferably up to a pressure in the range of 20-50 bar (2-5 MPa).

Поток продукта, частично охлажденный и с частично пониженным давлением, со стадии конверсии подается в первый фазовый сепаратор, где продукт конверсии разделяется под давлением на газовую фазу, масляную фазу и водную фазу и, необязательно, твердую фазу, в зависимости от конкретного конвертированного углеродсодержащего материала и конкретных рабочих условий процесса конверсии.The product stream, partially cooled and partially reduced pressure, from the conversion stage is fed to the first phase separator, where the conversion product is separated under pressure into a gas phase, an oil phase and an aqueous phase and, optionally, a solid phase, depending on the specific converted carbonaceous material and specific operating conditions of the conversion process.

В соответствии со многими вариантами осуществления настоящего изобретения первый сепаратор представляет собой гравиметрический фазовый сепаратор, как далее показано на фиг. 5. Фазовый сепаратор может в соответствии с настоящим изобретением быть расположен горизонтально или вертикально, однако во многих предпочтительных применениях согласно настоящему изобретению первый трехфазный сепаратор расположен горизонтально. При горизонтальном расположении фазового сепаратораIn accordance with many embodiments of the present invention, the first separator is a gravimetric phase separator, as further shown in FIG. 5. The phase separator may according to the present invention be positioned horizontally or vertically, however in many preferred applications according to the present invention the first three phase separator is positioned horizontally. With a horizontal arrangement of the phase separator

- 12 040945 получают большую поверхность раздела между газом и жидкостью, благодаря чему достигается минимальное столкновение пузырьков газа, движущихся вверх, и капель жидкости, движущихся вниз. Тем самым достигается более эффективное разделение, например, эффективность разделения может быть увеличена и/или может использоваться более короткое время пребывания.- 12 040945 get a large interface between gas and liquid, thereby achieving a minimum collision of gas bubbles moving up, and liquid drops moving down. In this way a more efficient separation is achieved, for example the separation efficiency can be increased and/or a shorter residence time can be used.

Первый фазовый сепаратор содержит впуск для ввода указанной смеси продуктов и выпуски для отведения газовой фазы, масляной фазы (жидкого углеводорода), водной фазы и, необязательно, твердой фазы.The first phase separator comprises an inlet for introducing said product mixture and outlets for withdrawing a gas phase, an oil phase (liquid hydrocarbon), an aqueous phase and, optionally, a solid phase.

Рабочую температуру первого фазового сепаратора в предпочтительном варианте осуществления выбирают таким образом, чтобы получить динамическую вязкость жидкого углеводородного продукта в диапазоне от примерно 0,1 сП до примерно 30 сП (0,001-0,03 Па-с) во время указанного дополнительного разделения, например, в диапазоне от примерно 1 сП до примерно 20 сП (0,001-0,020 Па-с) во время указанного дополнительного разделения, предпочтительно температуру разделения выбирают таким образом, чтобы получить динамическую вязкость в диапазоне от примерно 1 сП до примерно 20 сП (0,0010,02 Па-с), например в диапазоне 5-15 сП (0,005-0,015 Па-с).The operating temperature of the first phase separator in the preferred embodiment is chosen so as to obtain a dynamic viscosity of the liquid hydrocarbon product in the range of from about 0.1 centipoise to about 30 centipoise (0.001-0.03 Pa-s) during said additional separation, for example, in the range of from about 1 centipoise to about 20 centipoise (0.001-0.020 Pa-s) during said additional separation, preferably the separation temperature is chosen so as to obtain a dynamic viscosity in the range from about 1 centipoise to about 20 centipoise (0.0010, 02 Pa-s), for example in the range of 5-15 cP (0.005-0.015 Pa-s).

Рабочая температура первого фазового сепаратора может в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения находиться в диапазоне от 50 до 250°C, например в диапазоне от 80 до 200°C, предпочтительно рабочая температура в первом фазовом сепараторе находится в диапазоне от 120 до 180°C, например в диапазоне от 130 до 170°C. За счет поддержания рабочей температуры первого сепаратора в указанном диапазоне получают, что динамическая вязкость жидкого углеводородного продукта (масляной фазы) поддерживается в указанном выше диапазоне, тем самым повышается эффективность разделения воды и/или частиц, содержащихся в масляной фазе.The operating temperature of the first phase separator may according to an embodiment of the present invention be in the range of 50 to 250°C, for example in the range of 80 to 200°C, preferably the operating temperature in the first phase separator is in the range of 120 to 180°C, for example in the range from 130 to 170°C. By maintaining the operating temperature of the first separator in the specified range, it is obtained that the dynamic viscosity of the liquid hydrocarbon product (oil phase) is maintained in the above range, thereby increasing the separation efficiency of water and/or particles contained in the oil phase.

Кроме того, было обнаружено, что масляная фаза может содержать большое количество органических соединений, которые имеют температуру плавления в диапазоне от примерно 100 до 120°C. Такие органические соединения могут содержать высокомолекулярные соединения, такие как органические смолы и/или асфальтеноподобные соединения, которые могут затвердевать на неорганических частицах в масле и/или стабилизировать капли воды в масляной фазе. Такая стабилизация может возникать в результате межфазной пленки, состоящей из поверхностно-активных высокомолекулярных полярных твердых частиц, покрывающих маленькие капли воды, и эта межфазная пленка обеспечивает барьер для слияния капель при слишком низкой температуре. За счет поддержания рабочей температуры сепаратора достаточно высокой (например, выше температуры плавления таких соединений) эффективность разделения может быть повышена с помощью настоящего изобретения.In addition, it was found that the oil phase may contain a large amount of organic compounds that have a melting point in the range from about 100 to 120°C. Such organic compounds may contain high molecular weight compounds, such as organic resins and/or asphaltene-like compounds, which can solidify on inorganic particles in the oil and/or stabilize water droplets in the oil phase. Such stabilization may result from an interfacial film consisting of surface-active high molecular weight polar solids coating small water droplets, and this interfacial film provides a barrier to coalescence of droplets at too low a temperature. By maintaining the operating temperature of the separator sufficiently high (eg, above the melting point of such compounds), separation efficiency can be improved by the present invention.

Рабочее давление первого фазового сепаратора в соответствии с настоящим изобретением обычно выбирается выше давления кипения жидкой фазы, так что жидкие фазы по существу поддерживаются в своем жидком состоянии при преобладающей температуре разделения. Следовательно, во многих вариантах осуществления настоящего изобретения рабочее давление первого фазового сепаратора составляет по меньшей мере 5 бар (0,5 МПа), например, рабочее давление составляет по меньшей мере 10 бар (1 МПа).The operating pressure of the first phase separator in accordance with the present invention is usually chosen above the boiling pressure of the liquid phase, so that the liquid phases are essentially maintained in their liquid state at the prevailing separation temperature. Therefore, in many embodiments of the present invention, the operating pressure of the first phase separator is at least 5 bar (0.5 MPa), for example, the operating pressure is at least 10 bar (1 MPa).

Однако было обнаружено, что работа при более высоком давлении улучшает разделение, как будет дополнительно проиллюстрировано на примерах разделения. Следовательно, в предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения рабочее давление указанного первого фазового сепаратора находится в диапазоне 10-150 бар (1-15 МПа), например в диапазоне 10-100 бар (1-10 МПа), предпочтительно давление в первом сепараторе находится в диапазоне 10-74 бар (1-7,4 МПа), например в диапазоне 15-50 бар (1,5-5 МПа), и еще более предпочтительно в диапазоне 20-40 бар (2-4 МПа).However, it has been found that operating at a higher pressure improves separation, as will be further illustrated in the separation examples. Therefore, in a preferred embodiment of the present invention, the operating pressure of said first phase separator is in the range of 10-150 bar (1-15 MPa), for example in the range of 10-100 bar (1-10 MPa), preferably the pressure in the first separator is in the range 10-74 bar (1-7.4 MPa), for example in the range of 15-50 bar (1.5-5 MPa), and even more preferably in the range of 20-40 bar (2-4 MPa).

Многие аспекты настоящего изобретения относятся к использованию одного или нескольких фазовых сепараторов, при этом время пребывания в каждом из фазовых сепараторов находится в диапазоне 160 мин, например, в диапазоне 1-30 мин, предпочтительно время пребывания в каждом из фазовых сепараторов находится в диапазоне 2-20 мин.Many aspects of the present invention relate to the use of one or more phase separators, wherein the residence time in each of the phase separators is in the range of 160 minutes, for example, in the range of 1-30 minutes, preferably the residence time in each of the phase separators is in the range of 2- 20 minutes.

В соответствии с настоящим изобретением частично обезвоженная и частично обеззоленная масляная фаза отводится из первого сепаратора и подвергается дальнейшему процессу очистки, как показано на фигуре.According to the present invention, the partially dehydrated and partially deashed oil phase is withdrawn from the first separator and subjected to a further purification process as shown in the figure.

В аспекте настоящего изобретения часть масляной фазы из первого сепаратора отбирают перед дополнительной очисткой и рециркулируют на стадию подготовки сырьевой смеси способа высокого давления. Тем самым, размеры второго фазового сепаратора уменьшаются.In an aspect of the present invention, a portion of the oil phase from the first separator is withdrawn prior to further purification and recycled to the high pressure process feedstock preparation stage. Thereby, the dimensions of the second phase separator are reduced.

Согласно предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения процесс очистки масла включает смешивание масляной фазы с одним или более промывочных агентов и последующую подачу смешанной масляной фазы и промывочного агента во второй фазовый сепаратор, где она разделяется на фазу, содержащую, по меньшей мере, один промывочный агент и имеющую повышенное содержание воды и/или неорганических веществ, и масляную фазу, имеющую пониженное содержание неорганических веществ и/или воды, и необязательно газовую фазу.According to preferred embodiments of the present invention, the oil refining process includes mixing an oil phase with one or more flushing agents and then supplying the mixed oil phase and flushing agent to a second phase separator where it is separated into a phase containing at least one flushing agent and having an increased content of water and/or inorganic substances, and an oil phase having a reduced content of inorganic substances and/or water, and optionally a gas phase.

Рабочее давление второго сепаратора в соответствии с предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения находится в диапазоне 5-100 бар (0,5-10 МПа), предпочтительно давление во втором сепараторе находится в диапазоне 10-74 бар (1-7,4 МПа), например в диапазоне 15-50 бар (1,5- 13 040945The operating pressure of the second separator according to the preferred embodiments of the present invention is in the range of 5-100 bar (0.5-10 MPa), preferably the pressure in the second separator is in the range of 10-74 bar (1-7.4 MPa), for example in the range 15-50 bar (1.5-13 040945

МПа), и еще более предпочтительно в диапазоне 20-40 бар (2-4 МПа).MPa), and even more preferably in the range of 20-40 bar (2-4 MPa).

Рабочая температура второго фазового сепаратора может в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения находиться в диапазоне от 50 до 250°C, например в диапазоне от 80 до 200°C, предпочтительно второй фазовый сепаратор работает при температуре в диапазоне от 120 до 180°C, например в диапазоне от 130 до 170°C. За счет поддержания рабочей температуры разделения в указанном диапазоне, получают, что динамическая вязкость жидкого углеводородного продукта (масляной фазы) поддерживается в указанном выше диапазоне, тем самым повышается эффективность разделения воды и/или частиц, содержащихся в масляной фазе.The operating temperature of the second phase separator may according to an embodiment of the present invention be in the range of 50 to 250°C, for example in the range of 80 to 200°C, preferably the second phase separator is operated at a temperature in the range of 120 to 180°C, for example in the range from 130 to 170°C. By maintaining the separation operating temperature in the above range, it is obtained that the dynamic viscosity of the liquid hydrocarbon product (oil phase) is maintained in the above range, thereby increasing the separation efficiency of water and/or particles contained in the oil phase.

Во многих аспектах настоящего изобретения промывочный агент может содержать понизитель вязкости и/или плотности. Понизитель вязкости и/или плотности может представлять собой органический растворитель, имеющий температуру кипения ниже 150°C, например ниже 140°C, предпочтительно ниже 130°C, например ниже 100°C.In many aspects of the present invention, the flushing agent may contain a viscosity and/or density reducer. The viscosity and/or density reducer may be an organic solvent having a boiling point below 150°C, eg below 140°C, preferably below 130°C, eg below 100°C.

Подходящие понизители вязкости и/или плотности в соответствии с настоящим изобретением часто содержат по меньшей мере один кетон, выбранный из такого как метилэтилкетон (МЕК, 2-бутанон), ацетон, пропаноны, бутаноны, пентаноны, пентеноны, циклопентаноны, такие как 2,5диметилциклопентанон, циклопентеноны, гексаноны, циклогексаноны, такие как 3-метилгексаноны, 2гептанон и/или их сочетание. Особенно предпочтительными понизителями вязкости по настоящему изобретению являются метилэтилкетоны и/или низкокипящая фракция масла из конвертированной сырьевой смеси, содержащей углеродсодержащий материал.Suitable viscosity and/or density reducers according to the present invention often contain at least one ketone selected from such as methyl ethyl ketone (MEK, 2-butanone), acetone, propanones, butanones, pentanones, pentenones, cyclopentanones such as 2,5dimethylcyclopentanone , cyclopentenones, hexanones, cyclohexanones such as 3-methylhexanones, 2heptanone and/or combinations thereof. Particularly preferred viscosity reducers of the present invention are methyl ethyl ketones and/or a low-boiling oil fraction from a converted feed mixture containing carbonaceous material.

Массовое отношение понизителя вязкости и/или плотности, добавляемого к определенному количеству масла, может находиться в диапазоне 0,01-2, например в диапазоне 0,2-1, например в диапазоне от 0,2 до 0,5.The weight ratio of the viscosity and/or density reducer added to a certain amount of oil may be in the range of 0.01-2, for example in the range of 0.2-1, for example in the range of 0.2 to 0.5.

Понизитель вязкости снижает вязкость масляной фазы, а также может снижать плотность масляной фазы. Кроме того, понизитель вязкости может улучшить растворение органических частиц и/или улучшить гидрофобность масляной фазы. Тем самым эффективность разделения повышается и/или требуемое время разделения может быть уменьшено.The viscosity reducer reduces the viscosity of the oil phase and may also reduce the density of the oil phase. In addition, the viscosity reducer can improve the dissolution of organic particles and/or improve the hydrophobicity of the oil phase. In this way, the separation efficiency is increased and/or the required separation time can be reduced.

В аспекте настоящего изобретения один или более промывочных агентов могут содержать один или более деэмульгаторов, выбранных из ксилолов, фенолформальдегидной смолы, н-пропанола, тяжелой и легкой ароматической нафты, этилбензола, 1,2,4-триметилбензола, 1,3,5-триметилбензола, 1,2,3триметилбензола, глутаральдегида, воды, толуола, 2-бутанона, этилацетата, 1-пропилацетата или их сочетания.In an aspect of the present invention, one or more flushing agents may contain one or more demulsifiers selected from xylenes, phenol-formaldehyde resin, n-propanol, heavy and light aromatic naphtha, ethylbenzene, 1,2,4-trimethylbenzene, 1,3,5-trimethylbenzene , 1,2,3 trimethylbenzene, glutaraldehyde, water, toluene, 2-butanone, ethyl acetate, 1-propyl acetate, or combinations thereof.

Деэмульгатор и/или их смесь требуют концентрации в диапазоне 10-50000 ч./млн по массе, например в диапазоне 100-20000 ч./млн по массе, предпочтительно в диапазоне 800-15000 ч./млн, например в диапазоне 1000-10000 ч./млн.The demulsifier and/or mixture thereof require a concentration in the range of 10-50000 ppm by weight, for example in the range of 100-20000 ppm by weight, preferably in the range of 800-15000 ppm, for example in the range of 1000-10000 ppm

Во многих вариантах осуществления настоящего изобретения по меньшей мере один из промывочных агентов содержит воду. В еще одном предпочтительном варианте осуществления по настоящему изобретению по меньшей мере один подкисляющий агент добавляют к по меньшей мере одному промывочному агенту, содержащему воду. Подходящие подкисляющие агенты по настоящему изобретению включают уксусную кислоту и/или лимонную кислоту. Обычно указанный подкисляющий агент добавляют в таком количестве, чтобы значение рН отделенного промывочного агента под давлением из второго сепаратора находилось в диапазоне от примерно 2 до примерно 7, например в диапазоне от примерно 2,5 до примерно 6,5; предпочтительно значение рН отделенного промывочного агента находится в диапазоне от примерно 3 до примерно 6, например в диапазоне от примерно 3 до примерно 5. При снижении рН до указанных диапазонов согласно настоящему изобретению получается, что такие соединения, как калий и натрий, которые могут быть связаны с кислотными группами масла, такими как мыла, растворяются. Кроме того, растворимость металлов также увеличивается за счет снижения рН. Кроме того, при слишком низком рН было обнаружено, что могут образовываться стабильные эмульсии.In many embodiments of the present invention, at least one of the flushing agents contains water. In yet another preferred embodiment of the present invention, at least one acidifying agent is added to at least one washing agent containing water. Suitable acidifying agents of the present invention include acetic acid and/or citric acid. Typically, said acidifying agent is added in such an amount that the pH of the separated pressure wash from the second separator is in the range of about 2 to about 7, for example in the range of about 2.5 to about 6.5; preferably, the pH of the separated flushing agent is in the range of from about 3 to about 6, for example, in the range from about 3 to about 5. By lowering the pH to these ranges according to the present invention, it is found that compounds such as potassium and sodium, which can be bound with acidic groups of oils, such as soaps, dissolve. In addition, the solubility of metals is also increased by lowering the pH. In addition, at too low a pH, it has been found that stable emulsions can form.

В особенно предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения подкисляющий агент содержит сжатый газ, полученный в процессе конверсии углеродсодержащего материала. Технологический газ обычно содержит диоксид углерода, а также некоторые легкие углеводородные газы, такие как метан, этан, этен, пропан, пропен, бутан, бутен, пентан, как дополнительно показано в примере 1. Как правило, указанный технологический газ отводится из первого сепаратора, как показано на фигуре, и смешивается с промывочным агентом (агентами) во встроенном смесителе, таком как статический смеситель, перед введением во второй фазовый сепаратор. При рабочих давлениях второго фазового сепаратора по настоящему изобретению СО2 растворяется в водной фазе и образует угольную кислоту, в результате чего вода подкисляется до рН в диапазоне от 2,5 до 4. Кроме того, в рабочих условиях легкие углеводородные газы, указанные выше, могут быть растворены в масляной фазе, в результате чего достигается пониженная вязкость масла и/или пониженная плотность масляной фазы и/или улучшенная гидрофобность масляной фазы. Тем самым, эффективность разделения повышается, как это далее показано на примерах. Еще одно преимущество использования технологического газа в качестве подкисляющего агента заключается в том, что он легко отделяется от масляного продукта и/или промывочного агента при снижении давления до значений окружающей среды, что облегчает дальнейшую обработкуIn a particularly preferred embodiment of the present invention, the acidifying agent comprises a pressurized gas obtained from a carbonaceous material conversion process. The process gas typically contains carbon dioxide as well as some light hydrocarbon gases such as methane, ethane, ethene, propane, propene, butane, butene, pentane, as further shown in Example 1. Typically, said process gas is withdrawn from the first separator, as shown in the figure and mixed with the flushing agent(s) in an inline mixer such as a static mixer before being introduced into the second phase separator. At operating pressures of the second phase separator of the present invention, CO 2 dissolves in the water phase and forms carbonic acid, whereby the water is acidified to a pH in the range of 2.5 to 4. In addition, under operating conditions, the light hydrocarbon gases mentioned above can be dissolved in the oil phase, resulting in reduced oil viscosity and/or reduced oil phase density and/or improved oil phase hydrophobicity. Thereby, the separation efficiency is increased, as will be shown in the following examples. Another advantage of using process gas as an acidifying agent is that it easily separates from the oil product and/or flushing agent when the pressure is reduced to ambient values, which facilitates further processing.

- 14 040945 этих потоков.- 14 040945 of these streams.

На фиг. 5 показан схематический чертеж предпочтительного варианта осуществления 3-фазного сепаратора по изобретению. Смесь продуктов предпочтительно поступает в фазовый сепаратор через впуск (1) для продукта, расположенный в свободном пространстве над уровнем жидкости на одном конце сепаратора. Впуск для смеси продуктов предпочтительно снабжен отклонителем потока или распределителем (2), таким как диффузор, для уменьшения импульса текучей среды и отделения газа от жидкостей, в результате чего достигается более эффективное разделение газа и жидкости. В других аспектах настоящего изобретения впуск для продукта может содержать или дополнительно содержать циклоны или группы циклонов (2).In FIG. 5 is a schematic drawing of a preferred embodiment of a 3-phase separator according to the invention. The product mixture preferably enters the phase separator through a product inlet (1) located in the free space above the liquid level at one end of the separator. The product mixture inlet is preferably provided with a flow diverter or distributor (2), such as a diffuser, to reduce fluid momentum and separate gas from liquids, resulting in a more efficient separation of gas and liquid. In other aspects of the present invention, the product inlet may contain or additionally contain cyclones or groups of cyclones (2).

В альтернативном предпочтительном варианте осуществления сепаратор может включать сепаратор мгновенного испарения/дегазатор, где газ отделяется от смеси продуктов, и жидкая смесь продуктов вводится в сепаратор через погружной отвод ниже уровня водной фазы (не показано на фигуре).In an alternative preferred embodiment, the separator may include a flash separator/degasser where the gas is separated from the product mixture and the liquid product mixture is introduced into the separator through a dip below the water phase (not shown in the figure).

Во многих предпочтительных вариантах осуществления трехфазный сепаратор дополнительно оснащен средствами распределения потока, устройствами для разрушения волны и пены, такими как перфорированные перегородки (3), ламеллярные пластины (4) или сетка для стабилизации потока, как показано на фигуре. Трехфазный сепаратор в соответствии с настоящим изобретением может в дополнительных аспектах также включать коалесцирующие устройства (5), такие как сетка, ламеллярные пластины и/или электрокоалесцирующие устройства для ускорения процесса коалесценции, тем самым достигается более эффективное разделение фаз.In many preferred embodiments, the three-phase separator is further equipped with flow distribution means, wave and foam breaking devices such as perforated baffles (3), lamellar plates (4) or flow stabilization mesh as shown in the figure. The three-phase separator according to the present invention may, in additional aspects, also include coalescing devices (5) such as mesh, lamellar plates and/or electrocoalescing devices to speed up the coalescence process, thereby achieving a more efficient phase separation.

Трехфазный сепаратор в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения обычно также содержит одну или более отбивных решеток (6) для разделения жидких фаз. Часто наблюдается перелив масляной фазы, как показано на фигуре.The three-phase separator according to the embodiments of the present invention usually also contains one or more chopping grids (6) for separating the liquid phases. Overflow of the oil phase is often observed, as shown in the figure.

Газ, как правило, отводится из выпуска (10) на противоположном конце от впуска и часто проходит через каплеотбойник или туманоуловитель (9) для удаления капель перед их отведением из сепаратора, как показано на фигуре. Предпочтительные каплеотбойные устройства (9) по настоящему изобретению включают сетки, змеевидные лопатки и циклоны.The gas is typically vented from the outlet (10) at the opposite end of the inlet and often passes through a mist eliminator or mist eliminator (9) to remove droplets before they are removed from the separator, as shown in the figure. Preferred mist eliminators (9) of the present invention include screens, serpentine vanes and cyclones.

Фазовый сепаратор по настоящему изобретению обычно также оснащен средствами измерения и контроля уровня (7) водной фазы и уровня (8) масляной фазы.The phase separator according to the present invention is usually also equipped with means for measuring and controlling the level (7) of the water phase and the level (8) of the oil phase.

Водная фаза отводится через выпуск (11) для воды, а масляная фаза - через выпуск (12) для масляных продуктов. Оба выпуска обычно оснащены воронкогасителями, чтобы исключить образование воронок при открытии клапанов. Вихревая воронка может потенциально засосать некоторое количество газа из парового пространства и вновь втянуть его в выпуск для жидкости.The aqueous phase is discharged through the outlet (11) for water, and the oil phase through the outlet (12) for oil products. Both outlets are usually fitted with funnel quenchers to prevent funneling when the valves are opened. The vortex can potentially suck in some gas from the vapor space and draw it back into the liquid outlet.

На фиг. 6 показана принципиальная схема другого варианта осуществления системы разделения по изобретению, дополнительно содержащая сепаратор мгновенного испарения для извлечения низкокипящих соединений и воды из масляной фазы после второго фазового сепаратора; Как правило, сепаратор мгновенного испарения работает при температуре в диапазоне от 80 до 150°C, например, в диапазоне от 100 до 130°C. Давление масляного продукта обычно снижается до близкого к окружающей среде перед поступлением в указанный сепаратор мгновенного испарения, в результате чего масляный продукт разделяется на: 1) газовую фазу, содержащую технологический газ, низкокипящие соединения масла (легкие фракции), воду и, в ряде случаев, понизители вязкости и/или плотности; 2) масляную фазу, содержащую обезвоженный и обеззоленный масляный продукт. Газ из сепаратора мгновенного испарения охлаждают для конденсации конденсируемой части газовой фазы, такой как вода, низкокипящая фракция масла и/или понизители вязкости и/или плотности, и далее отделяют от неконденсируемой части газа. Конденсируемая часть газа может быть дополнительно разделена на водную фазу и органическую/легкую фазу с помощью гравиметрического разделения фаз. Как водная фаза, так и органическая фаза могут в соответствии с настоящим изобретением быть рециркулированы в качестве промывочных агентов, как дополнительно показано на фиг. 8. Дополнительная часть органической (легкой) фазы может в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения быть повторно смешана с масляным продуктом, как дополнительно показано на фиг. 8. Следовательно, с помощью мгновенного разделения по настоящему изобретению получается, что промывочные агенты могут быть извлечены и/или содержание воды в масле может быть дополнительно снижено, тем самым получают более экономичную и эффективную систему разделения.In FIG. 6 shows a schematic diagram of another embodiment of the separation system of the invention, further comprising a flash separator for removing low boiling compounds and water from the oil phase after the second phase separator; As a rule, the flash separator operates at a temperature in the range from 80 to 150°C, for example, in the range from 100 to 130°C. The oil product is typically depressurized to near ambient before entering said flash separator, whereby the oil product is separated into: 1) a gas phase containing process gas, low-boiling oil compounds (light ends), water and, in some cases, viscosity and/or density reducers; 2) an oil phase containing dehydrated and deashed oil product. The gas from the flash separator is cooled to condense the condensable part of the gas phase, such as water, low-boiling oil fraction and/or viscosity and/or density reducers, and is further separated from the non-condensable part of the gas. The condensable portion of the gas can be further separated into an aqueous phase and an organic/light phase using gravimetric phase separation. Both the aqueous phase and the organic phase can be recycled as flushing agents in accordance with the present invention, as further shown in FIG. 8. An additional portion of the organic (light) phase may, in accordance with an embodiment of the present invention, be reblended into the oil product, as further shown in FIG. 8. Therefore, with the flash separation of the present invention, it is obtained that flushing agents can be recovered and/or the water content of the oil can be further reduced, thereby obtaining a more economical and efficient separation system.

На фиг. 7 показана принципиальная схема предпочтительного варианта осуществления системы разделения по изобретению, дополнительно содержащая сепаратор мгновенного испарения или дегазатор для отделения газа от конвертированной сырьевой смеси перед поступлением в первый фазовый сепаратор. Сепаратор мгновенного испарения или дегазатор по настоящему изобретению могут работать при более высоком давлении, чем последующие фазовые сепараторы, например, при давлении в диапазоне 50-150 бар (5-15 МПа), при этом по меньшей мере часть технологического газа может быть извлечена при более высоком давлении, чем в фазовых сепараторах, расположенных ниже по потоку, в результате чего обеспечивается более легкое извлечение диоксида углерода и/или водорода из указанного газового потока. Кроме того, при работе указанного сепаратора мгновенного испарения/дегазатора при более высоком давлении, чем в расположенных ниже по потоку фазовых сепараторах, стоимость фазоIn FIG. 7 is a schematic diagram of a preferred embodiment of the separation system of the invention further comprising a flash separator or degasser to separate gas from the converted feed mixture prior to entering the first phase separator. The flash separator or degasser of the present invention can be operated at a higher pressure than subsequent phase separators, for example, at a pressure in the range of 50-150 bar (5-15 MPa), while at least part of the process gas can be recovered at more higher pressure than downstream phase separators, resulting in an easier recovery of carbon dioxide and/or hydrogen from said gas stream. In addition, by operating said flash separator/degasser at a higher pressure than downstream phase separators, the cost of the phase

- 15 040945 вых сепараторов может быть снижена.- 15 040945 outlet separators can be reduced.

На фиг. 8 показана принципиальная схема предпочтительного варианта осуществления системы разделения по изобретению. Система разделения содержит первый фазовый сепаратор для разделения потока продуктов на газовую фазу, масляную фазу и водную фазу, содержащую растворенные соли и жидкие органические соединения водной фазы. Масляную фазу из первого сепаратора далее очищают путем смешивания ее с одним или более промывочными агентами перед поступлением во второй фазовый сепаратор. Как показано на фигуре, предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения может дополнительно включать, по меньшей мере, частичную рециркуляцию и смешивание отделенного промывочного агента из второго фазового сепаратора и/или извлеченных легких фракций из сепаратора мгновенного испарения с маслом. Легкие фракции могут представлять собой один или более понизителей вязкости и/или плотности, как описано выше. Дополнительные добавки, такие как добавочный промывочный агент (агенты) и/или деэмульгаторы, могут быть добавлены и смешаны с масляной фазой, как показано на чертеже.In FIG. 8 shows a schematic diagram of a preferred embodiment of the separation system of the invention. The separation system includes a first phase separator for separating the product stream into a gas phase, an oil phase and an aqueous phase containing dissolved salts and liquid organic compounds of the aqueous phase. The oil phase from the first separator is further purified by mixing it with one or more flushing agents before entering the second phase separator. As shown in the figure, a preferred embodiment of the present invention may further include at least partial recycling and mixing of the separated flushing agent from the second phase separator and/or recovered light ends from the flash separator with oil. The light ends may be one or more viscosity and/or density reducers as described above. Additional additives such as additional flushing agent(s) and/or demulsifiers may be added and mixed with the oil phase as shown in the drawing.

На фиг. 9 представлена принципиальная схема предпочтительного варианта осуществления способа высокого давления, предназначенного для переработки сырьевого потока, содержащего углеродсодержащий материал; схема включает предпочтительную систему разделения, включающую в себя систему извлечения для извлечения жидких органических соединений водной фазы и гомогенных катализаторов в форме калия и натрия. Водная фаза из первого сепаратора и необязательно вода, отделенная на стадии мгновенного испарения, и/или водный промывочный агент (агенты) подаются на стадию (6) извлечения, где технологическая вода разделяется на водный поток, обедненный жидкими органическими соединениями водной фазы и гомогенным катализатором (катализаторами) в форме калия и натрия, и водный поток, обогащенный жидкими органическими соединениями водной фазы и гомогенными катализаторами в форме калия и натрия. Водный поток после разделения может быть направлен на стадию фильтрации перед поступлением в систему (6) извлечения. Кроме того, рН водного потока после разделения предпочтительно поддерживают в диапазоне 8-14, например в диапазоне 9-14, предпочтительно в диапазоне 10-14, например в диапазоне 10-13, и в соответствии с настоящим изобретением это может быть выполнено путем добавления гидроксида натрия в водный поток после разделения перед поступлением в блок извлечения, как показано на фигуре. Выпускной поток дополнительно отводится из водного потока, обогащенного жидкими органическими соединениями водной фазы и гомогенными катализаторами в форме калия и натрия, как показано на фигуре. Оставшуюся водную фазу, обогащенную жидкими органическими соединениями водной фазы и гомогенными катализаторами, в соответствии с изобретением рециркулируют на стадию подготовки сырья. Блок (6) извлечения может в соответствии с настоящим изобретением включать один или более способов, выбранных из группы испарения, дистилляции, обратного осмоса, нанофильтрации, ультрафильтрации, первапорации и использования неподвижных слоев активированного угля.In FIG. 9 is a schematic diagram of a preferred embodiment of a high pressure process for processing a feed stream containing carbonaceous material; the scheme includes a preferred separation system, including a recovery system for recovering liquid organic compounds of the aqueous phase and homogeneous catalysts in the form of potassium and sodium. The aqueous phase from the first separator and optionally the water separated in the flash stage and/or the aqueous washing agent(s) are fed to the recovery stage (6) where the process water is separated into an aqueous stream depleted in liquid organic compounds of the aqueous phase and homogeneous catalyst ( catalysts) in the form of potassium and sodium, and an aqueous stream enriched with liquid organic compounds of the aqueous phase and homogeneous catalysts in the form of potassium and sodium. The water stream after separation can be sent to the filtration stage before entering the extraction system (6). In addition, the pH of the aqueous stream after separation is preferably maintained in the range of 8-14, for example in the range of 9-14, preferably in the range of 10-14, for example in the range of 10-13, and in accordance with the present invention, this can be done by adding hydroxide sodium into the water stream after separation before entering the extraction unit, as shown in the figure. The outlet stream is further removed from the aqueous stream enriched in liquid organic compounds of the aqueous phase and homogeneous catalysts in the form of potassium and sodium, as shown in the figure. The remaining aqueous phase, enriched in liquid organic compounds of the aqueous phase and homogeneous catalysts, is recycled in accordance with the invention to the raw material preparation stage. The extraction unit (6) according to the present invention may include one or more methods selected from the group of evaporation, distillation, reverse osmosis, nanofiltration, ultrafiltration, pervaporation and the use of fixed beds of activated carbon.

На фиг. 10 показана принципиальная схема предпочтительного варианта осуществления системы извлечения по настоящему изобретению, включающая способ испарения. Технологическая вода после разделения подается в испаритель, такой как испаритель с падающей пленкой, где фракция, соответствующая количеству воды, поступающей в систему высокого давления с сырьем и добавками, испаряется. Как правило, отношение концентрата к объединенным водным фазам, поступающим в блок извлечения, находится в диапазоне от примерно 0,1 до примерно 0,9, например, в диапазоне 0,2-0,8. Часто отношение концентрата к объединенным водным фазам, входящим в блок извлечения, находится в диапазоне от примерно 0,25 до примерно 0,7, например, в диапазоне 0,3-0,6. В других вариантах осуществления настоящего изобретения отношение концентрата к объединенным водным фазам (потоку технологической воды), входящим в блок извлечения, обычно находится в диапазоне от примерно 0,25 до примерно 0,6, например, в диапазоне 0,3-0,6. Поток технологической воды после разделения может расширяться на одной или более стадий мгновенного испарения перед поступлением на стадию испарения. Технологическая вода (объединенная водная фаза) может в соответствии с аспектом настоящего изобретения быть дополнительно отфильтрована (не показано на фигуре) перед поступлением в испаритель для удаления в ряде случаев суспендированных твердых частиц, чтобы уменьшить загрязнение испарителя и увеличить интервалы очистки. Фильтрация может предпочтительно быть выполнена с возможностью удаления твердых частиц крупнее 500 мкм, например, фильтрующее устройство может быть выполнено с возможностью удаления частиц крупнее 250 мкм; предпочтительно фильтрующее устройство выполнено с возможностью удаления частиц крупнее 100 мкм, например, частиц крупнее 50 мкм. Кроме того, величина рН объединенной водной фазы, поступающей на извлечение, по настоящему изобретению предпочтительно поддерживается в щелочном диапазоне, например, в диапазоне 7-14, например, в диапазоне рН 814, предпочтительно рН водной фазы в блоке извлечения поддерживается в диапазоне 9-14, например, в диапазоне 10-13. В аспекте настоящего изобретения указанное поддержание рН в указанном диапазоне осуществляют путем измерения рН и добавления гидроксида натрия к объединенной водной фазе, поступающей в блок извлечения. Поддержание рН в указанном диапазоне в блоке извлечения дает преимущество, заключающееся в снижении количества фенольных смол в дистилляте. Испарившаяся фракция (дистиллят) может проходить через туманоуловитель/устройство разрушения пены, расположенIn FIG. 10 is a schematic diagram of a preferred embodiment of the recovery system of the present invention, including an evaporation process. The process water after separation is fed to an evaporator, such as a falling film evaporator, where a fraction corresponding to the amount of water entering the high pressure system with raw materials and additives is evaporated. Typically, the ratio of concentrate to combined aqueous phases entering the recovery unit is in the range of about 0.1 to about 0.9, such as in the range of 0.2-0.8. Often the ratio of concentrate to combined aqueous phases included in the recovery unit is in the range from about 0.25 to about 0.7, for example, in the range of 0.3-0.6. In other embodiments of the present invention, the ratio of concentrate to combined aqueous phases (process water stream) entering the recovery unit is typically in the range of about 0.25 to about 0.6, such as in the range of 0.3-0.6. The process water stream after separation may be expanded in one or more flash stages before entering the evaporation stage. The process water (combined aqueous phase) may, in accordance with an aspect of the present invention, be further filtered (not shown) prior to entering the evaporator to remove, in some cases, suspended solids to reduce evaporator fouling and extend cleaning intervals. Filtration can preferably be configured to remove solid particles larger than 500 µm, for example, the filter device can be configured to remove particles larger than 250 µm; preferably, the filter device is adapted to remove particles larger than 100 microns, for example, particles larger than 50 microns. In addition, the pH of the combined aqueous phase entering the recovery according to the present invention is preferably maintained in the alkaline range, for example, in the range of 7-14, for example, in the pH range of 814, preferably the pH of the aqueous phase in the recovery unit is maintained in the range of 9-14 , for example, in the range 10-13. In an aspect of the present invention, said maintenance of pH within said range is accomplished by measuring pH and adding sodium hydroxide to the combined aqueous phase entering the recovery unit. Maintaining the pH within this range in the recovery unit has the advantage of reducing the amount of phenolics in the distillate. The evaporated fraction (distillate) can pass through the mist eliminator/foam breaker, located

- 16 040945 ное в верхней части испарителя, и во многих применениях настоящего изобретения давление испарившейся фракции несколько повышается, например, путем механической рекомпрессии пара (как показано на фигуре) или термической рекомпрессии пара за счет нагнетания пара в эжектор. Степень сжатия может в соответствии со многими вариантами осуществления настоящего изобретения достигать 2, например, степень сжатия до 1,6 бар (0,16 МПа); предпочтительно степень сжатия компрессора составляет до 1,3, например, до 1,2. За счет увеличения давления испаряемой фракции температура конденсации пара увеличивается, благодаря чему можно использовать тот же пар для подачи тепла, требуемого в процессе испарения, что делает процесс испарения очень энергоэффективным. Необязательно, повторно сжатый пар может контактировать с основанием, таким как гидроксид натрия, в абсорбере перед возвращением в испаритель на другой стороне испарительной поверхности. Таким образом, общее содержание органического углерода в дистилляте, например, фенольных смол, снижается. Щелочной раствор абсорбента из абсорбера предпочтительно вводится в концентрат в испарителе и может по меньшей мере частично заменять основание, используемое для поддержания рН в испарителе. Конденсированный дистиллят может необязательно проходить стадию коалесценции для дальнейшего уменьшения содержания неполярных соединений перед сбросом. В некоторых случаях практического применения настоящего изобретения конденсированный дистиллят может быть дополнительно охлажден и может проходить через дополнительную стадию конечной обработки, такую как фильтр с активированным углем или мембранная фильтрация, например, стадия обратного осмоса или биореактор, например, стадия аэробной очистки сточных вод, перед сбросом. Таким образом получают водную фазу, обедненную жидкими органическими соединениями водной фазы и гомогенным катализатором в форме калия и натрия. Как показано на фигуре, несконденсированные пары могут быть отведены со стороны конденсации испарителя. Несконденсированные пары могут во многих применениях настоящего изобретения содержать соединения, имеющие температуру конденсации ниже, чем у воды, такие как метанол, этанол и ацетон, а также неконденсирующийся газ. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения несконденсированные пары могут проходить через дополнительный конденсатор, работающий при более низкой температуре, чем температура конденсации в испарителе, где происходит дальнейшая конденсация легких соединений и воды, как показано на фигуре. Газ отделяется от дополнительно сконденсированных соединений в сепараторе и удаляется. Дополнительно сконденсированные соединения предпочтительно рециркулируют на стадию (1) подготовки сырья, предпочтительно, путем смешивания их с концентратом, выходящим из испарителя, как показано на фиг. 10. Концентрат предпочтительно непрерывно отводят из испарителя и разделяют на поток концентрата, выходящий из испарителя, и поток рециркулирующего концентрата в испаритель. Выпускной поток в соответствии с настоящим изобретением отводится из потока концентрата, как показано на фигуре, и оставшийся поток концентрата, обогащенный жидкими органическими соединениями водной фазы и гомогенным катализатором (катализаторами) в форме калия и/или натрия, рециркулируют на стадию (1) подготовки сырья. Выпускной поток может быть дополнительно обработан, например, как показано на фиг. 13 и 14, или же он может сжигаться или совместно сжигаться.- 16 040945 at the top of the evaporator, and in many applications of the present invention, the pressure of the evaporated fraction is increased somewhat, for example, by mechanical vapor recompression (as shown in the figure) or thermal vapor recompression by forcing steam into the ejector. The compression ratio can be as high as 2 in accordance with many embodiments of the present invention, for example, a compression ratio of up to 1.6 bar (0.16 MPa); preferably the compression ratio of the compressor is up to 1.3, for example up to 1.2. By increasing the pressure of the evaporated fraction, the condensation temperature of the steam is increased, so that the same steam can be used to supply the heat required in the evaporation process, making the evaporation process very energy efficient. Optionally, the recompressed vapor may be contacted with a base such as sodium hydroxide in the absorber before being returned to the evaporator on the other side of the evaporative surface. Thus, the total content of organic carbon in the distillate, for example, phenolic resins, is reduced. The alkaline absorbent solution from the absorber is preferably added to the concentrate in the evaporator and can at least partially replace the base used to maintain the pH in the evaporator. The condensed distillate may optionally undergo a coalescence step to further reduce the content of non-polar compounds before being discarded. In some cases of practice of the present invention, the condensed distillate may be further cooled and may pass through an additional final treatment stage, such as an activated carbon filter or membrane filtration, for example, a reverse osmosis stage or a bioreactor, for example, an aerobic wastewater treatment stage, before being discharged. . In this way an aqueous phase is obtained which is depleted of liquid organic compounds of the aqueous phase and of a homogeneous catalyst in the form of potassium and sodium. As shown in the figure, non-condensed vapors can be drawn off from the condensing side of the evaporator. The non-condensed vapors may, in many applications of the present invention, contain compounds having a dew point lower than that of water, such as methanol, ethanol, and acetone, as well as a non-condensable gas. According to a preferred embodiment of the invention, the non-condensed vapors may pass through an additional condenser operating at a temperature lower than the dew point of the evaporator, where the light compounds and water are further condensed as shown in the figure. The gas is separated from the additionally condensed compounds in the separator and removed. The additionally condensed compounds are preferably recycled to stage (1) of raw material preparation, preferably by mixing them with the concentrate leaving the evaporator, as shown in FIG. 10. The concentrate is preferably continuously withdrawn from the evaporator and separated into a concentrate stream leaving the evaporator and a recycle concentrate stream to the evaporator. The outlet stream according to the present invention is withdrawn from the concentrate stream as shown in the figure, and the remaining concentrate stream, enriched in liquid organic compounds of the aqueous phase and homogeneous catalyst(s) in the form of potassium and/or sodium, is recycled to stage (1) of preparing the feedstock . The outlet stream may be further processed, for example as shown in FIG. 13 and 14, or it may be incinerated or co-incinerated.

На фиг. 11 показана принципиальная схема другого варианта осуществления системы извлечения, содержащая две дистилляционные колонны для разделения потока технологической воды на первый поток, обогащенный жидкими органическими соединениями водной фазы, имеющими температуру кипения ниже, чем у воды, такими как метанол, этанол и ацетон и вода, второй поток, содержащий очищенную воду для отведения, и третий поток, содержащий концентрат органических соединений водной фазы, имеющих температуру кипения выше, чем у воды, такими как фенольные соединения, вода и гомогенный катализатор в форме калия и натрия. Основание, такое как гидроксид натрия, может быть добавлено в технологическую воду перед поступлением в первую колонну дистилляции, чтобы поддерживать рН технологической воды в заранее определенном диапазоне, чтобы регулировать летучесть фенольных соединений во время дистилляции.In FIG. 11 shows a schematic diagram of another embodiment of a recovery system comprising two distillation columns for separating a process water stream into a first stream enriched in aqueous phase liquid organic compounds having a boiling point lower than water, such as methanol, ethanol and acetone and water, a second a stream containing purified water for withdrawal; and a third stream containing a concentrate of aqueous phase organic compounds having a boiling point higher than water, such as phenolic compounds, water, and a homogeneous catalyst in the form of potassium and sodium. A base, such as sodium hydroxide, may be added to the process water prior to entering the first distillation column to maintain the pH of the process water within a predetermined range to control the volatility of the phenolic compounds during distillation.

На фиг. 12 показана схема предпочтительного варианта осуществления блока извлечения, содержащая испаритель и две дистилляционные колонны. Основание, такое как гидроксид натрия, может быть добавлено в технологическую воду перед поступлением в испаритель, чтобы поддерживать рН технологической воды в заранее определенном диапазоне, чтобы регулировать летучесть фенольных соединений в испарителе. В качестве альтернативы, значение рН в испарителе можно по меньшей мере частично регулировать путем контакта испарившейся фракции с основанием, таким как гидроксид натрия, в абсорбере перед конденсацией и смешиванием указанного щелочного абсорбента из абсорбера с технологической водой перед поступлением в испаритель и/или в испарителе. Водный поток (концентрат), обогащенный жидкими органическими соединениями водной фазы и гомогенным катализатором в форме калия и натрия, отводится из испарителя и рециркулирует на стадию подготовки сырья после отведения выпускного потока для предотвращения нежелательного накопления хлоридов и других соединений вследствие указанной рециркуляции. Испарившаяся фракция из испарителя предпочтительно конденсируется перед поступлением в первую дистилляционную колонну, чтобы регулировать поток газа в первой дистилляционной колонне. Испарившаяся фракция из испарителя содержит более легкие соединения, чем вода, такие как метанол, этанол и ацетон, вода, а также небольшие концентрации более тяжелыхIn FIG. 12 shows a diagram of a preferred embodiment of a recovery unit comprising an evaporator and two distillation columns. A base, such as sodium hydroxide, may be added to the process water prior to entering the evaporator to keep the pH of the process water within a predetermined range to control the volatility of the phenolic compounds in the evaporator. Alternatively, the pH in the evaporator can be at least partially controlled by contacting the evaporated fraction with a base such as sodium hydroxide in the absorber prior to condensation and mixing said alkaline absorbent from the absorber with the process water prior to entering the evaporator and/or in the evaporator. An aqueous stream (concentrate) enriched in liquid organic compounds of the aqueous phase and a homogeneous catalyst in the form of potassium and sodium is withdrawn from the evaporator and recycled to the stage of preparation of raw materials after diverting the outlet stream to prevent undesirable accumulation of chlorides and other compounds due to this recirculation. The evaporated fraction from the evaporator is preferably condensed before entering the first distillation column in order to control the gas flow in the first distillation column. The evaporated fraction from the evaporator contains compounds lighter than water, such as methanol, ethanol and acetone, water, as well as small concentrations of heavier

- 17 040945 соединений, имеющих температуру кипения выше, чем у воды. В первой колонне легкая фракция концентрируется и выходит из колонны в верхней части с некоторым количеством воды. Легкая фракция в соответствии с настоящим изобретением может быть рециркулирована на стадию подготовки сырья, необязательно, путем смешивания ее с концентратом после испарения, после отведения выпускного потока. Кубовый продукт первой дистилляционной колонны полностью обеднен жидкими органическими соединениями водной фазы и гомогенными катализаторами, но обогащен тяжелыми соединениями, имеющими температуру кипения выше чем у воды, по сравнению с испарившейся фракцией из испарителя, и часто требует дополнительной обработки для соответствия экологическим требованиям для сброса. Соответственно, кубовая фракция из первой дистилляционной колонны обычно подвергается дополнительной обработке. Эта обработка в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения может выполняться путем подачи ее во вторую дистилляционную колонну для разделения на очищенный водный продукт и водный раствор, обогащенный тяжелыми органическими соединениями с температурой кипения выше, чем у воды, как показано на фигуре. Кубовый продукт может быть рециркулирован и введен на стадию испарения или, в качестве альтернативы, может быть рециркулирован на стадию подготовки сырья. Головной продукт содержит поток очищенной воды, который может быть сброшен. В альтернативном предпочтительном варианте осуществления по настоящему изобретению кубовый продукт из первой дистилляционной колонны может быть направлен на стадию конечной обработки перед сбросом, такую как фильтр с активированным углем или мембранный способ, например, стадия обратного осмоса или нанофильтрации, или стадия первапорации, или обработка в биореакторе, например, стадия аэробной очистки сточных вод, вместо второй дистилляционной колонны. Количество очищенного водного продукта, подлежащего сбросу, равно количеству воды, поступающей в способ вместе с сырьем и другими добавками. Как правило, это соответствует коэффициенту концентрирования от примерно 1,1 до примерно 5, например, коэффициенту концентрирования в диапазоне от 1,5 до 4. Кроме того, технологическая вода обычно содержит большое количество электролитов, таких как гомогенный катализатор, что может привести к проблемам осаждения и загрязнения, а также к более частой очистке и техническому обслуживанию; это может быть трудно контролировать в системе на фиг. 11. Комбинированный вариант осуществления с испарителем и дистилляцией является более надежным и контролируемым. Таким образом, система извлечения, содержащая испаритель с поддержанием рН в заданном диапазоне, образующий водный поток, обогащенный жидкими органическими соединениями водной фазы и гомогенными катализаторами, из которого отводится выпускной поток, и по меньшей мере одну дистилляционную колонну для дополнительной обработки испарившейся фракции из испарителя, представляет собой предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения.- 17 040945 compounds having a boiling point higher than that of water. In the first column, the light fraction is concentrated and exits the column at the top with some water. The light fraction in accordance with the present invention can be recycled to the stage of preparation of raw materials, optionally, by mixing it with the concentrate after evaporation, after diverting the exhaust stream. The bottom product of the first distillation column is completely depleted in aqueous liquid organics and homogeneous catalysts, but is enriched in heavy compounds having a boiling point higher than that of water compared to the evaporated fraction from the evaporator, and often requires additional processing to meet environmental requirements for discharge. Accordingly, the bottoms fraction from the first distillation column is usually further processed. This treatment, according to a preferred embodiment of the present invention, can be carried out by feeding it to a second distillation column for separating into a purified aqueous product and an aqueous solution enriched in heavy organic compounds with a boiling point higher than that of water, as shown in the figure. The bottoms product may be recycled and introduced to the evaporation stage, or alternatively may be recycled to the feed preparation stage. The head product contains a purified water stream which can be discarded. In an alternative preferred embodiment of the present invention, the bottoms product from the first distillation column may be sent to a pre-discharge final treatment step, such as an activated carbon filter or a membrane process, such as a reverse osmosis or nanofiltration step, or a pervaporation step, or a bioreactor treatment. , for example, an aerobic wastewater treatment stage, instead of a second distillation column. The amount of purified water product to be discarded is equal to the amount of water entering the process along with the feedstock and other additives. Typically, this corresponds to a concentration factor of from about 1.1 to about 5, for example, a concentration factor in the range of 1.5 to 4. In addition, process water usually contains a large amount of electrolytes, such as a homogeneous catalyst, which can lead to problems deposition and pollution, as well as more frequent cleaning and maintenance; this can be difficult to control in the system of FIG. 11. The combined embodiment with evaporator and distillation is more reliable and controllable. Thus, a recovery system comprising a pH controlled evaporator producing an aqueous stream enriched in liquid organic compounds of the aqueous phase and homogeneous catalysts, from which an outlet stream is withdrawn, and at least one distillation column for additional processing of the evaporated fraction from the evaporator, is a preferred embodiment of the present invention.

На фиг. 13 показана принципиальная схема предпочтительной системы обработки выпускного потока, содержащая блок отделения соли, содержащий первый фильтр и два неподвижных слоя с хлоридселективной ионообменной смолой. Выпускной поток, отводимый из водного потока, обогащенного жидкими органическими соединениями водной фазы и гомогенными катализаторами в форме калия и натрия (концентрат), из испарителя сначала фильтруется в фильтре для удаления суспендированных частиц и затем подается на стадию хлоридселективного ионного обмена, включающую по меньшей мере два неподвижных слоя, заполненных хлоридселективной ионообменной смолой, расположенных параллельно. Клапанный механизм из запорных клапанов позволяет переводить слой в автономный режим для очистки/регенерации с помощью обратного потока или обратной промывки очищающей текучей средой, находясь в автономном режиме. Часто очищающая текучая среда содержит деионизированную воду. Таким образом, обеспечивается непрерывная работа, и удаление хлоридов может продолжаться в подключенном ионообменном слое (слоях), тогда как ионообменный слой (слои), находящийся в автономном режиме, может быть очищен. При этом образуется водный поток концентрата с низким содержанием хлоридов и выходящий водный поток, обогащенный хлоридами. Количество удаляемых хлоридов в соответствии с настоящим изобретением адаптировано для обеспечения удаления хлоридов, соответствующего количеству хлоридов, поступающих в способ с углеродсодержащим сырьем. Как правило, удаление хлорида на указанной стадии ионного обмена согласно настоящему изобретению составляет по меньшей мере 50% хлоридов в концентрированной водной фазе, поступающей на указанную стадию ионного обмена, например, удаление хлорида составляет по меньшей мере 60%. Во многих вариантах осуществления согласно настоящему изобретению удаление хлорида на указанной стадии ионного обмена согласно настоящему изобретению составляет по меньшей мере 70% хлоридов в концентрированной водной фазе, поступающей на указанную стадию ионного обмена, например, по меньшей мере 80%. Обедненный хлоридами поток из указанной стадии ионного обмена хлоридов по настоящему изобретению предпочтительно рециркулируют на стадию 1 подготовки сырьевой смеси, например, путем смешивания его с оставшимся потоком концентрата из испарителя. Обогащенный хлоридами водный поток в конечном счете сбрасывается после дополнительной очистки. Во многих вариантах осуществления согласно настоящему изобретению количество гомогенного катализатора (катализаторов) в форме калия и/или натрия, такого как остающееся в указанном обедненном хлоридами выходящем потоке указанной стадии ионного обмена хлоридов, составляет по меньшей мере 70 мас.% количества, поступающего на указанную стадию ионного обмена хлоридов, например, по меньшей мере, 80 мас.%. ПредпочтительноIn FIG. 13 is a schematic diagram of a preferred exhaust stream treatment system comprising a salt separation unit comprising a first filter and two fixed beds with a chloride selective ion exchange resin. The outlet stream from the aqueous stream enriched in liquid organic compounds of the aqueous phase and homogeneous catalysts in the form of potassium and sodium (concentrate) from the evaporator is first filtered in a filter to remove suspended particles and then fed to a chloride selective ion exchange stage comprising at least two fixed beds filled with chloride-selective ion-exchange resin arranged in parallel. The valving mechanism of check valves allows the bed to be taken offline for cleaning/regeneration by backflow or backflushing with cleaning fluid while offline. Often the cleaning fluid contains deionized water. In this way, continuous operation is ensured and chloride removal can continue in the connected ion exchange bed(s) while the offline ion exchange bed(s) can be cleaned. This produces an aqueous concentrate stream with a low content of chlorides and an effluent aqueous stream enriched in chlorides. The amount of chlorides removed in accordance with the present invention is adapted to provide chloride removal corresponding to the amount of chlorides entering the process with the carbonaceous feed. Typically, the chloride removal in said ion exchange step according to the present invention is at least 50% of the chlorides in the concentrated aqueous phase entering said ion exchange step, eg the chloride removal is at least 60%. In many embodiments of the present invention, the chloride removal in said ion exchange step of the present invention is at least 70% chloride in the concentrated aqueous phase entering said ion exchange step, eg, at least 80%. The chloride-depleted stream from said chloride ion exchange stage of the present invention is preferably recycled to stage 1 of the preparation of the raw mixture, for example, by mixing it with the remaining concentrate stream from the evaporator. The chloride-rich aqueous stream is ultimately discarded after further treatment. In many embodiments according to the present invention, the amount of homogeneous catalyst(s) in the form of potassium and/or sodium, such as remaining in said chloride-depleted effluent of said chloride ion exchange stage, is at least 70 wt.% of the amount entering said stage ion exchange of chlorides, for example, at least 80 wt.%. Preferably

- 18 040945 количество гомогенного катализатора (катализаторов) в форме калия и/или натрия, такого как остающееся в указанном обедненном хлоридами выходящем потоке указанной стадии ионного обмена хлоридов, составляет по меньшей мере 85 мас.% количества, поступающего на указанную стадию ионного обмена хлоридов, например, по меньшей мере, 90 мас.%. В связи с этим, на стадии 1 предварительной подготовки требуется добавлять меньшее количество добавочного гомогенного катализатора, и обеспечивается в целом более эффективный и экономичный способ, как далее проиллюстрировано на примерах.- 18 040945 the amount of homogeneous catalyst(s) in the form of potassium and/or sodium, such as remaining in said chloride-depleted effluent of said chloride ion exchange stage, is at least 85 wt.% of the amount entering said chloride ion exchange stage, for example, at least 90 wt.%. Therefore, less additional homogeneous catalyst needs to be added in pretreatment step 1, and an overall more efficient and economical process is provided, as will be illustrated in the following examples.

На фиг. 14 показана принципиальная схема другого предпочтительного варианта осуществления системы извлечения, включающая обработку концентрата выпускного потока в блоке отделения соли, включающую фильтрацию для удаления частиц и по меньшей мере два неподвижных ионообменных слоя, расположенных параллельно, включающие хлоридселективную ионообменную смолу, и клапанный механизм, позволяющий переводить в автономный режим ионообменный слой для очистки с помощью очищающей текучей среды, предпочтительно являющейся деионизированной водой. Как показано на фигуре, обработка концентрата выпускного потока дополнительно включает второй выпускной поток, отобранный из обедненного хлоридами потока концентрата после блока отделения соли. Второй выпускной поток отводится для предотвращения накопления натрия в системе.In FIG. 14 is a schematic diagram of another preferred embodiment of a recovery system including treatment of the effluent concentrate in a salt separation unit, including filtration to remove particles and at least two fixed ion exchange beds arranged in parallel, comprising a chloride selective ion exchange resin, and a valve mechanism allowing conversion to offline mode ion exchange bed for cleaning with a cleaning fluid, preferably deionized water. As shown in the figure, the processing of the effluent concentrate further includes a second effluent taken from the chloride-depleted concentrate stream downstream of the salt separation unit. The second exhaust stream is diverted to prevent sodium accumulation in the system.

Пример 1.Example 1

Получение водного концентрата.Obtaining water concentrate.

Топливную древесину (смесь главным образом из скандинавской ели, сосны, березы, включая кору) с содержанием влаги 36,6 мас.% и содержанием хлоридов 74 мг/кг измельчали в молотковой мельнице для получения максимального размера частиц 1 мм и смешивали в смесителе с высокой скоростью сдвига с рециркулируемым водным концентратом, включающим жидкие органические соединения водной фазы и гомогенные катализаторы в форме калия и натрия, с рециркулируемыми жидкими органическими соединениями масляной фазы, добавочным катализатором в виде карбоната калия и гидроксидом натрия для получения сырьевой смеси, содержащей следующее.________________________________Fuelwood (a mixture of mainly Scandinavian spruce, pine, birch, including bark) with a moisture content of 36.6 wt.% and a chloride content of 74 mg/kg was ground in a hammer mill to obtain a maximum particle size of 1 mm and mixed in a mixer with high shear rate with a recycled aqueous concentrate comprising liquid organic compounds of the aqueous phase and homogeneous catalysts in the form of potassium and sodium, with recycled liquid organic compounds of the oil phase, an additional catalyst in the form of potassium carbonate and sodium hydroxide to obtain a raw mixture containing the following.________________________________

Компонент Component % масс. % wt. Измельченная топливная древесина (на сухую массу) Chopped fuel wood (by dry weight) 23,0 23.0 Рециркулируемые жидкие органические соединения масляной фазы Recycled Liquid Organic Oil Phase Compounds 23,0 23.0 Вода Water 48,0 48.0 Жидкие органические соединения водной фазы Liquid organic compounds of the aqueous phase 4,44 4.44 Калий Potassium 0,91 0.91 Натрий Sodium 0,65 0.65 Хлорид Chloride 0,006 0.006

Сырьевую смесь конвертировали в установке непрерывного действия путем повышения ее давления до 334 бар (3,34 МПа) и нагревания ее до температуры 402°С, и выдерживания сырьевой смеси в условиях конверсии в течение приблизительно 12 мин перед ее охлаждением до 97°С, фильтрации ее через 500 мкм фильтр из нержавеющей стали, расширения и дальнейшего охлаждения конвертированной сырьевой смеси до давления окружающей среды и температуры 63 °C через систему снижения давления, содержащую ряд трубчатых элементов и дополнительный охладитель, и отделения газа из продукта в дегазаторе. Жидкие фазы вручную разделяли на масляную фазу, содержащую жидкие органические соединения масляной фазы, и водную фазу, содержащую жидкие органические соединения водной фазы и гомогенные катализаторы в водной фазе, содержащей жидкие органические соединения водной фазы.The feed mixture was converted in a continuous plant by pressurizing it to 334 bar (3.34 MPa) and heating it to a temperature of 402°C, and keeping the feed mixture under conversion conditions for approximately 12 minutes before cooling it to 97°C, filtering through a 500 µm stainless steel filter, expanding and further cooling the converted feed mixture to ambient pressure and a temperature of 63 °C through a pressure reduction system containing a number of tubular elements and an additional cooler, and degassing the product in a degasser. The liquid phases were manually separated into an oil phase containing liquid organic compounds of the oil phase and an aqueous phase containing liquid organic compounds of the aqueous phase and homogeneous catalysts in the aqueous phase containing liquid organic compounds of the aqueous phase.

Водную фазу подвергали процессу извлечения, как показано на фиг. 10, где коэффициент концентрирования составлял приблизительно 2,2. Система извлечения работала в четырех различных конфигурациях, как показано ниже в табл. 1. Показанный концентрат представляет собой комбинированный концентрат для всех четырех конфигураций.The aqueous phase was subjected to a recovery process as shown in FIG. 10, where the concentration factor was approximately 2.2. The extraction system operated in four different configurations, as shown in Table 1 below. 1. The concentrate shown is a combined concentrate for all four configurations.

- 19 040945- 19 040945

Таблица 1Table 1

Режим работы/П араметр Operating mode/Parameter Технологичес кая вода Process water Водный концент рат Water concentrate Выходящ ИЙ поток воды Output stream water Выходя щий поток воды Outgoing water flow Выходящ ИЙ поток воды Outgoing water flow Выходя щий поток воды Outgoing water flow Испарител ь Evaporator X X X X X X X X Абсорбер Absorber X X X X X X Коалесцер coalescer X X X X АС-фильтр AC filter X X X X pH pH 8,8 8.8 10,2 10.2 8,7 8.7 9,2 9.2 8,2 8.2 7,8 7.8 Na, г/л Na, g/l 16 16 34 34 <0,0005 <0.0005 <0,0005 <0.0005 <0,0005 <0.0005 <0,0005 <0.0005 К, г/л K, g/l 22 22 48 48 <0,0005 <0.0005 <0,0005 <0.0005 <0,0005 <0.0005 <0,0005 <0.0005 С1, мг/л C1, mg/l 155 155 340 340 не опр. not def. не опр. not def. не опр. not def. не опр. not def. pH pH 8,8 8.8 10,2 10.2 8,7 8.7 9,2 9.2 8,2 8.2 7,8 7.8 ТОС, г/л TOC, g/l 56 56 134 134 1,9 1.9 2,3 2.3 0,0019 0.0019 0,0012 0.0012 Метанол, г/л Methanol, g/l 6,2 6.2 0,75 0.75 1,7 1.7 2 2 <0,2 <0.2 0,0058 0.0058 Этанол, г/л Ethanol, g/l 3,6 3.6 0,2 0.2 1,2 1.2 0,72 0.72 <0,2 <0.2 0,0011 0.0011 Ацетон, мг/л Acetone, mg/l 370 370 6,7 6.7 39 39 20 20 0,78 0.78 0,79 0.79 Фенолы, мг/л Phenols, mg/l >20 >20 >8,5 >8.5 >25 >25 <0,42 <0.42 <0,0001 <0.0001 <0,0001 <0.0001

Как видно из табл. 2, получено практически полное извлечение калия и натрия из конденсата в испарителе. Кроме того, видно, что большая часть ТОС остается в концентрате (98,5%). Однако большинство более легких компонентов, таких как метанол, этанол и ацетон, попадают в испарившуюся фракцию, как видно из таблицы, и извлекаются только в конфигурациях, содержащих фильтр с активированным углем. Невозможно было измерить концентрацию как в технологической воде, так и в концентрате. Однако, как видно из таблицы, количество фенолов значительно уменьшается щелочным абсорбером и уменьшается ниже предела обнаружения для конфигураций, содержащих фильтр с активированным углем.As can be seen from Table. 2, almost complete extraction of potassium and sodium from the condensate in the evaporator was obtained. In addition, it can be seen that most of the TOC remains in the concentrate (98.5%). However, most of the lighter components, such as methanol, ethanol, and acetone, end up in the vaporized fraction, as shown in the table, and are only recovered in configurations containing an activated carbon filter. It was not possible to measure the concentration in both process water and concentrate. However, as can be seen from the table, the amount of phenols is significantly reduced by the alkaline absorber and is reduced below the limit of detection for configurations containing an activated carbon filter.

Пример 2.Example 2

Удаление хлоридов из водного концентрата.Removal of chlorides from water concentrate.

Концентрат водной фазы в примере 1 направляли в систему обработки выпускного потока, как показано на фиг. 13, с результатами, представленными в табл. 2.The aqueous phase concentrate in Example 1 was sent to the effluent treatment system as shown in FIG. 13, with the results presented in table. 2.

Таблица 2table 2

Т ехнол огическая вода Process water Концентрат Concentrate Очищающая вода cleansing water Обедненный хлоридами поток Chlorine-depleted stream Обогащенный хлоридами поток Chloride-rich stream Поток, % Flow, % 100 100 120 120 100 100 120 120 Na, г/л Na, g/l 72,0 72.0 0 0 67,6 67.6 3,8 3.8 К, г/л K, g/l 48,0 48.0 0 0 44,7 44.7 2,8 2.8 С1, г/л С1, g/l 340 340 0 0 67 67 227 227 pH pH 10,2 10.2 не опр. not def. не опр. not def. не опр. not def.

Как видно из таблицы, удаление хлоридов составляет примерно 80%, а извлечение калия и натрия составляет 93,2 и 93,3% соответственно. Распределение ТОС в различных потоках не измеряли. Следует отметить, что хотя система обработки выпускного потока может регулировать концентрацию хлоридов, другие соединения, такие как натрий, могут накапливаться, если способ выполнен так, как показано на фиг. 13, без дополнительного отведения выпускного потока, как показано на фиг. 14 и дополнительно проиллюстрировано ниже в примере 3.As can be seen from the table, the removal of chlorides is approximately 80%, and the extraction of potassium and sodium is 93.2 and 93.3%, respectively. The distribution of TOC in different streams was not measured. It should be noted that while the effluent treatment system can control the chloride concentration, other compounds such as sodium can accumulate if the process is performed as shown in FIG. 13 without further diverting the exhaust stream as shown in FIG. 14 and further illustrated below in Example 3.

Пример 3.Example 3

Потребность в выпускном потоке.The need for an exhaust stream.

В табл. 3 сравниваются потребности в выпускном потоке для предотвращения накопления примесных элементов, а также степень добавления калия и натрия на основе данных в примерах 1 и 2 и порогового значения хлоридов 400 мг/л в концентрате для отведения выпускного потока без обработки хлоридселективным ионным обменом и с такой обработкой в соответствии с фиг. 14.In table. 3 compares the effluent requirements to prevent build-up of impurity elements and the degree of addition of potassium and sodium based on the data in Examples 1 and 2 and a chloride threshold of 400 mg/L in the effluent diversion concentrate without and with chloride selective ion exchange treatment. in accordance with FIG. 14.

Claims (35)

Таблица 3Table 3 Без обработки выпускного потока С обработкой выпускного потокаNo exhaust flow treatment With exhaust flow treatment Требуемое количество промывки КОНЦ, воды, % 15,0 5,9Required amount of flushing CONC, water, % 15.0 5.9 Конц, хлоридов в конц. водном потоке, ч/млн 400 377conc. chlorides in conc. water flow, ppm 400 377 Количество добавочного катализатора, % 15,0 5,9Amount of additional catalyst, % 15.0 5.9 Количество добавочного основания, % 15,0 5,9Amount of additional base, % 15.0 5.9 Как видно из табл. 3, потребности в выпускном потоке и, следовательно, также потребности в добавлении калия и основания значительно снижаются за счет проведения обработки выпускного потока. Это представляет эксплуатационные затраты для основных добавляемых потоков. Кроме того, по мере того как снижается потребность в выпускном потоке, также увеличивается количество жидких органических соединений водной фазы, рециркулируемых на стадию подготовки сырья, и соответственно увеличивается общий выход масла.As can be seen from Table. 3, the effluent requirements, and therefore also the potassium and base addition requirements, are significantly reduced by carrying out the effluent treatment. This represents the operating costs for the main streams added. In addition, as the demand for the exhaust stream decreases, the amount of aqueous phase liquid organic compounds recycled to the feed preparation stage also increases, and the overall oil yield increases accordingly. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯCLAIM 1. Способ разделения и очистки продуктов из системы переработки высокого давления, предназначенной для переработки сырьевой смеси, содержащей углеродсодержащий материал (материалы) при давлении от 150 бар (15 МПа) до 400 бар (40 МПа) и температуре от 300 до 430°C в присутствии гомогенных катализаторов в форме калия и/или натрия в концентрации по меньшей мере 0,5 мас.% и жидких органических соединений в концентрации от 5 до 40 мас.% в течение заранее определенного времени, с образованием в результате конвертированной сырьевой смеси, где конвертированную сырьевую смесь охлаждают до температуры в диапазоне от 50 до 250°C и ее давление понижают до давления в диапазоне 1-150 бар (0,1-15 МПа), и где конвертированную сырьевую смесь разделяют на газовую фазу, содержащую диоксид углерода, водород и метан, масляную фазу, содержащую жидкие органические соединения масляной фазы, и водную фазу, содержащую жидкие органические соединения водной фазы, растворенные соли, где жидкие органические соединения водной фазы и растворенные гомогенные катализаторы в форме калия и/или натрия, по меньшей мере, частично извлекаются из указанной водной фазы, с образованием в результате первого потока водной фазы, обогащенного жидкими органическими соединениями водной фазы и гомогенными катализаторами в форме калия и натрия, и второго потока водной фазы, обедненного жидкими органическими соединениями водной фазы и гомогенными катализаторами в форме калия и натрия, и где первый поток водной фазы, по меньшей мере, частично рециркулируют в указанную сырьевую смесь для получения по меньшей мере части указанных жидких органических соединений и гомогенных катализаторов в сырьевой смеси, и где дополнительно перед рециркуляцией указанного первого рециркуляционного потока в сырьевую смесь из указанной водной фазы, обогащенной жидкими органическими соединениями водной фазы и гомогенными катализаторами в форме калия и натрия, отводят выпускной поток, причем выпускной поток дополнительно обрабатывают на одной или более стадий ионного обмена, и указанные одна или более стадий ионного обмена содержат одну или более ионообменных смол, содержащихся в одном или более неподвижных слоях в параллельном расположении с запорными клапанами до и после каждого слоя, благодаря чему по меньшей мере один ионообменный слой является подключенным и один или более ионообменных слоев могут быть переведены, по меньшей мере, в автономный режим для очистки, тем самым обеспечивая возможность непрерывной работы.1. A method for separating and purifying products from a high-pressure processing system designed to process a raw mixture containing carbon-containing material (materials) at a pressure of 150 bar (15 MPa) to 400 bar (40 MPa) and a temperature of 300 to 430 ° C in the presence of homogeneous catalysts in the form of potassium and/or sodium in a concentration of at least 0.5 wt.% and liquid organic compounds in a concentration of 5 to 40 wt.% for a predetermined time, resulting in the formation of a converted raw mixture, where the converted the raw mixture is cooled to a temperature in the range of 50 to 250°C and its pressure is reduced to a pressure in the range of 1-150 bar (0.1-15 MPa), and where the converted raw mixture is separated into a gas phase containing carbon dioxide, hydrogen and methane, an oil phase containing liquid organic compounds of the oil phase, and an aqueous phase containing liquid organic compounds of the aqueous phase, dissolved salts, where liquid organic compounds the aqueous phase and dissolved homogeneous catalysts in the form of potassium and/or sodium are at least partially removed from said aqueous phase, resulting in a first aqueous phase stream enriched in liquid organic compounds of the aqueous phase and homogeneous catalysts in the form of potassium and sodium, and a second aqueous phase stream depleted of aqueous phase liquid organic compounds and homogeneous catalysts in the form of potassium and sodium, and wherein the first aqueous phase stream is at least partially recycled to said feed mixture to produce at least a portion of said liquid organic compounds and homogeneous catalysts in the feed mixture, and where, in addition, before recycling said first recirculation stream to the feed mixture, an outlet stream is diverted from said aqueous phase enriched in liquid organic compounds of the aqueous phase and homogeneous catalysts in the form of potassium and sodium, and the outlet stream is additionally treated for one and more ion exchange stages, and said one or more ion exchange stages comprise one or more ion exchange resins contained in one or more fixed beds in a parallel arrangement with check valves before and after each layer, whereby at least one ion exchange bed is connected and one or more ion exchange beds can be transferred at least offline for cleaning, thereby allowing continuous operation. 2. Способ по п.1, в котором количество отводимого выпускного потока выбирают таким образом, чтобы получить концентрацию хлорида в сырьевой смеси менее 600 ч./млн по массе, например менее 400 ч./млн по массе; предпочтительно менее 200 ч./млн по массе, например менее 100 ч./млн по массе.2. The method according to claim 1, in which the amount of discharged exhaust stream is chosen so as to obtain a concentration of chloride in the raw mixture of less than 600 hours/million by weight, for example less than 400 hours/million by weight; preferably less than 200 ppm by weight, for example less than 100 ppm by weight. 3. Способ по любому из пп.1, 2, в котором концентрация хлорида в первый поток водной фазы составляет менее 250 ч./млн по массе, например менее 200 ч./млн по массе; предпочтительно концентрация хлорида в первой водной фазе составляет менее 150 ч./млн по массе, например менее 100 ч./млн по массе.3. The method according to any one of claims 1, 2, in which the concentration of chloride in the first stream of the aqueous phase is less than 250 hours/million by weight, for example less than 200 hours/million by weight; preferably the chloride concentration in the first aqueous phase is less than 150 ppm by weight, for example less than 100 ppm by weight. 4. Способ по любому из пп.1-3, в котором массовое отношение указанного отводимого выпускного потока к первому потоку водной фазы находится в диапазоне 0,01-0,4, например в диапазоне 0,02-0,25, предпочтительно массовое отношение указанного отводимого выпускного потока к первому потоку водной фазы находится в диапазоне 0,03-0,2, например в диапазоне 0,04-0,15.4. Process according to any one of claims 1 to 3, wherein the weight ratio of said bleed off stream to the first aqueous phase stream is in the range of 0.01-0.4, for example in the range of 0.02-0.25, preferably the weight ratio said discharged outlet stream to the first aqueous phase stream is in the range of 0.03-0.2, for example in the range of 0.04-0.15. 5. Способ по п.1, в котором ионообменная смола включает хлоридселективную смолу.5. The method of claim 1 wherein the ion exchange resin comprises a chloride selective resin. 6. Способ по п.5, в котором ионообменный слой (слои) дополнительно снабжен клапанным механизмом, обеспечивающим регенерацию/очистку указанных ионообменных смол путем обеспечения обратного потока и/или обратной промывки очищающей текучей средой, находясь в автономном режиме.6. The method of claim 5, wherein the ion exchange bed(s) is further provided with a valve mechanism to regenerate/clean said ion exchange resins by backflowing and/or backwashing the cleaning fluid while offline. - 21 040945- 21 040945 7. Способ по п.6, в котором очищающая текучая среда содержит деминерализованную воду.7. The method of claim 6, wherein the cleaning fluid contains demineralized water. 8. Способ по любому из пп.5-7, в котором выпускной поток фильтруется для удаления суспендированных частиц перед поступлением на указанную стадию (стадии) ионного обмена.8. A process according to any one of claims 5 to 7 wherein the effluent stream is filtered to remove suspended particles prior to entering said ion exchange step(s). 9. Способ по любому из пп.5, 6, в котором значение рН выпускного потока на входе на стадию ионного обмена поддерживается в диапазоне от 8 до 14; предпочтительно в диапазоне 9-14 и еще более предпочтительно в диапазоне 10-14.9. The method according to any one of claims 5, 6, in which the pH value of the outlet stream at the inlet to the stage of ion exchange is maintained in the range from 8 to 14; preferably in the range of 9-14 and even more preferably in the range of 10-14. 10. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором жидкие органические соединения в указанной сырьевой смеси содержат рециркулируемые жидкие органические соединения масляной фазы.10. A process according to any one of the preceding claims, wherein the organic liquids in said feed mixture comprise recycled oil phase organic liquids. 11. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором давление конвертированной сырьевой смеси снижают до величины в диапазоне 10-50 бар (1-5 МПа) перед указанным разделением.11. The method according to any one of the preceding claims, wherein the pressure of the converted raw mixture is reduced to a value in the range of 10-50 bar (1-5 MPa) before said separation. 12. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором водная фаза, поступающая в систему извлечения, содержит жидкие органические соединения водной фазы, имеющие температуру кипения меньше, чем у воды, и жидкие органические соединения водной фазы, имеющие температуру кипения больше, чем у воды.12. The method according to any one of the preceding claims, wherein the aqueous phase entering the recovery system comprises aqueous phase liquid organic compounds having a boiling point less than water and aqueous phase liquid organic compounds having a boiling point greater than water . 13. Способ по п.12, в котором жидкие органические соединения водной фазы содержат один или более компонентов, выбранных из одной или более следующих групп:13. The method according to claim 12, in which the liquid organic compounds of the aqueous phase contain one or more components selected from one or more of the following groups: a) кетоны, такие как ацетон, пропаноны, бутаноны, пентаноны, пентеноны, циклопентаноны, такие как 2,5-диметилциклопентанон, циклопентеноны, гексаноны и циклогексаноны, например 3метилгексанон, хиноны;a) ketones such as acetone, propanones, butanones, pentanones, pentenones, cyclopentanones such as 2,5-dimethylcyclopentanone, cyclopentenones, hexanones and cyclohexanones, for example 3methylhexanone, quinones; b) спирты и полиспирты, такие как метанол, этанол, пропанолы, бутанолы, пентанолы, гексанолы, гептанолы, октанолы, такие как 2-бутил-1-октанол, гидрохиноны, бензолдиолы;b) alcohols and polyalcohols such as methanol, ethanol, propanols, butanols, pentanols, hexanols, heptanols, octanols such as 2-butyl-1-octanol, hydroquinones, benzene diols; c) фенолы, алкилированные фенолы, полифенолы, мономерные и олигомерные фенолы, креозол, тимол, алкоксифенолы, пара-кумариловый спирт, конифериловый спирт, синапиловый спирт, флавенолы, катехины;c) phenols, alkylated phenols, polyphenols, monomeric and oligomeric phenols, creosol, thymol, alkoxyphenols, para-coumaryl alcohol, coniferyl alcohol, sinapyl alcohol, flavenols, catechins; d) карбоновые кислоты, такие как муравьиная кислота, уксусная кислота, и фенольные кислоты, такие как железная кислота, бензойные кислоты, кумариновая кислота, коричная кислота, абиетиновая кислота, олеиновая кислота, линолевая кислота, пальмитиновая кислота, стеариновая кислота;d) carboxylic acids such as formic acid, acetic acid, and phenolic acids such as ferric acid, benzoic acids, coumaric acid, cinnamic acid, abietic acid, oleic acid, linoleic acid, palmitic acid, stearic acid; e) фураны, такие как тетрагидрофуран (THF);e) furans such as tetrahydrofuran (THF); f) алканы, алкены, толуол, кумол.f) alkanes, alkenes, toluene, cumene. 14. Способ по п.13, в котором концентрация отдельных жидких органических соединений водной фазы в водной фазе, поступающей в систему извлечения, составляет менее 2,0 мас.%, например менее 1,0 мас.%.14. The method according to claim 13, wherein the concentration of individual liquid organic compounds of the aqueous phase in the aqueous phase entering the recovery system is less than 2.0 wt.%, for example, less than 1.0 wt.%. 15. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором жидкие органические соединения водной фазы содержат эмульгированные капли масляной фазы.15. A method according to any one of the preceding claims, wherein the aqueous phase organic liquid compounds comprise emulsified oil phase droplets. 16. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором извлечение жидких органических соединений водной фазы и гомогенных катализаторов в форме калия и/или натрия из водной фазы включает один или более методов, выбранных из испарения, дистилляции/фракционирования, обратного осмоса, нанофильтрации, ультрафильтрации и первапорации.16. The method according to any one of the preceding claims, wherein the recovery of aqueous phase liquid organic compounds and homogeneous catalysts in the form of potassium and/or sodium from the aqueous phase comprises one or more of evaporation, distillation/fractionation, reverse osmosis, nanofiltration, ultrafiltration and pervaporation. 17. Способ по п.16, в котором извлечение жидких органических соединений водной фазы и гомогенных катализаторов в форме калия и/или натрия из водной фазы включает одну или более стадий испарения и/или дистилляции, с образованием в результате первой водной фазы, обогащенной жидкими органическими соединениями водной фазы и гомогенными катализаторами в форме калия и/или натрия (концентрата), и второго потока водной фазы, обедненного жидкими органическими соединениями водной фазы и гомогенными катализаторами в форме калия и/или натрия (дистиллята), где количество образующейся второй водной фазы выбирают таким образом, чтобы оно соответствовало количеству воды, поступающей в систему переработки высокого давления, например, содержащемуся в одном или более углеродсодержащем сырье.17. The method according to claim 16, in which the recovery of liquid organic compounds of the aqueous phase and homogeneous catalysts in the form of potassium and / or sodium from the aqueous phase includes one or more stages of evaporation and / or distillation, resulting in the formation of a first aqueous phase enriched in liquid aqueous phase organic compounds and homogeneous catalysts in the form of potassium and/or sodium (concentrate), and a second aqueous phase stream depleted in liquid organic compounds of the aqueous phase and homogeneous catalysts in the form of potassium and/or sodium (distillate), where the amount of the resulting second aqueous phase is chosen to match the amount of water entering the high pressure treatment system, eg contained in one or more carbonaceous feedstocks. 18. Способ по п.17, в котором водная фаза, поступающая в указанную систему извлечения, отфильтровывается для удаления суспендированных твердых частиц перед поступлением в указанную одну или более стадий испарения и/или дистилляции.18. The method of claim 17 wherein the aqueous phase entering said recovery system is filtered to remove suspended solids prior to entering said one or more evaporation and/or distillation stages. 19. Способ по п.17, в котором система извлечения содержит одну или более стадий мгновенного испарения.19. The method of claim 17 wherein the recovery system comprises one or more flashing stages. 20. Способ по п.17, в котором величина рН водной фазы в системе извлечения поддерживается в щелочном диапазоне, например в диапазоне рН 7-14, предпочтительно рН поддерживается в диапазоне 9-14, например в диапазоне 10-13.20. The method according to claim 17, wherein the pH of the aqueous phase in the recovery system is maintained in the alkaline range, for example in the pH range of 7-14, preferably the pH is maintained in the range of 9-14, for example in the range of 10-13. 21. Способ по п.20, в котором указанное поддержание в щелочных условиях включает измерение и регулировку рН путем добавления гидроксида натрия в водную фазу.21. The method of claim 20, wherein said alkaline maintenance comprises measuring and adjusting the pH by adding sodium hydroxide to the aqueous phase. 22. Способ по п.19, в котором система извлечения содержит по меньшей мере один испаритель, такой как испаритель с падающей пленкой.22. The method of claim 19, wherein the recovery system comprises at least one evaporator, such as a falling film evaporator. 23. Способ по п.17, в котором испарившийся пар указанной стадии испарения конденсируют по меньшей мере на двух стадиях конденсации, имеющих понижающуюся температуру.23. The method according to claim 17, wherein the evaporated vapor of said evaporation stage is condensed in at least two condensation stages having a decreasing temperature. 24. Способ по п.23, в котором испарившийся пар проходит через каплеотбойник и/или коалесцер24. The method according to claim 23, in which the evaporated vapor passes through the eliminator and / or coalescer - 22 040945 перед указанной стадией конденсации.- 22 040945 before said condensation stage. 25. Способ по п.23, в котором испарившийся пар приводится в контакт с абсорбентом в абсорбере перед указанными стадиями конденсации.25. The method of claim 23 wherein the evaporated vapor is brought into contact with an absorbent in the absorber prior to said condensation steps. 26. Способ по п.25, в котором абсорбент включает щелочной абсорбент.26. The method of claim 25 wherein the absorbent comprises an alkaline absorbent. 27. Способ по п.26, в котором абсорбент включает гидроксид натрия.27. The method of claim 26 wherein the absorbent comprises sodium hydroxide. 28. Способ по п.16, в котором система извлечения содержит одну или более дистилляционных колонн, каждая из которых оснащена десорбционной и ректификационной секцией.28. The method of claim 16, wherein the recovery system comprises one or more distillation columns, each equipped with a desorption and distillation section. 29. Способ по п.1, в котором разделение конвертированной сырьевой смеси осуществляется в первом фазовом сепараторе, работающем при температуре от 50 до 250°C, при этом масляную фазу из первого фазового сепаратора далее очищают путем смешивания ее с одним или более промывочными агентами и при этом масляную фазу отделяют от одного или более промывочных агентов во втором фазовом сепараторе, работающем при температуре от 50°C до примерно 250°C.29. The method of claim 1, wherein the separation of the converted feed mixture is carried out in a first phase separator operating at a temperature of 50 to 250°C, wherein the oil phase from the first phase separator is further purified by mixing it with one or more flushing agents and wherein the oil phase is separated from one or more flushing agents in a second phase separator operating at a temperature of from 50°C to about 250°C. 30. Способ по п.29, в котором первый и/или второй фазовый сепаратор работает при давлении в диапазоне 10-100 бар (1-10 МПа).30. The method according to claim 29, wherein the first and/or second phase separator is operated at a pressure in the range of 10-100 bar (1-10 MPa). 31. Способ по п.29, в котором разделение масла и промывочного агента (агентов) также включает одну или более стадий мгновенной дистилляции масляной фазы и/или отделенных промывочных агентов, расположенных ниже по потоку от второго фазового сепаратора.31. The method of claim 29, wherein the separation of the oil and flushing agent(s) also includes one or more flash distillation steps of the oil phase and/or separated flushing agents downstream of the second phase separator. 32. Способ по п.31, в котором разделение также включает в себя вторую стадию промывки, на которой отделенная масляная фаза из второго фазового сепаратора смешивается с одним или более дополнительными промывочными агентами и отделяется от одного или более дополнительных промывочных агентов в третьем сепараторе, расположенном между вторым фазовым сепаратором и стадией мгновенной дистилляции.32. The method of claim 31, wherein the separation also includes a second washing step in which the separated oil phase from the second phase separator is mixed with one or more additional washing agents and separated from the one or more additional washing agents in a third separator located between the second phase separator and the flash distillation stage. 33. Способ по п.29, в котором один или более потоков, содержащих воду, отводятся из второго фазового сепаратора, и/или третьего сепаратора, и/или стадии мгновенной дистилляции и смешиваются с отделенной водой из первого сепаратора перед поступлением в систему извлечения и/или внутри системы извлечения.33. The method of claim 29, wherein one or more water-containing streams are withdrawn from the second phase separator and/or the third separator and/or the flash distillation stage and mixed with the separated water from the first separator prior to entering the recovery system and /or inside the extraction system. 34. Способ по п.1, в котором один или более углеродсодержащих материалов выбраны из следующего: биомасса, такая как древесная биомасса и отходы, такие как древесная щепа, древесные опилки, лесоматериалы, заготовленные при рубках ухода, прокладке дорог, кора, ветки, садовые и парковые отходы и сорняки, энергетические культуры, такие как поросль, ивняк, мискантус и тростниковый арундо; сельскохозяйственные остатки и побочные продукты, такие как злаковые травы, солома, стебли, шелуха, стержни кукурузных початков и оболочка, например, пшеницы, ржи, кукурузы, риса, подсолнечника; пустые пучки от плодов, образующиеся при производстве пальмового масла, стоки производства пальмового масла (РОМЕ), остатки от производства сахара, такие как багасса, барда, патока, отходы теплиц; энергетические культуры, такие как мискантус, просо, сорго, ятрофа; водная биомасса, такая как макроводоросли, микроводоросли, цианобактерии; подстилки для скота и компост, например волокнистая фракция производства кормов; потоки муниципальных и промышленных отходов, например черный щелок, бумажные шламы, некондиционные волокна целлюлозно-бумажного производства; остатки и побочные продукты от производства продуктов питания, такого как производство соков или вин, производство растительного масла, отсортированные муниципальные твердые отходы, отсортированные бытовые отходы, отходы ресторанов, отходы мясопереработки, осадки сточных вод, пластмассы, и комбинации этого.34. The method of claim 1, wherein the one or more carbonaceous materials are selected from the following: biomass, such as woody biomass and waste, such as wood chips, sawdust, timber harvested from thinning, road construction, bark, branches, garden and park waste and weeds; energy crops such as coppice, willow, miscanthus and reed arundo; agricultural residues and by-products such as grasses, straw, stalks, husks, corn cobs and hulls, eg wheat, rye, corn, rice, sunflower; empty fruit bundles from palm oil production, palm oil production effluents (ROME), residues from sugar production such as bagasse, vinasse, molasses, greenhouse waste; energy crops such as miscanthus, millet, sorghum, jatropha; aquatic biomass such as macroalgae, microalgae, cyanobacteria; livestock bedding and compost, such as the fibrous fraction of feed production; municipal and industrial waste streams, eg black liquor, paper sludge, off-grade pulp and paper fibers; residues and by-products from food production such as juice or wine production, vegetable oil production, sorted municipal solid waste, sorted household waste, restaurant waste, meat processing waste, sewage sludge, plastics, and combinations thereof. 35. Способ по п.1, в котором водная фаза содержит необязательно суспендированные частицы.35. The method of claim 1 wherein the aqueous phase contains optionally suspended particles. --
EA202091099 2017-11-10 2018-11-09 EXTRACTION SYSTEM FOR HIGH PRESSURE PROCESSING SYSTEM EA040945B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DKPA201770844 2017-11-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EA040945B1 true EA040945B1 (en) 2022-08-22

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10150920B2 (en) Process for producing liquid hydrocarbon
US11111445B2 (en) Separation system for high pressure processing system
AU2018365312B2 (en) Modular processing system
CA3081637C (en) Recovery system for high pressure processing system
AU2018232572B2 (en) Heating and cooling system for a high pressure processing system
EA040945B1 (en) EXTRACTION SYSTEM FOR HIGH PRESSURE PROCESSING SYSTEM