NO341354B1

NO341354B1 - Fremgangsmåte og apparat for omdannelse av organisk materiale

Info

Publication number: NO341354B1
Application number: NO20075733A
Authority: NO
Inventors: Karsten Stig Felsvang; Tommy Larsen; Viggo Lüthje; Steen Brummerstedt Iversen
Original assignee: Altaca Insaat Ve Dis Ticaret A S
Priority date: 2005-04-29
Filing date: 2007-11-09
Publication date: 2017-10-23
Also published as: EA013190B1; NO20075733L; EA200971028A1; EP1879981A2; EP1879981B1; KR101397634B1; EA200702335A1; US8299315B2; WO2006117002A3; NZ563741A; WO2006117002A2; MX2007013381A; JP2014139323A; US20130195732A1; JP5743172B2; BRPI0609864B1; CA2606762C; US20140161682A2; JP2008539285A; AU2006243565A1

Description

Fremgangsmåte og apparat for omdannelse av organisk materiale

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for forsterkning av energiinnholdet til et organisk materiale ved omdannelse av materialet til hydrokarboner og produktet som følger herav.

Bakgrunn

Etterspørselen etter energi i verdien øker, og kildene til fossilt brensel er utarmet, noe som fører til økende konkurranse om de tilgjengelige energikildene samtidig som høye energi-priser hindrer økonomisk vekst. For å få bukt med denne situasjonen må man begynne å utnytte fornybare energikilder. Den eneste fornybare energikilden med tilstrekkelig kapasitet til å dekke betydelige deler av energietterspørselen er omdannelse av biomasse. Biomasse omdannes effektivt til varme og elektrisitet ved hjelp av eksisterende teknikker, men brensel til transport, hvilket brensel står for en tredel av det totale energiforbruket, må stilles til rådighet som væsker med høy energitetthet, fortrinnsvis forenlige med fossilt brensel som dieselolje og bensin. Det kreves derfor teknikker for omdannelse og forsterkning av energiinnholdet i biomasse.

Samtidig produseres all slags avfall over hele verden på fabrikker, i husholdninger osv., og følgelig har man fått uoverkommelige mengder avfall å håndtere i løpet av de seneste tiårene. Avfallsdumping er blitt et stadig større problem, og billig og effektiv avfalls-håndtering er derfor blitt mer og mer viktig.

En kjent avfallshåndteringsmetode er avfallsforbrenning. Men en rekke avfallsprodukter har høyt vanninnhold som ikke egner seg til forbrenning, for eksempel avfall fra renseanlegg og rester etter behandling av spillvann fra industri. Forbrenning av slikt avfall krever ekstra tilført energi, dvs. den totale prosessenergien er negativ.

Med hensyn til dette er det frembrakt nye fremgangsmåter for behandling av slikt avfall. Men slike kjente fremgangsmåter er fortsatt svært begrenset med hensyn til typen avfall som kan behandles i samme apparat, og med hensyn til hvor mye av det omdannede avfallet som gjøres om til produkter som kan gjenvinnes. I tillegg er energien i det organiske materialet som omdannes til produkter som kan gjenvinnes, fortsatt svært lav sammenlignet med mengden energi som tilføres fremgangsmåten. For at omdannelse av organisk materiale skal bli interessant i kommersiell sammenheng, er det derfor fortsatt behov for en mer energieffektiv prosess.

Kjente fremgangsmåter har dessuten vist at kull og sot avsettes i så store mengder at det krever regelmessig vask av apparatet. Slik vask er tidkrevende og derfor kostbar. Korrosjon av materialene som brukes til å fremstille apparater for omdannelse av organisk materiale, har i kjente fremgangsmåter vært et så stort problem at materialene til disse komponentene måtte velges fra en mer kostbar gruppe materialer. Dette korrosjons-problemet har økt kostnadene ved omdannelsesapparatet og derfor redusert ansporingen til bruk av avfallsomdannelse i stedet for avfallsforbrenning.

WO 02/20699 beskriver en prosess som resulterer i en kontinuerlig fremstilling av et hydrokarbonprodukt med et øket energitetthet fra biomasse.

WO 89/08138 beskriver en katalytisk prosess for omdannelse av et organisk materiale til en gass ved oppvarming av det organiske materiale i flytende vann til en temperatur på 200-450 C ved et trykk på fra 50 til 350 atmosperes i nærvær av en katalysator.

Kort beskrivelse av oppfinnelsen

Et formål ved den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte for omdannelse av organisk materiale som avfall, slam, biomasse osv. til produkter som kan gjenvinnes, for eksempel hydrokarbonbrensel, hvilken fremgangsmåte iallfall delvis får bukt med eller iallfall modererer de nevnte problemene og ulempene.

Et annet formål ved den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et forbedret produkt som kan gjenvinnes ved at organisk materiale omdannes, hvilket forbedret produkt kan brukes om igjen som en form for energi. Disse formål og en rekke andre formål, som vil fremgå nedenfor, oppnås ved et første aspekt av den foreliggende oppfinnelse ved at det tilveiebringes en fremgangsmåte for omdannelse av organisk materiale til hydrokarbonbrensel, ifølge krav 1.

Herved oppnås en forbedret fremgangsmåte for omdannelse av organisk materiale til produkter som kan gjenvinnes. Ved at det opprettes kontakt mellom det organiske materialet og en heterogen katalysator som omfatter en forbindelse av minst ett grunnstoff av gruppe IVB i periodesystemet og/eller alfa-alumina (korund), kan katalysatoren brukes om igjen, og en kontinuerlig omdannelse av organisk materiale er mulig. Pa denne måten reduseres katalysatormengden som brukes til å omdanne en mengde organisk materiale, hvorved kostnaden ved omdannelse av materialet reduseres betydelig. I tillegg er prosesstiden betydelig redusert på grunn av at omdannelseshastigheten øker når katalysatorprosessen deles opp i to atskilte prosesser.

Dessuten vil korrosjonen av materialene som brukes til komponentene i apparatet, reduseres betydelig ved at væsken reguleres til over 7. Korrosjonen av disse materialene har sunket til en slik mengde at det kan brukes billige standardmaterialer til byggingen av apparatet.

Ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan fremgangsmåten omfatte trinnet for opprettholdelse av pH-verdien til væsken som inneholder det organiske materialet, i området 7-14, for eksempel 7-12, og fortrinnsvis i området 7-10, for eksempel i området 7-9,5. Det oppnås herved at korrosjonen av materialene som brukes til komponentene i apparatet, reduseres betydelig til i det minste en ubetydelig korrosjons-mengde når det organiske materialet omdannes til hydrokarbonbrensel.

Videre ifølge et aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan fremgangsmåten omfatte trinnet for forbehandling av det organiske materialet ved et trykk på 4-15 bar ved en temperatur på 100-170 °C i en periode av 0,5-2 timer. Ved at det organiske materialet forbehandles ved dette trykket, foromdannes det organiske materialet, hvorved den etterfølgende omdannelsen kan utføres raskere enn uten forbehandlingen.

Deretter kan trinnet for forvarming ifølge et annet aspekt av oppfinnelsen omfatte et trinn for reduksjon av størrelsen på materialet, for eksempel et skjære-, male-, slipe- eller sivetrinn eller en kombinasjon herav. Ved hjelp av en slik størrelsesreduksjon utføres omdannelsesprosessen av det organiske materialet enda raskere enn uten størrelses-reduksjonen.

I tillegg kan trinnet for forvarming omfatte trinnet for tilsetting av tilsetningsstoffer til væsken ifølge den foreliggende oppfinnelse, hvorved omdannelsesprosessen ytterligere forbedres med hensyn til omdannelsestidens hastighet og med hensyn til det resulterende produktet fra omdannelsen av det organiske materialet til hydrokarbonbrensel. Produktet som følger av omdannelsen av det organiske materialet, kan ved tilsetting av disse tilsetningsstoffene reguleres slik at produktet som følger, kan ha en variabel sammensetning av olje, metanol, vann, vannløselige organiske materialer, vannløselige salter, osv. Det er da mulig å justere produktet som kan gjenvinnes, med hensyn til hva man senere ønsker å bruke produktene til.

I et aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan trinnet for forvarming omfatte trinnet for regulering av pH-en til væsken som inneholder det organiske materialet, til over 7. Det oppnås herved justering av pH-verdien i væsken som omfatter det organiske materialet på et tidlig stadium i omdannelsesprosessen, hvorved prosesstiden for omdannelse reduseres.

Ved hjelp av trinnet for forvarming av væsken som omfatter det organiske materialet, er det mulig å øke mengden fast materiale i væsken, noe som igjen medfører en høyere omdannelseshastighet og dermed en høyere produksjonskapasitet. Dette fører til en mer virkningsfull og kostnadsbesparende omdannelse av organisk materiale.

I et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan fremgangsmåten ytterligere omfatte et trinn for separasjon av partikler fra væsken som omfatter det organiske materialet. Ved at partiklene separeres før det opprettes kontakt mellom væsken som omfatter det organiske materialet og den heterogene katalysatoren, slipper produktet som følger av omdannelsesprosessen, for eksempel olje, i betydelig grad å være bundet til disse partiklene og er dermed mye bedre egnet til å brukes om igjen rett etter denne omdannelsesprosessen. En andre prosess, for eksempel raffinering, er dermed ikke nødvendig.

I enda et aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan fremgangsmåten ytterligere omfatte et andre trinn for oppvarming av væsken. Temperaturen på væsken som omfatter det organiske materialet, kan dermed justeres like før det opprettes kontakt med den heterogene katalysatoren, hvorved prosessen optimeres, noe som medfører en redusert prosesstid. Og ved at partiklene separeres fra væsken på et så tidlig stadium, spares en betydelig mengde energi til transport av de separerte partiklene, noe som igjen reduserer mengden energi som nyttes i omdannelsesprosessen i sin helhet.

I tillegg kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatte en andre separasjon av partikler, hvilket trinn finner sted utelukkende av sikkerhetsgrunner med hensyn til det første trinnet for separasjon av partikler. I dette trinnet reduseres av samme grunner som i det første trinnet for separasjon av partikler, mengden energi som nyttes i omdannelsesprosessen.

Videre kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatte et trinn for kjøling av væsken. Ved at væsken kjøles, kan produktet som følger av omdannelsen av det organiske materialet, optimeres med hensyn til produktsammensetningen.

Fortrinnsvis kan trinnet for kjøling ifølge den foreliggende oppfinnelse utføres ved hjelp av varmeveksling, idet trinnet for forvarming omfatter det første trinnet for oppvarming og/eller et trinn for forvarming av væsken. Herved oppnås det at varmen fra væsken brukes om igjen, hvilken væske må kjøles før den andre delen av omdannelsen til produkter som kan gjenvinnes, i væsken i den første delen av omdannelsesprosessen før det opprettes kontakt mellom væsken og den heterogene katalysatoren. Den totale mengden energi for omdannelse av organisk materiale holdes dermed på et minimum.

Fremgangsmåten kan ifølge et aspekt av den foreliggende oppfinnelse ytterligere omfatte et trinn for separasjon av gass fra væsken, for eksempel brenngass. Ved at denne gassen separeres, oppnås en form for produkt som kan gjenvinnes, noe som er et av formålene ved oppfinnelsen.

Fremgangsmåten kan ifølge et aspekt av den foreliggende oppfinnelse ytterligere omfatte trinnet hvor brenngassen nyttes til å varme opp væsken i det andre trinnet for oppvarming. Ved at den separerte gassen brukes, brukes den om igjen ved omdannelsen av det organiske materialet og er derfor gjenbrukbar.

Videre kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ytterligere omfatte et trinn for filtrering av væsken i vann og vannløselige organiske materialer fra olje og vannløselige salter i et første membranfilter. Ved hjelp av denne separasjonen oppnås produkter som kan gjenvinnes, og en ytterligere omdannelse til produkter som kan gjenvinnes, er mulig.

I et aspekt av den foreliggende oppfinnelse omdannes vannet og de vannløselige materialene til elektrisitet i en direkte metanol brenselscelle (DMFC). Dette er en måte å bruke ett av produktene som kan gjenvinnes ifølge den foreliggende oppfinnelse på. Det kan også regnes som et senere trinn for omdannelse av produktene som kan gjenvinnes,

til et produkt som kan brukes i form av elektrisitet.

Fremgangsmåten kan ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse omfatte et andre trinn for filtrering av vannløselige organiske materialer fra vannet, for eksempel rensing av metanol i et andre membranfilter. Ved hjelp av dette trinnet for omdannelse oppnås ett produkt som kan gjenvinnes.

Deretter kan ett eller flere av membranfiltrene velges fra gruppen av membranprosesser som omfatter ultrafiltrering, nanofiltrering, omvendt osmose eller fordunsting gjennom membran eller en kombinasjon herav. Ved hjelp av dette valget oppnås forskjellige former for produkter som kan gjenvinnes.

Ifølge et aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan vannet og de vannløselige organiske materialene etter det andre trinnet for filtrering omdannes til drikkevann i en prosess for omvendt osmose. Ved hjelp av fremgangsmåten som omfatter prosessen for omvendt osmose, oppnås ett produkt som kan gjenvinnes, og som er svært brukbart.

Ifølge et aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan det vannløselige organiske materialet som omfatter oppkonsentrert metanol, resirkuleres til trinnet for forvarming. Herved oppnås en ytterligere optimering av fremgangsmåten for omdannelse, og det omdannede produktet av oppkonsentrert metanol brukes om igjen.

I tillegg kan fremgangsmåten ifølge et aspekt av oppfinnelsen omfatte en faseseparator, hvorved separasjon av olje som produkt oppnås.

Ifølge et aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan trinnet for opprettelse av kontakt mellom det organiske materialet i væsken og en heterogen katalysator utføres mens temperaturen i det vesentlige holdes konstant. Ved at temperaturen holdes konstant i trinnet for opprettelse av kontakt, holdes opprettelsen av kontakt mellom væsken og den heterogene katalysatoren i samme tilstand, og omdannelsen er derfor konstant gjennom hele trinnet for opprettelse av kontakt. Et ytterligere fortrinn er at likevekten og reaksjons-hastigheten i de kjemiske reaksjoner som inngår i omdannelsen, holdes konstant gjennom hele trinnet for opprettelse av kontakt, hvorved det sikres ensartethet i produktene som dannes ved omdannelsen.

I et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse er temperaturen i trinnet for opprettelse av kontakt i området 200-650 °C, for eksempel i området 200-450 °C, og fortrinnsvis i området 200-374 °C, og enda mer fortrinnsvis i området 250-374 °C, for eksempel i området 275-350 °C. Ved å holde temperaturene lave vil omdannelsesprosessen bruke mindre energi ved omdannelse av samme mengden av organisk materiale enn ved høyere temperaturer. En lav temperatur sammen med en pH-verdi over 7 reduserer korrosjonen av materialene som er brukt i apparatet hvor den foreliggende fremgangsmåten utføres.

En lav temperatur i trinnet for opprettelse av kontakt øker den fraksjonen av det organiske materialet som omdannes til hydrokarbonbrensel, og dermed oljeproduksjonskapasiteten i trinnet for opprettelse av kontakt. Ved slike lave temperaturer er saltenes løselighet høy sammenlignet med høyere temperaturer hvorved omdannelsesprosessen er ytterligere fordelaktig i og med at nesten ingen salter avsettes i apparatet. Og ved slike lave temperaturer omdannes det organiske materialet i mindre grad til sot og tjære, hvilke produkter ikke er særlig egnet til gjenvinning. Endelig gir slike lave temperaturer mulighet til å bygge apparatet av mindre korrosjonsbestandige materialer, noe som ytterligere forbedrer konkurranseevnen.

Ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan trykket for omdannelsen være i området 225-600 bar, for eksempel i området 225-400 bar, og fortrinnsvis i området 225-350 bar, for eksempel i området 240-300 bar. Ved bruk av trykk innenfor disse områdene oppnås det at standardkomponenter og -utstyr kan brukes i den foreliggende fremgangsmåten, hvor kostnaden ved omdannelsesprosessen i det vesentlige reduseres sammenlignet med det samme ved høyere trykk.

Videre kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ytterligere omfatte trinnet hvor opprettelse av kontakt utføres på mindre enn 30 minutter, for eksempel mindre enn 20 minutter, fortrinnsvis mindre enn 10 minutter, for eksempel mindre enn 7,5 minutter, og enda mer fortrinnsvis i området 0,5-6 minutter, for eksempel i området 1-5 minutter. Ved at det opprettes kontakt med væsken i en kort periode, reduseres omdannelsesprosesstiden uten at behandlingen av det organiske materialet i omdannelsen reduseres i vesentlig grad.

I tillegg kan forbindelsen av minst ett grunnstoff av gruppe IVB i periodesystemet omfatte zirkonium og/eller titan ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse. Ved at det brukes zirkonium og/eller titan som heterogen katalysator, reduseres omdannelsesprosesstiden uten at behandlingen av det organiske materialet i omdannelsen reduseres.

I et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan forbindelsen av minst ett grunnstoff av gruppe IVB i periodesystemet være i oksid- og/eller hydroksidform eller en kombinasjon av de to. Ved at den heterogene katalysatoren brukes i oksid- og/eller hydroksidform, reduseres omdannelsesprosesstiden uten at behandlingen av det organiske materialet i omdannelsen reduseres.

Fortrinnsvis er forbindelsen av minst ett grunnstoff av gruppe IVB i periodesystemet minst delvis i sulfat- eller sulfidform ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse. Ved at den heterogene katalysatoren brukes i sulfat- eller sulfidform, reduseres omdannelsesprosesstiden uten at behandlingen av det organiske materialet i omdannelsen reduseres.

Ifølge et aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan den heterogene katalysatoren ytterligere omfatte minst ett grunnstoff som velges fra gruppen som består av: Fe, Ni, Co, Cu, Cr, W, Mn, Mo, V, Sn, Zn, Si, i en mengde på opptil 20 vektprosent, for eksempel en mengde på opptil 10 vektprosent, fortrinnsvis i en mengde på opptil 5 vektprosent, for eksempel opptil 2,5 vektprosent. Ved at den heterogene katalysatoren brukes sammen med ett eller flere grunnstoff av denne gruppen, reduseres omdannelsesprosesstiden i vesentlig grad uten at behandlingen av det organiske materialet i omdannelsen reduseres.

Videre kan disse grunnstoffene være i oksid- og/eller hydroksidform ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse, hvorved omdannelsesprosesstiden reduseres ytterligere uten at behandlingen av det organiske materialet i omdannelsen reduseres.

I anda et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan den heterogene katalysatoren være i form av suspenderte partikler, tabletter, pellets, ringer, sylindere, en vaffelstruktur, en fiberstruktur og/eller en kombinasjon av disse. Fordelen ved de heterogene katalysator- strukturene er at strømningsfordelingen av det organiske materialets strøm som kontaktes av katalysatoren, kontrolleres, idet det sikres et rimelig trykkfall og kontakt med hele katalysatorens overflate.

I tillegg er den heterogene katalysatoren minst delvis i en reaktor ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse. Dermed er det mulig å bruke om igjen den delen av katalysatoren som er inne i reaktoren.

Fortrinnsvis er reaktoren en fastsjiktreaktor ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse. Ved at det brukes en fastsjiktreaktor, er det dermed mulig på en enda enklere måte å bruke om igjen den delen av katalysatoren som er inne i reaktoren.

Ifølge et aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan den heterogene katalysatoren ha en BET-overflate på minst 10 m2/g, for eksempel 25 m2/g, og fortrinnsvis minst 50 m2/g, for eksempel 100 m2/g, og enda mer fortrinnsvis minst 150 m2/g, for eksempel minst 200 m2/g. Ved hjelp av denne BET-overflaten reduseres omdannelsesprosesstiden ytterligere uten at kvaliteten i omdannelsesprosessen reduseres, idet det sikres en tilstrekkelig katalytisk aktiv overflate.

Ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan den heterogene katalysatoren omfatte minst én overflatestabilisator som velges fra gruppen av Si, La, Y eller Ce eller en kombinasjon herav. Ved hjelp av denne overflatestabilisatoren forlenges katalysatorens brukstid ytterligere uten at kvaliteten i omdannelsesprosessen reduseres.

Fortrinnsvis kan den heterogene katalysatoren ifølge et aspekt av den foreliggende oppfinnelse omfatte minst én overflatestabilisator i en virkningsfull mengde på opptil 20 vektprosent, for eksempel en virkningsfull mengde på opptil 10 vektprosent, fortrinnsvis overflatestabilisatorer i en virkningsfull mengde på opptil 7,5 vektprosent, for eksempel overflatestabilisatorer i en virkningsfull mengde på opptil 5 vektprosent, og mer fortrinns-vis overflatestabilisatorer i en virkningsfull mengde på 0,5-5 vektprosent, for eksempel 1-3 vektprosent. Ved hjelp av denne overflatestabilisatoren i opptil 20 vektprosent forlenges katalysatorens brukstid ytterligere uten av kvaliteten i omdannelsesprosessen reduseres.

I anda et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan den heterogene katalysatoren ha en BET-overflate på minst 10 m2/g etter 1000 brukstimer, for eksempel en BET-overflate på minst 25 m2/g etter 1000 brukstimer, og fortrinnsvis en BET-overflate på minst 50 m2/g etter 1000 brukstimer, for eksempel en BET-overflate på minst 100 m2/g etter 1000 brukstimer, og enda mer fortrinnsvis en BET-overflate på minst 150 m2/g etter 1000 brukstimer, for eksempel en BET-overflate på minst 200 m2/g etter 1000 brukstimer. Ved hjelp av denne BET-overflaten på minst 10 m2/g etter 1000 brukstimer reduseres omdannelsesprosesstiden ytterligere uten at kvaliteten i omdannelsesprosessen reduseres, idet det sikres en tilstrekkelig katalytisk aktiv overflate.

Videre vil den heterogene katalysatoren frembringes av rød leire ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse. Herved oppnås det at avfallsproduktet brukes ved omdannelsen av det organiske materialet, som også er et avfallsprodukt.

I tillegg kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ytterligere omfatte trinnet for resirkulering av karbonater og/eller hydrogenkarbonater. Ved resirkulering av karbonater og/eller hydrogenkarbonater gjenbruker fremgangsmåten produkter som følger av omdannelsesfremgangsmåten, og det oppnås dermed en optimering av fremgangsmåten.

Konsentrasjonen av karbonatene og/eller hydrogenkarbonatene kan ifølge et aspekt av

oppfinnelsen være minst 0,5 vektprosent, for eksempel minst 1 vektprosent, og fortrinns-vis minst 2 vektprosent, for eksempel minst 3 vektprosent, og enda mer fortrinnsvis minst 4 vektprosent, for eksempel minst 5 vektprosent. Karbonatene og bikarbonatene er viktige aktivatorer i den katalytiske omdannelsen som utføres av den homogene katalysatoren.

Videre kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ytterligere omfatte trinnet for resirkulering av minst én alkohol. Ved resirkulering av minst én alkohol gjenbruker fremgangsmåten produkter som følger av omdannelsesfremgangsmåten, og det oppnås dermed en optimering av fremgangsmåten.

Ifølge et aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan minst én alkohol omfatte metanol, hvorved et produkt som kan gjenvinnes, og som er svært brukbart, brukes om igjen til å optimere fremgangsmåten.

Ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan metanolinnholdet i væsken være minst 0,05 vektprosent, for eksempel minst 0,1 vektprosent, og fortrinnsvis minst 0,2 vektprosent, for eksempel minst 0,3 vektprosent, og enda mer fortrinnsvis minst

0,5 % metanol etter vekt, for eksempel minst 1 vektprosent. Metanol inngår i de kjemiske reaksjonene som er ansvarlig for å frembringe oljeproduktet, og i de kjemiske reaksjonene hvor radikalene som i motsatt fall ville vært ansvarlige for dannelse av sot og tjære under nedbrytingen av det organiske materialet, tilintetgjøres eller destrueres.

Fortrinnsvis kan fremgangsmåten ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse omfatte trinnet for resirkulering av væsken som inneholder hydrogen. Ved resirkulering av en væske som inneholder hydrogen, gjenbruker fremgangsmåten produkter som følger av

omdannelsesfremgangsmåten, og det oppnås dermed en optimering av fremgangsmåten.

I anda et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse tilsvarer hydrogeninnholdet i væsken minst 0,001 vektprosent av mengden av det organiske materialet som skal behandles, for eksempel minst 0,01 vektprosent av mengden av det organiske materialet som skal behandles, og fortrinnsvis 0,1 vektprosent av mengden av det organiske materialet som skal behandles, for eksempel 0,2 vektprosent av mengden av det organiske materialet som skal behandles, og enda mer fortrinnsvis er hydrogeninnholdet i væsken minst 0,5 vektprosent av mengden av det organiske materialet som skal behandles, for eksempel minst 1 vektprosent av mengden av det organiske materialet som skal behandles. Hydrogen inngår i de kjemiske reaksjonene som frembringer mettede olje-forbindelser, og i de kjemiske reaksjonene hvor de frie radikalene som i motsatt fall ville ført til dannelse av sot og tjære under den termiske nedbrytingen av det organiske materialet under omdannelsen, tilintetgjøres eller destrueres.

Videre kan fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ytterligere omfatte trinnet for resirkulering av minst én karboksylsyre. Ved resirkulering av minst én karboksylsyre gjenbruker fremgangsmåten produkter som følger av omdannelsesfremgangsmåten, og det oppnås dermed en optimering av fremgangsmåten.

I tillegg kan minst én karboksylsyre omfatte minst én karboksylsyre som har en kjedelengde som tilsvarer 1-4 karbonatomer ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse. Minst én karboksylsyre som tilsvarer 1-4 karbonatomer, inngår i de kjemiske kjededannelsesreaksjonene som frembringer oljeproduktet.

Videre kan minst én karboksylsyre omfatte maursyre og/eller eddiksyre ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse. Minst én karboksylsyre som tilsvarer 1-4 karbonatomer, inngår i de kjemiske kjededannelsesreaksjonene som frembringer oljeproduktet.

Fortrinnsvis kan konsentrasjonen av karboksylsyren(e) i væsken ifølge den foreliggende oppfinnelse være minst 100 deler per million etter vekt, for eksempel minst 250 deler per million etter vekt, og fortrinnsvis minst 400 deler per million etter vekt, for eksempel minst 500 deler per million etter vekt. Ved dette konsentrasjonsnivået er oljeproduktet som frembringer de kjemiske reaksjonsratene, tilstrekkelig til å sikre omdannelse av det organiske materialet til oljeproduktet.

I et aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan fremgangsmåten omfatte trinnet for resirkulering av minst ett aldehyd og/eller minst ett keton. Ved resirkulering av minst ett aldehyd og/eller minst ett keton gjenbruker fremgangsmåten produkter som følger av

I et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse omfatter nevnte minst ett aldehyd og/eller minst ett keton minst ett aldehyd og/eller minst ett keton som har en kjedelengde som tilsvarer 1-4 karbonatomer. Nevnte minst ett aldehyd eller keton som tilsvarer 1-4 karbonatomer, inngår i de kjemiske kjededannelsesreaksjonene som frembringer oljeproduktet.

I anda et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse omfatter minst ett aldehyd og/eller minst ett keton formaldehyd og/eller acetaldehyd. Nevnte minst ett aldehyd eller keton som tilsvarer 1-4 karbonatomer, inngår i de kjemiske kjededannelsesreaksjonene som frembringer oljeproduktet.

Ifølge den foreliggende oppfinnelse kan konsentrasjonen av minst ett aldehyd og/eller minst ett keton i væsken være minst 100 deler per million etter vekt, for eksempel minst 250 deler per million etter vekt, og fortrinnsvis minst 400 deler per million etter vekt, for eksempel minst 500 deler per million etter vekt. Ved dette konsentrasjonsnivået er oljeproduktet som frembringer de kjemiske reaksjonsratene eller -hastighetene, tilstrekkelig til å sikre omdannelse av det organiske materialet til oljeproduktet.

Fortrinnsvis omfatter den homogene katalysatoren kalium og/eller natrium ifølge et aspekt av den foreliggende oppfinnelse. Ved at det brukes kalium og/eller natrium som homogen katalysator, reduseres omdannelsesprosesstiden uten at behandlingen av det organiske materialet i omdannelsen reduseres, og de kjemiske reaksjonshastighetene som inngår i dannelsen av oljeproduktet, forbedres og letter frembringelsen av oljeproduktet.

Videre ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan den homogene katalysatoren omfatte ett eller flere vannløselige salter valgt fra en gruppe som består av KOH, K2C03, KHCO3, NaOH, Na2C03eller NaHC03eller en kombinasjon herav. I kombinasjon med karbondioksid som dannes i løpet av omdannelsen av det organiske materialet, omdannes saltene til karbonat som inngår i de kjemiske reaksjonene som aktivator.

Ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan konsentrasjonen av den homogene katalysatoren være minst 0,5 vektprosent, for eksempel minst 1 vektprosent, og fortrinnsvis minst 1,5 vektprosent, for eksempel minst 2,0 vektprosent, og enda mer fortrinnsvis over 2,5 vektprosent, for eksempel minst 4 vektprosent. Ved dette konsentrasjonsnivået er oljeproduktet som frembringer de kjemiske reaksjonsratene eller reaksjonshastighetene, tilstrekkelig til å sikre omdannelse av det organiske materialet til olje-

produktet.

I tillegg omfatter væsken vann ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse. Vann er en billig og svært hyppig forekommende væske, så når det brukes vann, holdes kostnaden ved fremgangsmåten for omdannelse av det organiske materialet på et minimum, og fremgangsmåten kan brukes i alle deler av verden.

Ifølge et aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan vannet ha en konsentrasjon på minst 5 vektprosent, for eksempel minst 10 vektprosent, og fortrinnsvis minst 20 vektprosent, for eksempel minst 30 vektprosent, og enda mer fortrinnsvis minst 40 vektprosent av væsken. Det organiske materialet som skal omdannes, må kunne pumpes.

Konsentrasjonen av vannet i væsken kan ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse være opptil 99,5 vektprosent, for eksempel opptil 98 vektprosent, og fortrinnsvis opptil 95 vektprosent, for eksempel opptil 90 vektprosent, og enda mer fortrinnsvis opptil 85 vektprosent, for eksempel opptil 80 vektprosent. Ved at vanninnholdet reduseres, økes fødematerialets (feedstock) varmeverdi, noe som fører til økt oljeproduksjonskapasitet ved konstant behandlingskostnad, uten at det går ut over pumpeevnen til det organiske materialet som skal omdannes.

I et aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan minst ett karbonat og/eller minst ett hydrogenkarbonat og/eller minst én alkohol og/eller minst én karboksylsyre og/eller minst ett aldehyd og/eller minst ett keton iallfall delvis være fremstilt ved hjelp av omdannelse av det organiske materialet. Ved at et produkt som følger av omdannelsesprosessen, brukes om igjen, reduseres omdannelsesprosesstiden uten at behandlingen av det organiske materialet i omdannelsen reduseres. Videre vil utgifter til behandling av en strøm av avløpsvann bli spart.

I et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan minst ett karbonat og/eller minst ett hydrogenkarbonat og/eller minst én alkohol og/eller minst én karboksylsyre og/eller minst ett aldehyd og/eller minst ett keton resirkuleres etter trinnet for opprettelse av kontakt. Herved oppnås det at noen av produktene som følger av omdannelsesprosessen, brukes om igjen, og at omdannelsesprosesstiden reduseres uten at behandlingen av det organiske materialet i omdannelsen reduseres.

Videre kan minst én del av en strøm av resirkuleringen, ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse, blandes i et forhold med en tilførselsstrøm av væsken som omfatter den homogene katalysatoren og det organiske materialet som skal omdannes, før den kommer inn i den katalytiske reaktoren. Herved oppnås det at noen av produktene som følger av omdannelsesprosessen, brukes om igjen, og at omdannelsesprosesstiden reduseres uten at behandlingen av det organiske materialet i omdannelsen reduseres.

I tillegg kan forholdet mellom væskens resirkuleringsstrøm og tilførselsstrøm ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse være i området 1-20, for eksempel 1-10, og fortrinnsvis i området 1,5-7,5, for eksempel i området 2-6, og mer fortrinnsvis i området 2,5-5. Herved oppnås det at noen av produktene som følger av omdannelsesprosessen, brukes om igjen, og at omdannelsesprosesstiden reduseres uten at behandlingen av det organiske materialet i omdannelsen reduseres.

Fortrinnsvis kan omdannelsen av det organiske materialet ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse være minst 90 %, for eksempel minst 95 %, og fortrinnsvis over 97,5 %, for eksempel over 99 %, og enda mer fortrinnsvis over 99,5 %, for eksempel over 99,9 %. Den høye omdannelsen fører til maksimering av oljeproduksjonskapasiteten og minimerer eller eliminerer innholdet av ikke-omdannet organisk materiale i oljeproduktet og mineralproduktet, hvorved behovet for et trinn for rensing elimineres.

Ifølge et aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan reaktoren med den heterogene katalysatoren bli utsatt for behandling med trykksatt varmtvann ved forhåndsbestemte intervaller.

Ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan behandlingen med trykksatt varmtvann ha en varighet på mindre enn 12 timer, for eksempel en varighet på mindre enn 6 timer, fortrinnsvis en varighet på mindre enn 3 timer, for eksempel en varighet på mindre enn 1 time.

I et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan intervallet mellom slik behandling med trykksatt varmtvann være minst 6 timer, for eksempel minst 12 timer, fortrinnsvis er intervallet mellom slik behandling med trykksatt varmtvann minst 24 timer, for eksempel minst én uke.

Ved at reaktoren behandles eller spyles med trykksatt varmtvann, økes reaktorens levetid, og kostnaden ved fremgangsmåten reduseres dermed i vesentlig grad.

I anda et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan det organiske materialet velges fra en gruppe som består av slam, for eksempel slam fra renseanlegg, flytende husdyrgjødsel, silofor, slam fra klaremiddel, svartlut, gjæringsrester, rester etter fremstilling av matolje, rester etter foredling av frukt og grønnsaker, rester etter fremstilling av næringsmidler og drikkevarer, utvasket stoff eller sigevann eller en kombinasjon herav.

Ifølge et aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan det organiske materialet omfatte lignocellulotiske materialer valgt fra en gruppe som består av biomasse, strå, gress, stengler, tre, bagasse, vinavfall, sagmugg, trespon eller energivekst eller en kombinasjon herav.

Ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan det organiske materialet omfatte avfall, for eksempel husholdningsavfall, fast avfall fra byområder, papiravfall, makuleringsavfall, plast, polymere, gummi, dekkavfall, kabelavfall, CCA-behandlet tre, halogenerte organiske forbindelser, PCB-bærende transformatoroljer, elektrolytiske kondensatorer, haloner, medisinsk avfall, risikomateriale fra kjøttforedling, kjøttbeinmel, flytende strømmer, for eksempel strømmer av prosess- og avfallsvann som inneholder oppløst og/eller suspendert organisk materiale.

Fortrinnsvis kan slammet ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse være slam fra en biologisk behandlingsprosess.

Ifølge et aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan det organiske materialet være slam fra en prosess for behandling av avfallsvann.

I et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan den biologiske behandlingsprosessen være del av en prosess for behandling av avfallsvann.

Videre kan den biologiske vannbehandlingsprosessen ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse være en aerob prosess.

I tillegg kan den biologiske vannbehandlingsprosessen være en anaerob prosess ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse.

Fremgangsmåten er i stand til å omdanne mange former for organisk materiale slik det er nevnt ovenfor. Fremgangsmåten utføres riktignok ved en relativt lav temperatur og et relativt lavt trykk, men temperaturen og trykket er fortsatt tilstrekkelig til å desinfisere produktet som følger derav. Dette innebærer at de resulterende produktene uavhengig av organisk materiale er brukbare uten infeksjonsrisiko, dvs. rester etter rester etter nærings-middelproduksjon, for eksempel at kjøtt fra ku eller kalv ikke medfører spredning av sykdommen BSE. Likeledes vil ikke virus, bakterier osv. fra det organiske materialet bli spredd i en senere bruk av de resulterende produktene.

Fortrinnsvis kan det organiske materialet ha vært utsatt for mekanisk avvanning ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse. Ved at det organiske materialet avvannes, økes varmeverdien av føde- eller utgangsmaterialet (feedstock), noe som fører til økt oljeproduksjonskapasitet ved konstant behandlingskostnad, uten at det går ut over pumpeevnen til det organiske materialet som skal omdannes.

Videre kan det mekanisk avvannede organiske materialet ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse ha et tørt, fast innhold på minst 10 vektprosent, fortrinnsvis minst 15 vektprosent, mer fortrinnsvis minst 20 vektprosent, mest fortrinnsvis 25 vektprosent.

Ved hjelp av trinnet for forbehandling i fremgangsmåten oppnås det at det tørre, faste innholdet økes, noe som i sin tur reduserer omdannelsesprosesstiden.

I tillegg kan det organiske materialet ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse omfatte en blanding av slam, lignocellulotiske materialer eller avfall.

I et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse kan konsentrasjonen av det organiske materialet i væsken være minst 5 vektprosent, for eksempel minst 10 vektprosent, fortrinnsvis er konsentrasjonen av det organiske materialet minst 15 vektprosent, for eksempel minst 20 vektprosent, og mer fortrinnsvis er konsentrasjonen av det organiske materialet minst 30 vektprosent, for eksempel minst 50 vektprosent.

Fortrinnsvis kan grunnstoffene av gruppe IA i periodesystemet være aske som er frembrakt av forbrenning av biomasse eller aske fra kullfyring ifølge et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelse.

Ved at de forskjellige organiske materialene blandes, oppnås det at det må brukes en mindre mengde katalysator i den videre behandlingen, og/eller at behandlingstidens hastighet økes.

Et produkt som oppnås ved hjelp av den nevnte fremgangsmåten kan omfatte hydrokarbon i form av olje. Det oppnås herved et produkt som er svært brukbart, idet olje i våre dager er et svært ettertraktet produkt over hele verden. Det er mulig å frembringe et produkt som olje, idet fremgangsmåten utføres ved svært lave temperaturer.

Et slikt produkt kan ha et tilført karboninnhold og et tilført hydrokarboninnhold, hvor hydrokarbonoljeproduktet omfatter minst 20 % av det tilførte karboninnholdet, for eksempel minst 35 % av det tilførte hydrokarboninnholdet, fortrinnsvis omfatter hydrokarbonoljeproduktet minst 50 % av det tilførte karboninnholdet, for eksempel minst 65 % av det tilførte karboninnholdet, og mer fortrinnvis omfatter hydrokarbonoljeinnholdet minst 80 % av det tilførte karboninnholdet.

Minst 20 % av et energiinnhold i tilførselsstrømmen kan gjenvinnes i hydrokarbonoljeproduktet, for eksempel minst 35 % av energiinnholdet, fortrinnsvis minst 50 % av energiinnholdet i føde- eller utgangsmaterialet som er gjenvunnet i hydrokarbonoljeproduktet, for eksempel minst 65 % av det tilførte energiinnholdet og enda mer fortrinnsvis gjenvinnes minst 80 % av det tilførte energiinnholdet i hydrokarbonoljeproduktet.

Videre vil hydrokarbonoljeproduktet omfatte hydrokarboner med 12-16 karbonatomer.

Fortrinnsvis kan hydrokarbonoljeproduktet i det vesentlige være fri for svovel.

I tillegg kan hydrokarbonoljeproduktet i det vesentlige være fri for halogener.

Ved hjelp av fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse oppnås det herved et hydrokarbonoljeprodukt fritt for svovel og/eller halogener. Slike svovel- og/eller halogenfri oljer egner seg svært godt til gjenvinning i form av nye former for energi uten å forurense omgivelsene med reaksjoner forårsaket av svovel og/eller halogener.

Hydrogenoljeproduktet kan omfatte fettsyreestere og/eller fettsyremetylestere. Oksygeninnholdet i fettsyreesterne og fettsyremetylesterne er kjent for å forbedre egenskapene ved hydrokarbonoljen som transportbrensel på grunn av det reduserte partikkelutslippet fra forbrenningen av brenselet.

Hydrokarbonoljeproduktet kan ha diesellignende egenskaper. Det diesellignende hydrokarbonbrenselet kan blandes direkte i konvensjonell dieselolje, hvilket sparer kostnaden ved raffinering av oljeproduktet.

Videre kan hydrokarbonoljeproduktet ha et oksygeninnhold i området 0,1-30 %. Oksygeninnholdet i hydrokarbonbrenselet er kjent for å forbedre egenskapene som transportbrensel på grunn av det reduserte partikkelutslippet fra forbrenningen av brenselet.

I tillegg kan hydrokarbonoljeproduktet adsorberes på overflaten av et mineralprodukt. Dette oljeholdige mineralproduktet er et forbedret start- eller utgangsmateriale for prosesser for behandling av smeltet mineral.

Hydrokarbonoljeproduktet kan også omfatte metanol. Ved hjelp av ytterligere rensing kan det oppnås et renset metanolprodukt, som er det foretrukne brenselet for brenselsceller eller tilsetningsstoff i bensin for fremstilling av varig transportbrensel.

Hydrokarbon produktet som omfatter metanol, kan omfatte minst 20 % av det tilførte karboninnholdet, for eksempel minst 35 % av det tilførte hydrokarboninnholdet, fortrinnsvis omfatter hydrokarbonoljeproduktet minst 50 % av det tilførte karboninnholdet, for eksempel minst 65 % av det tilførte karboninnholdet, og mer fortrinnvis omfatter hydrokarbonoljeinnholdet minst 80 % av det tilførte karboninnholdet. Ved hjelp av ytterligere rensing kan det oppnås et renset metanolprodukt, som er det foretrukne brenselet for brenselsceller eller tilsetningsstoff i bensin for fremstilling av varig transportbrensel.

Minst 20 % av energiinnholdet i føde- eller utgangsmaterialet kan gjenvinnes i

hydrokarbonproduktet som omfatter metanol, for eksempel minst 35 % av energiinnholdet i utgangsmaterialet gjenvinnes i hydrokarbonproduktet som omfatter metanol, fortrinnsvis gjenvinnes minst 50 % av energiinnholdet i utgangsmaterialet i hydrokarbonproduktet som omfatter metanol, for eksempel gjenvinnes minst 65 % av energiinnholdet i utgangsmaterialet i hydrokarbonproduktet som omfatter metanol, og mer fortrinnsvis gjenvinnes minst 80 % av energiinnholdet i utgangsmaterialet i hydrokarbonproduktet som omfatter metanol. Ved hjelp av ytterligere rensing kan det oppnås et renset metanolprodukt, som er det foretrukne brenselet for brenselsceller eller tilsetningsstoff i bensin for fremstilling av varig transportbrensel.

Det nevnte produktet kan brukes for kjøring av motor eller generator, for kraftproduksjon i et oljedrevet kraftverk, for prosessoppvarming eller oppvarming av husholdningen. Alt dette er organer til produksjon av energi fra en varig kilde, men uten at maskinvareinstallasjonene eller -infrastrukturen som er etablert for produksjon av energi fra fossilt brensel, må skiftes ut eller fornyes.

Det nevnte produktet kan brukes som en blandekomponent i petrodiesel eller bensin eller i et suspensjonsdrevet system eller i en prosess for behandling av smeltet mineral. Alt dette er organer til produksjon av energi fra en varig kilde, men uten at maskinvareinstallasjonene eller -infrastrukturen som er etablert for produksjon av energi fra fossilt brensel, må skiftes ut eller fornyes.

I tillegg kan det ovennevnte brukes til produksjon av et gjødselsprodukt eller til produksjon av en strøm av rent vann. Strømmen av rent vann kan også være av drikkevannskvalitet.

Den følgende beskrivelse vedrører et apparat for omdannelse av organisk materiale til hydrokarboner, som kan finne anvendelse i forbindelse med foreliggende oppfinnelse, hvilket apparat omfatter: et foromdannelsessystem og et produktgjenvinningssystem, hvor foromdannelsessystemet omfatter: - en første oppvarmingsenhet for oppvarming av en tilført væske som omfatter organisk materiale - en katalytisk reaktor for opprettelse av kontakt for tilført væske som omfatter organisk materiale og - en reguleringsenhet for regulering av væsken, slik at den får en pH-verdi over 7, og hvor produktgjenvinningssystemet omfatter - et membranfilter for separasjon av en første strøm av oljer og vannløselige salter fra en andre strøm av vann og vannløselige organiske materialer.

Foromdannelsessystemet kan ytterligere omfatte et lager for tilførsel av organisk materiale til væsken i en tilførselsretning.

Videre kan foromdannelsessystemet ytterligere omfatte en forbehandlingsenhet plassert etter føde- eller utgangsmaterialet og før den første oppvarmingsenheten i tilførsels-retningen. Ved hjelp av forvarming av væsken som omfatter det organiske materialet, er det mulig å øke mengden fast materiale i væsken, noe som igjen medfører en høyere omdannelseshastighet og dermed en høyere produksjonskapasitet. Dette fører til en mer virkningsfull og kostnadsbesparende omdannelse av organisk materiale.

I tillegg kan foromdannelsessystemet ifølge den foreliggende oppfinnelse ytterligere omfatte en partikkelseparasjonsenhet plassert etter den første oppvarmingsenheten i tilførselsretningen. Ved at partiklene separeres før det opprettes kontakt mellom væsken som omfatter det organiske materialet og den heterogene katalysatoren, slipper produktet som følger av omdannelsesprosessen, for eksempel olje, i betydelig grad å være bundet til disse partiklene og er dermed mye bedre egnet til å brukes om igjen rett etter denne omdannelsesprosessen. En andre prosess, for eksempel raffinering, er dermed ikke nødvendig.

Foromdannelsessystemet kan ytterligere omfatte en andre oppvarmingsenhet plassert etter den første partikkelseparasjonsenheten og før den katalytiske reaktoren i tilførselsretningen. Dermed er det mulig å optimere temperaturen før væsken kommer inn i reaktoren, noe som optimerer omdannelsesprosessen.

Foromdannelsessystemet kan ytterligere omfatte en andre partikkelseparasjonsenhet etter den katalytiske reaktoren i tilførselsretningen. Denne partikkelseparasjonsenheten er fordelaktig av samme grunn som ovenfor.

Foromdannelsessystemet kan ytterligere omfatte organer for resirkulering av en del av tilførselen av væske etter den katalytiske reaktoren i tilførselen av væske før den andre oppvarmingsenheten i tilførselsretningen. Herved oppnås det at noen av produktene som følger av omdannelsesprosessen, brukes om igjen, og at omdannelsesprosesstiden reduseres uten at behandlingen av det organiske materialet i omdannelsen reduseres.

Videre kan den første oppvarmingsenheten omfatte en første varmeveksler, som foruten å varme opp væsken kjøler den i foromdannelsessystemet før den kommer inn i produktgjenvinningssystemet. Herved oppnås det at energien i apparatet brukes om igjen, noe som sparer energi i den totale mengden energi som brukes ved omdannelse av det organiske materialet.

I tillegg kan forbehandlingsenheten ytterligere omfatte en varmeveksler, som foruten å varme opp væsken i forbehandlingssystemet kjøler væsken i foromdannelsessystemet før den kommer inn i produktgjenvinningssystemet. Denne varmeveksleren er fordelaktig av samme grunn som ovenfor.

Forbehandlingsenheten kan ytterligere omfatte en første ekspansjonsenhet, som er plassert mellom den første varmeveksleren og den andre varmeveksleren. Det oppnås herved at det fremstilles gass, for eksempel brenngass.

Produktgjenvinningssystemet kan ytterligere omfatte en gasseparasjonsenhet for separasjon av gass, for eksempel brenngass, og hvor gasseparasjonsenheten er plassert etter den andre varmeveksleren og før det første membranfilteret i tilførselsretningen. Det oppnås herved at den nevnte gassen, for eksempel brenngass, separeres fra resten av væsken.

Produktgjenvinningssystemet kan ytterligere omfatte organer for resirkulering av gassen, for eksempel brenngass for oppvarming av væsken i den andre oppvarmingsenheten. Herved oppnås det at noen av produktene som følger av omdannelsesprosessen, brukes om igjen, og at omdannelsesprosesstiden reduseres uten at behandlingen av det organiske materialet i omdannelsen reduseres.

Produktgjenvinningssystemet kan ytterligere omfatte en andre ekspansjonsenhet etter det første membranfilteret i tilførselsretningen. Det oppnås herved at det fremstilles olje av væsken.

Videre kan produktgjenvinningssystemet omfatte en faseseparator for separasjon av olje fra den første strømmen, idet faseseparatoren er plassert etter membranfilteret i tilførselsretningen. Det oppnås herved at olje separeres fra væsken.

I tillegg kan produktgjenvinningssystemet ytterligere omfatte organer for resirkulering av en del av den første strømmen i foromdannelsessystemets forbehandlingsenhet. Herved oppnås det at noen av produktene som følger av omdannelsesprosessen, brukes om igjen, og at omdannelsesprosesstiden reduseres uten at behandlingen av det organiske materialet i omdannelsen reduseres.

Fortrinnsvis kan produktgjenvinningssystemet ytterligere omfatte en direkte metanol brenselscelle generering av elektrisitet av den andre strømmen.

Produktgjenvinningssystemet kan ytterligere omfatte ett eller flere membranfiltre som velges fra gruppen av membranprosesser som omfatter ultrafiltrering, nanofiltrering, omvendt osmose eller fordunsting gjennom membran eller en kombinasjon herav.

Videre kan produktgjenvinningssystemet ytterligere omfatte et andre membranfilter for separasjon av en renset metanolforbindelse fra den andre strømmen.

Produktgjenvinningssystemet kan ytterligere omfatte organer for resirkulering av den rensede metanolforbindelsen fra den andre strømmen til foromdannelsessystemets forbehandlingsenhet. Herved oppnås det at noen av produktene som følger av omdannelsesprosessen, brukes om igjen, og at omdannelsesprosesstiden reduseres uten at behandlingen av det organiske materialet i omdannelsen reduseres.

Et anlegg som omfatter det nevnte apparatet, for produksjon av det nevnte produktet ved hjelp av den nevnte fremgangsmåten, kan finne anvendelse i forbindelse med foreliggende oppfinnelse.

Anlegget kan omfatte organer for tilførsel av organisk materiale til apparatet og organer for fjerning av produktene fra apparatet.

Anlegget kan ytterligere omfatte et raffineri.

Den følgende beskrivelse vedrører en heterogen katalysator til bruk i en fremgangsmåte for omdannelse av organisk materiale til hydrokarboner, hvilken katalysator omfatter en forbindelse av minst ett grunnstoff av gruppe IVB i periodesystemet og/eller alfa-alumina. Dette er relevant for den foreliggende oppfinnelse.

I tillegg kan forbindelsen av minst ett grunnstoff av gruppe IVB i periodesystemet omfatte zirkonium og/eller titan.

Videre kan forbindelsen av minst ett grunnstoff av gruppe IVB i periodesystemet være i oksid- og/eller hydroksidform eller en kombinasjon av de to.

Fortrinnsvis kan forbindelsen av minst ett grunnstoff av gruppe IVB i periodesystemet minst delvis være i sulfat- eller sulfidform.

Den heterogene katalysatoren kan ytterligere omfatte minst ett grunnstoff som velges fra gruppen som består av: Fe, Ni, Co, Cu, Cr, W, Mn, Mo, V, Sn, Zn, Si, i en mengde på opptil 20 vektprosent, for eksempel en mengde på opptil 10 vektprosent, fortrinnsvis i en mengde på opptil 5 vektprosent, for eksempel opptil 2,5 vektprosent.

Videre kan disse grunnstoffene være i oksid- og/eller hydroksidform.

I tillegg kan den heterogene katalysatoren være i form av suspenderte partikler, tabletter, pellets, ringer, sylindre, en vaffelstruktur og/eller en kombinasjon av disse.

Den heterogene katalysatoren kan ha en BET-overflate på minst 10 m2/g, for eksempel 25 m2/g, og fortrinnsvis minst 50 m2/g, for eksempel 100 m2/g, og enda mer fortrinnsvis minst 150 m2/g, for eksempel minst 200 m2/g.

Fortrinnsvis omfatter den heterogene katalysatoren ytterligere minst én overflatestabilisator som velges fra gruppen av Si, La, Y og/eller Ce.

Deretter kan den heterogene katalysatoren omfatte minst én overflatestabilisator i en virkningsfull mengde på opptil 20 vektprosent, for eksempel en virkningsfull mengde på opptil 10 vektprosent, fortrinnsvis overflatestabilisatorer i en virkningsfull mengde på opptil 7,5 vektprosent, for eksempel overflatestabilisatorer i en virkningsfull mengde på opptil 5 vektprosent, og mer fortrinnsvis overflatestabilisatorer i en virkningsfull mengde på 0,5-5 vektprosent, for eksempel 1-3 vektprosent.

Den heterogene katalysatoren kan ha en BET-overflate på minst 10 m2/g etter 1000 brukstimer, for eksempel en BET-overflate på minst 25 m2/g etter 1000 brukstimer, og fortrinnsvis en BET-overflate på minst 50 m2/g etter 1000 brukstimer, for eksempel en BET-overflate på minst 100 m2/g etter 1000 brukstimer, og enda mer fortrinnsvis en BET-overflate på minst 150 m2/g etter 1000 brukstimer, for eksempel en BET-overflate på minst 200 m2/g etter 1000 brukstimer.

Endelig kan den heterogene katalysatoren frembringes av rød leire.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Den foreliggende oppfinnelse beskrives i det følgende med henvisning til den vedlagte tenningen, hvor:

Figur 1 viser en skjematisk tegning av laboratorieskalaoppsettet,

Figur 2 viser et generelt prosessflytskjema,

Figur 3 viser et aspekt av produktgjenvinningen,

Figur 4 viser et annet aspekt av produktgjenvinningen,

Figur 5 viser ytterligere et annet aspekt av produktgjenvinningen, og

Figur 6 viser ytterligere et annet aspekt av produktgjenvinningen.

Tegningene er skjematiske og bare veiledende.

Figur 1 er en skjematisk tegning av laboratorieoppsettet brukt til testene som er angitt i eksemplene. Den forbehandlede væsken som inneholder de homogene katalysatorene og det organiske materialet som skal omdannes, tilføres systemet ved stilling A. En væske trykksettes ved hjelp av pumpe 1 og varmes opp til cirka 230 °C i varmeren 2 som omfatter en varmeveksler og en temperaturregulator TIC. En andre væske tilføres systemet ved stilling B. Denne strømmen trykksettes ved hjelp av pumpe 3 og varmes opp i varmeren 4 til temperaturen som er nødvendig for å oppnå den ønskede omdannelses-temperaturen på de blandede væskestrømmene ved stilling 4, hvilken varmer omfatter en varmeveksler og en temperaturregulator TIC. Den heterogene katalysatoren er plassert i den katalytiske reaktoren 5. Etter kontakt med den heterogene katalysatoren kjøles væsken som inneholder det omdannede organiske materialet, til omgivelsestemperatur i kjøleren 6, og filtreres i filteret 7 for separasjon og oppsamling av suspenderte partikler. Deretter ekspanderes væsken til omgivelsestrykk over ventilen 8. Systemtrykket opprettholdes ved at strømningen gjennom 8 reguleres ved hjelp av trykkregulatoren PIC. Den ekspanderte væsketemperaturen måles med termoelementet 9. Strømmens væskefraksjon samles opp i en vannlås 10, og gassen luftes ut av låsen ved stilling G. Den produserte gassens strømningshastighet måles kontinuerlig ved hjelp av en gassmåler plassert i H (ikke vist). Gassens sammensetning analyseres med gasskromatografi (ikke vist) av en liten prøve som tas gjennom I, ved regulert trykk som opprettholdes av strømnings-reguleringsventilen og trykkregulatoren (PIC) 11.

Figur 2 viser en skjematisk tegning av et foretrukket aspekt av en fremgangsmåte ifølge den foreliggende oppfinnelse. Organisk materiale til omdannelse mottas i et tilførselslager (ikke vist i figuren). Det organiske materialet kan omfatte et bredt utvalg av biomasse og avfall, og kan også omfatte fossilt brensel som kull, skifer, orimulsjon, tunge fraksjoner av råolje osv. Mange aspekter av den foreliggende oppfinnelse omfatter behandling av organisk materiale fra en blanding av forskjellige materialkilder som nevnt ovenfor.

Tilførselslageret har vanligvis en kapasitet som tilsvarer tre dagers drift av anlegget. Til-førselslageret er fortrinnsvis en skjult røresilo, for eksempel en betongrøresilo. En væske som inneholder det organiske materialet, pumpes til trinnet for forbehandling 21 ved stilling A.

Den første delen av forbehandlingen omfatter i dette aspektet en størrelsesreduksjon av føde- eller utgangsmaterialet, for eksempel ved skjæring, maling, sliping eller siving av materialet. Størrelsesreduksjonen kan være en integrert del av tilførselspumpen (ikke vist). Under tilførselen til forbehandlingen økes trykket i væsken som inneholder det organiske materialet som skal behandles, til et trykk i området 4-15 bar. I andre del av forbehandlingen opprettholdes væsken som inneholder det organiske materialet, vanligvis i en for-behandlingsinnretning i en periode av 0,5-2 timer. Forbehandlingsinnretningen 23 er fortrinnsvis en røreinnretning som holder en temperatur på 100-170 °C, og fortrinnsvis i området 110-140 °C. Energien til forvarmingen av væsken som inneholder det organiske materialet som skal omdannes, tilføres fortrinnsvis ved at varme gjenvinnes fra én av prosesstrømmene som skal kjøles. I figuren er dette illustrert ved at varmeveksleren 22 integreres i innretningen for gjenvinning av varme fra prosesstrømmen D.

pH-en i forbehandlingsinnretningen reguleres til en verdi over 7, og fortrinnsvis i området 8-10. Denne pH-reguleringen utføres i mange aspekter av den foreliggende oppfinnelse ved at det tilsettes tilsetningsstoffer til innretningen enten direkte i forbehandlingsinnretningen og/eller gjennom innretningens inntak, for eksempel ved at det tilsettes en base, som også kan omfatte et grunnstoff av gruppe IA i periodesystemet. Ikke-begren-sende eksempler på slike tilsetningsstoffer er KOH, NaOH, K2CO3, Na2C03, aske fra biomasse eller kullforbrenning. Slike tilsetningsstoffer kan tilsettes innretningen gjennom en strøm S som enten strømmer inn i strøm A, eller som strømmer direkte inn i innretning 23. Tilførsel av strømmen S kan besørges av en tilførselspumpe (ikke vist).

I forbehandlingsinnretningen 23 hydrolyseres større molekyler som cellulose, hemicellulose og lignin, og celler fra tilsetning av biomasse åpnes og letter frigjøringen av innholdet i cellene, for eksempel salter. Ved en del potensielt føde- eller utgangsmateriale innebærer denne celleåpningen at det frigjøres katalysatorer som kalium fra selve utgangsmaterialet, hvilket muliggjør en svært effektiv prosess. En rekke andre tilsetningsstoffer kan også forsterke foromdannelsen av det organiske materialet og er ytterligere fordelaktig for den etterfølgende behandlingen. Slike andre tilsetningsstoffer omfatter alkoholer som metanol, karboksylsyrer, aldehyder og/eller ketoner. I et fortrinnsvis aspekt av oppfinnelsen frembringes en rekke slike tilsetningsstoffer som brukes i forbehandlingen, in-situ i prosessen og resirkuleres til trinnet for forbehandling som vist ved strøm E og F. Typiske sammen-setninger av disse resirkuleringsstrømmene er ytterligere beskrevet i forbindelse med figur 3-5.

En væskestrøm som inneholder det foromdannede organiske materialet, trekkes ut av forbehandlingsinnretningen ved hjelp av tilførselspumpe 24 og trykksatt til driftstrykk, dvs. 250 bar. Tilførselspumpen kan omfatte en plungerpumpe.

Etter at væsken som inneholder det foromdannede organiske materialet, er trykksatt, varmes den homogene katalysatoren og andre tilsetningsstoffer opp i det første trinnet for oppvarming ved hjelp av varmeveksling 25 med den varme, omdannede produktstrømmen fra den katalytiske reaktoren. Temperaturen på væsken som inneholder det foromdannede organiske materialet, er i mange anvendelser av den foreliggende oppfinnelse i størrelsesordenen 20-30 °C under den katalytiske reaktorens driftstemperatur. I løpet av det første trinnet for oppvarming løses det organiske materialet i føde- eller utgangsmaterialet ytterligere termisk opp. En rekke uønskede bireaksjoner kan forekomme under denne termiske oppløsningen, for eksempel dannelse av sot og kull. Prosessen blir ikke bare mindre virkningsfull samlet sett av dette, men det kan også medføre driftsproblemer av en type hvor for eksempel varmeveksleren tilstoppes eller blir mindre virkningsfull, og hvor det forekommer sedimentering på nedstrømsutstyret. De nevnte tilsetningsstoffene reduserer disse uønskede bireaksjonene og forsterker omdannelsen av det organiske materialet til ønskede produkter ytterligere.

Fra varmeveksleren 25 kan væsken som inneholder det foromdannede organiske materialet, passere en første partikkelseparasjonsinnretning 26 for oppsamling av suspenderte partikler, som kan dannes i løpet av omdannelsen under oppvarmingen. Denne partikkelseparasjonsinnretningen 26 kan omfatte et hvilket som helst konvensjonelt organ for partikkelseparasjon, for eksempel en syklon, et filter, et gravimetrisk bunnfellingskammer osv. Oppsamlede partikler trekkes ut av prosessen vist ved strømmen T.

Etter den første partikkelseparasjonsinnretningen 26 blandes væsken som inneholder det foromdannede organiske materialet med en resirkuleringsstrøm fra den katalytiske reaktoren. Denne blandingen øker vanligvis den blandede væskens temperatur med 10-20 °C, og resirkuleringen frembringer ytterligere ønskede forbindelser for ytterligere omdannelse i føde- eller utgangsmaterialet. Etter å ha blandet seg med resirkuleringsstrømmen går den blandede væsken videre til en tilleggsvarmer (andre oppvarmingsenhet) 27, hvor temperaturen heves til driftstemperaturen i den katalytiske reaktoren 5. Tilleggsvarmeren 27 kan i mange aspekter av den foreliggende oppfinnelse være en gass- eller oljedrevet varmer og drives fortrinnsvis minst delvis av resirkuleringsgass og/eller andre brenselsprodukter frembrakt i prosessen. I et fortrinnsvis aspekt drives tilleggsvarmeren av at den frembrakte gassen benevnt som Y i figur 3 resirkuleres. Resirkuleringen av den frembrakte gassen Y kan omfatte et trinn for rensing.

I den katalytiske reaktoren 5 settes væsken som inneholder den homogene katalysatoren, tilsetningsstoffene og det foromdannede organiske materialet, i kontakt med den heterogene katalysatoren. Den heterogene katalysatoren er vanligvis i et rørformet fastsjikt, og den katalytiske reaktoren kan omfatte en rekke rørformede fastsjikt. Under omdannelsen frembringes som regel en oppløst brenngass, et va nn løselig organisk materiale og en olje. Produktfordelingen kan reguleres innenfor et bredt spekter av konsentrasjon av resulterende produkter slik som eksemplene nedenfor viser, og kan reguleres ved at det velges en egnet kombinasjon av oppholdstid, strømningshastighet for resirkuleringen, reaksjonstemperatur og konsentrasjon av homogen katalysator og tilsetningsstoffer.

En del av produktstrømmen fra den katalytiske reaktoren resirkuleres av pumpe 28 og blandes med væsken som inneholder det foromdannede organiske materialet som beskrevet ovenfor. Den gjenværende delen som tilsvarer massestrømningen til væsken som inneholder det foromdannende organiske materialet før det blandes med resirku-leringsstrømmen, trekkes tilbake til den andre partikkelseparasjonsinnretningen 29. I likhet med den første partikkelseparasjonsinnretningen 26 kan den andre partikkelseparasjonsinnretningen 29 omfatte ethvert konvensjonelt organ for partikkelseparasjon, for eksempel en syklon, et filter, et gravimetrisk bunnfellingskammer osv. Hovedpoenget er å sørge for varmeseparasjon av produsert olje av potensielle, suspenderte partikler før den kjøles og ekspanderes, slik at oljen ikke adsorberes til de suspenderte partiklene. Men i en rekke anvendelser av den foreliggende oppfinnelse, for eksempel føde- eller utgangsmateriale med lavt askeinnhold, kan denne partikkelseparasjonsinnretningen være ekstrautstyr. Partikler som samles opp i den andre partikkelseparasjonsinnretningen, trekkes tilbake fra prosessen som vises ved strømmen C.

Etter passasjen gjennom den andre partikkelseparasjonsinnretningen 29 kjøles væske-strømmen ved hjelp av varmeveksling med tilførselsstrømmen i varmeveksleren 25, og i varmeveksleren 22, og ekspandert til et trykk i området 75-225 bar over ekspansjons-ventilen 8, og separert i produktgjenvinningssystemet 30. Noe av den separerte væske-strømmen fra produktgjenvinningssystemet 30, for eksempel strømmene F og/eller E, kan resirkuleres til trinnet for forbehandling som beskrevet ovenfor. Produktgjenvinningssystemet 30 illustreres og beskrives ytterligere nedenfor i figur 3-6.

Separasjonssystemet, illustrert i figur 3, omfatter en gass/væske-separator 12, som separerer gassprodukter i strøm Y og væskeprodukter i strøm J. I et aspekt brukes gass-produktet internt til etterfylling av tilleggsvarmeren 27. Væskeproduktene separeres ytterligere i et første membranfilter 13. Membranfiltreringsseparasjonen er trykkdrevet og bruker i mange anvendelser en nano- eller ultrafiltreringsmembran. Filtreringsretentatet i strøm L omfatter deler av tilførselsvannet, oljeproduktet og de oppløste uorganiske forbindelsene, for eksempel salter fra føde- eller utgangsmaterialet og den homogene katalysatoren. Oljeproduktet separeres fra strøm L i en oljeseparator (faseseparator) 14 som fungerer ved atmosfæriske forhold og danner oljeproduktstrømmen X. Det gjenværende vannet og de oppløste uorganiske forbindelsene danner strøm O. Hoveddelen av strøm O resirkuleres til foromdannelse i strøm E, hvorved den homogene katalysatoren resirkuleres, mens en utspylingsstrøm P slippes ut, slik at tilførselen av den uorganiske forbindelsen balanseres fra føde- eller utgangsmaterialet.

Den videre behandlingen av membranfiltreringspermeatet, betegnet som strøm K, er illustrert i figur 4-6. Strøm K inneholder mindre vannløselige organiske materialer som C 1-4 alkoholer og karboksylsyrer.

I et aspekt illustrert i figur 4 tilføres strøm K til en separasjonsenhet (membranfilter) 15, hvilket frembringer rent vann av drikkevann kvalitet i strøm U og en strøm av vannløselige organiske materialer i strøm W. Separasjonsenheten 15 er i et aspekt av oppfinnelsen en membranenhet for omvendt osmose, hvilken enhet omfatter en rekke membranmoduler. De tilbakeholdte vannløselige organiske materialene i strøm W resirkuleres til trinnet for foromdannelse.

I et ytterligere aspekt, illustrert i figur 5, deles strøm K opp i en strøm F av konsentrerte vannløselige organiske materialer og en strøm Q av vann uten organiske materialer. Den involverte separasjonsenheten 15 drives i mange anvendelser av temperatur- eller konsentrasjonsgradienter som membrandestillering eller fordunsting gjennom membran. Vannstrømmen Q renses ytterligere i et trinn for sliping 17, hvilket trinn frembringer strømmen U av rent vann. Trinnet for sliping 17 er fortrinnsvis et aktivert karbonfilter eller et tilsvarende organ for absorpsjon av svært lave konsentrasjoner av urenheter i en vann-strøm.

I et aspekt illustrert i figur 6 tilføres den vannløselige organiske strømmen K til en direkte metanol brenselscelle 18, hvilket skaper elektrisitet og en prosessvannstrøm R. Direkte metanol brenselscellen 18 kan omfatte tilførselsstrøm og trinn for tilpassing av avløpsvann.

Eksempler

Illustrerende eksempel 1: Omdannelse av slam fra renseanlegg

Anaerobt, destruert slam fra renseanlegg nedenfor ble omdannet i samsvar med fremgangsmåten for den foreliggende oppfinnelse i det forminskede laboratorieanlegget vist i figur 1.

Innholdet av tørrmateriale i slammet fra renseanlegget var 5 %. Tørrmaterialets hoved-komponenter i vektprosent var: > C = 28,3 %

> H = 4,33 %

> N = 3,55 %

> O = 28,4 %

> P = 4,49 %

> Al = 7,77 %

> Si = 7,44 %

> Ca = 6,95 %

> Fe = 3,17 %

> K = 1,62 %

Det ble ytterligere gjennomført en grunnstoffa na lyse av tørrmaterialet i slammet fra renseanlegget ved hjelp av induktivt koblet plasma (ICP), noe som viste følgende sammensetning:

Forbrenningsfraksjonen beløper seg til 58 % av tørrmaterialeinnholdet, med en varmeverdi på 22,2 MJ/kg, noe som tilsvarer en brennverdi på 476 KJ/kg i slammet fra renseanlegget som mottatt.

Før testen ble slammet fra renseanlegget størrelsestilpasset til mindre enn 1 mm ved at lengre partikler ble kuttet med en Seepex-macerator eller masereringsmaskin (type 25/15-

I-I-F12-2), malt med en kolloidmølle (Probst und Class, type N100/E) og filtrert med et siktkurvfilter (maskevidde 1 mm).

Deretter ble 1,5 kaliumvektprosent i form av kaliumkarbonat tilsatt til det resulterende slam eller gjødsel (slurry). Slammets pH-verdi var 9,0.

125 ml ZrC>2 heterogen katalysator stabilisert med 2,2 atomisk mol % av Si. Katalysatoren i form av sylindriske pellets med en lengde på 3 mm og en diameter på 3 mm ble tilsatt rørreaktoren. 63 g/h av det forbehandlede slammet fra renseanlegg ble trykksatt til 250 bar og varmet opp til 230 °C i trinnet for forvarming. Denne strømmen ble blandet med 393 g/h trykksatt vann varmet opp til en temperatur beregnet på å oppnå en i det vesentlige konstant temperatur på 360 ± 5 °C etter blanding.

Den blandede strømningen ble i det vesentlige satt i kontakt med den heterogene katalysatoren i reaktoren. Forholdet mellom utgangsmateriale og vann er 6:1, og den samlede strømningen på 456 g/h tilsvarer en kontakttid på cirka 4 minutter.

Etter opprettelse av kontakt med den heterogene katalysatoren kjøles væsken som inneholder det omdannede organiske materiale, til omgivelsestemperatur, filtreres gjennom et partikkelfilter for oppsamling av suspenderte partikler og ekspanderes til omgivelsestrykk. Væskefraksjonen i strømmen ble samlet opp i en vannlås, og gassen ble luftet ut.

Eksperimentet resulterte i tre produktstrømmer, en gass, et vannprodukt og et fast bunnfall. Det ble innhentet analyseprøver i en periode på 15,5 timer.

Gassanalvse

Den produserte gassens strømningsmengde og sammensetning ble kontinuerlig målt med en gassmåler med prøving. Sammensetningen ble målt med gasskromatografi.

Analysen av gassfasen ga følgende resultater:

Væskeanalvse

Væskeproduktet inneholdt suspenderte partikler. Den filtrerte væsken ble analysert med ionkromatografi, induktiv plasmaemisjon (ICP) og totalkarbonanalysatorer og masse-spektrometri med høy temperatur.

Analysen av væskefasen ga følgende resultater:

Det uorganiske karboninnholdet i væsken ble funnet hovedsakelig på grunn av tilstede-værelsen av karbonat.

Fast analyse

De fast fraksjonene ble analysert ved hjelp av en tota Ikarbona na lysa tor og ved hjelp av grunnstoffanalyse ved hjelp av en analysator for induktivt koblet plasma (ICP). Det ble funnet at en organisk fase var adsorbert til de uorganiske partiklene under de brukte eksperimentforholdene.

Denne organiske fasen ble ekstrahert før den faste analysen ved hjelp av CH2CI2,. Det ble funnet at ekstraksjonsfraksjonen av det organiske karbonet var en oljefase som hovedsakelig besto av mettede hydrokarboner med en kjedelengde på 12-16 karbonatomer, og derfor mulig å sammenligne med brensel eller dieselolje. Oljen inneholdt 2-heksadekanon, heptadekan, 6,10-dimetyl-2-undekanon, heksadekan, 3-metyl-indol, 2-tridekanon og andre forbindelser. En svovel- og halogenanalyse utført hos den ekstraherte oljen viste at oljen i det vesentlige var fri for svovel- og halogenforbindelser. Den totale mengden olje som ble ekstrahert av de faste stoffene, var 3,86 g, og den totale mengden karbon som ble funnet i oljefasen, tilsvarte 3,28 g.

Det ble ikke registrert karbon i det faste produktet etter ekstraksjon av adsorbert olje, noe som indikerer 100 % omdannelse av det organiske materiale i føde- eller utgangsmaterialet. Samme resultat kan sluttes av karbonbalansen nedenfor:

Karbonbalanse

Enerqibalanse:

Illustrerende eksempel 2: Omdannelse av slam fra renseanlegg

Anaerobt, destruert slam fra renseanlegg med kjennetegn slik det er angitt ovenfor i eksempelet, ble forvarmet og omdannet ved hjelp av den samme katalysatoren og eksperimentoppsettet.

140 g/h av det forbehandlede slammet fra renseanlegg ble trykksatt til 250 bar og varmet opp til 230 °C i trinnet for forvarming. Denne strømmen ble blandet med 414 g/h trykksatt vann varmet opp til en temperatur beregnet på å oppnå en i det vesentlige konstant temperatur på 300 ± 5 °C etter blanding.

Den blandede strømningen ble i det vesentlige satt i kontakt med den heterogene katalysatoren i reaktoren. Forholdet mellom utgangsmateriale og vann er 3:1, og den samlede strømningen på 545 g/h tilsvarer en kontakttid på cirka 3,3 minutter.

Etter opprettelse av kontakt med den heterogene katalysatoren kjøles væsken som inneholder det omdannede organiske materialet, til omgivelsestemperatur, filtreres gjennom et partikkelfilter for oppsamling av suspenderte partikler og ekspanderes til omgivelsestrykk. Væskefraksjonen i strømmen ble samlet opp i en vannlås, og gassen ble luftet ut.

Eksperimentet resulterte i tre produktstrømmer, en gass, et vannprodukt og et fast bunnfall. Det ble innhentet analyseprøver i en periode på 10,5 timer.

Gassanalvse

Analysen av gassfasen ga følgende resultater:

Væskeanalvse

Analysen av væskefasen ga følgende resultater:

Fast analyse

De faste fraksjonene ble analysert ved hjelp av en totalkarbonanalysator. Det ble funnet at en organisk fase var adsorbert til de uorganiske partiklene under de brukte eksperimentforholdene.

Denne organiske fasen ble ekstrahert før den faste analysen ved hjelp av CH2CI2,. Det ble funnet at ekstraksjonsfraksjonen av det organiske karbonet var en oljefase som hovedsakelig besto av mettede hydrokarboner med en kjedelengde på 12-16 karbonatomer, og derfor mulig å sammenligne med brensel eller dieselolje. Oljen inneholdt 2-heksadekanon, heptadekan, 6,10-dimetyl-2-undekanon, heksadekan, 3-metyl-indol, 2-tridekanon og andre forbindelser. Den totale mengden olje som ble ekstrahert av de faste stoffene, var 12,73 g, og den totale mengden karbon som ble funnet i oljefasen, tilsvarte 10,83 g.

Det ble ikke registrert karbon i det faste produktet etter ekstraksjon av adsorbert olje, noe som indikerer 100 % omdannelse av det organiske materiale i føde- eller utgangsmaterialet.

Karbonbalanse:

Eneraibalanse:

Illustrerende eksempel 3: Omdannelse av silofor

Silofor ble forbehandlet og omdannet ved hjelp av samme katalysator og eksperiment-oppsett som beskrevet ovenfor i eksempel 1 og 2.

Før testen ble siloforen størrelsestilpasset til mindre enn 1 mm ved at lengre partikler ble kuttet med en Seepex-maserator eller masereringsmaskin (type 25/15-I-I-F12-2), malt med en kolloidmølle (Probst und Class, type N100/E) og filtrert med et siktkurvfilter (maskevidde 1 mm).

Deretter ble 1,5 vektprosent av kalium i form av kaliumkarbonat tilsatt til det resulterende slam eller gjødsel (slurry). Slammets pH-verdi var 9,6.

Siloforets kjennetegn etter forbehandlingen var som følger:

Tørrmaterialets uorganiske innhold var hovedsakelig det tilsatte kaliumkarbonatet, som sto for omtrent tre firedeler av tørrmaterialets uorganiske forbindelser.

GC-MS-analyse av siloforets føde- eller utgangsmateriale avslørte en rekke forbindelser, men alle var til stede i konsentrasjoner for lave for identifikasjon. Særlig aromatiske stoffer som fenoler ble ikke funnet i noen betydelig mengde.

Tørrmaterialets innhold av siloforets føde- eller utgangsmateriale ble analysert, hvilket ga følgende sammensetning:

140 g/h av det forbehandlede silofor ble trykksatt til 250 bar og varmet opp til 230 °C i trinnet for forvarming. Denne strømmen ble blandet med 377 g/h trykksatt vann varmet opp til en temperatur beregnet på å oppnå en i det vesentlige konstant temperatur på 350 ± 5 °C etter blanding.

<1>Basert på 18 MJ/kg forbrenningsvarme for det tørrmaterialets organiske fraksjon.

Den blandede strømningen ble i det vesentlige satt i kontakt med den heterogene katalysatoren i reaktoren. Forholdet mellom utgangsmateriale og vann er 3,75:1, og den samlede strømningen på 517 g/h tilsvarer en kontakttid på cirka 3,3 minutter.

Etter opprettelse av kontakt med den heterogene katalysatoren ble væsken som inneholder det omdannede organiske materialet, kjølt til omgivelsestemperatur, filtrert gjennom et partikkelfilter for oppsamling av suspenderte partikler og ekspandert til omgivelsestrykk. Væskefraksjonen i strømmen ble samlet opp i en vannlås, og gassen ble luftet ut.

Eksperimentet resulterte i fire produktstrømmer, en gass, et vannprodukt, en frioljefase og et fast bunnfall. Det ble innhentet analyseprøver i en periode på 16 timer.

Gassanalyse

Analysen av gassfasen ga følgende resultater:

Væskeanalvse

Analysen av væskefasen ga følgende resultater:

Fast analyse

Denne organiske fasen ble ekstrahert før den faste analysen ved hjelp av CH2CI2,. Det ble funnet at ekstraksjonsfraksjonen av det organiske karbonet var en oljefase som hovedsakelig besto av mettede hydrokarboner med en kjedelengde på 12-16 karbonatomer, og derfor mulig å sammenligne med brensel eller dieselolje. Oljen inneholdt fenol, toluen, 4-etyl-fenol, 4-etyl-3-metylfenol, syklopent-2-en-l-on 2,3,4-trimetyl , 2-metyl-l-penten-3-yn og andre forbindelser. En svovelanalyse av oljen viste at oljefasen i det vesentlige var fri for svovel. En lignende analyse for halogenforbindelser viste at oljefasen i det vesentlige var fri for halogen. Den totale mengden olje som ble ekstrahert av de faste stoffene, var 14,76 g, og den totale mengden karbon som ble funnet i oljefasen, tilsvarte 12,55 g.

Karbonbalanse:

Eneraibalanse:

I tillegg brukes følgende definisjoner i beskrivelsen av den foreliggende oppfinnelse.

Hydrokarbonbrensel er i den foreliggende oppfinnelse beregnet på å definere alle hydrokarbonbasert brensel, som eventuelt omfatter andre grunnstoffer enn karbon og hydrogen, for eksempel kan noen av hydrokarbonene omfatte oksygen og andre grunnstoffer, for eksempel i form av grupper av alkoholer, aldehyder, ketoner, karboksylsyre, ester, estere osv. og reaksjonsprodukter herav.

Membranprosessene ifølge den foreliggende oppfinnelse er velkjent i den kjente teknikken (foreksempel W.S. HO m.fl., "Membrane Handbook", Van Nordstrand Reinhold, s. 103-132, s. 263-446, 1992, ISBN 0-442-23747-2, K. Scott, "Handbook of Industrial Membranes" Elsevier Science Publishers, 1995, s. 3-163, s. 331-355, s. 575-630, ISBN 1 85617 233 3).

Overflatene det er henvist til i denne spesifikasjonen og disse patentkravene, er nitrogen-BET-overflatene fastsatt ved hjelp av fremgangsmåten beskrevet i artikkelen av Brunauer, P. Emmett og E. Teller, J. Am. Chem. Soc, årgang 60, s. 309 (1938). Denne fremgangsmåten avhenger av kondensasjonen av nitrogen inn i porene og er effektiv for måling av porer med porediameter i området 10-600 Å. Det adsorberte nitrogenvolumet er forbundet med overflaten per enhetsvekt på underlaget.

Det er velkjent i den kjente teknikken at en katalysators aktivitet er proporsjonal med overflaten (BET), og at katalysatorene kan vise en betydelig aktivitetsnedgang over tid, når de utsettes for eksempel hydrotermiske forhold som brukt i forbindelse med den foreliggende oppfinnelse. Slik potensiell aktivitetsnedgang minimeres ved at det integreres en overflatestabilisator i den heterogene katalysatoren.

Rød leire er et avfallsprodukt av bauxittforedling via Bayer-prosessen. Den omfatter oksider og hydroksider av hovedsakelig aluminium, jern, titan, silisium og natrium.