本發(fā)明創(chuàng)造屬于植物能源開發(fā)利用領(lǐng)域，具體涉及一種利用環(huán)烷基原油促進植物纖維素裂解成可燃氣和生物質(zhì)油的方法，適用于生產(chǎn)環(huán)烷基原油的油田企業(yè)，利用現(xiàn)有條件開發(fā)利用植物能源。

背景技術(shù)：

纖維素?zé)崃呀饧夹g(shù)可以將低品位的植物能轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)的液體燃料或者氣體燃料。纖維素作為生物質(zhì)最主要的組成部分，對其進行熱裂有助于提高我國生物質(zhì)能源的轉(zhuǎn)化利用水平，促進生物質(zhì)能源的開發(fā)和利用。近年來，國內(nèi)外先后開發(fā)了利用高溫固體粉末(如石英砂)、高溫空氣、高溫蒸汽、等離子、高溫氮氣等對纖維素進行熱裂解，產(chǎn)生裂解氣或生物質(zhì)油的方法。現(xiàn)有技術(shù)多數(shù)需要用到導(dǎo)熱介質(zhì)或催化劑，在裂解后需要將導(dǎo)熱介質(zhì)和催化劑從裂解產(chǎn)物中分離。高溫等離子熱裂解技術(shù)雖然不需要導(dǎo)熱介質(zhì)，但成本高昂。

原油是各種有機物如動物、植物、特別是低等的動植物像藻類、細菌、蚌殼、魚類等死后埋藏在不斷下沉缺氧的環(huán)境中，經(jīng)過許多物理化學(xué)作用，最后逐漸形成為石油。石油中環(huán)烷烴的含量從少到多分類，原油大致可分為石蠟基原油、中間基原油、環(huán)烷基原油。

原油組份復(fù)雜，其中的中環(huán)烷烴等組份和纖維素可相互促進熱裂解，本發(fā)明利用這一特性對纖維素-原油混合物進行熱裂解。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明創(chuàng)造旨在利用原油中環(huán)烷烴等組份和纖維素可相互促進熱裂解的特性，提出一種植物纖維素裂解方法及其裂解設(shè)備，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

為達到上述目的，本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：

一種植物纖維素裂解方法，所述方法的具體步驟如下：

(1)將需要進行熱裂解的植物纖維素進行干燥處理至含水10％以下，并粉碎到直徑10mm以下的小顆粒；

(2)常溫下將步驟(1)中所得植物纖維素顆粒和原油混合，配比為每千克植物秸稈顆粒加入原油2～6千克，混拌均勻后室溫靜置2～24小時，作為原料備用；

(3)將步驟(2)中所得原料放入可承壓10MPa、耐溫700℃的裂解設(shè)備中；

(4)向裂解設(shè)備內(nèi)通入氮氣除氧，除氧后將裂解設(shè)備進行真空處理，真空度小于-0.06MPa時，保持裂解設(shè)備內(nèi)當(dāng)前真空度不變；

(5)用加熱裝置對裂解設(shè)備進行迅速升溫，當(dāng)溫度達到300～500℃時，恒溫10～60分鐘；

(6)用自來水冷卻裂解設(shè)備至室溫，用排水法收集并測量生成的可燃氣，用500目不銹鋼網(wǎng)分離裂解設(shè)備內(nèi)混合油和焦渣，分別稱量焦渣和混合油質(zhì)量，從而得到可燃氣、混合油和焦渣。

進一步的，所述步驟(4)中氮氣除氧時通氮氣量不少于3倍裂解設(shè)備容積。

進一步的，所述步驟(5)中采用加熱裝置為馬弗爐，其升溫速率大于200℃/h。

進一步的，所述步驟(3)中原料混合物體積占裂解設(shè)備容積的1/4～1/3。

進一步的，所述原油為環(huán)烷基原油或中間基原油。

進一步的，所述植物纖維素為芒草、蘆葦、小麥秸稈、玉米秸稈、稻草秸稈中的一種或兩種以上的混合物，其干燥處理方式為烘干或曬干。

本發(fā)明創(chuàng)造的另一目的在于提出一種實施所述的植物纖維素裂解方法的設(shè)備，所述設(shè)備包括試驗瓶和位于試驗瓶上下兩端用于密封所述試驗瓶的瓶蓋，試驗瓶的上下兩端均裝有放氣管，放氣管上設(shè)有截止閥。

進一步的，所述瓶蓋與所述試驗瓶之間通過螺紋連接，且連接處設(shè)有密封墊。

更進一步的，所述密封墊為銅墊。

更進一步的，所述試驗瓶和瓶蓋均為不銹鋼材質(zhì)。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明創(chuàng)造所述的植物纖維素裂解方法及設(shè)備具有以下優(yōu)勢：

1、充分利用了原油中環(huán)烷烴等組份和纖維素可相互促進熱裂解的特性，原油本身參與裂解，也起導(dǎo)熱作用，提高了熱裂解效率；不使用其它導(dǎo)熱介質(zhì)，如石英砂、熱空氣、熱蒸汽等，省去了裂解后分離的工藝環(huán)節(jié)；

2、熱裂解過程原料不接觸空氣，無氧、安全隱患相對較小，裂解設(shè)備簡單，方便操作；

3、本發(fā)明得到的可燃氣經(jīng)脫水、脫硫后，可摻入商品天然氣中，每方天然氣摻入不多于0.1方可燃氣時，對商品天然氣各項性能影響較小，相當(dāng)于增加了天然氣產(chǎn)量；

4、本發(fā)明得到的混合油可摻入商品原油中外輸銷售，每千克商品原油中摻入不多于0.1千克混合油時,對商品原油各項性能影響較小，相當(dāng)于增加了原油產(chǎn)量。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明創(chuàng)造的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明創(chuàng)造的進一步理解，本發(fā)明創(chuàng)造的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明創(chuàng)造，并不構(gòu)成對本發(fā)明創(chuàng)造的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明創(chuàng)造實施例所述的植物纖維素裂解設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說明：

1-放氣管；2-截止閥；3-瓶蓋；4-螺紋；5-密封墊；6-試驗瓶。

具體實施方式

除非另外說明，本文中所用的術(shù)語均具有本領(lǐng)域技術(shù)人員常規(guī)理解的含義，為了便于理解本發(fā)明，將本文中使用的一些術(shù)語進行了下述定義。

在說明書和權(quán)利要求書中使用的，單數(shù)型“一個”和“這個”包括復(fù)數(shù)參考，除非上下文另有清楚的表述。例如，術(shù)語“(一個)細胞”包括復(fù)數(shù)的細胞，包括其混合物。

所有的數(shù)字標(biāo)識，例如pH、溫度、時間、濃度，包括范圍，都是近似值。要了解，雖然不總是明確的敘述所有的數(shù)字標(biāo)識之前都加上術(shù)語“約”。同時也要了解，雖然不總是明確的敘述，本文中描述的試劑僅僅是示例，其等價物是本領(lǐng)域已知的。

本發(fā)明為一種在300～500℃下、真空無氧條件下熱裂解植物纖維素原油混合物，制取混合油和可燃氣的方法及其裂解設(shè)備，具體操作過程為：

(1)植物纖維素為芒草、蘆葦、小麥秸稈、玉米秸稈、稻草秸稈中的一種或兩種以上混合物，以上植物秸稈應(yīng)曬干或烘干至含水10％以下，并粉碎到直徑10mm以下的小顆粒；

(2)原油需要滿足10℃時原油粘度應(yīng)小于20mPa.s，選用環(huán)烷基原油或中間基原油，不能用石蠟基原油；

(3)將上述植物纖維顆粒和原油混合，配比為每千克植物纖維顆粒加入原油2～6千克，混拌均勻后室溫靜置2～24小時；

(4)將上述植物纖維顆粒和原油混合物放入承壓10MPa，耐溫700℃的不銹鋼試驗瓶6中，混合物體積約占試驗瓶6容積2/3～3/4(試驗瓶兩端都裝有放氣管1和截止閥2，瓶蓋3與所述試驗瓶6之間通過4螺紋連接，且連接處設(shè)有銅密封墊5，具體結(jié)構(gòu)見附圖1)，放入植物纖維顆粒和原油混合物后，向試驗瓶內(nèi)通入氮氣除氧，通氮氣量不少于3倍試驗瓶容積，然后將試驗瓶抽真空，真空度小于-0.06MPa時，關(guān)閉截止閥保持試驗瓶內(nèi)真空；

(5)用馬弗爐等對試驗瓶進行迅速升溫，升溫速率大于200℃/h，當(dāng)溫度達到300～500℃時，恒溫10～60分鐘；

(6)用自來水冷卻試驗瓶至室溫，緩慢打開測試瓶截止閥，用排水法測量生成的可燃氣體積，用500目不銹鋼網(wǎng)分離試驗瓶內(nèi)混合油和焦渣，分別稱量焦渣和混合油質(zhì)量，從而得到可燃氣、混合油和焦渣。

下面結(jié)合實施例及附圖來詳細說明本發(fā)明創(chuàng)造。

實施例1

采用干燥的芒草粉碎顆粒100克(最大顆粒直徑5mm)，加入大港油田羊三木地區(qū)環(huán)烷基原油400克，攪拌均勻室溫靜置6小時后放入不銹鋼試驗瓶6中，向試驗瓶6內(nèi)通入10L以上氮氣除氧。然后將試驗瓶6抽真空，真空度小于-0.06MPa時，關(guān)閉截止閥2。用馬弗爐對試驗瓶進行迅速升溫，升溫速率220℃/h，當(dāng)溫度達到450℃±20℃時，恒溫0.5小時。用自來水冷卻試驗瓶6至室溫。緩慢打開測試瓶截止閥2，用排水法測量生成的可燃氣體積約12.5L。用500目質(zhì)量已稱的不銹鋼網(wǎng)分離試驗瓶內(nèi)混合油和焦渣，稱量焦渣約8.9克，混合油470.6克。按熱值估算，相當(dāng)于增產(chǎn)天然氣約6L，增產(chǎn)原油約35克。

實施例2

采用干燥的麥草粉碎顆粒100克(最大顆粒直徑8mm)，加入大港油田羊三木地區(qū)環(huán)烷基原油400克，攪拌均勻室溫靜置24小時后放入不銹鋼試驗瓶6，向試驗瓶6內(nèi)通入9L以上氮氣除氧。然后將試驗瓶6抽真空，真空度小于-0.06MPa時，關(guān)閉截止閥2。用馬弗爐對試驗瓶進行迅速升溫，升溫速率220℃/h，當(dāng)溫度達到420℃±20℃時，恒溫20分鐘。用自來水冷卻試驗瓶至室溫。緩慢打開測試瓶截止閥2，用排水法測量生成的可燃氣體積約10.2L。用500目質(zhì)量已稱的不銹鋼網(wǎng)分離試驗瓶內(nèi)混合油和焦渣，稱量焦渣約12.8克，混合油482.6克。按熱值估算，相當(dāng)于增產(chǎn)天然氣約5L，增產(chǎn)原油約41克。

實施例3

采用干燥的玉米稈粉碎顆粒100克(最大顆粒直徑4mm)，加入大港油田羊三木地區(qū)環(huán)烷基原油300克，攪拌均勻室溫靜置2小時后放入不銹鋼試驗瓶，向試驗瓶內(nèi)通入8L以上氮氣除氧。然后將試驗瓶抽真空，真空度小于-0.06MPa時，關(guān)閉截止閥。用馬弗爐對試驗瓶進行迅速升溫，升溫速率220℃/h，當(dāng)溫度達到450℃±20℃時，恒溫1小時。用自來水冷卻試驗瓶至室溫。緩慢打開測試瓶截止閥，用排水法測量生成的可燃氣體積約18.6L。用500目質(zhì)量已稱的不銹鋼網(wǎng)分離試驗瓶內(nèi)混合油和焦渣，稱量焦渣約7.8克，混合油466.6克。按熱值估算，相當(dāng)于增產(chǎn)天然氣約9L，增產(chǎn)原油約33克。

以上所述僅為本發(fā)明創(chuàng)造的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明創(chuàng)造，凡在本發(fā)明創(chuàng)造的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之內(nèi)。