用于生产包括汽油、柴油和喷气燃料的可再生燃料的系统技术方案

与在不连续增加的温度或者恒定的温度下从生物质分解产生挥发性气体流的系统结合的多个催化处理台。可以编程这些催化处理台以最大程度地将生物质转化成喷气燃料组分。该系统还可以包括用于使台内的生物质经历至少一个可编程的起始温度(T开始)和用于通过可编程的增量(ΔΤ)递增单独的处理台温度以产生挥发性组分和非挥发性组分的处理台。另外，也公开了用于将生物质和焦炭转化成可再生喷气燃料、柴油和煤油的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】 相关申请 本申请要求于2012年12月7日提交的PCT申请第PCT/US2012/068616号的优先 权并且是其部分连续申请，PCT申请第PCT/US2012/068616号要求于2012年1月30日提 交的美国申请第13/361840号（现美国专利第8431757号）和2012年1月30日提交的美 国申请第13/361828号（现美国专利第8383049号）的优先权，其全部内容通过引用并入 本文。该申请还要求于2012年8月21日提交的美国临时申请第61/691713号的优先权， 其全部内容通过引用并入本文。
本专利技术大体上涉及用于制造可再生燃料的系统，并且更具体地涉及利用任选地可 编程系统，通过一系列的催化剂将生物质热化学转化成可再生燃料和其它有用的化学化合 物，包括汽油、柴油和喷气燃料。
技术介绍
随着世界继续通过其珍贵的化石燃料资源来运行，其将被迫转向其他能源。目前 的全球目标包括低廉和快速地获取能量。古往今来，人类已经转向生物质以通过燃烧木材 和其他生物质来提供热方面的能量。这本质上是一种非常低效的过程。通过引入可编程性 可以使得燃烧更有效。其类似于将计算机引入到需要进行加热的建筑物。为了只有当人出 现时才加热该建筑物，在该建筑物中放置传感器以便当传感器检测到人时接通加热器。这 是可编程系统的一个例子。类似地，可以引入可编程系统用于导致生物质高效转化成高附 加值产品的化学键断裂，其中，只有最小数目的键断裂，因此，耗费最小量的能量用于断裂 这些键。 键断裂和形成是生物质转化为工业上有用的产品（如汽油和柴油）的重要方面。 各种形式的实验室和小规模商用生物质热解器已经发展到从生物材料（从木肩到污水污 泥）的受控热解生成有用的化学产品。尽管一些热解器仅仅集中于生产合成气，在开发较 温和的热解条件方面存在相当大的努力，这通常导致被称为生物油或热解油的冷凝液。用 温和的热解条件操作的可编程系统可以是有效的键断裂和形成的例子。已经在实验室水平 上开发了许多形式的热解器以产生这些统称为生物油或热解油的中间化合物。配置包括其 中在陶瓷船中烘烤生物质的简单的管式炉、其中木材相对于热表面摩擦的烧蚀热解器、其 中生物质与热砂混合的各种形式的流化床热解器和各种基于早期焦化炉设计的更简单的 配置。 所得热解油的基本问题是其由数百到数千种化合物组成，这是使未加工的生物质 大批经历范围广泛的温度、时间和压力分布的结果。当该过程由于原始生物原料中的成千 上万的主要生物化合物变得复杂时，结果是一大批几乎棘手的所有混合在一起的所得化合 物。这样的方法得到的热解油通常不是热力学稳定的。它们包含由有机酸和碱催化的活性 含氧自由基，从而使得这些油通常历时几天从浅色液体演变成深色混合物，该混合物中夹 带着焦油和树脂物质。另外，尝试重新气化热解油通常会导致额外的化学反应，这产生额外 的生物焦炭并导致转化成所得气体流中的低分子量组分。虽然可以在实验室规模的试验中 实现热解油的相当高的产率，大工业规模的示范项目通常会产生低得多的产率。据推测这 是由于这种增加的架构的大得多的加热的三维体积内的更宽范围的温度、保持时间和局部 压力。 向催化体系引进可编程的适应性的先前努力包括建立几个并联的反应器（类 似于微处理器总线）以研究催化气体反应的Gehrer设计。（JournalofPhysics E:ScientificInstruments18 (1985) 836)。Dales等人的美国专利 6548026 和Safir等人 的美国专利6994827公开了能够控制容器搅拌速度、温度和压力的可编程并联反应器。另 外，Garcia-Perez等人的美国专利申请2010/0223839公开了加热生物质至第一温度，其目 的是提高在生物质热解产物的油部中发展的后续脱水糖含量。目的是为了提高用于随后的 乙醇生产的油部的发酵能力。这是用于生物质转化的一些可编程系统的例子。
技术实现思路
本申请的实施方案提供用于将生物质转化为可再生燃料的系统和方法，可再生燃 料的意思是衍生自生物质的任何可燃烧的燃料。可再生燃料可以用于运输、加热或其他目 的，并且可以用于例如汽油、柴油、喷气燃料、煤油或其他有用的燃料掺合物（如苯、甲苯和 二甲苯的掺合物（BTX))的这些燃料的制备、掺合或者形成。 本专利技术的一些实施方案涉及用于创建任选地可编程工艺的系统和方法，在该工艺 中衍生自生物质分解的化学化合物被送到不同的催化工艺以产生含有可再生燃料和其他 增值产品的产物。 本专利技术的进一步的实施方案针对一种用于将生物质热解产物转化成有用的化学 物质和可再生燃料的高效系统。 另外的实施方案针对一种与生物质的脱挥发分作用的温度相关的、用于从用于转 化成汽油或柴油的生物质中提取最大量的能量的工艺。 本专利技术的另一个实施方案涉及一种与特定温度下的催化剂输出的负载平衡相关 的、用于从用于转化成的汽油或柴油的生物质中提取最大量的能量的工艺。 在更进一步的实施方案中，本专利技术针对用于生物质转化成柴油或喷气燃料的系 统，其包括：包括多个处理台（N)(processingstation)和一系列催化剂的装置；每个处理 台能够对台内的生物质施加至少一个起始温度以产生挥发性和非挥发性组分；至少 一个催化反应器（catalystreactor)用于接收在每个处理台中产生的挥发性成分；其中， 所述至少一个催化反应器包含选自脱水催化剂、烯烃齐聚催化剂和加氢处理催化剂的催化 剂。 在另一个实施方案中，该系统包括额外的催化反应器。 在又一个实施方案中，串联使用额外的催化反应器。 在又一个实施方案中，并联使用额外的催化反应器。 在又一个实施方案中，该系统包括用于通过增量（AT)递增单独的处理台温度 的温度控制器。 在另一个实施方案中，非挥发性组分是碳质材料。 在实施方案中，该系统还包括用于将碳质材料转化成合成气的气化器。 在实施方案中，该系统还包括从气化器到催化反应器的用于引入合成气的导管。 在实施方案中，该系统还包括2至1000个的处理台数量（N)，且其中在100°C 至1000°C的范围内。此外，温度增量（AT)在〇°C至200°C的范围内。 在另一个实施方案中，该系统还包括用于容纳共进料的贮存器，和用于将共进料 引入到挥发性组分或至少一个处理台中的导管，其中，所述共进料选自醇类、醛类、酮类、醚 类、羧酸类和烃类。 在另一个实施方案中，该系统包括从气化器到含有合成气转化催化剂的催化反应 器的导管，其中，所述共进料通过合成气转化催化剂产生。 在另一个实施方案中，所述生物质选自脂质、半纤维素、纤维素和木质素。 在又一个实施方案中，所述生物质是选自脂质、半纤维素、纤维素和木质素的两种 或者更多种生物质的混合物。 在更进一步的实施方案中，根据两种或者更多种生物质的混合物中具有最高浓度 的生物质的类型选择。在另一个实施方案中，将至少2个处理台设定为相同的始。 在另一个实施方案中，将所有的处理台设定为相同的。在另一个实施方案中，是基 本上恒定的温度。在另一个实施方案中，非挥发性组分是导热的。在另一个实施方案中，第 N个处理台的非挥发性组分包括焦炭。 在又一个实施方案中，第N个处理台包括能够接受外部水源、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将生物质转化成柴油或喷气燃料的系统，其包括：包括多个处理台(N)和一系列催化剂的装置；每个处理台能够使所述台内的生物质经历至少一个起始温度(T开始)以产生挥发性组分和非挥发性组分；用于接收在每个处理台中产生的挥发性成分的至少一个催化反应器；和其中，所述至少一个催化反应器包含选自脱水催化剂、烯烃低聚催化剂和加氢处理催化剂的催化剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·C·崔奇，拉哈斯赫哈拉姆·马尔亚拉，罗纳尔多·A·西尔斯，
申请(专利权)人：酷星能源系统公司，
类型：发明
国别省市：美国;US