用于将生物质转化为更高碳含量、高能量密度浆的能量效率方法。在比现有方法低得多的温度和压力下但是在非氧化气体下将水和生物质混合在一起，这使得能够获得包含高达６０％重量的固体、２０－４０％重量的碳的稳定浆。在约１５０ｐｓｉ的非氧化气体压力下，温度标称约为２００℃，条件比现有技术所需的条件更不严格。在另一实施例中，可以将生物质水浆与煤水浆混合以进一步优化碳含量以及生物质浆的可泵送性。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的领域是从含碳原料合成运输燃料。
技术介绍
受到许多受关注的问题(包括环境、健康、安全问题、以及将来不可避免的基于石油的燃料供应的匮乏)的驱使，需要找到新的化学能源以及将其转化为替代运输燃料的方法。以内燃机驱动的车辆的数量在全球范围内持续增长，尤其是在发展中国家的中间发展阶段。美国以外全球主要使用柴油的车辆的数量比美国国内增长得更快。这种形势将会发生改变，这是因为引入了利用混合和/或柴油发动机技术的更具燃料效率的车辆，来减少燃料消耗以及总体排放。由于用于生产基于石油的燃料的资源正在日益耗尽，因此除非开发出非石油替代燃料，尤其是清洁燃烧合成柴油燃料，否则对石油的依赖将成为首要问题。 此外，基于石油的燃料在传统发动机中的正常燃烧会造成严重的环境污染，除非使用严格的尾气排放控制方法。清洁燃烧合成柴油燃料会有助于减少柴油发动机的排放。清洁燃烧运输燃料的生产要求再形成现有基于石油燃料或找到动力产生的新方法或找到从未使用的材料进行燃料合成的新方法。有许多可从可再生有机材料或废弃含碳材料衍生得到的资源。利用含碳废物生产合成燃料是经济可行的方法，这是因为输入的原料已经被认为无价值、作为废物而被丢弃，并且处理通常会造成污染。液态运输燃料具有优于气态燃料的固有优势，诸如在相同压力和温度下，其比气态燃料具有更高的能量密度。液态燃料可以在大气压下或低压下进行存储，而要达到液态燃料能量密度，气体燃料就必须以高压存储在车辆的油箱中，而高压在泄露或突然破裂的情况下会成为一个安全问题。液体燃料的分配比气体燃料容易得多，其可以利用简单的泵和管线实现。现有运输部门的液体燃料基础设施保证了易于整合到任何清洁燃烧合成液体运输燃料产品的现有市场中。清洁燃烧液体运输燃料的可用性是国家优先考虑的事情。清洁且高效的利用含碳资源(可以对其进行费-托型处理以生产清洁及有价值的合成汽油和柴油燃料)生产合成气体(其为氢和一氧化碳的混合物)对运输部门和社会健康有益。费-托型工艺或反应器 (在本文中被定义为分别包括费-托型工艺或反应器)是利用合成气体生产液体燃料的任何工艺或反应器。类似地，费-托型液体燃料是以这种工艺或反应器生产的燃料。费-托型工艺允许应用当前技术发展水平的发动机尾气后处理方法，用于减少Nox、去除柴油发动机尾气中存在的有毒粒子、以及降低标准内燃产品污染物，当前利用被存在的任何硫快速抑制的催化剂来实现，和石油衍生柴油燃料的原始混合物的情况一样，降低了催化剂效率。 典型的，利用生物质衍生合成气体生产的费-托型液体燃料是无硫的、无芳烃的，并且其在合成柴油燃料的情况中具有超高十六烷值。生物质材料是用于产生可再生燃料的最普通的处理后含碳废物原料。生物质原料可以进行转换以产生电、热、有价值的化学物或燃料。加利福尼亚在对若干种生物质利用技术的使用和开发上领先于全国。例如，仅在加利福尼亚地区的河滨郡，估计每天要处置约 4000吨的废弃木材。根据其他的估计，每天约有100，000吨生物质被倒入河滨郡收集区中的垃圾填埋场中。该废物包括约30%的废纸或纸板，40%的有机(绿色及食物)废物，以及约30%的木材、纸、塑料及金属废物的组合。该废弃材料的含碳成分具有化学能，化学能在能够转化为清洁燃烧的燃料的情况下能够用于减少对其他能源的需求。这些含碳材料的废物源并不是可用的唯一废物源。尽管许多现有的含碳废弃材料(诸如纸)可以被分类、再利用和再循环，但是对于其他材料，如果这些废物材料被直接运送到转化工厂，则废物制造者无需支付倾倒费。当前每吨$30-$35的倾倒费经常由废物管理机构收取用于补偿处置成本。因此，通过将废物运输到废物-合成燃料加工工厂不仅可以减少处置成本，而且由于降低了处置成本而使得更多的废物可用。使木材在木材炉中燃烧是利用生物质产生热能的一个简单实例。很可惜，露天生物质废物燃烧以获取能量和热并不是利用热值的清洁且高效的方法。如今，正在研究多种利用含碳废物的新方式。例如，一种方式是生产合成液体运输燃料，而另一种方式是产生用于转化为电的含能气体。利用来自可再生生物质源的燃料实际上可以在提供用于运输的清洁、高效能量的同时减少温室气体(诸如二氧化碳)的净累积。利用多种生物质源共同生产合成液体燃料的主要优点之一在于其可提供可存储的运输燃料，同时减少造成全球变暖的温室气体的效应。将来对于可持续发展的可再生燃料经济，这些联合生产工艺会提供清洁燃烧燃料。存在多种将煤和其他含碳燃料转化为清洁燃烧运输燃料的工艺，但是这些工艺在市场上与基于石油的燃料竞争成本过于昂贵，或者这些工艺产生挥发性燃料，例如甲醇和乙醇，其具有非常高的挥发压力值以致不能在高污染区域(诸如南加利福尼亚的空气品质区，没有法律豁免清洁空气规定)中使用。后一处理的一个实例是Hynol Methanol工艺， 该工艺使用加氢气化及蒸汽重整反应器来利用共同输送固态含碳材料和自然气体来合成甲醇，并且其在小规模示范中具有大于85%的示范碳转化效率。本专利技术的特别关注点是最近开发的其中将含碳材料的浆输送到加氢气化反应器中的工艺。在我们实验室中已经开发出了产生合成气体的一种这样的工艺，该工艺中，在产生丰富的发生炉煤气的条件下将水中的含碳材料的粒子形成的浆和来自内部源的氢输送到加氢气化反应器中。其在产生合成气体的条件下与蒸汽一起输送到蒸汽热解重整器中。该工艺在 Norbeck 等人提出的标题为 “Production Of Synthetic Transportation Fuels From Carbonaceous Material Using Self-Sustained Hydro-Gasification，，的第 10/503，435(公开为US 2005/0256212)号美国专利申请中进行了详细描述。在该工艺的其他版本中，利用蒸汽加氢气化反应器(SHR)在同时存在氢和蒸汽的情况下对含碳材料进行加热以在单一步骤中进行蒸汽热解和加氢气化。该工艺在Norbeck 等人提出的标题为"Steam Pyrolysis As A Process to Enhance The Hydro-Gasificationof Carbonaceous Material”的第 10/911，348 (公开为 US 2005/0032920)号美国专利申请中进行了详细描述。申请号为10/503，435和10/911，348的美国专利申请的公开通过引用并入本文。所有这些工艺都需要形成可以被输送到加氢气化反应器的生物质浆。为了提高在这些工艺中进行的化学转化的效率，期望具有低水碳比，因此具有高能量密度浆，还可以使浆更具可泵送性。高固体含量煤/水浆已经在压力反应器的输送系统中成功地用于煤气化器中。煤/水浆和生物质/水浆之间的显著区别在于相比于生物质浆中约20%重量的固体，煤浆含有高达70%重量的固体。比较碳含量，相比于生物质浆中约8-10%重量的碳，煤浆包含高达约50%重量的碳。如果生物质的细胞壁主要包括纤维素、半纤维素和木质素，则为聚合物结构。所有这些纤维素、半纤维素和木质素成分都包含羟基群。这些羟基群在水和生物质之间的相互作用(其中水分子被吸收以形成氢键)中起到关键作用。该生物质的高吸湿性通常就是不能利用高碳含量容易产生生物本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于将生物质转化成更高碳含量、高能量密度浆的方法，包括：提供一定量的煤浆；以及添加包含达６０％固体的生物质和水的混合物，其中，在非氧化气体中对所述混合物进行加热，以获得将被获得的稳定浆，在所述浆中包含２０－４０％重量的碳。
【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：约瑟夫·M·诺贝克，
申请(专利权)人：加州大学评议会，
类型：发明
国别省市：US
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