聚碳生物燃料可由诸如木质废料、农业废料和废纸的原料制得。所述原料可以在酸性条件下蒸煮以将原料中的纤维素和类似材料转化成疏水、容易造粒且具有高能量密度的生物燃料。所述生物燃料可与煤或其它燃料共混以提供可以在常规燃烧器中燃烧的共混燃料。一种方法形成原料浆料，使二氧化碳鼓泡通过浆料以实现低于5的pH，和在170℃至300℃的温度下蒸煮所述浆料，直至原料转化成聚碳生物燃料。所述生物燃料可通过过滤与浆料中的液体分离。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及通过化学转化糖、糖源、多糖(例如纤维素、纤维素衍生物)来产生可用材料的方法。一些实施方案提供由含碳材料如木材、纸、肥料、食物废料等制备生物燃料的方法和设备。一些实施方案提供由一种或更多种糖或一种或更多种糖源制备5_(羟基甲基)_糠醛和相关材料的方法和设备。本专利技术还涉及用于再循环废料多糖的方法。
技术介绍
存在对能源新来源的需要。生物燃料已经被赞扬为化石燃料如煤和油的可能替代品。例如，已经投资数百万美元来开发用于从谷物和其它种类的植物产生乙醇的技术。然而，乙醇的生产昂贵，并且乙醇对于许多应用而言不是理想的燃料。固体废料的处置是许多市政当局和其它政府机关所面临的另一问题。废料多糖如废纸的纤维素纤维由于多种原因经常被排除在再循环计划之外。这导致填埋场中废料堆积。随着填埋场所正在变满，原垃圾的焚烧越来越多地被考虑。然而，焚烧可产生污染，并且在许多地方遭遇公众反对。已经提出将垃圾转化成乙醇或其它液体燃料的方案。然而， 如上所述，对于许多应用而言，乙醇不是理想的燃料。5-羟基甲基-糠醛，也称为5-(羟基甲基)呋喃-2-甲醛或5-(羟基甲基)2-呋喃甲醛(HMF)具有多种工业和商业用途。HMF可用作多种聚合反应的前体。HMF也可用于制备表面活性剂、溶剂、药物和杀菌剂。HMF可由碳水化合物脱水来产生。然而，在现有技术中使用的反应条件有利于HMF 随后转化成诸如乙酰丙酸和甲酸的副产物，因此HMF的收率经常低。产生腐黑物的竞争性副反应也可降低HMF的收率。将垃圾转化成燃料的领域中的一些公开物包括US 7252691 ；US3473494 ；US 3584587 ；US 3961913 ；US 4152119 ；US 4225457 ；US 4496365 ；US 4661119 ；US 5100066 ； US 5429645 ；US 5431702 ；US 5562743 ；US5779164 ；US 5888256 ；US 6113662 ；US 6506223。需要成本节约且环境友好的方法来单独或共同解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术具有可单独或组合利用的多个方面。本专利技术的一个方面提供一种由包括下列物质中的一种或更多种的输入材料制备固体燃料的方法多糖(例如纤维素、半纤维素或相关材料)、木质素、糖或糖前体。作为非限制性的例子，所述方法可以使用下列物质中的一种或更多种作为原料木屑(例如锯末、枯死的铁杉、甲虫害死的松树、树皮、选自松树、铁杉、雪松、桦树、桤木、白杨、香脂树等的碎屑、森林采伐屑(forest cuttings)、树枝和树叶、木质拆毁废料(wood demolition waste))、纸浆、纸、植物生物质(例如水风信子、洋蓍草(milfoil weed)、草，包括但不限于水生植物、藻类、蓝细菌)、农业废料(例如稻草、植物碎屑、玉米秸秆、玉米芯、动物粪肥包括但不限于马、牛和猪粪、甘蔗渣、油棕树干、米糠)、城市废料(例如食品废料、庭院废料、 咖啡渣、厨房废料、一次性纸杯和碟、废纸、废卡纸板)、食品包装物(例如果汁容器、涂布纸板饮料杯)、下水道污物、酿酒厂废料、上述任意混合物等。所述方法涉及提供原料浆料和在酸性条件下加热所述浆料。在一些实施方案中，浆料中存在一种或更多种弱有机酸。在一个实施方案中，所述一种或更多种弱有机酸包括PKa为1. 5至3. 85的酸。在一个特定实施方案中，所述酸是马来酸。在一个替代的特定实施方案中，所述酸是丙二酸。在一些实施方案中，在处理浆料期间存在(X)2气体。例如，浆料的加热可以在由(X)2气体组成或富含CO2 气体的气氛中进行，和/或可以在浆料加热之前或期间使(X)2气体鼓泡通过所述浆料。在一些实施方案中，在所述浆料加热期间存在CO2和一种或更多种弱有机酸。在一些实施方案中，原料的处理以间歇方式进行。包含原料的含水浆料被引入压力容器中。酸(在一些实施方案中为弱有机酸)存在于或混入原料中和/或CO2被引入压力容器中。加热压力容器以使其在升高的温度和压力下保持足以使原料中的纤维素和/或其它多糖和/或糖反应形成聚合物固体材料的时间。然后过滤压力容器的内容物以回收固体材料，所述固体材料可以干燥和造粒以提供固体燃料。其它实施方案提供连续工艺。在一些实施方案中，聚合物固体材料与煤或其它固体燃料材料一起造粒以提供混合型燃料。有利地，聚合物固体燃料可以是疏水的。有利地，聚合物固体燃料可包含氧。在一些实施方案中，处理温度低于300°C。在一些实施方案中，处理压力低于 800psio在一些实施方案中，聚合物固体燃料在500 V或更低的温度下基本上完全挥发。在一些实施方案中，聚合物固体燃料在空气中燃烧之后留下少于1/2重量％的残余灰分。在一些实施方案中，聚合物固体燃料具有至少25GJ/公吨的能量密度。在一些实施方案中，固体聚合物燃料的疏水性质有助于干燥至低水分含量(例如，5%或更低的水分含量)，并且干燥至低水分含量可以通过实际的能量有效脱水步骤如过滤、压制和空气干燥来实现。本专利技术的另一方面提供一种制备HMF的方法。所述方法涉及将一种或更多种糖与一种或更多种弱有机酸在足以使糖脱水并产生HMF的温度和时间下加热。在一个实施方案中，一种或更多种弱有机酸包括PKa为1. 5至3. 85的酸。在一个具体实施方案中，所述酸是马来酸。在另一具体实施方案中，所述酸是丙二酸。HMF可以与如果存在的其它副产物分离，和/或可以进行纯化。5本专利技术的另一方面提供一种制备HMF的方法。所述方法涉及将一种或更多种糖源与一种或更多种弱有机酸在足以使糖源水解以产生一种或更多种糖和随后使所述一种或更多种糖脱水以产生HMF的温度和时间下加热。所述糖源可包括例如一种或更多种多糖。 在一个实施方案中，所述一种或更多种弱有机酸包括PKa为1.5至3. 85的酸。例如，所述一种或更多种弱有机酸可包括马来酸和/或丙二酸。HMF可以与如果存在的其它副产物分离，和/或可以进行纯化。本专利技术的另一方面提供用于根据本文所述方法制备固体燃料、HMF和/或其它材料如左旋葡聚糖(1，6_脱水-b-D-吡喃葡萄糖)的设备。本专利技术的其它方面和本专利技术的特定示例性实施方案在下文描述和/或在附图中示出。附图说明附图举例说明本专利技术的非限制性的示例性实施方案。图1是根据本专利技术一个示例性实施方案的工艺框图。图2是根据本专利技术第二示例性实施方案的工艺框图。图3是在一个可用于图2的水解/脱水段的布置中涉及的反应的图示。图4是说明用于制备固体燃料和/或可用化学品的间歇装置的示意图。图5是说明用于制备固体燃料和/或可用化学品的连续装置的示意图。图6是说明具有双处理容器的间歇装置的示意图。图7是表示包括根据一个实施方案产生的生物燃料的多种燃料的随温度的重量损失。图8是木屑和由木屑制成的生物燃料的FIlR谱图。 具体实施例方式在以下详述中，列出具体细节以提供对本专利技术更为透彻的理解。然而，本专利技术可以在没有这些细节的情况下实施。在其它情况下，众所周知的要素可能没有详细示出或描述， 以避免不必要地使本公开内容重点不突出。相应地，本详述和附图要视为用于举例说明，而不是限制。图1是根据本专利技术一个实施方案的方法10的工艺框图。糖102在脱水段32中与酸106和任选的一种或更多种溶剂10本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：亚历克西斯·福斯·麦金托什，
申请(专利权)人：EVE研究有限公司，
类型：发明
国别省市：
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