由可再生资源制备燃料组合物的方法和相关系统的制作方法

专利名称：由可再生资源制备燃料组合物的方法和相关系统的制作方法
由可再生资源制备燃料组合物的方法和相关系统
背景技术：
本发明总体上涉及燃料组合物。本发明的一些具体实施方案涉及由生物质或者城市固体废物(municipal solid waste)材料制备液态燃料的方法。鉴于对优质矿物燃料利用度的突出、长期的不足，人们对燃料可再生资源的研发有浓厚的兴趣。这样的燃料最具有吸引力的来源之一就是生物质，这些生物质可用于制备多种不同类型的燃料，其中一些称为“生物燃料”或“生物柴油”。另一种潜在的资源是城市固体废物(MSW)，其通常主要包括家庭废物但是也可包括商业废物。由生物质材料生产液体燃料有两种主要途径。间接途径包括生物质气化。在这样的方法中，原材料在部分燃烧条件下气化，产生基于一氧化碳和氢气的合成气。空气鼓风循环流化床(CFB)气化器通常适用于小规模生物质气化。然后合成气可以通过费-托 (Fischer-Tropsch, FT)合成转化为液体燃料。这种间接方法虽然在很多情况下有用，但是它常需要非常高的温度，例如 800oC -1，700°C，取决于气化器的类型。向加压气化器里安全地加入原材料也可能有困难。 而且，对于CFB过程来说，氮气的稀释也可能存在问题。同时，产物气中的高焦油浓度通常会使随后的气体清洁步骤成为必要，这些步骤会增加资本成本。热解是由生物质生产液体燃料的另一种方法，这种方法可认为是“直接方法”。该方法本身在本技术领域是公知的，它包括生物质或其他含碳物质的热分解。与传统燃烧处理相比，该方法在无氧或者在氧水平显著减少的条件下进行。涉及的温度远低于气化涉及的温度，例如约400°C-600°C。热解的主要产物是油、轻气体和炭。如在下面进一步的描述， 热解的蒸气产物能凝结成液体产物，即“生物油”，例如通过冷凝。生物油(“热解油”)是有价值的燃料前体，但是它们也与基于烃类的石油燃料相去甚远。热解油的高氧含量，例如高达约50%重量，将使这种材料置于烃类的传统定义之外。这些相对高水平的氧含量限制了这些组合物在例如作为运输燃料(汽油和柴油)的应用中的用途。在多数情况下，氧含量必须大量减少，从而得以进行另外的提质步骤以形成传统燃料。鉴于这些考虑事项，从生物质或者MSW材料制备燃料(例如液体燃料)的新方法将会在本领域里受到欢迎。对于很多最终使用应用来说，这些方法应部分基于热解反应。而且，它们还应使一种或多种热解产物中得到的氧含量的量最小化。新方法还应该能够经济地实施，并且应该与其它过程相容，例如热解产物的燃料提质过程。发明简述本发明的一个实施方案涉及从包含生物质、城市固体废物(MSW)或它们的组合的给料生产燃料组合物的方法。该方法包括利用微波能量在过渡金属的存在下热解给料的步骤，以便减少至少一种热解产物中的氧水平。由给料材料生产燃料组合物的综合方法构成本发明的另一个实施方案，其中所述给料材料包括生物质和城市固体废物中的至少一种。该方法包括以下步骤a)在过渡金属的存在下利用微波能量热解给料，以便使至少一种热解产物中的氧水平减少；同时氧化过渡金属；其中热解产物包括生物油、轻质烃以及炭；b)通过将氧化的过渡金属进行还原反应而使过渡金属再生，其中还原反应至少部分由燃烧一部分轻质烃而提供能量；和c)通过提质过程将生物油产物提质成液体燃料，该提质过程包括加氢处理、加氢异构化和异构化产物的分离。本发明的一个另外的实施方案涉及由给料材料生产燃料组合物的系统，其中所述给料材料包含生物质和城市固体废物(MSW)中的至少一种。该系统包含(i)热解反应器，所述反应器适于接受具有生物质或者MSW或它们的组合的给料； 并且将给料转化为热解产物；(ii)适于给热解反应器提供微波能量的微波源；(iii)与热解反应器连通的过渡金属的供应装置，所述供应装置在热解期间供应选定量的过渡金属；和(iv)与热解反应器连通的至少一个提质装置，所述提质装置将至少一种热解产物转化成液体燃料组合物。附图简述

图1是示例性方法的步骤的工艺块流程图，该方法在微波辅助的热解处理中将给料转化为燃料。图2是在平衡条件下生物质热解反应的过渡金属水平作为温度函数的图。发明详述本文公开的组成范围是包括性和可组合的(例如，“至高约25%重量”的范围或者更具体的“约5%重量至约20%重量M含端点以及范围内的所有中间值)。提供的重量水平基于整体组合物的重量，除非另有规定；比率也是基于重量而提供的。另外，术语“组合” 包括共混物、混合物、合金、反应产物等。另外，术语“第一”、“第二”等在本文中并不特指任何顺序、量或者重要性，而是用以区分一种要素和另一种要素。术语“一”和“一个”在本文中并不特指量的限制，而是指存在至少一种述及物。和量相关使用的修饰语“约”包括所述值，并且有上下文所规定的意思，(例如包括与具体量的检测相关的误差程度)。另外，在本说明书中，后缀“(S)”通常旨在包含它修饰术语的单数和复数，因而包含该术语的一个或更多(例如，“化合物”可以包含一种或更多化合物，除非另有指定)。贯穿本说明书述及的“一个实施方案”、“另一个实施方案”等是指与该实施方案相关描述的具体要素(例如特征、结构和/或表征)包含在至少一个本文描述的实施方案中，并且可能或可能不存在于其它实施方案中。另外，应该理解的是，所描述的发明特征可以任何适当方式组合于各种实施方案中。本文所用的术语“生物质”可包括多种可再生能源。通常(虽然不总是)生物质是指由植物衍生的材料。总体来讲，生物质可包括例如基于木材和树的材料、森林残余物、 农业残余物和能源作物的材料。木材或树材料和森林残余物可包括木材、木片、锯末、树皮或者其它来自树、麦秆、草等的这种产品。农业残余物和能源作物可进一步包括短期轮作的草本种类、壳(例如水稻壳、咖啡壳等)、玉米、谷物秸秆、含油种子、含油种子提取物残留物等。含油种子可以是典型的包含油的种子像大豆、camolina、低芥酸菜籽、油菜籽、玉米、棉籽、向日葵、红花、橄榄、花生等。术语“城市固体废物”(MSW)可包括在指定地区被市政当局收集的家庭废物和商业废物。MSW可包括以纤维素材料、金属(铁和非铁)、塑料、玻璃、食物及其它形式存在的无机和有机成分。MSW可来源于包装材料，例如混合纤维纸板包装材料、波纹纸板、塑料包装、塑料瓶、钢罐、铝罐、其它塑料或金属包装材料、玻璃瓶和容器废物。这样的废物可以是塑料、 金属和纸的任意组合。可用作燃料生产给料或者有价值的回收产品，在城市废物中可典型获得的材料包括纤维素纤维或纸浆、纸板、波纹纸板、新闻纸、蜡光杂志原料和多种其它纤维素板或层材料，其可包括聚合物、填充物、染料、颜料、油墨、涂层和多种其它材料。其它种类的固体废物也可以用本文的仪器和技术处理。那些废物包括医疗废物、粪便和动物尸体。 本文所用的术语“给料”可包括生物质、MSW或者它们的组合。通常给料包括以固体重量计至少约10%的生物质；在一些优选的实施方案中至少约75%。本发明需要热解给料。如上所述，热解(有时称为“破坏蒸馏”)包括生物质的热分解。该处理在无氧或者在氧水平显著减少的条件下进行。热解的温度可以变化，但是通常在约400°C -600°C的范围内。多种热解处理可用于本发明。在一些优选的实施方案中，将给料进行快速热解反应。本领域公知快速热解， 且在例如美国专利6，844，420 (Freel等)和5，961，786 (Freel等)和美国专利公布 2009/0227766 (Bridgwater等)中有描述，它们全部通过引用结合到本文。该处理包括有机化合物在无氧或极少氧情况下的快速热分解，从而生产热解产物，即油、轻气体(light gas)和炭。在大多数情况下，给料应相对干燥，水分低于约10%。此外，在一些实施方案中， 给料的粒度最好维持在小于约1mm，优选小于约0.5mm。如有必要，可以用传统技术来减小平均颗粒大小到该水平。如以下进一步详述地，热解反应利用微波能量进行。微波能量可理想地适于提供高加热率。该能量电磁地传递通过给料材料而非大体上作为对流力或者辐射力传递通过给料材料。因此，加热率并不受表面传递限制，且热分布的均勻性也得到巨大改善。加热次数可减少到少于传统技术所需的约1%。通常，微波源以两种方式提供能量热能量和等离子体能量。微波等离子体的存在在快速热解技术中显得尤为合适，因为它能够降低反应器中发生的化学反应的温度阈值。快速热解的温度可以变化，但通常低于约600°C，并且在一些优选的实施方案中低于约550°C。典型的温度范围为约400°C至约500°C。在大多数实施方案中，随后相对热的产物流被快速淬火，如在美国专利5，961，786中所介绍的。淬火步骤可以通过各种技术实现，例如用冷凝塔。冷凝塔可用循环水(或其它液体)系统冷却。冷却也可通过接触一部分最初形成的热解油来实现。本领域已有的典型方法(传统热解或快速热解)中，热解产物的总体氧含量可以非常高，例如高达约50%重量。如上所述，高氧含量会使热解产物(尤其是生物油)提质成传统液体燃料非常困难。根据本发明的主要实施方案，热解给料在至少一种过渡金属的存在下进行。许多过渡金属是可能的。实例包括铜、镍、钴、锰、铁和锌。对特定过渡金属的选择将取决于各种因素。这些因素中的一些如下给料的组成、热解的温度以及金属氧化的温度和金属再生(通过还原)期待发生的温度，在下文有描述。其它的因素包括评估在特定情况下金属的氧化潜力和还原潜力。在一些特定的实施方案中，过渡金属选自铁、镍和铜。优选的过渡金属通常是铁。上面所列举的一些因素也会受到要使用的过渡金属的物理形态的影响。通常，过渡金属在特定的形态下使用，其具有不大于约5mm的平均颗粒直径，并在一些情况下具有不大于约Imm的平均颗粒直径。过渡金属可以通过多种不同的方法供给至热解反应器中。在一些情况下，它可以金属形态加入；而在其他情况下，它可作为氧化物供给，该氧化物在接触热解产物之前被还原(例如由还原剂还原)。也可使用多种金属络合物。如下所述，过渡金属可容易地掺入流化床或者有时用于快速热解的输送床管式(entrained-bed tubular)反应器。使用的过渡金属的量将取决于各种因素。它们包括给料的大小和组成；给料的氧含量；在热解产物中氧需要降低到的水平；热解反应器的类型；和热解反应进行的温度。如上所述，过渡金属的存在导致至少一种热解产物(例如热解油)中氧水平的非常合意地减少。在一些实施方案中，总体给料成分起始可包含基于总固体重量约10%至约 50%的氧水平。在包含过渡金属存在的热解步骤之后，氧的量可减少热解之前量的至少约 50%。(如本领域技术人员所了解，给料材料和热解产物中的氧的量可通过各种公知的技术例如元素分析来检测)。虽然本发明人不希望受到任何可使用理论的束缚，但看来过渡金属根据氧清除化学而起作用。另外，过渡金属的使用看来在依靠微波能量的热解过程中非常有优势。过渡金属颗粒导电性非常强，因此微波能量存在的条件下有利于在颗粒周围形成微等离子体。还显示出的是过渡金属对生物质热解有催化效果，这也导致在生物油产物中氧含量的减少。 因此，过渡金属如铁的存在可在整体热解过程中起双重作用(1)在生物质热解的早期阶段中催化性降低生物质挥发物的氧含量；和( 捕获氧以形成相应的金属氧化物。(如下所述，金属氧化物随后可以再生为金属形态)。图1是在基于微波用前述给料制备燃料的的热解方法中，基本步骤的工艺块流程图(BFD)。( 一些步骤为任选的，如下文所解释)。热解系统在图中大体以元素10表示。给料12可包含在进料斗中(未显示)。然后可以通过公知方法(例如泵、传送装置、螺旋进料机或它们的各种组合)，将材料引入到转化反应器(热解反应器)14中。在一些实施方案中，给料材料可在送至反应器之前粉碎成更小的颗粒。合适的研磨机或粉碎机可以用商业途径获取。另外，在一些实施方案中，给料可在进入反应器14之前引导通过预热器(未显示)°根据前面所指，取决于上述多种因素，转化反应器的具体类型可以改变。这样的反应器的非限制性实例包括管式反应器、旋风反应器、旋锥式反应器、烧蚀反应器或流化床反应器。在一些实施方案中优选流化床反应器。一些这样的反应器在本领域中已知，并且各种参考文献中都有描述，例如 “Fast Pyrolysis of Biomass in a Fluidized Bed Reactor In Situ Filtering of the Vapors (流化床反应器中生物质的快速热解蒸气的原位过滤)”，E.Hoekstra等，Ind. Eng. Chem. Res.，2009，48 (10)，4744-4756 页，American Chemical Society, 2009 ；和前述的美国专利 5，961，786 (Freel 等)。如上所述，给料材料12在反应器14中用来自微波源16的微波能量加热。微波系统在本领域是公知的，并且很多文献中都有描述。非限制性的实例包括美国专利 7，705，058 (Coutinho等)和美国专利7，666，235 (Learey等)，它们通过引用结合到本文。典型地，微波能量通过一个导波器(未显示)在至少一个磁电管中产生。然而，多种微波系统的变体也是可行的。热解所需的微波功率取决于各种因素，比如处理的给料类型以及给料的体积。作为一个非常笼统的说明，生产约30，000桶/天(bpd)液体燃料(即提质后)的过程的总体能量需求在约15丽至约30丽的范围内。为了满足这种能量需求，微波能量通常在约150 千瓦/磅(kW/lb)至约100千瓦/磅固体给料材料范围内的功率水平下产生。在一些情况下，微波能量在约30千瓦/磅(kW/lb)至约500千瓦/磅范围内的功率水平下产生。微波能量产生的频率将大部分取决于其它设备参数以及给料的组成。通常，频率为800MHz或 2. 45GHz。为微波系统产生能量所需的电力可由任何能源18或能源的组合提供。实例包括传统发电机。在一些实施方案中，可由可再生能源，比如风、太阳能、热、氢或其他可再生能源提供电力。以这一方式，整体能量系统10可以自给自足，而不需要外源的能量(即不用连接到“电力网”上)。继续参考图1，过渡金属源20可向反应器14提供过渡金属，例如通过管道/路线 22。如上所述，过渡金属可由多种来源以多种不同方式获得。在热解过程中，过渡金属被氧化，形成一种或多种相对应的金属氧化物。根据前面所指，热解的主要产物是热解油、轻气体(例如轻质烃气体)和炭。(在一些实施方案中，最初的热解产物主要仅是炭和产物蒸气。在除去炭之后，蒸气可以冷凝为液体产物，即生物油)。这些组分每一种的比例都可以显著变化。在一些实施方案中，基于总产物产量，产生的油量为约60%至约80% (重量)。产生的炭量是约10%至约15% (重量)；而产生的总气体量是约10%至约25% (重量)。气体组分的含量将部分取决于给料的初始组成。气体组分经常包括氢气、一氧化碳和轻质烃，例如在最长连续链上包含少于约 6个碳原子的直链、支链或环状烃。热解反应器中存在的固体组分通常包括炭、灰和过渡金属氧化物例如氧化铁O^eO)。在一些优选实施方案中，过渡金属可在热解后由氧化物再生。过渡金属氧化物可先与反应器14中的其它热解产物由传统技术分离。例如，可利用旋风器或类似设备，因为过渡金属通常比炭或灰产物重。作为选择，磁力分离器或许有用，因为氧化铁具有铁磁性， 而炭组分和绝大多数灰组分无磁性。期望分离金属氧化物，因为在灰中的碱金属可在再生反应器20中烧结，在过渡金属颗粒表面形成钝化覆盖层。在优选的方法中，过渡金属由金属氧化物化学还原而再生。再生可在再生反应器 20中发生。该反应器可以是独立容器，区别于用于由其它来源储存和递送过渡金属到转化反应器14的容器。过渡金属氧化物的化学还原是吸热过程。例如，在铁基材料的情况下，从氧化铁 (FeO)还原到金属铁可需要约1.IJ/克氧化物。该能量可由多种来源提供，例如任何基于燃烧的来源。然而，在一些优选的实施方案中，能源由在热解反应中产生的一些烃燃料的燃烧来提供。路径M意在用简单方式说明一些热解产物到再生反应器20的转移。另外，在一些实施方案中，该部分热解产物的燃烧在与反应器20分离的容器(尽管与反应器连通) 中进行。这有助于确保可以维持再生反应器中的低氧分压。提供图2以阐述在热解过程中过渡金属氧化和再生的通用机制。该机制可认为是“化学循环(chemical looping)”过程。它在某种程度上类似于在燃烧系统中氧化未氧化的燃料的纯粹燃烧过程，例如在美国专利5，339，754(R. Lyon)中所教导的内容，该专利通过引用结合到本文。图2对在平衡条件下典型生物质热解反应中过渡金属(在本例中是铁)的分数作为温度的函数作图。(如前所述，过渡金属与给料中含有的氧反应，并形成过渡金属氧化物。 然后该氧化物在再生反应器中被还原回金属)。如图中所示，铁的氧化和还原在不同温度下发生，这是关键参数。另外，反应发生在亚化学计量的条件下，即氧量少于化学计量。图 2表明在约700-800° K的还原条件下，平衡条件有利于氧向铁转移。在更高温度下，同样的平衡条件有利于氧与铁分离，从而提供了铁再生的机制。又如图1所示，热解的其它副产物如灰产物和炭产物，可以通过路径沈用多种方法从转化反应器14中移除。作为实例，这些副产物可以通过传统技术玻璃化，形成惰性材料。通常，玻璃化在某些类型的熔炉(例如玻璃化反应器28)中发生，随后在液体(比如水) 中快速冷却。如美国专利申请序列号12/478852 (Lissianski等，2009年6月5日申请，并通过引用结合到本文)所述，炭可用于其他燃烧或者气化系统中。它也可用作肥料，尤其是当给料由大量的生物质组成的时候。在一些特定的实施方案中，使至少部分热解产物(例如热解油和轻气体)进行至少一个提质步骤30 (图1)。典型的提质程序详细描述于专利公布2009/0259082，并且包含加氢处理步骤。加氢处理后可进行加氢异构化步骤，然后是分离异构化产物各种组分的分离步骤。提质步骤设计以生产一种或多种可交付使用的燃料产物32。加氢处理步骤与石油工业(也就是在原油精炼)中常见的加氢处理操作截然不同。基于石油的给料包括有约C3tl碳链长度的浙青、芳族化合物或环状化合物。相比之下， 生物油通常包含相对高水平的化合物比如甘油三酯、脂肪酸和其它脂肪酸酯。在生物油处理的情况下，加氢处理主要用于达到加氢脱氧作用。氧没有增加燃料产物的热值，因此如前所述，期望保持氧浓度在相对低水平。在一些实施方案中，热解和加氢处理步骤完成后，氧浓度减少到少于约0.01% (重量)的水平。加氢处理反应还包含双键的饱和。它将双键从生物油组分中消除，这减少了不饱和化合物相关的易聚合并导致燃料不稳定的问题以及燃烧中的问题。氢与甘油三酯反应生成氢化甘油三酯。氢化甘油三酯进一步与氢反应生成甘油二酯、单酸甘油酯、酸和蜡。这些材料进一步与氢反应，经过加氢脱氧作用形成直链烷烃。如本文所述，一些产物包括丙烷和直链C16和C18烷烃。在专利公布2009/0259082中提供了其它关于示例性的加氢处理操作的细节。过渡金属硫化物一般在加氢处理中用作催化剂，例如NiMo或CoMo的硫化物。加氢处理期间的典型温度维持在约200°C至约450°C之间。加氢处理操作的典型压力范围在约10巴至约 80巴之间。在一些实施方案中，可能更优选压力为约40至约60巴和温度为约280°C至约 350°C。另外在‘082公布中提供了基于甘油三酯的植物油(如大豆油)的氢化的说明性的反应方案。加氢处理反应产生水分子、CO2、一些轻质烃(如丙烷)和作为期望产物的(长链) 直链烷烃。这些额外的产物可在加氢异构化步骤之前从直链烷烃中分离。水可用于各种目的，例如，形成可用在例如气化反应中的蒸汽。轻质烃如丙烷可用作燃料来产生热能，例如在如同锅炉的蒸汽产生系统中。如专利公布2009/0259082中的描述，加氢处理反应之后通常有加氢异构化反应(有时简称为“异构化反应”或者“异构化”)。在该步骤中，存在于混合物中的直链烷烃在特定催化剂的存在下与氢反应，生成支链化合物，即支链异构体。轻石蜡烃的支链异构体比相应的正常直链烷烃有更多的辛烷值，因此通常是燃料的理想组分。对于产物如喷气燃料，规范要求等级80的燃料的贫油混合物的辛烷值最少应为约80。(ASTM标准D 7566-09"Standard Specification for Aviation Turbine Fuel Containing Synthesized Hydrocarbons (含合成烃的航空涡轮燃料的标准规范)”， ASTM International, 2009的内容，其通过引用结合到本文)。在一些实施方案中，燃料组分包括相对于正常饱和烷烃的特定比例的异构饱和烷烃和环状饱和烷烃(合计)。在这点上，美国专利申请第12/710955 号(Daniel Derr等，2010年2月23号申请)的教导通过引用结合到本文。多种不同类型的催化剂可用于加氢异构化步骤。专利公布2009/0259082中提供了实例，并且包括贵金属催化剂如钼。其它实例是沸石材料或者固体酸催化剂。在一些实施方案中，催化剂体系包括以下的组合氧化硅-氧化铝、氧化铝和至少一种VIII族金属 (即铁、钴、镍、钌、铑、钯、锇、铱或钼)。这种催化剂体系描述于2008年12月沈日申请的专利申请12/344，291 (Deluga等)中，并且通过引用结合到本文。在一个更具体实例中，催化剂组合物包括约5%重量至约70%重量的氧化硅-氧化铝；约30%重量至约90%重量的氧化铝；和约0. 01%重量至约2. 0%重量的VIII族金属。这种催化剂组合物可进一步包含约5%重量至约70%重量的沸石。在一些实施方案中，沸石包含硅和铝；其在约1.0至约300的比率(重量)范围内。沸石的非限定性实例如下沸石Y、沸石β、镁碱沸石、丝光沸石、沸石ZSM-22/23和沸石ZSM-5。就加氢异构化步骤的其它操作参数而言，典型温度维持在约200°C至约450°C的范围内。操作的典型压力范围在约10巴至约80巴之间。在一些实施方案中，可能更优选约 40至约60巴的压力范围和约275°C至约350°C的温度范围。还如专利公布2009/0259082 中所述，异构化反应包括烷基基团的重排。同样如前所述，在加氢异构化之后常常会进行分离步骤。该步骤在组成异构化产物的各种组分的分离中非常有用。该步骤可包括一个或更多的程序。作为实例，可基于沸点范围不同而分离异构化产物的不同馏分。示例性的技术包括闪蒸、分馏等。分离步骤也可包括闪蒸(flash)操作，其中加氢异构化步骤的产物通常在高压下输送到闪蒸器中，然后置于低压环境。通常，会形成两种流富含较高挥发性组分的气体流， 和包含较高百分比的较低挥发性组分的液体流。可使用这种分离的级联或蒸馏塔。分离步骤也可包含分馏塔，其中多种组分(例如轻质烃)可在单一塔中分离。另外，在一些实施方案中，加氢处理操作中产生的至少一部分轻质烃或加氢异构化操作中产生的轻质烃被输送到分离操作中。(两种轻质烃流同样可被输送)。总体上，分离步骤使得产物燃料的组分能够更好控制。尽管本发明已参考示例性的实施方案进行了描述，但本领域技术人员将理解可进行各种变化，并且，等价物也可替代其要素而不偏离本发明的范围。另外，为使特定的情况或材料适于本发明的教导，可以作出许多改变，而不偏离本发明的实质范围。因此，本发明不意图限于为实施本发明而作为预期的最佳方式公开的具体实施方案，相反，本发明将包含落在所附权利要求范围内的所有实施方案。元素列表
10热解系统
12给料
14转化反应器
16微波源
18能源
20过渡金属源
22管道
24路径
26路径
28玻璃化反应器
30提质步骤
32燃料产物
权利要求
1.从给料(1 生产燃料组合物(3 的方法，所述给料(1 包含生物质、城市固体废物(MSW)或它们的组合，所述方法包括在过渡金属的存在下用微波能量(16)热解给料(12) 的步骤，以便减少至少一种热解产物中的氧水平。
2.权利要求1的方法，其中所述热解以快速热解反应进行。
3.权利要求1的方法，其中所述热解利用微波能量(16)在等离子体条件下进行。
4.权利要求1的方法，其中，所述给料(1 在热解前包含的氧水平为基于给料总固体重量的10%至约50%。
5.权利要求1的方法，其中所述给料(1 在热解前包含预定量的氧；并且在热解后， 氧的量比热解前的量减少了至少约50%。
6.权利要求1的方法，其中所述给料(1 的热解产生包括生物油、轻质烃和炭的组合物(30)。
7.权利要求1的方法，其中所述过渡金属在热解期间氧化，形成过渡金属氧化物。
8.权利要求7的方法，其中所述过渡金属在热解后从所述氧化物再生00)。
9.从给料材料(1 生产燃料组合物(3 的综合方法，所述给料材料(1 包含生物质和城市固体废物中的至少一种，所述综合方法包括以下步骤a)在过渡金属00)的存在下用微波能量(16)热解所述给料(1 ，以便减少至少一种热解产物中的氧水平；同时所述过渡金属被氧化；其中所述热解产物(30)包括生物油、轻质烃和炭；b)通过将氧化的过渡金属进行还原反应使所述过渡金属00)再生，其中所述还原反应至少部分由燃烧一部分所述轻质烃提供能量；和c)通过提质过程将所述生物油产物提质为液体燃料(32)，所述提质过程包括加氢处理、加氢异构化和异构化产物的分离。
10.从给料材料(1 生产燃料组合物(3 的系统(10)，所述给料材料(1 包含生物质和城市固体废物(MSW)中的至少一种，所述系统包括(i)热解反应器(14)，其适于接受具有生物质或MSW或它们的组合的给料(12)，并且将所述给料转化为热解产物；( )微波源(16)，其适于为所述热解反应器(14)提供微波能量；(iii)过渡金属供给装置(20)，其与所述热解反应器(14)连通，在热解期间提供选定量的过渡金属；和(iv)至少一个提质装置(30)，其与热解反应器(14)连通，将至少一种热解产物转化成液体燃料组合物(32)。
全文摘要
本发明描述了从可能包括生物质和城市固体废物的给料(12)生产燃料组合物(32)的方法。该方法包括在过渡金属的存在下用微波能量(16)热解给料(12)的步骤，以便减少至少一种热解产物中的氧水平。本发明也描述了综合方法，其中过渡金属可再生。另外，热解产物如生物油可提质成液体燃料组合物(32)。本发明也描述了生产燃料组合物的相关系统(10)。
文档编号C10B53/02GK102344821SQ201110221670
公开日2012年2月8日 申请日期2011年7月28日 优先权日2010年7月28日
发明者R·G·里策克, S·P·辛赫, V·V·利相斯基 申请人:通用电气公司