用于制造负碳燃料的方法

用于制造负碳燃料的方法
【专利摘要】本发明描述了一种用于制造负碳燃料的方法和工艺。在其最广泛的形式上，将含碳给料同时转化成呈独立且基本上不受污染的形式的可燃燃料、精炼原料或化学物质和含碳固体。在本发明的一个实施方案中，将生物质通过不连续的递增温度在压力下转化成可掺合的可燃燃料和含碳固体。所述含碳固体可以发生反应以形成合成气，以木炭产品、碳信用形式出售，用于碳补偿，或被隔离。
【专利说明】用于制造负碳燃料的方法
【技术领域】
[0001]本发明大体涉及生物燃料，并且更具体地涉及通过从生物质同时制造呈非混合形式的生物燃料和可隔离生物炭来制造负碳生物燃料的方法。
[0002]发明背景
[0003]将负碳燃料定义为通过还隔离用以制造燃料的含碳原料中所含的一些碳的工艺所制造的燃料。类似又相关的概念是碳负燃料的概念，它是指在制造时从大气除去的二氧化碳多于从燃烧排放的二氧化碳以及因用以制造所述燃料的工艺而添加的二氧化碳的燃料。如果将来自含碳给料(例如生物质)的一些碳以近乎永久的形式除至地下，同时将来自给料的其余碳转化成燃料，那么两种情况都是可能的。因为生物圈目前因化石燃料所致的碳排放而过度负荷，所以需要制造负碳燃料或碳负燃料。目前，燃料的燃烧致使每年有40亿公吨的二氧化碳释放到大气中以及20亿公吨的二氧化碳注入世界的海洋中。已经充分记录到，这些碳排放会负面影响海洋中以及陆地上活的生物体。
[0004]目前，对从多种原料制造生物燃料以提供化石燃料的合适替代物存在强烈的兴趣。具体来说，需要组合生物燃料制造与碳隔离，从而得到负碳或碳负产品。先前已经讨论了碳负燃料的理念。参见例如 J.A.Mathews, ^Carbon-negative biofuels”，EnergyPolicy36(2008),第940-945页。然而，生物燃料的典型制造利用热解工艺，其会产生油和碳以及大量C02的树脂混合物。所产生的气流被各种试剂如硫所污染。碳还被焦油产物污染。需要发现一种制造负碳或碳负燃料的工艺，其中燃料和碳是作为独立且不受污染的产品来制得。
[0005]针对制造碳负燃料的方法包括美国专利公布2010/0311157中所述的那些方法，该美国专利公布教导了从作为原料的藻类制造生物燃料。声称该工艺因藻类会高度吸收CO2而具有碳负性。美国专利公布2010/0040510公开了一种在780°C和1100°C之间操作的多级加压流化床气化器，其将生物质转化成合成气和生物炭。据说该生物炭能够加到土壤中。明确地避免了甲烷、汽油状挥发物如BTX (苯、甲苯和二甲苯)和焦油的形成。据说该气化器可能制得碳负燃料。美国专利公布2008/0317657公开了一种系统和方法，其用于隔离呈通过在未指定的反应容器中气化生物质产生的炭形式的碳。低热值发生炉煤气是该工艺的副产物。美国专利公布2004/0111968讨论了热解生物质以产生炭和热解气体，将所述热解气体蒸气重整得氢气。处理炭以使其变成碳基肥料。
[0006]发明的实施方案的概要
[0007]在其最一般的形式中，本发明公开了一种通过从含碳给料同时制造呈非混合形式的可燃燃料(和化学物质)和 碳来制造负碳燃料的方法。在本发明的一个实施方案中，含碳给料可以包括生物质。在另一实施方案中，该工艺可以包括在新型反应器中使用不连续的递增温度在压力下对生物质进行选择性热解。将这种工艺称作生物分级。该新型反应器已经详细描述于共同拥有的名称为“Method for Biomass Fractioning by EnhancingThermal Conductivity”的美国专利申请号13/103,905以及共同拥有的名称为“Systemand Method for Biomass Fractioning”的美国专利申请号13/019，236中，这些美国专利申请的内容以引用的方式整体并入本文。
[0008]将从这种生物分级工艺产生的碳隔离。在使用这种工艺的情况下，所得燃料是负碳。燃料和碳会分别出现并且基本上不受污染，从而避免了标准工艺的树脂混合物。在又一个实施方案中，生物分级工艺制得碳负燃料。
[0009]本发明的一个实施方案是针对一种用于制造负碳燃料的方法，其包括:将含碳给料同时转化成:(a)可燃燃料、精炼原料或化学物质；以及(b)可隔离碳；其中可燃燃料、精炼原料或化学物质会以基本上独立且不受污染的形式从该可隔离碳产生。在一些情况下，含碳给料可以包含生物质。转化含碳给料的步骤可以包括例如使生物质在压力下经受温度匀变，其中压力会增大部分碳化的生物质的热导率。在一种实现方式中，使用移动设备使生物质在压力下经受温度匀变。该方法可以进一步包括依据生物质的组成选择生物质转化途径和/或以薄片形式分配该生物质。
[0010]在一些实施方案中，通过选择生物质原料或通过选择温度匀变型态和压力来控制可隔离碳与可燃燃料的比率。举例来说，可隔离碳可以通过用作土壤改良剂、通过以煤形式地下存储，或通过添加到含有堆肥材料的土壤中进行隔离。可隔离碳可以用于碳补偿和/或碳信用。根据一种实现方式，使至少一些可隔离碳与氧气、二氧化碳、甲烷或蒸气反应以产生合成气。可以将合成气转化成可燃燃料、精炼备料或化学物质。在一些情况下，可燃燃料、精炼备料或化学物质中的至少一个被鉴定为碳负性的。
[0011]上述方法可以进一步包括掺合可燃备料、精炼备料或化学物质与以下一项或多项:汽油、柴油、喷气燃料、煤油、轻石脑油、重石脑油、轻循环油和重循环油。另外，该方法可以进一步包括掺合可燃备料、精炼备料或化学物质与以下一项或多项:甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、戊醇、己醇、丁二醇、二甲醚、甲基叔丁醚(MTBE)、叔戊基甲醚(TAME)、叔己基甲醚(THEME) 、乙基叔丁醚(ETBE)、叔戊基乙醚(TAEE)和二异丙醚(DIPE)。在其它实施方案中，该方法还可包括掺合可燃备料、精炼备料或化学物质与以下一项或多项:洗涤剂、燃烧改进剂、十六烷值改进剂、乳化剂、抗氧化剂、消泡剂、腐蚀抑制剂、蜡晶改性剂、防冰剂、润滑剂和馏分流动改进剂。
[0012]本发明的另一实施方案针对根据上述方法制造并且适于在汽车或航空发动机中燃烧的无铅燃料掺合物，该燃料掺合物包含:0.5%或更多的可燃燃料或精炼原料；以及99.5%或更少的以下一项或多项:汽油、柴油、喷气燃料、煤油、轻石脑油、重石脑油、轻循环油和重循环油。
[0013]本发明的其它特征和方面将根据以下实施方式，结合附图而变得显而易见，所述附图以实例方式说明根据本发明的实施方案的特征。概述并不旨在限制本发明的范围，而本发明的范围仅由附于本文的权利要求书界定。
[0014]附图简述
[0015]根据一个或多个各种实施方案，参考下图详细描述本发明。图式仅提供来达到说明目的并且仅示出本发明的典型或实例性实施方案。提供这些图式来帮助读者理解本发明并且不应被视为限制本发明的宽度、范围或适用性。应注意，为了说明的清楚性和容易性，不一定按比例绘制这些图式。
[0016]图1是说明根据本发明的一个实施方案制造负碳燃料的方法的流程图。
[0017]图2是说明根据本发明的一个实施方案的方法的流程图，在该方法中，生物质是含碳给料。
[0018]图3是说明一种方法的流程图，在该方法中，生物质是含碳给料并且生物分级是制造负碳燃料的工艺。
[0019]图4是说明用于以生物分级工艺处理以制造根据本发明的一个实施方案的负碳燃料的生物质的方法的流程图。
[0020]图5是说明用于制造负碳燃料的各种路径的流程图。
[0021]图6是说明用于制造负碳燃料的一个实施方案的方块图。
[0022]图7是说明在根据本发明的一个实施方案将生物质转化成BMF炭背后的基本操作原理的流程图。
[0023]图8是说明根据本发明的一个实施方案，在反应室内的施加压力和相应生物质压力和温度的一个实施例，以及在这个时间间隔期间的砧位置的图。
[0024]图9是说明根据本发明的一个实施方案从各种原料转化燃料的图。[0025]图1Oa是说明本发明的碳闭环方法的图，在该方法中，以土壤增强物形式隔离生物炭；图1Ob是说明用于使生物炭适用作土壤增强物的工艺的流程图。
[0026]图11是说明根据本发明的一个实施方案，用于确定工艺是否制得负碳燃料的工艺的流程图。
[0027]图12是说明根据本发明的一个实施方案的可能碳路径的流程图。
[0028]图13是说明本发明的一个实施方案的流程图，在该实施方案中，隔离一些碳并且使一些碳转化成合成气，随后转化成燃料。
[0029]图14是能够制造负碳燃料的系统的一个实施方案的图解。
[0030]图15是能够使用移动设备执行本发明的各种方法的系统的一个实施方案的图解。
[0031]所述图并不旨在详尽或将本发明限于所公开的确切形式。应了解，可在进行修改和改变的情况下实践本发明，并且本发明仅由权利要求书和其等效体限制。
[0032]发明的实施方案的详述
[0033]本发明的实施方案针对通过从生物质同时制造呈非混合形式的生物燃料和可隔离生物炭来制造负碳生物燃料的方法。
[0034]图1是说明根据本发明的一个实施方案制造负碳燃料的方法的流程图。特定地，在工艺250中处理含碳给料200以同时制造呈基本上不受污染且独立形式的可燃燃料和化学物质290和可隔离碳270。可燃燃料和化学物质290可为负碳，而含碳给料200可包括但不限于生物质、含生物质的物质、烃、含氧物(oxygenate)如醇、醒、酮和醚。工艺250是指将含碳给料200转化成作为独立实体的呈基本上不受污染的形式的产出料290和270的任何步骤序列。这些工艺可包括但不限于生物分级工艺，其在递增温度下在压力下热化学转化给料。可隔离碳270是指可长期存储的任何碳，包括存储在地下或用作土壤改良剂的碳。可燃燃料和化学物质290可包括但不限于汽油、汽油组分、喷气燃料、柴油、石脑油、含氧燃料如甲醇和二甲醚、氢气、甲烷、轻气油和真空气油。下文关于图11讨论用于确定产出料290是否为负碳的工艺。
[0035]图2是说明本发明的一个实施方案的流程图，在该实施方案中，含碳给料包含生物质。将生物质300作为给料供到工艺350中，该工艺同时产出呈基本上不受污染且独立的实体形式的可燃燃料和化学物质390和可隔离碳370。
[0036]本文所用的术语‘生物质’包括源于或易于获自植株来源的任何材料。这种材料可包括不限于:(i)植株产品，如树皮、叶子、树枝、树桩、硬木片、软木片、葡萄渣、甘蔗渣、柳枝稷；以及(ii)团粒材料，如草、木料和干草团粒、作物产品如玉米、小麦和洋麻。这个术语还可包括种子，如菜籽、向日葵籽、水果籽和豆科植物的种子。术语‘生物质’还可包括:(i)废品，包括动物粪便，如源自家禽的废料；(ii)商业或回收材料，包括塑料、纸、纸浆、纸板、锯屑、木材残留物、刨花和布；(iii)城市废料，包括污水废料；(iv)农业废料，如椰子壳、山核桃壳、杏壳、咖啡渣；以及(V)农业饲料产品，如稻杆、麦杆、稻壳、玉米秸杆、玉米杆以及玉米棒子。
[0037]图3是说明一种方法的流程图，在该方法中，生物质是含碳给料并且生物分级是制造负碳燃料的工艺。这种工艺使用温度匀变在压力下使生物质分解。共同拥有的美国专利申请号13/103，905和13/019，236中对其进行详细描述。
[0038]现在参考图3，将生物质405给料到生物分级工艺420中以同时制造可燃燃料和化学物质500和可隔离碳425。图4和图5显示图3中所示的实施方案的其它实施方案，其中在进行生物分级工艺420之前的操作410中预处理生物质405。转化工艺制得可隔离碳425 (有时在本文中称作BMF炭)和挥发性气流423。
[0039]继续参考图4和图5，分别通过分离工艺480和掺合工艺490将挥发性气流423转化成商品级燃料495，其还可制得可销售的化学物质481和491。任选的燃料转化工艺470将挥发性气流转化成可再生的燃料组分473。BMF炭425可以通过合成气制造步骤450部分地转化成合成气。合成气可具有众多用途，包括通过工艺460转化成燃料和燃料前体，以及用于能量产生或化学制造455中。合成气制造工艺450可从以下接收给料:(i)生物炭处理430、(ii)氢气、碳或氧气的外部来源431、(iii)从工艺460回收的一氧化碳或二氧化碳，或(iv)在分离工艺482之后回收的气体。
[0040]在一些实施方案中，可以以地`下存储产品434的形式隔离BMF炭425。BMF炭还可以与堆肥混合以得到隔离产品433。因为生物炭在土壤中的停留时间为约一千年，所以还可能直接利用生物炭作为土壤改良剂。后者已经根据作为土壤增强剂的生物炭在特拉普雷塔亚马逊河土壤(Amazonian soil terra preta)中的持久性得到确定。BMF炭425还可以通过不同技术进行提质并且作为土壤肥料439出售以增强土壤中的生长。在其它实施方案中，BMF炭425可以在出售以直接用于各种最终用途如活性炭、气体净化器、煤净化器和水净化器之前任选地进行处理。商品级负碳燃料495是由同时制得生物分级源性可再生的燃料和可隔离生物炭而产生。
[0041]图6是说明用于制造负碳燃料的一个实施方案的方块图。在这个实施方案中，将作为碳给料的生物质生物分级成挥发组分，所述挥发组分由生物质内的脂质、半纤维素和木质素的转化而产生。可以使挥发组分催化转化成燃料和可销售的化学物质。所产生的碳(如生物炭)可以活性碳形式使用，或通过用作土壤增强物、地下存储物或与堆肥的混合物进行隔离。现在将进一步详细描述生物分级工艺中涉及的基本步骤。
[0042]牛物质预处理
[0043]再次参考图4，操作410涉及在进行生物分级工艺420之前对生物质进行预处理。预处理的目的在于帮助后续的生物分级工艺420，该后续的生物分级工艺涉及在递增温度下在压力下逐步分解生物质。如果研磨生物质并以薄片形式分配到腔室上，那么是有助于这种工艺的。可以通过多种设备研磨生物质，该多种设备包括但不限于用于制造覆盖物、碎片、团粒或锯屑的设备。研磨粒度可以在0.0Ol英寸至I英寸直径的范围内，受加工设备尺寸和热转移率的限制。
[0044]本发明的实施方案的特征在于分配到比其厚度宽得多并长得多的生物质腔室上。在一些情况下，将生物质分配成总厚度为生物质粒度I至30倍的薄片。在一些情况下，用于未压缩生物质(其被研磨或砍至1/8"或更小)的腔室的优选厚度为约3/4"厚。当加热并进一步粉碎所述生物质(如下文讨论)时，正出现的BMF炭快速凝结成约1/10"厚的层。这种纵横比确保温和的热解条件，其允许收集称为生物中间化合物的适用化合物以及制造BMF炭。本领域技术人员将了解，可在不脱离本发明的范围的情况下将这些生物质腔室的宽度和长度以及其相应驱动盘的直径定尺寸为适用于生物质分级器的所需生产量的任何尺寸。
[0045]以薄片形式进行分配会确保类似于实验室规模的温和热解条件的环境。实际上，该环境是可扩大规模的，因为其可在两个维度中扩大至任何实际工作生产量，同时保持恒定厚度以便对进入的材料进行热处理。生物质可以预干燥形式分配，或其可以在分配之后干燥。可以逐渐将生物质加到多个活动的生物质反应室中，所述反应室是使用常规驱动机构如齿轮驱动器、链驱动器、齿合器链轮等进行活动。除线位移以外，还可将反应室布置在连续旋转或以逐步方式旋转的盘上。 [0046]牛物质牛物分级
[0047]在一些实施方案中，对所分配的生物质进行新型生物分级工艺420，该新型生物分级工艺详细描述于共同拥有的美国专利申请号13/103，905和13/019,236中。这种工艺使用不连续的温度增量在压力下使生物质分解，从而产生挥发性气流423。压力是用以增大部分碳化的生物质的热导率并且加速分解。
[0048]图7是说明根据本发明的一个实施方案在生物质转化成BMF炭背后的基本操作原理的流程图。具体来说，图7示出图4和图5中所示的实施方案中的工艺的时间顺序。参考图5和图7，在工艺410中预处理生物质51，然后使其经受一系列温度匀变型态(Λ Tn)和压力冲击型态(Λ Ρη)，其中η是大于I的整数，其描述生物质51的逐步分解中的级段。具体来说，首先通过加热介体，如在处理台68的金属砧使生物质51经受加热型态Λ Tl，其通常为线性温度匀变型态。通常，第一 Λ Tl型态的目的在于使生物质脱水，从而产生处理水421。后续的ATn型态会在渐高的温度下结束并且用于放气和将固体生物质热化学转化成挥发性生物化合物的目的。在渐高的脱挥发温度下出现这些适用的生物化合物。为了以选择性方式实现这种脱挥发，温度处理伴随有压力处理。在图7的实施方案中，这会使用压缩台69 (例如一系列砧)以使生物质经受伴随的压力型态Λ Pn来实现，该伴随的压力型态ΔΡη包含利用碳的固有压缩特征的压力冲击序列。
[0049]在一些实施方案中，温度型态是在0.0Ol0C /秒至1000°C /秒并且优选为1°C /秒至100°C /秒的范围内的线性匀变。处理加热站68可以通过电热元件、直接火焰燃烧，或通过直接喷射经过加热的工作气体或超临界流体进行加热。对于给定的η来说，加热型态和压力压缩型态可以通过反馈环相关联，或可以通过同一介体同时施加。压缩台69可以由电驱动装置、空气压缩装置或用以对生物质冲击负荷的任何其它能量形式来控制。在每一次应用温度匀变和压力型态之后收集分解生物质的给定的挥发性组分或挥发组分集合423。在这些处理步骤之后，出现BMF炭425，备用于隔离工艺80。
[0050]因所施加的压力脉冲、所施加的温度以及生物质所经历的所得压力和温度之间的相互作用而使生物质选择性热解。图8中图解说明该工艺，该图显示随时间而变的所施加的压力、生物质温度、生物质压力和砧位置。应了解，可以施加多种不同类型的压力脉冲，并且整个图解是解释性装置。在图8中，将通过压缩台69施加的压力冲击(在图7中)显示为一系列具有未指定休息时间的三角形压力脉冲。从利用水的热导率开始该工艺。首先使生物质经受足以使生物质释放水的温度匀变。然后使所释放的经过加热的水蒸气经受压力冲击，该压力冲击会压缩蒸气，因此加速了生物质的分解。在本发明的一些实施方案中，蒸气达到超临界状态。在其它实施方案中，蒸气没有达到超临界状态。
[0051]继续参考图8，压力冲击还有助于生物质崩塌。在施加峰值压力之后短时间内，所提取的挥发性化合物的压力将砧向后推。当挥发性化合物与蒸气一起被除去时，生物质内的压力会突然降低。生物质温度快速返回到基础水平，并且砧返回到其未发生延展时的基础位置。在已经从生物质完全除去水之后，所施加的温度在生物质内引起热局部化的区域，其引发碳形成。对新形成的碳的压缩冲击转而用以增大碳的热导率。增大的热导率用以将分解生物质所需的热能有效传至其分解中的下一级段。此外，因为碳显示压缩记忆，所以压缩冲击足以对热导率发挥这种作用。[0052]已经在对作为低压计的商业碳电阻的研究中间接证明了碳的压缩记忆。参见Rosenberg, Z 等人，International Journal of Impact Engineering34 (2007) 732-742。在这些研究中，从气枪发射高速金属盘以使其冲击嵌埋有碳电阻的环氧树脂或胶质玻璃(Plexiglas)祀标。在冲击之后随时间测量电阻变化。应注意，电阻会在小于一微秒内相当快速地减小，并且在若干微秒内(在一些情况下超过10微秒)保持较低，直至其开始逐渐增至冲击前的水平为止。这证明在冲击之后的记忆效应或缓慢松弛。因为关于金属，对碳来说，电阻和热导率是反相关的(参见例如Buerschaper, R.A., Journal of AppliedPhysicsl5 (1944) 452-454 以及 Encyclopedia of Chemical Technology,第 5 版)，所以这些研究揭露了就碳来说的压缩记忆。将这种压缩记忆至少部分地用于本发明的各种实施方案中。
[0053]本发明的实施方案还利用了碳被压缩时的热导率的增大。电阻随碳麦克风中的压力而变化是碳电话和碳扩音器所用的熟知效应。托马斯爱迪生(Thomas Edison)的美国专利号203，216、美国专利号2，222，390和美国专利号474，230描述了将声音压缩形式(振动)转变成碳粒的电阻变化的设备。在其电阻和热导率之间的反向关系方面，碳甚至比大多数金属更敏感。
[0054]下文是指不各种物质的热导率(CRC Handbook of Chemistry and Physics,第87版)与BMF炭的实测热导率相比的数据:
[0055]表1.选择热导率(W/ (m.K))
[0056]材料热导率
[0057]
铜3()0
不锈钢20
水0.6
千燥木材0.3
燃料OJ至0,2
载气(H2、N2等)0.01 至 0.02
碳炭0.01至0.05
BMF炭1至5
[0058]因为在生物质内形成的碳的热导率因压力冲击而增大，所以其变得较易于在生物质内达到温和的热解条件。因为达到更高的温度，所以碳是比水更好的传热剂的事实使高沸点化合物能够变得具有挥发性。将压力冲击用以压缩这些高沸点化合物并且促进生物质内的细胞壁的破裂。该工艺如图8所示，该图显示出在峰值压力下的砧延展，其在后续的脉冲施加下变得更长，由此表明连续的生物质粉碎，同时释放适用的高沸点化合物。
[0059]多种压力型态ΛΡη会有效地增大碳的热导率。压力的量值可从0.2MPa变至lOGPa，并且可以通过许多不同技术(包括空气驱动活塞、水力驱动活塞和爆炸驱动装置)施加。施加压力的持续时间可从I微秒变至I周。应了解，可以混合不同量值和不同持续时间的压力脉冲以得到最佳结果。
[0060]通过本发明的实施方案执行的有效热能转移可通过将超临界流体添加到反应室中来增强。已知超临界流体可改善热传递以及加速反应速率。某些实施方案可用超临界二氧化碳、超临界水、超临界甲烷、超临界甲醇或上述项的混合物来操作。可能用一些压力和温度型态在内部产生超临界条件。
[0061]在共同拥有的同在申请中的名称为“System and Method for BiomassFractioning”的美国专利申请号2010/0180805中描述了能够体现本发明的方法的系统，该专利申请的内容以引用的方式整体并入本文。这种系统包含生物质加入和倾倒台、用于压缩生物质的经过加热的粉碎处理台、用于除去残留生物炭的生物炭倾倒台，以及多个能够在台之间载运生物质的生物质反应区室。
[0062]燃料转化
[0063]参考图5，通过催化剂转化工艺470将挥发性气流任选地转化成燃料化合物473。通常将这些燃料化合物称为可再生燃料并且可应用于任何可燃燃料，如汽油、柴油、喷气燃料和其它燃料掺合物备料，如BTX，其源自生物质并且适用于运输或其它目的。可以根据挥发性气流和所需燃料组分的性质采用各种催化剂系统以实现这种转化。在一些实施方案中，使用一种系统，其中仅打破和产生最少数目的结合，因此打破和产生这些结合消耗最少量的能量。[0064]在共同拥有的名称为“Method for Making Renewable Fuels”的美国专利申请号13/071，016和共同拥有的名称为“System for Making Renewable Fuels”的美国专利申请号13/071,038中已经描述了通过使用多个可编程的催化处理台使得催化转化工艺更有效的系统和方法。这些专利描述了一种可编程的系统，其用于通过处理台和一系列催化剂为生物质分解产物选择途径。在这种可编程的系统中，存在三种基本的途径选择方案，包括:a)依据对生物质的初始组成的认识进行途径选择、b)依据对生物质组分脱挥发的温度的认识进行途径选择，以及c)依据对产物产率的认识进行途径选择。
[0065]图9显示使用对生物质的初始组成的认识进行高产率燃料转化的一个实施方案。显示三种不同类型的生物质原料作为三个处理台的给料，所述处理台各自须具有特定的催化柱阵列以达到最佳的产物产率。通常，各个台中的生物质原料可来自单一生物质给料以在随后使用三个台处理原料。其它实施方案的特征在于多种独立的生物质给料。虽然，可改变处理台的数目，但是使用相同催化柱以将挥发性气体转化成可再生燃料。可改变选择催化柱的顺序。在所说明的实施方案中，使富含半纤维素的生物质经受芳构化催化剂以及气体提质型催化剂，而使富含脂质的生物质和富含木质素的生物质经受另一脱水催化剂，但是在不同温度下进行。芳构化催化剂可包含MFI型沸石和金属改性的MFI型沸石，其中金属选自以下=VIB族金属、VIIB族金属、VIII族金属、IB族金属、IIB族金属、Ga、In以及其所有组合。气体提质型催化剂可包含金属改性的MFI型沸石，其中金属选自以下:Ga、Zn、In、Mo、W、Cr、Pt、Pd、Rh、Ru、Au、Ir以及其组合。脱水催化剂可为任何酸催化剂，如异质固体酸催化剂。
[0066]可将挥发组分再循环至以下至少一个中:a) —个或多个处理台、b)脱水催化剂、c)芳构化催化剂或d)气体提质型催化剂以产生燃料。
[0067]分离和掺合
[0068]如图4中所示，使挥发性气流在从生物分级工艺420或催化转化工艺470直接出现之后穿过分离工艺480。分离工艺480可以包括使气流冷凝并且除去水、一氧化碳、二氧化碳、甲烷和通常包含C2-C5化合物的轻气体483。可以增加其它步骤，这些其它步骤依据退出流的化学或物理特征来分离不同的流。可以由这种工艺产生可销售的化学物质和轻气体481。还可将分离工艺应用于在冷凝之后获得的液体燃料。在这种情况下的分离是依据液体的物理特征，如密度、蒸气压或粘度。可在工艺490中任选地将所得的可再生燃料465与来自其它工艺如发酵的可再生燃料或与源自化石燃料的其它燃料掺合，以产生适用于不同市场的商业燃料495。
[0069]共掺合燃料可包括但不限于汽油、柴油、喷气燃料、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、丁二醇、异丁醇和植物油。共掺合燃料还可以包括来自流化催化裂化工艺的任何产物，如轻石脑油、重石脑油、轻循环油、重循环油和煤油。在一些实施方案中，可以将添加剂添加至燃料或燃料掺合物中。这些添加剂可以包括不限于:洗涤剂、燃烧改进剂、十六烷值改进剂、乳化剂、抗氧化剂、消泡剂、腐蚀抑制剂、蜡晶改性剂、馏分流动改进剂、润滑剂、防冰剂和抗静电剂。
[0070]牛物炭处理和隔离
[0071]在形成之后，可出售BMF炭425以用于众多涉及低表面积和高表面积碳如活性炭、气体净化器、煤净化器、滤水器和水净化器的用途。可以在出售之前在工艺430中任选地处理BMF炭425。后一工艺可能要求通过许多不同反应(包括本文描述的那些反应)来增大生物炭表面积。还可以如以下两段中所讨论对BMF炭进行隔离。
[0072]碳隔离方法
[0073]进一步参考图5，可用包括以下项的三种方式隔离从生物质生物分级步骤420获得的BMF炭425: (i)以隔离化合物434的形式存储在地下存储地层中、(ii)通过与堆肥简单混合进行隔离以得到产物433，或(iii)用作土壤添加剂439。在所有情况下，预期用于隔离的停留时间为至少数千年。在一个实施方案中，关于共同拥有的名称为“System andMethod for Atmospheric Carbon Sequestration” 的美国专利申请 2010/0257775 中所述的地下存储，将碳增浓成无烟煤式碳聚集体(煤)并且存储在地质稳定的地下沈积物中。这个申请的内容以引用的方式整体并入本文。在另一实施方案中，可通过以超临界形式注入油井中将二氧化碳隔离。使用土壤添加进行碳隔离的一个实施例要求将BMF炭简单分散到土壤上。经过隔离的产物433可因堆肥材料分解而产生大量甲烷和二氧化碳。经过隔离的产物434、439不会产生甲烷或二氧化碳，而经过隔离的产物439可用以增强土壤中的生长。
[0074]以土壤改良剂形式进行碳隔离
[0075]在一些实施方案中，可采用从燃料制造产生的隔离碳以提高土壤生产力以抵消燃料的最终燃烧。图1Oa是说明本发明的碳闭环方法的图，在该方法中，以土壤增强物形式隔离生物炭。特定地，图1Oa示出使用玉米棒和玉米秸杆作为生物质来源制造用于土壤增强的负碳燃料和后续生物炭。在根据本发明的一个实施方案的这个图中证明二氧化碳利用的闭环性质。另一实施方案依赖于除去形成之后的生物炭中固有的不利特征，以及使得生物炭孔具有亲水性以将生物炭转化成微生物的友好环境。将这种工艺的步骤显示于图1Ob中并且现在将进行描述。
[0076]烃的去除
[0077]根据木炭所经受的 最后温度，典型的木炭含有在分解的各种级段中的多种烃。在加热的早期期间，木料在吸热时释放水蒸气。在高于110°C时木料开始分解，主要得到CO、C02、乙酸、甲醇和痕量的其它组分。在约280°C下开始放热分解并且开始形成焦油。刚高于400°C时，木料已经大体上转化成木炭，但这种木炭仍含有其在焦油材料中的重量的约1/3。需要进一步加热以驱除焦油。因为木料的高度多孔性，所以除非达到超过焦油组分的平衡分解温度的足够高的温度，否则难以除去焦油。如果有，那么炭内的少量疏水性烃，如聚芳族烃(PAH)可抑制微生物在BMF炭的定殖。
[0078]图1Ob是说明用于使生物炭适用作土壤增强物的工艺的流程图。具体来说，步骤600要求使用生物质分级器产生BMF炭。为了使BMF炭适用于后续微生物侵害，步骤610涉及除去疏水性烃。在许多情况下，需要高于700°C的温度以从BMF炭壁除去疏水性烃。烃除去步骤可与活化步骤组合，其会增大炭表面积。活化步骤可以包括生物炭与蒸气、水或氧气的反应。
[0079]从炭孔除去所吸附的气体
[0080]使得BMF炭更具亲水性中的下一步骤涉及工艺620，其除去BMF炭孔内吸附的气体以允许水渗透。在一些情况下，BMF炭可为含有大量吸附在其孔内的气体的高表面积化合物(通常超过300m2/g，呈活性形 式)。因为吸附的气体对孔表面具有高粘附性，所以优选将其除去。用于除去所吸附的空气的简单方法在于将BMF炭浸在沸水中。在短时段(例如若干小时)内，已经发现水吸收对表面积基本上不敏感，对于在20m2/g至500m2/g变化的样品，平均为约50%吸收率。
[0081]在湿润步骤期间或之后，可以引入作为工艺630的部分的任选的可溶性营养素437。营养素进入高表面积环境并且可在某种程度上交换所吸附的气体。营养素可包括含有氮、磷、钾、钙、镁和硫的大量营养元素以及含有钥、锌、硼、钴、铜、铁、锰和氯的微量营养素。高表面积BMF炭向植物提供对这些营养素更有效的接取。另外，当在不存在BMF炭时降雨倾向于将这些营养素从土壤清洗掉时，BMF炭会保留这些营养素。除水渗透之外，其它方法包括超声除去、真空除去和冲击除去空气。
[0082]添加有益的微生物
[0083]继续参考图10b，步骤640涉及添加堆肥剂。一旦被湿润，BMF炭即准备接受有益的微生物。这些微生物可以包含向植物协作提供营养素的真菌、古细菌和细菌。可以用许多不同的方式引入微生物，包括混合BMF炭与堆肥和水、将堆肥液(compost tea)添加到BMF炭中、掺合后者与堆肥，或掺合BMF炭与盆栽土。工艺640可以涵盖任何或所有这些步骤。一些实施方案的特征在于使用堆肥液，包括商业来源的堆肥液，如Bu’s BrewBiodynamic Tea? (Malibu Compost Inc, Santa Monica, California)>Nature's Solution
Compost Tea? (Nature’s Technologies International LLC, Novato, California)或MycoGTOW? (Fungi Perfecti, Inc., Olympia, Washington)。可以揽拌堆肥液以维持最
佳的氧浓度以使微生物茁壮成长。电动鼓泡充气器、多孔石或人工搅拌为维持足够通风的合适方法。根据靶标土壤，可以使用真菌、古细菌和细菌的不同组合物。
[0084]一些实施方案可能要求使用包括丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizalfungi)的成员的有益真菌,所述丛枝菌根真菌在其菌丝和孢子上表达醣蛋白球囊霉素。这些真菌为球囊菌门(phyla Glomeromycota)的成员，其有助于将土壤颗粒结合在一起并且负责良好的土壤适耕性。当引入BMF炭中时，真菌会在炭孔内表达球囊霉素并且通过使生物炭结合于土壤颗粒来帮助维持良好的土壤结构。另外，由菌丝提供的根结构允许营养素穿进和穿出由生物炭提供的闻表面积环境。
[0085]调节土壤DH倌
[0086]长期以来已公认土壤pH值是维持土壤健康和生产力的重要变量。土壤pH值倾向于改变植物营养素的生物可用度。一些土壤固有地在本质上是酸性或碱性的并且土壤改良剂应考虑其对土壤酸度的影响。根据生物炭的生物质来源，生物炭对土壤pH值的影响可不同。在分解后，玉米棒在生物炭残留物中留下例如大量K20，并且这种化合物倾向于使得生物炭变碱性。将这种碱性生物炭添加到已经碱性的土壤中可能不利于土壤。亚马逊印第安人(Amazon Indians)在产生特拉普雷塔土壤时已经在无意中实践了 pH值管理。其它物质总是与木炭一起存在于特拉普雷塔土壤中，如骨头、火泥碎片和木灰。这些物质缓冲了酸性的拉特里特(Latrelite) 土壤。骨头和木灰平衡了酸性粘土的pH值。
[0087]进一步参考图10b，步骤650涉及调节土壤pH值。在一些实施方案中，可通过在添加BMF炭之后将pH值调节化 合物直接添加到土壤中来改变土壤pH值。在其它实施方案中，可将添加剂添加到可改变BMF炭pH值的BMF炭中。在其它实施方案中，可将BMF炭直接添加到土壤中并且使其自我中和长久时间段。[0088]第一种方法利用熟知的施用于土壤的pH值调节反应物。适用于酸性生物炭的中和化合物可包括选自以下项的阴离子:碳酸氢盐、碳酸盐、氢氧化物、胺、硝酸盐、卤化物、磺酸盐、磷酸盐和羧酸盐。这些列项可以在聚合物内包含一个或多个官能团。这种方法还可包括氧化物，如氧化钙和氧化镁，其在暴露于空气后产生碱性化合物。适用于碱性生物炭的中和化合物可包括无机酸，如HC1、H3PO4和H2SO4,以及有机酸，如黑腐酸、香草酸和阿魏酸。可以任选地使用分散剂。
[0089]在第二种方法中，可将第一种方法中所列的任何化合物直接施用到BMF炭。另外，BMF炭可通过用含有酸性成分如糖蜜、植物汁或藻类提取物的细菌堆肥液(参见下文)浸渗而变得碱度更小。可通过添加无机酸如HCl和H2SO4以及有机酸如黑腐酸、香草酸和阿魏酸使生物炭变成酸性。可通过添加碱性剂如石灰、骨头、碳酸钾或氢氧化钾使生物炭变得碱度更大。还可以添加缓冲剂。第三种方法需要长期暴露于大气以通过形成碳酸来中和PH值。
[0090]混合十壤和牛物炭
[0091]图1Ob的方法中的步骤660包括将BMF炭混合到土壤中。具体来说，存在多种将BMF炭施用到土壤的不同技术。将BMF炭并入到土壤中可通过将BMF炭整合到传统农业机械中，诸如使用粪肥或石灰撒布机，结合以利用旋转锄、圆盘耙、凿子等的开沟犁法来实现。还可以使用条带法(Banding method),其允许在不会显著干扰下伏土的情况下使用BMF炭。BMF炭可以固体形式与粪肥、堆肥、石灰一起添加或与水或液体粪肥混合并且以浆料形式施用。它还可以与表层土混合或直接施用到树根将延伸到的区域。
[0092]隔离与碳信用和补偿
[0093]同时制造可隔离碳和可再生燃料允许制得负碳燃料和获得碳信用和碳补偿。目前有关依据管理制度来鉴定碳信用的立场包括但不限于欧洲联盟排放量交易计划(European Union Emissions Trading Scheme)、联合国气候变化框架公约(UnitedNations Framework Conve ntion on Climate Change)以及美国东北部区域性温室气体倡议(Regional Greenhouse Gas Initiative of the North East United States)。鉴定自愿减排的组织包括但不限于国际标准组织(International Standards Organization)(依据标准14064)、世界资源研究所(World Resources Institute)(依据GHG公司帐目和报告标准)、国际排放交易协会和气候团体(International Emissions Trading Associationand the Climate Group)(依据自发碳标准)、世界野生动物基金会(World Wildlife Fund)(依据黄金标准)以及加利福尼亚州碳披露项目(Carbon Disclosure Project, the Stateof California)(依据加利福尼亚气候行动登录专案)以及西部气候倡议(Western ClimateInitiative)(依据WCI限额与交易计划)。
[0094]图11是说明用于确定工艺是否制得负碳燃料的工艺的流程图。该图示出一个实施方案的程序，其中含碳给料包含生物质。特定地，在工艺700中处理生物质，该工艺将给料转化成呈独立且不受污染的产物形式的可燃燃料和生物炭。工艺710决定工艺700是否捕捉或隔离碳。如果没有将碳捕获或隔离，那么燃料不为负碳。如果捕获或隔离到一些碳，那么工艺720决定所捕获或隔离的碳是否多于从任何非生物质碳给料获得的碳。如果所捕获或隔离的碳多于来自非生物质来源的碳给料，那么从这个工艺制得的燃料和产物为负碳。如果不是这样，那么燃料或产物不是负碳。
[0095]除原料内所含的碳以外，图11中的程序不包括对生物质原料的碳贡献。然而，对非生物质给料对工艺的其它碳贡献进行计数。这些非生物质给料可以包括共同供给材料和来自依赖于化石燃料的能量输入的碳贡献。一旦确定碳负性，便可通过工艺参数(例如温度型态和压力冲击型态)设置碳负性程度，其得到相对于可燃燃料较大量的生物炭。可如下定
义变量N:
[0096]N=(生物炭中的碳量)/ (可燃燃料中的碳量)*100
[0097]上述等式定量了碳负性程度。如果该工艺产生等量的生物炭的碳和可燃燃料的碳，那么N=IOO并且可将燃料称为N100。这个比率还可以通过适当选择生物质原料进行控制。
[0098]图12是从二氧化碳平衡观点说明可能碳路径的流程图。大气二氧化碳是用于产出生物质的光合过程的碳源。需要能量以收集和输送生物质，并且这种能量的产生会留下碳足迹。没有将这种碳足迹包括在图11的程序中。在产生用以实现生物质转化成燃料和可隔离碳的能量、用于分离和掺合工艺的能量以及用于生物炭提质的能量期间留下其它碳足迹。转化工艺本身可以释放二氧化碳。在所述工艺之外，车辆燃烧商业燃料将二氧化碳释放回到大气中。根据碳是否与堆肥混合，土壤中的隔离碳可以用作二氧化碳排放的小的来源。在制造呈独立且不受污染产物形式的可燃燃料和可隔离碳时，通过将碳隔离于土壤中从大气除去一些二氧化碳。[0099]生物炭转化成合成气
[0100]较高燃料产率(以碳负性为代价)可通过使一些生物炭反应以产生合成气并将合成气转化成燃料来实现。在共同拥有的名称为“Process for Biomass Conversion toSyngas”的美国专利申请号13/103，922中已经公开了用于这种生物炭转化的方法，该美国专利申请的内容以引用的方式整体并入本文。图13中显示用于这种转化的基本流程图。在从生物质分级器420出现之后，BMF炭425在步骤53中使用之前被活化。活化是一种用于处理炭的增大炭表面积和吸附能力的熟知程序。
[0101]BMF炭反应
[0102]BMF炭可在炭反应器54中与CH4、H20、C02和O2之一反应，如以下反应所说明:
[0103]C+CH4 —2H2+2C ΛΗ。=75kJ/mol [I]
[0104]C+H20 —C0+H2 ΔΗ° =132kJ/mol [2]
[0105]C+C02 —2C0 ΔΗ° =172kJ/mol [3]
[0106]C+l/202 —COΛΗ° =_110kJ/mol [4]
[0107]可以更适当地将等式I写成:
[0108]CBMF+CH4 — 2H2+CBMF+C ￥燒[la]
[0109]因此，等式2、3和4中的碳可以表示BMF碳或甲烷的碳，或两者。
[0110]具有BMF炭的上述气态反应物中的任一种都可以超临界形式引入以便得到较快的动力学。应控制氧气浓度以避免炭完全氧化，如:
[0111]C+02 —CO2 Λ H。=-393kJ/mol [5]
[0112]前三个反应是吸热的，而第四个是放热的。前三个反应的能量可来自从第四个反应或从外部来源(例如煤或天然气的燃烧，或在非峰荷时间期间的电)产生的窜流内热(channeling internal heat)。原则上,通过第四个反应产生2摩尔CO所产生的热可用以向前三个反应供能。本讨论还涉及以下反应:[0113]H20+C0 — H2+C02 ΛΗ° =_41kJ/mol [6]
[0114]CH4+3/202 — C02+2H20 ΔΗ° =_802kJ/mol [7]
[0115]CH4+l/202 — C0+2H2 ΔΗ° =_35kJ/mol [8]
[0116]CH4+H20 — C0+3H2 ΛΗ° =207kJ/mol [9]
[0117]等式I尤其值得注意的是允许大量甲烷储备转化成氢气。因为煤通常含有几个重量百分比的硫，所以目前对煤的甲烷重整会制得被硫污染的合成气。合成气中的硫会引起催化剂中毒，并且在将合成气引入催化剂床之前从合成气除去硫。这代表额外的费用和复杂性，特别是对于小规模的模块化工厂来说。根据本发明的实施方案，BMF炭实际上比进入的甲烷更清洁，从而得到高纯度合成气。
[0118]等式Ia表明来自甲烷分解的碳原子将新一层添加到BMF炭表面。甲烷原料中的任何杂质如硫类杂质都将倾向于埋入下伏的高表面积炭表面并且最终积累在灰中。甲烷可以源自许多来源，包括搁置气(stranded gas)和湿气。因此,这种工艺固有地耐杂质,但仍能够制得高纯度合成气。添加氧气或水的能力确保BMF炭表面保持活性，前提为CO除去速率大于从甲烷反应积碳的速率。因此可将BMF炭视为充当牺牲性催化剂，因为它在总反应中并没有被消耗，但确实在中间级段期间做出牺牲性反应。
[0119]上述反应中的氧气可以经济地从气流中获得。其还可以获自包含不同浓度氧气的气体，如含有纯氧的气体，或从携氧物质如n2o、h2o、h2o2或醇的分解获得的气体。二氧化碳可以获自从生物分级工艺420、分离工艺480、合成气转化成燃料的工艺460或外部来源431回收的气体。
[0120]CH4、H20、C0dP O2的任一组合都可以也用以与BMF炭反应以产生合成气反应产物，包括含氧物，如醛、醚、酯、醇和羧酸`酯。以下列出关于涉及BMF炭和甲烷流的反应的可能组
入
口 O
[0121]C+CH4+02
[0122]C+CH4+H20
[0123]C+CH4+C02
[0124]C+CH4+H20+02
[0125]C+CH4+C02+02
[0126]C+CH4+H20+C02
[0127]C+CH4+02+H20+C02
[0128]在这些情况下，需要反应物适当窜流以将如在等式6和等式7中给出的二氧化碳形成减到最少。
[0129]在一个实施方案中，上列BMF炭反应的优选温度范围是在800°C至1100°C并且最优选850°C至1050°C的范围内。将所制得的合成气用于工艺55中以达到多种目的。其可以通过许多不同的催化工艺(包括甲醇合成法、费托化学(Fischer-Tropsch chemistry)和合成气发酵)转化成含氧物和烃。还可以使合成气直接燃烧。可以将氢气与一氧化碳分离并且用作氨合成工艺的原料或燃料电池中的反应物。BMF炭还可以其形成之后的任何级段与典型炭组合。
[0130]调节BMF炭反应中的H2/C0比
[0131]上述反应可以在一个或几个反应器中同时或依次发生。应了解，最好的实践要求谨慎地监测反应物浓度和反应产物以调节氢气与一氧化碳的产出比。应注意，并不像依赖于水煤气变换催化剂的典型工艺那样涉及催化剂。BMF炭是烃的最终制造最的牺牲剂，在本质上表示了生物质的较有效的使用。温度、压力和空间速度将影响合成气产物的结果和分布。氢气与一氧化碳的比率可根据原料性质和材料量而变化。实际上，可对流进行工程化以产生以下包含的流:100%氢气，或以下之一:100% —氧化碳，或该两者的任何组成混合物。因此，仅包含甲烷的原料可提供纯氢来源，而包含氧的原料可提供纯一氧化碳的来源。然后可以任何比率混合该两种来源。对于甲醇制造，H2/C02:1比率是优选的，而二甲醚需要1:1的比率。
[0132]调节比率的另一方法在于利用较范围宽的反应物。可使用选自甲烷、氧气、水和二氧化碳的反应物的不同组合来获得宽范围的仏/co比率。实际比率将取决于所有物质的化学平衡，而化学平衡是由反应物和产物的温度、压力和浓度决定的。如上文提及，用于一些BMF炭反应的能量可源自外部来源或内部来源。外部来源是指以回收废热或来自本发明所述的系统外部的废热或电的形式提供的能量。内部来源是指从放热反应(如等式[4]和等式[5]中所示)放出的能量。
[0133]通过内部能源进行热管理可以用适当的反应物组合以使合成气形成接近能量中性来实现。
[0134]图6显示本发明的一个实施方案的方块图，在该实施方案中，因纤维素分解和生物炭转化，以及随后将经过转化的合成气供到燃料生产线而产生合成气。提供任选的甲烷供料以便更大地控制合成气比率。
[0135]使用本发明的系统
[0136]可以足够小的规模进行图4和图5中的工艺410、420和470以将生物质运输到反应器地点的费用减到最低。系统1400的一个实施方案在如图14中所示的运行输送线的一个机器中执行本发明的基本工艺。这个系统1400包含用于生物质分配的加料斗1410、脱水台1420、生物分级台1430、合成气台1440、冷却台1450和用于将生物炭从机器除至另一输送带的台1460。可将这个系统放在半拖货车上以便运输到其它场所。图15中显示较大处理设施1500的图解。一种个别的拖车容纳用于个别工艺(如生物质预处理、生物分级、包括分离和掺合的燃料转化，以及包括合成气转化的生物炭处理)的设备。还显示了指挥中心。
[0137]说明性实施例
[0138]以下实施例描述本发明的一个实施方案。将100克木料碎片以标称干燥形式引入热解工艺中。进一步干燥除去IOg水。90g木料碎片表示45g碳给料到该工艺中。引入作为共同供料的80g甲醇，这表示将21g碳共同供到该工艺中。除水耗掉30KJ外部能量，其表示从天然气热学过程排放约2.1g CO2 (0.68碳)。热解和转化工艺中的其它步骤消耗总计排放15g CO2 (4g碳)的外部能量。热解和转化工艺产生呈独立且不受污染的形式的总共34g燃料(31g碳)和34g可隔离生物炭。又排出在生物分级工艺内产生的3.7g CO2 (Ig碳)。按照图11中的程序，34g可隔离碳大于非生物质碳给料(21g+0.6g+4g)，因此从这个工艺产生的燃料是负碳。按照变量N的先前定义，可将燃料标记为N110。
[0139]就二氧化碳平衡来说，木料碎片通过光合作用从大气除去165gC02，并且车辆中的燃料燃烧将113.7g CO2释放回到大气中。用于干燥木料的能量、工艺能量和过程排放促成向大气排放20.8g C02。不包括来自其它来源的能量输入。从大气除去净值30.5g的C02。[0140]虽然上文就各种示例性实施方案和实现方式来说描述了本发明，但是应了解，一个或多个个别实施方案中所述的各种特征、方面和功能不限于其对用来描述其的具体实施方案的适用性，但代之以可单独或以各种组合适用于本发明的一个或多个其它实施方案，而无论是否描述了这些实施方案以及无论是否将这些特征呈现为所述实施方案的一部分。因此，本发明的宽度和范围不应受限于任何上述示例性实施方案。
[0141]除非另外明确规定，否则应将本文件中使用的术语和短语以及其变型视为开放式的，而与限制性相反。作为前文的实例，应将术语“包括”读成意思是“包括，不限于”等；术语“实例”是用以提供讨论中项目的示例性情形，而不是其详尽或限制性列表；应将术语“一个(种)”读成意思是“至少一个(种)”、“一个(种)或多个(种)”等；并且不应将形容词如“常规”、“传统”、“正常”、“标准”、“已知”和具有类似含义的术语视为将所述项目限于给定时间段或限于到给定时间为止的可得项目，但代之以应读成涵盖可在现在或在将来任何时刻可得或知晓的常规、传统、正常或标准的技术。同样地，当本文件提及本领域的普通技术人员将显而易见或知晓的技术时，这些技术涵盖在现在或在将来任何时刻本领域技术人员显而易见或知晓的那些技术。
[0142]在一些情况下不应将存在加宽性措词和短语如“一个或多个”、“至少”、“但不限于”或其它类似短语读成意 思是在可能不存在这些加宽性短语的情形下预期或需要较窄情况。另外，就示例性方块图、流程图和其它图解来描述了本文所述的各种实施方案。如本领域的普通技术人员在阅读本文件之后将变得显而易见，所说明的实施方案和其各种替代方案可在对所说明的实施例无限制下实施。不应将这些图解和其伴随描述视为指定具体结构或构造。
【权利要求】
1.一种用于制造负碳燃料的方法，其包含: 将含碳给料同时转化成:(a)可燃燃料、精炼原料或化学物质；以及(b)可隔离碳； 其中所述可燃燃料、精炼原料或化学物质会以基本上独立且不受污染的形式从所述可隔离碳产生。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述含碳给料包含生物质。
3.根据权利要求1所述的方法，其中转化所述含碳给料包括使生物质在压力下经受温度匀变。
4.根据权利要求3所述的方法，其中通过选择生物质原料或通过选择温度匀变型态和压力来控制可隔离碳与可燃燃料的比率。
5.根据权利要求1所述的方法，其中通过用作土壤改良剂来隔离所述可隔离碳。
6.根据权利要求1所述的方法，其中通过地下存储为煤来隔离所述可隔离碳。
7.根据权利要求1所述的方法，其中通过添加到含有堆肥材料的土壤中来隔离所述可隔离碳。
8.根据权利要求1所述的方法，其中将所述可隔离碳用于碳补偿。
9.根据权利要求1所述的方法，其中将所述可隔离碳用于碳信用。
10.根据权利要求1所述的方法，其中使至少一些所述可隔离碳与氧气、二氧化碳、甲烧或蒸气反应以产生合成气。
11.根据权利要求10所述的方法，其中将所述合成气转化成可燃燃料、精炼备料或化学物质。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述可燃燃料、精炼备料或化学物质中的至少一个被鉴定为碳负性的。
13.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括掺合所述可燃备料、精炼备料或化学物质与以下一项或多项:汽油、柴油、喷气燃料、煤油、轻石脑油、重石脑油、轻循环油和重循环油。
14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括掺合所述可燃备料、精炼备料或化学物质与以下一项或多项:甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、叔丁醇、戊醇、己醇、丁二醇、二甲醚、甲基叔丁醚(MTBE )、叔戊基甲醚(TAME )、叔己基甲醚(THEME )、乙基叔丁醚(ETBE )、叔戊基乙醚(TAEE)和二异丙醚(DIPE)。
15.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括掺合所述可燃备料、精炼备料或化学物质与以下一项或多项:洗涤剂、燃烧改进剂、十六烷值改进剂、乳化剂、抗氧化剂、消泡剂、腐蚀抑制剂、蜡晶改性剂、防冰剂、润滑剂和馏分流动改进剂。
16.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括依据所述生物质的组成选择生物质转化途径。
17.根据权利要求2所述的方法，其进一步包括分配呈薄片形式的所述生物质。
18.根据权利要求3所述的方法，其中所述压力会增大部分碳化的生物质的热导率。
19.根据权利要求3所述的方法，其中使用移动设备使生物质在压力下经受温度匀变。
20.一种无铅燃料掺合物，其按照根据权利要求13所述的方法制得并且适于在汽车或航空发动机中燃烧，所述燃料掺合物包含: .0.5%或更多的可燃燃料或精炼原料；以及· 99.5%或更少的以下一项或多项:汽油、柴油、喷气燃料、煤油、轻石脑油、重石脑油、轻循环油和重循环油 。
【文档编号】C10L1/185GK103890146SQ201280046611
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年6月26日 优先权日:2011年7月25日
【发明者】迈克尔·谢赫, 罗纳尔多·A·西尔斯 申请人:酷星能源系统公司