生物质反应器的制造方法_2

文档序号:9457239阅读:来源:国知局
的烃类,它们的含氧物,和上述的混合物,例如60% C02, 30%水, 10%甲烷和其他有机物运行。下面的表格列出一些关键成分的超临界参数。

【附图说明】
[0019] 参考附图详细描述根据一个或多个不同实施方案的本发明。附图仅为了示例说明 而提供,并且仅描绘了本发明的典型或示例实施方案。提供这些附图以帮助读者理解本发 明,并且不应被解释为本发明宽度、范围或适用性的限制。应该注意,为了清楚和容易说明, 这些附图不一定按比例绘制。
[0020] 本文包括的一些附图从不同视角说明本发明的各种实施方案。尽管附上的描述性 文本可涉及这样的视图如"顶部","底部"或"侧面"视图,但是除非另有明确说明,这样的 引用仅是描述性的并且不意味着或要求本发明以特定的空间取向实施或使用。
[0021] 图1是根据本发明的一些实施方案的示例生物质反应隔室的图。
[0022] 图2是根据本发明的一个实施方案的用于研磨的生物质的示例加载和倾倒站的 图。
[0023] 图3是根据本发明的一个实施方案的示例加热和粉碎处理站的图。
[0024] 图4是根据本发明的一个实施方案的示例生物质处理站的图。
[0025] 图5是根据本发明的一个实施方案的具有六个站的示例生物质分馏系统的图。
[0026] 图6是示出根据本发明的一个实施方案的制备负碳燃料的方法的流程图。
[0027] 图7是示出根据本发明的一个实施方案的其中生物质为含碳输入的方法的流程 图。
[0028] 图8A是示出根据本发明的一个实施方案的其中生物质为含碳输入和生物分馏是 产生负碳燃料的过程的方法的流程图。
[0029] 图8B是示出根据本发明的一个实施方案的螺旋钻反应器和相关使用方法的图。
[0030] 附图不是要穷尽或限制本发明至公开的精确形式。应该理解,本发明的实施可以 具有调整和改变,并且本发明仅由权利要求及其等同替代所限制。 具体实施方案
[0031] 下面的图和说明呈现本发明的实例,但是决不限制具有上述概念的本申请。下面 的设计仅仅说明它们的应用。
[0032] 如本文使用的,术语"生物质"包括源自或容易获自植物来源的任何物料。这种物 料可以包括但不限于:(i)植物产品,例如树皮、叶、树枝、树粧、硬木片、软木片、葡萄浮石 (grape pumice)、甘蔗渣、柳枝;和(ii)团粒物料例如草、木和干草团粒,作物产品例如玉 米、小麦和槿麻。该术语还可以包括种子,例如植物种子、向日葵种子、水果种子和豆科植物 种子。术语"生物质"还可以包括:(i)废产物,包括动物粪便,例如家禽衍生的废物;(ii) 商品化或回收的物料,包括塑料、纸、纸浆、硬纸板、锯末、木材残渣、木材刨花和布料;(iii) 城市废物,包括污水废物;(iv)农业废物,例如椰子壳、山核桃壳、杏仁壳、咖啡渣;和(V)农 业饲料产品,例如稻草、麦杆、稻壳、玉米秸、玉米秸杆和玉米芯。
[0033] 图1是根据本发明的一些实施方案的示例生物质反应隔室的图。如图1中所示, 可以将生物质反应隔室加工成或浇铸成固体盘(1,2, 3)。这些盘可通过若干普通的驱动机 构如齿轮驱动,链驱动,棘轮链轮等的任何一个旋转。所述盘可连续旋转。然而,为了简化单 个处理站的运行,希望的是划分盘,典型地当有生物质腔室时每次旋转具有相同数的转位。 尽管本发明的实施方案在盘中可具有一个或多个腔室,但是在盘中优选有4至N个腔室。
[0034] 仍然参照图1,所述生物质室比其厚度更宽且更长。用于未经压缩的生物质(其 被研磨或切碎至1/8"或更小)的室的优选厚度是大约3/4"厚度。随着加热并进一步粉碎 生物质(如下所讨论的),新兴的生物炭快速浓缩至约1/10〃厚的层。本领域技术人员将 理解,这些生物质室的宽度和长度以及其相应的驱动盘的直径的尺寸可以是适合生物质分 馏器的希望生产量的任何尺寸。例如,Γ厚316不锈钢的34〃直径盘可具有编位至盘的周 长的六个腔室(4〃宽X 10〃长X3/4"厚)。这种盘每个腔室可有效处理约130克的干生物 质。当在20转每分钟下运行时,20小时每天对于250天每年,所述盘可生产超过500, 000 加仑每年的有用的生物-中间化学品和生物燃料。可选择地,这样的驱动盘可由便宜的基 础材料如涂覆有、镀有和覆盖有防腐蚀金属的铸铁和/或陶瓷制成。此外,所述板可以各种 在腔室之间的热隔离结构如蜂窝、孔洞、简单的槽、隔离填充的腔等为特征,以有助于在相 邻处理站之间的大的温度极限。这样的结构可放置在与腔室腔相对的盘平面表面上。
[0035] 可选地,所述盘的顶部表面可用合适的固态润滑剂平滑或涂覆,以适应在相邻处 理站之间的各种类型的气体密封如燃气轮机型迷宫密封,滚筒密封,轴封,或可膨胀的/可 缩回的密封。
[0036] 对于非常大的高生产量实施方案,主要的盘细分为大系列的相互连接的板,所述 相互连接的板在具有相互连接的铰链8的椭圆形配置4中绕着指定的跑道形轨道(race track)移动。尽管处理站可位于沿着轨道的任何地方,但是优选的是以线性方式沿着椭圆 形轨道的直的部分(在5, 5A,6,6A,7, 7A处)布置处理站,而不是沿着椭圆形轨道的圆形部 分的位置布置。在一些实施方案中,轨道的仅一侧含有处理站。其他实施方案以适于非常 高的生产量的几何结构为特征,其中轨道的两侧均含有处理站,以便每侧的匹配的站对应 于其数和其字母下标。
[0037] 图2是根据本发明的一个实施方案的用于研磨的生物质的示例加载和倾倒站,包 括料斗、分配器、气闸和传输机构的图。通常,该加载和倾倒站包括在实施方案的最低运行 温度下的第一站。将研磨的生物质(例如,1/8〃或更小)放置在搁在滑动式闸门阀10上的 料斗9中。传输板(11,11A)通过控制条(12,12A)经由常规控制方案如汽缸可伸缩至填充 位置。以侧视图13和顶视图14描绘滑杆和料斗。当传输板位于左侧或填充位置时,将气 闸门15推至闭合位置,通过导向槽17接触气密隔板16。气闸15由通常的控制方案如汽缸 驱动。当传输板处于填充位置时,传输填充槽18位于料斗填充区19中。料斗滑动式闸门 阀10迅速缩回,用研磨的生物质填充传输填充槽18。随后滑动式闸门阀10迅速闭合。随 后,当传输板(11,11A)移动至右边时,由于底部的气密隔板16和顶部的稍微倾斜的压板20 的作用,生物质仍在传输槽(18,18A)中。如图2所描绘的,当传输板(11,11A)靠近气闸门 15时,它缩回,允许传输板(11,11A)继续至倾倒站。在倾倒站中固定之后,气门21立即在 传输板(11,11A)之后闭合并围绕通过导向槽22接触气密隔板16的致动器杆(12,12A)。 可选地,腔室体积可通过端口 23平衡压力。
[0038] 仍参照图2,在适于相对低压至几个大气压运行的紧凑设计中传输板(11,11A)可 运行为在传输和缩回操作过程中气门(15, 21)同时打开。在超高压力下运行(例如,使用 在218气压或以上的超临界水),气门(15,21)之间的气闸间隔24应该足够宽以使得在下 一个门打开之前一个门闭合。以这种方式,气闸间隔24足够宽以适应传输板(11,11A)的 全长。在这样的方案下,经由端口 23的增压平衡对于有效运行是重要的。
[0039] 使用如图2描绘的倾倒站中的传输板(11,11A),将生物质夹带入传输槽(18,18A) 中并自由落下通过传输开口 25至盘(1,2,3)或铰接的板设置4的生物质隔室。通过固定 导板26和可移动活塞27从上面驱使夹带的生物质。随后将可移动活塞27下推通过传输 槽(18,18A)以确保基本上完全的生物质从生物质传输板(11,11A)经由驱动机构28传输 至盘(1,2,3),所述驱动机构可由常规装置如汽缸驱动。传输的生物质随后旋转出气密隔 板(16,20)之下的位置,同时传输板(11,11A)通过气门顺序的逆转而缩回至填充位置,在 该处重复过程。
[0040] 通过研磨的生物质在其从传输板(11,11A)中的加载位置向倾倒位置的移动过程 中的卷起,压缩和可能的卡住(jam)的倾向设置图2中的传输槽(18,18A)以及它们相应的 结构(26,27)的数目。对于干的(在10%含水量下)1/8"研磨的生物质
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