生物质反应器的制造方法_3

文档序号:9457239阅读:来源:国知局
,可使用大约2至 1槽宽度对腔室高度的纵横比,例如对于3/4"传输板厚度Γ h"宽度。针对不同的生物质 原料,变化的含水量和变化的工作介质条件如超临界水基运行,对槽(18,18A)和相应结构 (26, 27, 28)的配置调整可以是适当的。
[0041] 图3描绘了根据本发明的一个实施方案的一个或多个加热的粉碎处理站的实例。 特别地,图3示出由侧视图32中示出的两套或多套压缩结构31运行的旋转盘(1,2, 3)及 相应生物质处理腔室30的顶视图29。压缩结构31通过匹配一套致动器(33, 34)穿过力分 布板(35, 36)运行。每个压缩结构31可装备有气孔槽37,随着每个压缩塞3IA被下推进入 生物质中,气孔槽37变得暴露和功能的。
[0042] 在运行过程中,盘(1,2,3)将进入的生物质从如图2中描绘的加载和倾倒站移动 至如图3中描绘的加热和粉碎站。在该旋转运动中通过盘(1,2, 3)的底板,压力容器的侧 壁和顶部将生物质固定在适当的位置直至它到达第一加热和粉碎站(例如图2),其中压缩 塞31A处于与腔室顶部齐平的静止位置。该位置可通过电热元件、直接火焰燃烧或通过加 热的工作气体或超临界流体的直接喷射加热。第一工作站的目的是赶走截留的水并进行生 物质的第一阶段脱水同时压缩它用于后期更有效的加热传输。当生物质在该站被加热时, 它通过两套或多套压缩塞31A的上/下活动压缩和粉碎。主要通过槽37和结构(31,35和 36)周围的一些寄生泄漏提取水蒸气。力杆(35,36)的向下运动可限于使脱水生物质压缩 至指定的厚度如3〃厚。对于六个站的盘2,在20转每分的示例处理速度下,每站的处理时 间为〇. 5秒,更少的转位时间为约0. 1秒或0. 4秒。这将在该相对高的盘转速下几乎允许 高达10的粉碎循环。高的传输速率还意味着高温度-热源使生物质处理腔室30中的生物 质达到脱水和在150°C区中的第一阶段脱水。
[0043] 根据一些实施方案,至少一个额外的如图3中描绘的粉碎站用作生物质输入站和 脱水站之后的分馏序列中的第三站。在序列中的该第二加热粉碎站中,,进一步加热和压 缩生物质以将具有商业利益的生物中间体化合物除气。在另一实施方案中,可在越来越大 的盘(1,2,3)或经由椭圆形轨道4的甚至更长的处理链周围串联加入多个这样的站。可 使用温度曲线,压力和工作气相或超临界介质的各种组合以提取各种化合物如(i)长链脱 水糖类;(ii)木质素衍生的芳族化合物;(iii)脂基油;(iv)碳水化合物基呋喃;(V)较短 的烃类;(vi)含氧物如丁烷,丁醇,丙酮,乙酰醛(acetylaldehyde),乙醛,甲烷,甲醇等;和 (vii)最终合成气组分(氢气,一氧化碳和二氧化碳)。在每个连续的处理阶段,通过上面 详述的各种加热方案将所述站加热至更高的温度,将物料压缩至更薄的层,具有在残余生 物质中越来越多的元素碳水平。
[0044] 为了保存一些水平的碳和实现特定的碳产率,一些实施方案随后进行一个或多个 阶段的热处理,其可消除压缩机构(31,33, 34, 35, 36)和简单地替换掉气体或超临界流体。 这样的站可最大化高纯度碳的生产。
[0045] 图4描绘了根据本发明的一个实施方案的最终处理站的实例。在盘返回到生物质 填充料斗之前放置所述处理站。该未加热的站将残余碳或生物炭的生物质腔室清空到用 于收集的气封料斗中。由于该生物炭具有熔融到腔室板或壁上的倾向,使用刮刀活动将该 残余碳转移到输出斜槽。该机构的垂直概观在视图51中描绘,并在视图52中使用水平横 截面描绘。主要驱动盘(1,2, 3)示为具有被压力容器(55, 55A)和倾倒斜槽38包围的生物 质腔室(54,54A)的元件(53,53A)。刮刀(39,39A)描绘为在静止位置具有刮板(40,40A)。 通过滚筒或滑动器(41,41A)和压力棒42经由任何常规手段如汽缸将其向下推并通过任何 常规手段如另一汽缸将其缩回至虚线位置43以便将残余碳或生物炭传输到倾倒斜槽38中 至闸门阀44。在具有相对低压配置的实施方案中,可使用简单的闸门阀将生物炭排出系统 外。在具有高压应用的可选实施方案中,应该使用包括压力平衡端口 46的双闸门阀45用 于有效的运行。
[0046] 继续参照图4, 一旦已经从腔室刮除碳,当刀升至其上部静止位置且延伸至其初始 位置时,盘开始返回到填充位置。通过一个或多个闸门阀(44,45)经由将来自系统的压力 损失最小化的程序将生物炭定期倾倒。
[0047] 图5描绘根据本发明的一个实施方案的具有六个站的完整系统的实例。所示系统 使用34〃直径盘(2, 53)在高达20rpm下使用主要包含二氧化碳的超临界工作介质以生产 高达500, 000加仑每年的有用的生物中间物和生物燃料。通过转位步进电动机(indexing stepping motor)47将主要盘(2, 53)驱动至其中心轴线上。它被放在压力容器48中。经 由图2的传输板机构50将切碎的生物质分配入输入料斗49中。随后所述板转位至位置 57,在此如图3中描绘的加热的粉碎处理站将生物质脱水。同时,料斗和生物质传输站(49, 50)加载下一个顺序的生物质反应隔室。所述盘随后转位至站58,在此初始加载的生物质 被进一步加热和粉碎以释放低沸点的生物-化合物和热解碎片。同时,第二加载的生物质 被从站#1 (57)移动至站#2 (58),在此它被脱水,和第三加载的生物质被从料斗传输至相应 的生物质反应腔室。该过程继续转圈直至所有站满了,随后继续运行直至最后的站在关闭 过程中清空。这样,将不再结合下面的站重复该连续步进过程的描述,但是暗含在它们的运 行中。
[0048] 继续参照图5,第一加载的生物质腔室随后继续至站59,在此,如图2中描绘的甚 至更热的粉碎站赶走更重的生物质碎片如糖衍生的呋喃和木质素衍生的芳族化合物。
[0049] 随后,随着盘(2, 53)增进,第一生物质加载移动至包括加热器系统和排气孔系统 61的站60,以通过将残余碳驱除出生物炭(通常为合成气的形式)完成热解过程。
[0050] 所述盘随后增进至包括如图4中描绘的生物炭倾倒站的站62,其将生物炭刮入出 口料斗63中。倒空的生物质腔室随后转位回到初始填充站且依序围绕盘,如本文贯穿生物 质分馏器的正常运行所描述的。如果必要,可并入可选择的冷却站64,以在下一次填充之前 降低生物质反应腔室的壁温,以便对进入的生物质保证恒定增加的温度曲线。
[0051] 在系统关闭下,关掉料斗或使得物料耗尽,并且通过生物炭斜槽清空其余的生物 质处理站。在系统故障的情况下,生物炭清扫刀站可以容易地清除任何部分处理的或未处 理的站。这种不适当处理的物料将仅倾倒入在生物炭收集斜槽38底部的替换收集器中。
[0052] 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。所述过 程可通过包括参照图1-5描述的任何生物质反应隔室和或站的系统进行。此外,一个或多 个生物质反应隔室和/或站可包括如图8B的生物质反应器325的生物质反应器。根据所 述方法,在过程250中处理含碳输入200以同时产生基本上未受污染的和分离形式的可燃 燃料和化学品290和可封存的碳270。可燃燃料和化学品290可为负碳,同时含碳输入200 可包括但不限于,生物质,含生物质物料,烃类,含氧有机物如醇类、醛类、酮类和醚类。过程 250指的是将含碳输入200转化为基本未受污染的形式的作为单独实体的输出290和270 的任何顺序的步骤。这些过程可包括但不限于生物分馏过程,其将输入在增加的温度下在 压力下热-化学地转化。可封存的碳270指的是长期储存的碳,包括在地下储存的或用作 土壤改良剂的碳。可燃燃料和化学品290可包括但不限于,汽油,汽油-成分,喷气燃料,柴 油,樟脑油,含氧燃料如甲醇和二甲醚,氢气,甲烷,轻瓦斯油和真空瓦斯油。
[0053] 图7是示出其中含碳输入包括生物质的本发明的一个实施方案的流程图。生物质 300作为输入供给到过程350中,其同时输出作为基本上未受污染和分离实体的可燃燃料 和化学品390和可封存的碳370。
[0054] 图8A是示出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。该过程通过热源使生物质经历分解。在一些实施方案中,生物质在压力下经历温 度
当前第3页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1