使用可燃液体制备焙烧的生物质材料的方法_3

文档序号:9793495阅读:来源:国知局
223°C , 224°C, 225°C, 226°C, 227°C, 228°C, 229°C, 230°C, 231°C, 232°C , 233°C , 2:M°C,235°C,236°C,237°C,238°C,239°C,240°C,241°C,242°C,243°C,244°C,245°C,248 °C , 250°C , 252°C , 255°C, 258°C, 260°C, 262°C, 264°C, 266°C, 268°C, 270°C, 272°C , 274°C , 276°C , 278°C , 280°C , 282°C , 284°C , 286°C , 288°C , 290°C , 292°C , 294°C , 296°C , 298°C , 300 °C,302°C,304°C,306°C,308°C,310°C,312°C,314°C,316°C,318°C,320°C,或它们之间的任 意溫度。密实化的生物质20可W在较高的溫度赔烧约2分钟至约60分钟,或它们之间的任意 时间量,如,2.5分钟,3分钟,3.5分钟,4分钟,4.5分钟,5分钟,5.5分钟,6分钟,6.5分钟,7分 钟,7.5分钟,8分钟,8.5分钟,9分钟,9.5分钟,10分钟,10.5分钟,11分钟,11.5分钟,12分 钟,12.5分钟,13分钟,13.5分钟,14分钟,14.5分钟,15分钟,15.5分钟,16分钟,16.5分钟, 17分钟,17.5分钟,18分钟,18.5分钟,19分钟,19.5分钟,20分钟,20.5分钟,21分钟,21.5分 钟,22分钟,22.5分钟,23分钟,23.5分钟,24分钟,24.5分钟,25分钟,25.5分钟,26分钟, 26.5分钟,27分钟,27.5分钟,28分钟,28.5分钟,29分钟,29.5分钟,30分钟,32分钟,34分 钟,36分钟,38分钟,40分钟,42分钟,44分钟,46分钟,48分钟,50分钟,52分钟,54分钟,56分 钟,58分钟,60分钟,或它们之间的任意时间量。
[0067]本发明设想将密实化的生物质材料20直接装载到接纳容器10中。可选地,密实化 的生物质材料20可W装载到支持物22中,其然后浸入到接纳容器10中。
[006引当在示例性方法中使用支持物22时,为了允许密实化的生物质材料20与可燃液体 12直接接触,支持物22可W是任何种类的支持物,只要其可W盛放待赔烧的密实化的原料 并且在接纳容器10中匹配并且其对于在接纳容器10中的可燃液体是可渗透的,但对于密实 化的原料是不可渗透的。如此,支持物22阻止包含在支持物22中的密实化的生物质20或赔 烧的密实化的生物质30从支持物22掉出,同时允许可燃液体12流过支持物22 W加热和赔烧 密实化的生物质20。例如,在不受限制的情况下,支持物22可W是金属丝滤器型售或金属丝 网售或在其外壁中带穿孔的其他类型的售。理解为支持物22可W经受可燃液体12的热并可 被加热至高达约320°C的溫度延长的时间段。
[0069]假定密实化的生物质20被完全浸没在可燃液体12中,该可燃液体12被加热到约 160°C至约280°C范围内的溫度,或它们之间的任意溫度,密实化的生物质20被加热至在约 160°C至约320°C范围内的溫度,或它们之间的任意溫度,W完成赔烧过程。进一步举例来 说,在示例性方法的末尾的赔烧的密实化的生物质30的溫度可W在约180°C至约320°C的范 围内变化,或它们之间的任意溫度;在约180°C到约300°C之间,或它们之间的任意溫度;在 约200°C和约320°C之间,或它们之间的任意溫度;在约200°C和约310°C之间,或它们之间的 任意溫度;在约200°C和约300°C之间,或它们之间的任意溫度;在约200°C和约290°C之间, 或它们之间的任意溫度;在约200°C和约280°C之间,或它们之间的任意溫度;在约200°C和 约270°C之间,或它们之间的任意溫度;在约200°C和约260°C之间,或它们之间的任意溫度; 在约200°C和约250°C之间,或它们之间的任意溫度;在约200°C和约240°C之间,或它们之间 的任意溫度;在约220°C和约300°C之间,或它们之间的任意溫度;在约220°C和约290°C之 间,或它们之间的任意溫度;在约220°C和约280°C之间,或它们之间的任意溫度;在约220°C 和约270°C之间,或它们之间的任意溫度;在约220°C和约260°C之间,或它们之间的任意溫 度;在约220°C和约250°C之间,或它们之间的任意溫度;在约220°C和约240°C之间,或它们 之间的任意溫度;或可 W 为约 162°C,165°C,168°C,170°C,172°C,175°C,178°C,180°C,181 °C,182°C,183°C,184°C,185°C,186°C,187°C,188°C,189°C,190°C,191°C,192°C,193°C, 194°Ca95°Ca96°Ca97°Ca98°Ca99°C,200°C,201°C,202°C,203°C,204°C,205°C,206 °C,207°C,208°C,209°C,210°C,211°C,212°C,213°C,214°C,215°C,216°C,217°C,218°C, 219°C,220°C,221°C,222°C,223°C,224°C,225°C,226°C,227°C,228°C,229°C,230°C,231 °C,232°C,233°C,2:M°C,235°C,236°C,237°C,238°C,239°C,240°C,241°C,242°C,243°C, 244°C , 245°C , 248°C , 250°C , 252°C , 255°C , 258°C , 260°C , 262°C , 264°C , 266°C , 268°C , 270 °C , 272°C , 274°C , 276°C, 278°C, 280°C, 282°C, 284°C, 286°C, 288°C, 290°C, 292°C , 294°C , 296°C,298°C,300°C,302°C,304°C,306°C,308°C,310°C,312°C,314°C,316°C,318°C,320 °C,或它们之间的任意溫度。本领域的技术人员将理解,在从接纳容器10中移出之前,在赔 烧过程末尾赔烧密实化的生物质30的溫度,将依赖于起始天然材料,密实化的生物质20浸 没在加热的可燃液体12中的时间,使用的可燃液体12的种类W及可燃液体12的溫度。
[0070] 在密实化的生物质20浸没于可燃液体12期间W及在赔烧过程期间,密实化的生物 质20吸收可燃液体12,使得产生的赔烧的密实化的生物质30保留一些吸收的可燃液体12。 由密实化的生物质20吸收的W及保留在赔烧的后的密实化的生物质30中的可燃液体12的 量取决于若干不同的因素,包括,例如,起始原料的物理化学性质,密实化的生物质20的密 度,起始原料的量,密实化的生物质20在可燃液体12中的浸没时间,使用的可燃液体12W及 可燃液体12的溫度。如将要在实施例4和5中进一步说明和描述的,密实化的生物质20对可 燃液体12的吸收并不W-个恒定的速率发生。相比在赔烧过程后期发生的吸收速率,可燃 液体12初始W-个较高速率被吸收。例如,在赔烧过程开始时的吸收比率可为每质量的输 入全干密实化的生物质约9%至约18%重量/重量之间的可燃液体,或它们之间的任意比 率,如,但不限于,约10%,11 %,12%,13%,14%,15%,16%,17%,或它们之间的任意比 率。在可燃液体12的吸收的初始较高比率之后,吸收比率下降并在赔烧过程期间保持在一 个完全恒定的比率一段时间。在赔烧过程中段期间发生的较低的比率可W为每质量的输入 全干密实化的生物质约6%至约14%重量/重量之间的可燃液体,或它们之间的任意比率, 如,但不限于,约7% ,8% ,9% ,10% ,11% ,12% ,13%,或它们之间的任意比率。发现如果密 实化的生物质20浸没在可燃液体12中较长时间段,密实化的生物质20对可燃液体12的吸收 比率大大降低。例如,在赔烧过程后期吸收的比率可为每质量的输入全干密实化的生物质 初始吸收比率的约2%至约10%重量/重量之间的可燃液体,或它们之间的任意比率,如,但 不限于,约3% ,4% ,5% ,6% ,7% ,8% ,9%,或它们之间的任意比率。如果密实化的生物质 20在可燃液体12中浸没很长一段时间,密实化的生物质20对可燃液体12的吸收比率也可能 降到负比率。看来由于赔烧过程保持不断增加的延长的时间段,一些在赔烧过程的较早阶 段被密实化的生物质20吸收的可燃液体12可能从赔烧的密实化的生物质30中释放出来。如 上所掲示,随着时间推移,吸收的比率W较高的比率,恒定的比率,吸收的较低比率或负的 比率发生;即,由赔烧的密实化的生物质20造成的可燃液体的损失将取决于可燃液体12的 溫度、起始原料的物理化学性质、起始原料的量、可燃液体12、使用的可燃液体12的种类及 其他因素中的一个或多个。然而,显而易见的是,在赔烧过程期间密实化的生物质20对可燃 液体12的吸收速率变化,使得,吸收比率初始较高,随后随着时间减少且,最后,可能造成一 些在该过程中早期吸收的可燃液体12的损失。基于运些发现,可W改变赔烧过程的持续时 间W获得其中吸收有不同量的可燃液体12的赔烧的密实化的生物质30。
[0071] 密实化的生物质20浸没在可燃液体12中的时间量依照不同的变量可能有所变化, 如,例如,起始原料的性质,包括其尺寸和初始溫度,接纳容器10的尺寸,用于赔烧的起始原 料的量,可燃液体12的量,可燃液体12的种类W及赔烧的密实化的生物质30期望的物理化 学性质,如质量、包含在其中的油的量、碳含量、疏水性质和热能值(BTU/磅或GJ/t)。举例来 说,密实化的生物质20在可燃液体12中的浸没时间可W从约2分钟到约120分钟变化,或它 们之间任意的时间量;如,例如,从约2分钟到约110分钟,或它们之间任意的时间量;从约2 分钟到约100分钟,或它们之间任意的时间量;从约2分钟到约90分钟,或它们之间任意的时 间量;从约2分钟到约80分钟,或它们之间任意的时间量;从约2分钟到约75分钟,或它们之 间任意的时间量;从约2分钟到约70分钟,或它们之间任意的时间量;从约2分钟到约75分 钟,或它们之间任意的时间量;从约2分钟到约70分钟,或它们之间任意的时间量;从约2分 钟到约65分钟,或它们之间任意的时间量;从约2分钟到约60分钟,或它们之间任意的时间 量;从约2分钟到约55分钟,或它们之间任意的时间量;从约2分钟到约50分钟,或它们之间 任意的时间量;从约2分钟到约45分钟,或它们之间任意的时间量;从约2分钟到约40分钟, 或它们之间任意的时间量;从约2分钟到约35分钟,或它们之间任意的时间量;从约2分钟到 约30分钟,或它们之间任意的时间量;从约2分钟到约25分钟,或它们之间任意的时间量;从 约2分钟到约20分钟,或它们之间任意的时间量;从约5分钟到约60分钟,或它们之间任意的 时间量;从约5分钟到约55分钟,或它们之间任意的时间量;从约5分钟到约50分钟,或它们 之间任意的时间量;从约5分钟到约4 5分钟,或它们之间任意的时间量;从约5分钟到约40分 钟,或它们之间任意的时间量;从约5分钟到约35分钟,或它们之间任意的时间量;从约5分 钟到约30分钟,或它们之间任意的时间量;从约5分钟到约25分钟,或它们之间任意的时间 量;从约5分钟到约20分钟,或它们之间任意的时间量;从约5分钟到约15分钟,或它们之间 任意的时间量;或约2分钟,2.5分钟,3分钟,3.5分钟,4分钟,4.5分钟,5分钟,5.5分钟,6分 钟,6.5分钟,7分钟,7.5分钟,8分钟,8.5分钟,9分钟,9.5分钟,10分钟,11分钟,12分钟,13 分钟,14分钟,15分钟,16分钟,17分钟,18分钟,19分钟,20分钟,21分钟,22分钟,23分钟,24 分钟,25分钟,26分钟,27分钟,28分钟,29分钟,30分钟,32分钟,34分钟,36分钟,38分钟,40 分钟,42分钟,44分钟,46分钟,48分钟,50分钟,52分钟,54分钟,56分钟,58分钟,60分钟,或 它们之间任意的时间量。
[0072] 在密实化的生物质20浸没在可燃液体12中期望的时间之后,从接纳容器10中收回 赔烧的密实化的生物质30。如果密实化的生物质20被直接装载到接纳容器10中,则可W采 用任何种类的器具从接纳容器10中收回赔烧的密实化的生物质30。优选地,使用的器具将 限制已去除赔烧的密实化的生物质30的可燃液体12的量,因为本方法设想重新利用可燃液 体12。举例而言,该器具可W是穿孔型器具,如,但不限于,带槽的勺子或可W是一对错子、 綴子、火错等等。如果支持物22用于将密实化的生物质20装载到接纳容器10中,那么支持物 22,和包含在其中的赔烧的密实化的生物质30-起从接纳容器10中移出。
[0073] 为了使与赔烧的密实化的生物质30-起移出的可燃液体12的量最小化,并且由 此,能够重新利用尽可能多的可燃液体12,赔烧的密实化的生物质30,或包含赔烧的密实化 的生物质30的支持物22可在接纳容器10上方保持约15秒至约150秒,或它们之间的任意时 间,W使赔烧的密实化的生物质30中的可燃液体12流干并且将可燃液体12滴在接纳容器10 中W重新利用。例如,但不限于,赔烧的密实化的生物质30,或支持物22可W在接纳容器10 上方保持约15秒,16秒,17秒,18秒,19秒,20秒,21秒,22秒,23秒,24秒,25秒,26秒,27秒,28 秒,29秒,30秒,31秒,32秒,33秒,34秒,35秒,36秒,37秒,38秒,39秒,40秒,41秒,42秒,43 秒,44秒,45秒,48秒,50秒,52秒,55秒,58秒,60秒,65秒,70秒,75秒,80秒,85秒,90秒,95 秒,100秒,105秒,110秒,115秒,120秒,125秒,130秒,135秒,140秒,145秒,150秒,或它们之 间任意的时间量。如果时间允许,技术人员将理解,赔烧的密实化的生物质30,或支持物22 可W在接纳容器10上方保持较长的时间段W使保留在接纳容器10中的可燃液体12的量最 大化。相应地,在此所述的示例性方法使油或可燃液体12在接纳容器10中的保留最大化,而 不是吸入赔烧的密实化的生物质中,W节约每个周期补充用于赔烧的油的成本。
[0074] 示例性方法进一步提供冷却步骤,其中赔烧的密实化的生物质30被放置于冷却系 统32中W将赔烧的密实化的生物质30冷却到接近周围溫度直到其可W被安全地用于包装、 储存、使用或运输处理。冷却系统32可W是,例如,采用足够冷的溫度下的水W将赔烧的密 实化的生物质30冷却到接近周围溫度的冷水浴。例如,但不限于,冷水浴可W含有约0°C至 约100°C的溫度的水,或它们之间的任意溫度的水。如,但不限于,约0°C,2°C,4°C,6°C,8°C, 10°C,12°C,14°C,16°C,18°C,20°C,22°C,24°C,26°C,28°C,30°C,32°C,34°C,36°C,38°C,40 °C, 42°C, 44°C, 46°C, 48°C, 50°C, 52°C, 54°C, 56°C, 58°C, 60°C, 62°C, 64°C, 68°C, 70°C, 72 °C,74°C,76°C,78°C,80°C,82°C,84°C,86°C,88°C,90°C,92°C,94°C,96°C,98°C,100°C,或 它们之间的任意溫度。赔烧的密实化的生物质30可浸入冷水浴中约0.5分钟至约20分钟,或 它们之间任意的时间量,如,但不限于,0.5分钟,1分钟,2分钟,3分钟,4分钟,5分钟,6分钟, 7分钟,8分钟,9分钟,10分钟,11分钟,12分钟,13分钟,14分钟,15分钟,16分钟,17分钟,18 分钟,19分钟,20分钟,或它们之间任意的时间量。理解的是,赔烧的密实化的生物质30可被 置于冷水浴中更长的时间段,并且时间量依照若干因素将有所变化,如,赔烧的密实化的生 物质30的尺寸,冷水浴的尺寸和溫度,赔烧的密实化的生物质30的起始溫度(即,从接纳容 器10中收回赔烧的密实化的生物质30那一刻它的溫度),和用于处理的赔烧的密实化的生 物质30期望的溫度。赔烧方法生产出一种疏水的赔烧的生物质。因此,在水中冷却赔烧的密 实化的生物质30通常不会造成大量的水吸收或赔烧的密实化的生物质30重量的增加。然 而,赔烧的密实化的生物质30吸收的水的量与密实化的生物质20保留在热的可燃液体12中 的时间量和可燃液体12的溫度相关。进一步设想赔烧的密实化的生物质也可-种阶梯 式方式冷却,如采用水的溫度在约50°C至约60°C之间的初始冷水浴,或它们之间的任意溫 度,随后溫度在约〇°C至约50°C之间的冷水浴,或它们之间的任意溫度。运种阶梯式冷却可 W提高冷却步骤的效率并由此降低成本并提高产出量。
[0075] 赔烧的密实化的生物质30可被直接置于冷却系统32中而不需要支持物22,或其中 包含赔烧的密实化的生物质30的支持物22可W被置于冷却系统32中。相应地,赔烧的密实 化的生物质30可-种与如上所述的将其从接纳容器10中收回的方式相似的方式从冷 水浴中取出。冷却系统32(如冷水浴)的使用不需要大量的能量或资源进行操作,因此进一 步节省成本和提高效能。此外,在本发明方法的其他阶段也可W使用收集在冷却过程期间 排出的任何蒸汽,更详细的说明如下。
[0076] 进一步地,如上提及,吸收的且保留在赔烧的密实化的生物质30中的可燃液体12 的量可W依照各种因素有所变化,包括赔烧过程及密实化的生物质20浸没在可燃液体12中 持续的时间、可燃液体12的溫度、起始原料的性质、起始原料的量W及使用的可燃液体12的 种类,其他因素。因此,也可W通过调整运些变量,如,赔烧过程及密实化的生物质20浸没在 可燃液体12中持续的时间、可燃液体12的溫度、起始原料的性质、起始原料的量W及使用的 可燃液体12,其他因素来定制赔烧的密实化的生物质30的热能值。
[0077] 本发明的另一示例性方法显示于图2中。在运个实施方式中,起始天然生物质材料 已被密实化使得在浸没在可燃液体12中之前无需密实化步骤。密实化的生物质20可W是作 为密实化的生物质产品可容易商购得到的任何生物质材料。除了初始的起始材料之外,该 实施方式的其他步骤与图1中所述的那些步骤相同。
[0078] 如图1和图2所示,可W使用包含多个管的气体收集和冷凝系统40W连接到接纳容 器10和冷却系统32。系统40可W包含一系列进口和出口,进口分别布置在可燃液体12和冷 却系统32的冷却水的液面上的各个接
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