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%。
[0030] 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。
[0031 ]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1_，优选小于约〇.5_。如有必要，可以用传统技术来减小平均颗粒大小到该水 平。
[0032]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，且热分布的均匀性也得到巨大改善。加热次数 可减少到少于传统技术所需的约1 %。
[0033]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。 [0034]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。
[0035] 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。
[0036] 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5_的平均颗粒直径，并在一些情况下具有不 大于约1_的平均颗粒直径。
[0037] 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-bedtubular)反应器。
[0038] 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。
[0039] 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）。
[0040] 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(2)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）。
[0041] 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(例如栗、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）。
[0042] 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）。
[0043] 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 (<：〇111:;[11110等)和美国专利7,666,235(1^3代7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。
[0044] 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15MW至约30MW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/镑 (k