[發明專利]冷卻和加工材料

無效

• 申請號: 200980122657.2
• 申請日: 2009-07-15
• 公開（公告）號: CN102216437A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: M·梅多夫
• 申請（專利權）人: 希樂克公司
• 主分類號: C10L5/00
• 分類號: C10L5/00;C10L5/44;C12P7/10
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 柳冀

背景技術

生物質、特別是生物質廢棄物可豐富獲得。可有用的是由生物質獲得材料和燃料例如乙醇。

還可有用的是更有效地加工含石油的材料以獲得燃料和其它產物。

概述

可通過冷卻和加工將例如生物質和其它材料(如石油產品材料)的材料進行處理以按一種或多種程度改變它們的結構。加工的材料然后可例如用作其它材料和燃料的來源。

本申請的許多實施方案利用Natural?Force^TM化學。NaturalForce^TM化學方法利用物理力例如粒子束、重力、光、溫度等的控制施加和操控來產生預期的結構和化學分子變化。

許多不同類型生物質中存在的木質素(包括纖維素生物質和木質纖維素生物質)可以使為改變生物質以形成用于轉化為較簡單糖類和最終產品例如醇的中間原料的努力復雜化。結果，產物例如由生物質獲得的乙醇的產率小于這類產物的最大理論產率(在一些情形中低相當多)。

本文公開的方法采用材料的冷卻和加工，例如單獨的低溫冷卻或者與一種或多種其它加工技術組合，所述其它加工技術例如一個或多個可以包括如研磨、碾磨、攪拌、磨蝕、短切、剪切、水刀切割、氣刀切割、蒸汽刀切割在內的加工步驟，一個或多個輻射加工步驟(例如暴露于帶電粒子例如電子和/或離子)，一個或多個超聲處理加工步驟，一個或多個化學加工步驟(例如使用試劑如酸、堿、氧化劑、還原劑和/或溶劑)，和/或一個或多個熱加工步驟(例如在氧化劑和/或其它試劑存在下和/或在減壓環境中熱解)。這些其它加工技術如果使用時則可在冷卻之前、期間或之后進行。

通過冷卻生物質或其它材料，可提高生物質或其它材料各組分(例如，半纖維素和/或木質素和/或蛋白質和/或果膠和/或無機物)的脆性，從而顯著提高用于改變該材料的加工技術的有效性。通過提高材料的脆性，可由于各種加工步驟而使材料破裂(例如，可使纖維的邊緣破裂)或斷裂。破裂可例如是微破裂。

此外，材料冷卻可具有由材料各組分差異的膨脹和/或收縮速率引起的其它效果。例如，某些組分(例如存在有水的木質素)相比于與其相關的其它組分(例如半纖維素、纖維素)可按較快的速率或者以不同的量收縮或膨脹。其結果是，可使主題材料變弱，促進其各組分的分離(例如，相分離，分層，界面斷裂，斷裂，或破裂如微破裂)。這些加工(其可獨立于其它加工技術或者結合其它加工技術進行)還可提高產物的產率，所述產物例如由與木質素分離的半纖維素或纖維素獲得的乙醇。從材料分離出木質素降低材料的抗降解性，促進材料的纖維素組分轉化成糖溶液(通過酶糖化纖維素)。不希望受理論束縛，認為材料的破裂可使酶在破裂位置滲入材料，從而加速糖化。然后可使糖化材料轉化為產物，例如發酵為乙醇。

當將冷卻與其它加工技術例如輻射和/或氧化結合時，可較小程度地使用所述其它技術獲得等效結果。例如，當冷卻與輻射一起使用時，能夠以較低的劑量使用輻射來提供相同的抗降解性降低程度。

在用于使材料改變和/或轉化成其它材料的各種加工技術期間，材料中可產生明顯量的熱。為避免燃燒或以其它方式引發不希望的材料熱變，可使用本文公開的冷卻方法來散逸或抵消過量的熱。可根據材料加工期間產生的熱量改變冷卻程度(例如，從材料除去的熱量)。還可調節冷卻程度以調節生物質材料的某些性能例如其脆性，從而提高某些隨后加工步驟的效率。例如，本文公開的方法可增強半纖維素、纖維素和木質素的粉碎(communution)以及這些組分的分離。

所述冷卻和加工方法還可用于處理其它類型的材料例如含烴材料(如含石油的材料)。可使用本文公開的方法冷卻和加工各種類型含石油的材料(包括重質和輕質原油、天然氣、油砂、油母巖、焦油砂、瀝青、煤和/或各種烴共混物)以促進材料各組分的提取、裂化、粉碎、分離和精制，以及調節精制，轉化和純化加工例如裂化、重整(催化和非催化)、蒸餾和催化轉化期間的溫度。

如本文所使用的，“低溫”材料是處于200K以下(例如，170K以下、150K以下、130K以下、120K以下、110K以下、100K以下、90K以下、80K以下、70K以下、60K以下、50K以下、40K以下、30K以下)溫度的材料。因此，例如，“低溫液體”是具有200K以下溫度的液體。

如下面將進一步詳細討論的，各種材料可用于冷卻，包括例如液氮、二氧化碳和冰。

本文公開的方法可制備具有如下長徑比的材料顆粒(例如纖維)：5∶1以上(例如6∶1以上、8∶1以上、10∶1以上、12∶1以上或15∶1以上、20∶1以上)。