[發明專利]用于生產包括汽油、柴油和噴氣燃料的可再生燃料的系統

在審

• 申請號: 201380055047.1
• 申請日: 2013-08-21
• 公開（公告）號: CN105142769A
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 邁克爾·C·崔奇;拉哈斯赫哈拉姆·馬爾亞拉;羅納爾多·A·西爾斯
• 申請（專利權）人: 酷星能源系統公司
• 主分類號: B01J8/04
• 分類號: B01J8/04;C07C1/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟;楊生平

相關申請

本申請要求于2012年12月7日提交的PCT申請第PCT/US2012/068616號的優先權并且是其部分連續申請，PCT申請第PCT/US2012/068616號要求于2012年1月30日提交的美國申請第13/361840號(現美國專利第8431757號)和2012年1月30日提交的美國申請第13/361828號(現美國專利第8383049號)的優先權，其全部內容通過引用并入本文。該申請還要求于2012年8月21日提交的美國臨時申請第61/691713號的優先權，其全部內容通過引用并入本文。

技術領域

本發明大體上涉及用于制造可再生燃料的系統，并且更具體地涉及利用任選地可編程系統，通過一系列的催化劑將生物質熱化學轉化成可再生燃料和其它有用的化學化合物，包括汽油、柴油和噴氣燃料。

背景技術

隨著世界繼續通過其珍貴的化石燃料資源來運行，其將被迫轉向其他能源。目前的全球目標包括低廉和快速地獲取能量。古往今來，人類已經轉向生物質以通過燃燒木材和其他生物質來提供熱方面的能量。這本質上是一種非常低效的過程。通過引入可編程性可以使得燃燒更有效。其類似于將計算機引入到需要進行加熱的建筑物。為了只有當人出現時才加熱該建筑物，在該建筑物中放置傳感器以便當傳感器檢測到人時接通加熱器。這是可編程系統的一個例子。類似地，可以引入可編程系統用于導致生物質高效轉化成高附加值產品的化學鍵斷裂，其中，只有最小數目的鍵斷裂，因此，耗費最小量的能量用于斷裂這些鍵。

鍵斷裂和形成是生物質轉化為工業上有用的產品(如汽油和柴油)的重要方面。各種形式的實驗室和小規模商用生物質熱解器已經發展到從生物材料(從木屑到污水污泥)的受控熱解生成有用的化學產品。盡管一些熱解器僅僅集中于生產合成氣，在開發較溫和的熱解條件方面存在相當大的努力，這通常導致被稱為生物油或熱解油的冷凝液。用溫和的熱解條件操作的可編程系統可以是有效的鍵斷裂和形成的例子。已經在實驗室水平上開發了許多形式的熱解器以產生這些統稱為生物油或熱解油的中間化合物。配置包括其中在陶瓷船中烘烤生物質的簡單的管式爐、其中木材相對于熱表面摩擦的燒蝕熱解器、其中生物質與熱砂混合的各種形式的流化床熱解器和各種基于早期焦化爐設計的更簡單的配置。

所得熱解油的基本問題是其由數百到數千種化合物組成，這是使未加工的生物質大批經歷范圍廣泛的溫度、時間和壓力分布的結果。當該過程由于原始生物原料中的成千上萬的主要生物化合物變得復雜時，結果是一大批幾乎棘手的所有混合在一起的所得化合物。這樣的方法得到的熱解油通常不是熱力學穩定的。它們包含由有機酸和堿催化的活性含氧自由基，從而使得這些油通常歷時幾天從淺色液體演變成深色混合物，該混合物中夾帶著焦油和樹脂物質。另外，嘗試重新氣化熱解油通常會導致額外的化學反應，這產生額外的生物焦炭并導致轉化成所得氣體流中的低分子量組分。雖然可以在實驗室規模的試驗中實現熱解油的相當高的產率，大工業規模的示范項目通常會產生低得多的產率。據推測這是由于這種增加的架構的大得多的加熱的三維體積內的更寬范圍的溫度、保持時間和局部壓力。

向催化體系引進可編程的適應性的先前努力包括建立幾個并聯的反應器(類似于微處理器總線)以研究催化氣體反應的Gehrer設計。(JournalofPhysicsE:ScientificInstruments18(1985)836)。Dales等人的美國專利6548026和Safir等人的美國專利6994827公開了能夠控制容器攪拌速度、溫度和壓力的可編程并聯反應器。另外，Garcia-Perez等人的美國專利申請2010/0223839公開了加熱生物質至第一溫度，其目的是提高在生物質熱解產物的油部中發展的后續脫水糖含量。目的是為了提高用于隨后的乙醇生產的油部的發酵能力。這是用于生物質轉化的一些可編程系統的例子。

發明內容

本申請的實施方案提供用于將生物質轉化為可再生燃料的系統和方法，可再生燃料的意思是衍生自生物質的任何可燃燒的燃料。可再生燃料可以用于運輸、加熱或其他目的，并且可以用于例如汽油、柴油、噴氣燃料、煤油或其他有用的燃料摻合物(如苯、甲苯和二甲苯的摻合物(BTX))的這些燃料的制備、摻合或者形成。

本發明的一些實施方案涉及用于創建任選地可編程工藝的系統和方法，在該工藝中衍生自生物質分解的化學化合物被送到不同的催化工藝以產生含有可再生燃料和其他增值產品的產物。