[发明专利]混合的煤及生物质浆

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是于2007年7月16日提交的序列号为No.11/879,456号美国专利申请的部分继续申请，并要求该专利申请的优先权，而序列号为No.11/879,456号美国专利申请是于2006年7月18日提交的序列号为No.11/489,299号美国专利申请(现已放弃)的部分继续申请，这两件专利申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明的领域是从含碳原料合成运输燃料。

背景技术

受到许多受关注的问题(包括环境、健康、安全问题、以及将来不可避免的基于石油的燃料供应的匮乏)的驱使，需要找到新的化学能源以及将其转化为替代运输燃料的方法。以内燃机驱动的车辆的数量在全球范围内持续增长，尤其是在发展中国家的中间发展阶段。美国以外全球主要使用柴油的车辆的数量比美国国内增长得更快。这种形势将会发生改变，这是因为引入了利用混合和/或柴油发动机技术的更具燃料效率的车辆，来减少燃料消耗以及总体排放。由于用于生产基于石油的燃料的资源正在日益耗尽，因此除非开发出非石油替代燃料，尤其是清洁燃烧合成柴油燃料，否则对石油的依赖将成为首要问题。此外，基于石油的燃料在传统发动机中的正常燃烧会造成严重的环境污染，除非使用严格的尾气排放控制方法。清洁燃烧合成柴油燃料会有助于减少柴油发动机的排放。

清洁燃烧运输燃料的生产要求再形成现有基于石油燃料或找到动力产生的新方法或找到从未使用的材料进行燃料合成的新方法。有许多可从可再生有机材料或废弃含碳材料衍生得到的资源。利用含碳废物生产合成燃料是经济可行的方法，这是因为输入的原料已经被认为无价值、作为废物而被丢弃，并且处理通常会造成污染。

液态运输燃料具有优于气态燃料的固有优势，诸如在相同压力和温度下，其比气态燃料具有更高的能量密度。液态燃料可以在大气压下或低压下进行存储，而要达到液态燃料能量密度，气体燃料就必须以高压存储在车辆的油箱中，而高压在泄露或突然破裂的情况下会成为一个安全问题。液体燃料的分配比气体燃料容易得多，其可以利用简单的泵和管线实现。现有运输部门的液体燃料基础设施保证了易于整合到任何清洁燃烧合成液体运输燃料产品的现有市场中。

清洁燃烧液体运输燃料的可用性是国家优先考虑的事情。清洁且高效的利用含碳资源(可以对其进行费-托型处理以生产清洁及有价值的合成汽油和柴油燃料)生产合成气体(其为氢和一氧化碳的混合物)对运输部门和社会健康有益。费-托型工艺或反应器(在本文中被定义为分别包括费-托型工艺或反应器)是利用合成气体生产液体燃料的任何工艺或反应器。类似地，费-托型液体燃料是以这种工艺或反应器生产的燃料。费-托型工艺允许应用当前技术发展水平的发动机尾气后处理方法，用于减少Nox、去除柴油发动机尾气中存在的有毒粒子、以及降低标准内燃产品污染物，当前利用被存在的任何硫快速抑制的催化剂来实现，和石油衍生柴油燃料的原始混合物的情况一样，降低了催化剂效率。典型的，利用生物质衍生合成气体生产的费-托型液体燃料是无硫的、无芳烃的，并且其在合成柴油燃料的情况中具有超高十六烷值。

生物质材料是用于产生可再生燃料的最普通的处理后含碳废物原料。生物质原料可以进行转换以产生电、热、有价值的化学物或燃料。加利福尼亚在对若干种生物质利用技术的使用和开发上领先于全国。例如，仅在加利福尼亚地区的河滨郡，估计每天要处置约4000吨的废弃木材。根据其他的估计，每天约有100,000吨生物质被倒入河滨郡收集区中的垃圾填埋场中。该废物包括约30％的废纸或纸板，40％的有机(绿色及食物)废物，以及约30％的木材、纸、塑料及金属废物的组合。该废弃材料的含碳成分具有化学能，化学能在能够转化为清洁燃烧的燃料的情况下能够用于减少对其他能源的需求。这些含碳材料的废物源并不是可用的唯一废物源。尽管许多现有的含碳废弃材料(诸如纸)可以被分类、再利用和再循环，但是对于其他材料，如果这些废物材料被直接运送到转化工厂，则废物制造者无需支付倾倒费。当前每吨$30-$35的倾倒费经常由废物管理机构收取用于补偿处置成本。因此，通过将废物运输到废物-合成燃料加工工厂不仅可以减少处置成本，而且由于降低了处置成本而使得更多的废物可用。

使木材在木材炉中燃烧是利用生物质产生热能的一个简单实例。很可惜，露天生物质废物燃烧以获取能量和热并不是利用热值的清洁且高效的方法。如今，正在研究多种利用含碳废物的新方式。例如，一种方式是生产合成液体运输燃料，而另一种方式是产生用于转化为电的含能气体。