[发明专利]基于液体的生物量到液体反应器的高压馈送系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2011年7月26递交的序列号为61/511,952的美国临时专利申请的权益，该申请的全部内容通过引用合并于本文中。

技术领域

本公开一般涉及将生物量传递到反应器容器以生成液化燃料产品的方法。特别地，本公开涉及将增压的生物量浆料传递到高压、高温反应器容器以生成能够被转换成生物燃料的生物油产品的方法。

背景技术

生物量提供了潜在地可再生的燃料源，补充或替代了石油、煤和天然气。生物量典型地包括大量的纤维素，通常是通过木素结合在一起。纤维素和木素能够经由热化学转换工艺转换成生物燃料。

已知有许多用于将生物量和液体的浆料转换成液态燃料的工艺。这些工艺可包括热液热解，随后是氢加工，超临界气化或液化，随后是费-托或其它合成，通过酸或碱催化的高温水解，随后是发酵或催化重整，以及溶剂液化，随后是氢加工。

在这些工艺当中，溶剂液化是在适当的压力和温度下进行的。例如，早期的努力涉及到使氢气处于高温下进行氢化作用以将含有木素的生物量转换成液态燃料。更近期的努力涉及溶剂液化工艺，典型地在高温（例如，至少200℃）和高压（例如，至少200psi）下进行。溶剂液化工艺典型地采用氢供体溶剂以减少生物量的氧含量，这依次会增加生物量的用作可燃性燃料的能量含量。液化生成了液态产品，其通常仍具有超过精炼混合原料所需的规格的氧含量。因此，液态产品通常将经过氢加工的附加步骤以转换成可用的精炼混合原料产品。

生物量通常是以各种尺寸被收获和输送的。对于在高压和/或高温下执行的这些已知工艺中的许多工艺，首先需要减小生物量的物理尺寸。本领域已知的减小生物量尺寸的方法包括刨削、研磨、击碎、截短和铣削。

减小生物量尺寸有助于改善质量传递或化学反应运动（反应）速度，但是需要重要的设备和能量输入，这会超出益处。一般地，生物量尺寸规格是当更多尺寸减小的增量成本等于更快反应结果的增量益处使被优化的折衷。然而，在高压反应的情况下，馈送系统经常是指定所要求的尺寸减小。

当前，在商业级别上利用常规设备将更多实际尺寸的生物量块馈送到高压、高温反应器容器中是昂贵的且低能效的。螺塞装置、高压旋转馈送器以及旋转星型馈送器可用于将生物量和液体的浆料馈送到反应器容器中；然而，由于机械密封限制，馈送装置在工业/商业使用上的限制是大约150-200psi。可以使用诸如挤出器的其它类型的设备，但是这些设备尚未在高吞吐量情况下用于生物量，具有相对高的资本，并且具有相对高的电力需求。尽管锁定装料斗设计在技术上可行，但是它们不支持连续操作，这与批量操作相比给予了按比例放大反应的商业优势。而且，锁定装料斗设计存在与保持密封件清洁和无反应材料有关的重大问题。还可以使用往复式泵，但是需要具有极精细颗粒尺寸的材料，使得这种类型的设备在商业上将生物量转换成液态燃料时不具有吸引力。

本领域所需要的是能量效率高、可靠且连续地将实际尺寸的生物量馈送到高压、高温反应器中的商业上可使用的方法。还需要的是能够改变进入反应器的生物量与液体的比率的商业上可使用的方法。特别地，期望一种将增压的生物量浆料馈送到高压、高温反应器容器中而无需研磨生物量的方法。一旦增压的生物量浆料馈送到反应器容器中，则生物量能够被转换成气态、液态燃料，和/或可用于生产燃料或化学品的生物油产品。

发明概述

本公开通过提供用于将增压的生物量浆料传递到高压、高温反应器容器中的方法解决了该需要。本文所公开的方法使得可以由实际尺寸的纤维素或木质纤维生物量块生产生物油产品。

在一个示例性实施例中，通过提供基于植物的生物量，基于植物的生物量浆料被传递到反应器容器中，其中所述生物量由离散块构成，其中至少20%的离散块具有至少大约1/8英寸的最大尺寸；将传输流体与生物量组合以形成预反应浆料，其中所述预反应浆料具有流体与生物量第一重量比；将所述预反应浆料增压至大约300psi以上的压力；从预反应器容器中的增压预反应浆料中去除传输流体的至少部分以形成具有流体与生物量第二重量比的增压浓缩浆料，其中流体与生物量第一重量比大于流体与生物量第二重量比；将来自反应器容器的反应流体与增压浓缩浆料组合以形成增压反应浆料；以及将增压反应浆料从预反应器容器传递到反应器容器中，其中所述增压反应浆料被接收到处于大约300psi以上的压力的反应器容器中。