專利名稱：改進的生物質饋送系統/工藝的制作方法
技術領域：
本發明總地涉及將生物質轉化成含氧烴類(碳氫化合物)。更具體地，本發明涉及一種用于將生物質傳送到反應器以轉化成含氧烴類的改進的生物質饋送系統或工藝。
背景技術：
已提出將熱解、特別是急驟熱解作為用于將固態生物質材料轉化成液態產物的工藝。熱解一般涉及給料在貧氧或無氧氣氛下加熱的工藝。如果固態生物質用作熱解工藝的給料，則該工藝產生氣態、液態和固態的產物。以均勻和連續的方式將固態生物質加載到反應器內造成許多技術挑戰。一個這種挑戰是部分地由于在傳送工藝中進料壓實造成的生物質脈動。另一挑戰涉及在加壓系統中 連續地重新加載生物質饋送料斗。因此，期望開發用于以均勻和連續的方式將固態生物質加載到反應器的、改進的
方法/系統。
發明內容
根據本發明的實施例，提供一種工藝，該工藝包括如下步驟a)提供具有壓力通氣孔(pressure vent)的卷筒件、進料閥和出料閥；其中，出料閥與反應器連接以流體流動連通；b)關閉出料閥；c)打開進料閥；d)在壓力Pl下將固態顆粒生物質材料量通過進料閥加載到卷筒件；e)關閉進料閥；f)將卷筒件加壓到壓力P2，其中，P2大于P1 ;g)打開出料閥，并將固態顆粒生物質材料量傳送到在P2或低于P2的壓力下工作的反應器；h)關閉出料閥；i)打開壓力通氣孔，以將卷筒件內的壓力減小到P1 ;以及j)關閉壓力通氣孔。根據本發明的實施例，提供包括如下步驟的工藝/系統a)提供具有壓力通氣孔的卷筒件、進料閥以及出料閥；b)提供與出料閥連接以流體流動連通的振動式饋送器；c)提供與振動式饋送器和反應器連接以流體流動連通的裝有反應器的固體物傳送器；d)關閉出料閥；e)打開進料閥；
f)在壓力Pl下將固態顆粒生物質材料量通過進料閥加載到卷筒件；g)關閉進料閥；h)將卷筒件加壓到壓力P2，其中，P2大于P1 ;i)打開出料閥，并將固態顆粒生物質材料量傳送到振動式饋送器；j)將固態顆粒生物質材料量傳送到裝有反應器的固體物傳送器，以加載到在己或低于P2的壓力下工作的反應器；k)打開壓力通氣孔以將卷筒件內的壓力減小到P1 ;以及I)關閉壓力通氣孔。
本發明的特征和優點將參照下面的附圖來理解，在附圖中 圖I是示出本發明的實施例的流程圖。圖2是示出本發明的實施例的流程圖。圖3是沿圖2的線3-3剖取的剖視圖，其更詳細地示出饋送系統/工藝的某些特征和細節。
具體實施例方式用于本發明的生物質材料可以是能夠轉化成液態和氣態碳氫化合物的任何生物質。由于可以充足地獲取包括纖維素、特別是木質纖維素材料的固態生物質材料且它們價格較低，所以這些材料是較佳的。合適的固態生物質材料的示例包括林業廢物，諸如木片和鋸屑；農業廢物，諸如稻草、玉米秸、甘蔗渣；城市廢物，特別是工場廢物、紙和卡紙板；能源作物，諸如柳枝稷、矮林、桉樹；以及水生材料,諸如藻類等等。將參照圖I來描述本發明的實施例。提供工藝/系統100，且該工藝/系統包括、由以下構成或基本上由以下構成a)提供具有壓力通氣孔104的卷筒件102、進料閥106以及出料閥108，該出料閥經由導管114與反應器112連接以流體流動連通。b)關閉出料閥108;c)打開進料閥106 ；d)在壓力Pl下通過導管110和進料閥106將一些固態顆粒生物質材料加載到卷筒件102 ；e)關閉進料閥106 ；f)將卷筒件102加壓到壓力P2，其中，P2大于Pl ；g)打開出料閥108，并將這些固態顆粒生物質材料經由導管114傳送到反應器112，其中，反應器112在P2或低于P2的壓力下工作；h)關閉出料閥108;i)打開壓力通氣孔104，以將卷筒件102內的壓力減小到Pl ；以及j)關閉壓力通氣孔104。步驟c)到j )較佳地重復至少一次。
壓力P1可等于或小于大氣壓。壓力P2可以大于大氣壓并可以大于20磅/平方英寸(絕對壓力)(psia)。工藝/系統100還可包括與固體物傳送器118連接以流體流動連通的料斗116，該固體物傳送器經由導管110與進料閥106連接以流體流動連通。固態顆粒生物質材料可從料斗116通過固體物傳送器118和導 管110到卷筒件102。固體物傳送器118可以是螺旋進料機。工藝/系統100還可包括對固態顆粒生物質材料至反應器112的質量流量的測量。料斗116和固體物傳送器118可擱置于質量測量裝置120上，該質量測量裝置選自由標尺或測力儀構成的組，且可通過采用質量測量裝置120監測進入料斗116與離開固體物傳送器118的固態顆粒生物質材料的重量來測量質量流量。導管114可以是用于將固態顆粒生物質傳送到反應器112內的螺旋進料機。加壓的氣流可加載到導管114，以向反應器112提供恒定的氣流。反應器112可以是提升管反應器、流化床反應器、移動床反應器或旋風反應器。將參照圖2來描述本發明的實施例。設置工藝/系統200，并且該工藝/系統包括、由以下構成或基本上由以下構成a)提供具有壓力通氣孔204的卷筒件202、進料閥206以及出料閥208 ；b)提供振動式饋送器210，該振動式饋送器經由導管212與出料閥208連接以流體流動連通；c)提供與振動式饋送器210以及與反應器218連接以流體流動連通的裝有反應器的固體物傳送器216 (可選地，裝有反應器的固體物傳送器216經由導管220與反應器218連接以流體流動連通);d)關閉出料閥208;e)打開進料閥206 ；f)在壓力Pl下通過導管214和進料閥206將一些固態顆粒生物質材料加載到卷筒件202 ；g)關閉進料閥206;h)將卷筒件202加壓到壓力P2，其中，P2大于Pl ；i)打開出料閥208，并將這些固態顆粒生物質材料經由導管212傳送到振動式饋送器210 ；j)關閉出料閥208;k)將這些固態顆粒生物質材料量傳送到裝有反應器的固體物傳送器216，以加載到在P2或低于P2的壓力下工作的反應器218 ；I)打開壓力通氣孔204，以將卷筒件202內的壓力減小到Pl ；以及m)關閉壓力通氣孔204。步驟e)到m)較佳地重復至少一次。壓力P1可等于或小于大氣壓。壓力P2可以大于大氣壓并可以大于20磅/平方英寸(絕對壓力)。工藝/系統200還可包括與裝有料斗的固體物傳送器224連接以流體流動連通的料斗222，該裝有料斗的固體物傳送器經由導管214與進料閥206連接以流體流動連通。固態顆粒生物質材料可從料斗222通過裝有料斗的固體物傳送器224和導管214到卷筒件202。裝有料斗的固體物傳送器224可以是螺旋進料機。工藝/系統200還可包括對固態顆粒生物質材料至反應器218的質量流量的測量。料斗222和裝有料斗的固體物傳送器224可擱置于質量測量裝置226上，該質量測量裝置選自由標尺或測力儀構成的組，且可通過采用質量測量裝置226來監測進入料斗222與離開裝有料斗的固體物傳送器224的固態顆粒生物質材料的重量來測量質量流量。振動式饋送器可包括碗狀件228和從所述碗狀件228切向地伸出的出料管口 230，碗狀件和出料管口都受到振動。在這種實施例中，出料閥208與碗狀件228連接以流體流動連通，而出料管口 230與裝有反應器的固體物傳送器216連接以流體流動連通。碗狀件228可以是開口的碗狀件。同樣，出料閥208、振動式饋送器210和裝有反應器的固體物傳送器216可以一起密封在壓力區域內。
如圖3中所示，在步驟i)中將一些固態顆粒生物質材料傳送到振動式饋送器210可包括將這些固態顆粒生物質材料232加載到碗狀件228。碗狀件228的振動致使這些固態顆粒生物質材料232的至少一部分遷移至碗狀件228的邊緣，并在碗狀件228的邊緣的周圍沿圓周移動，從而在通過管口 230從碗狀件228移走之前形成大致均勻的環狀厚度的固態顆粒生物質材料。裝有反應器的固體物傳送器216可以是用于將固態顆粒生物質傳送到反應器218內的螺旋進料機。加壓的氣流可加載到裝有反應器的固體物傳送器216以向反應器218提供恒定的氣流。反應器218可以是提升管反應器、流化床反應器、移動床反應器或旋風反應器。振動式饋送器210可在I赫茲到60赫茲的頻率下振動。在穩定態條件下，固態顆粒生物質材料的質量流量的變化可以在正或負約10%、或在正或負約5%、或在正或負約2. 5%的范圍內。可以是催化劑的固態無機材料可在饋送到卷筒件(102或202)之前與固態顆粒生物質材料混合。催化劑可選自以下構成的組固體堿、粘土、無機氧化物、無機氫氧化物、沸石、負載金屬及其組合。固體堿可選自以下構成的組水滑石；水滑石狀材料；粘土 ；分層羥基鹽(layered hydroxy salt);金屬氧化物；金屬氫氧化物；混合的金屬氧化物或其組合。催化劑還可以是來自煉油廠的流體催化裂化(“FCC”)單元的平衡催化劑(“E-催化劑”)。該術語是指在FCC單元內平均循環了相當長時間的催化劑材料。該術語用于與新鮮催化劑區分開，該新鮮催化劑未暴露于FCC單元的環境，并具有比E-催化劑大得多的催化活性。術語E-催化劑還指從FCC單元去除以用新鮮催化劑來更換的催化劑材料。用過的催化劑是來自煉油廠的廢品，并諸如以低價可充足地購得。已發現E-催化劑的減小的催化活性實際上是在熱解工藝中的特別優點。較佳地，固態顆粒生物質材料的平均顆粒直徑小于約500微米，并更佳地小于約125微米。固態顆粒生物質材料還可在加載到卷筒件(102或202)之前進行預處理。預處理可包括選自以下構成的組的方法a)干燥；b)在貧氧或無氧氣氛下進行熱處理；c)溶劑爆炸；d)用催化劑顆粒來進行機械處理，這種機械處理可以在混合器、碾磨機、研磨器或攪和機內實施；e)脫礦物質；f)在水溶劑中膨脹；g)浸潰催化劑、無機酸、有機酸、無機堿；或者h)上述步驟的組合。可以通過用水溶劑來膨脹固態顆粒生物質材料、隨后通過機械動作來去除水溶劑的至少一部分來完成脫礦物質。合適的機械動作的示例包括捏合和諸如在壓濾機中的擠壓。機械動作的合適示例包括捏合、研磨、碾磨和切碎。在較佳實施例中，在存在顆粒無機材料、較佳是用于后續熱解反應的催化劑的情況下實施機械動作。上述機械處理可形成活性給料a)涂敷有所述催化劑顆粒；或者b)具有嵌入其內的所述催化劑顆粒，或者c)a)和b)兩種。術語“溶劑爆炸”是指這樣的工藝，通過該工藝，固態顆粒生物質材料在壓力下并 在高于溶劑的標準沸點的溫度下與處于其液態形式的溶劑接觸工藝。在使該溶劑滲透固態顆粒生物質材料之后，壓力陡然釋放，從而導致溶劑的快速蒸發。在固態顆粒生物質材料的孔內建立起的所得壓力可導致固態顆粒生物質材料的結構的破裂，從而更易于進行后續的尺寸減小和熱解反應。可以在從90° C到300° C范圍的溫度下進行熱處理。在一個較佳實施例中，在從90° C到200° C、更佳為從110° C到160° C范圍的溫度下進行熱處理。熱處理導致對固態顆粒生物質材料的結構的修改，從而使其明顯更易進行機械動作。用于浸潰到生物質內的合適材料的示例包括硫磺酸；氨；堿金屬和堿土氫氧化物；堿金屬和堿土碳酸鹽；鹽酸；醋酸等等。應注意到盡管是有機材料，但醋酸連同其它低羧酸(甲酸或丙酸)在本文中被認為是無機酸。盡管參照特定的實施例來具體地示出和描述本發明，但是本領域的技術人員應當理解可對其進行形式和細節的各種改變而不背離所附權利要求書限定的本發明的精神和范圍。
權利要求
1.ー種用于將固態顆粒生物質材料傳送到反應器的エ藝，所述エ藝包括如下步驟 a)提供具有壓カ通氣孔的卷筒件、進料閥和出料閥；其中，所述出料閥與所述反應器連接以流體流動連通； b)關閉所述出料閥； c)打開所述進料閥； d)在壓カPl下使一定量的所述固態顆粒生物質材料通過所述進料閥加料到所述卷筒件; e)關閉所述進料閥； f)將所述卷筒件加壓到壓力P2，其中，P2大于P1; g)打開所述出料閥，并將所述量的所述固態顆粒生物質材料傳送到在P2或低于P2的壓カ下工作的所述反應器； h)關閉所述出料閥； i)打開所述壓カ通氣孔，以將所述卷筒件內的壓カ減小到P1;以及 j)關閉所述壓カ通氣孔。
2.如權利要求I所述的エ藝，其特征在于，步驟c)到j)重復至少一次。
3.如權利要求I所述的エ藝，其特征在干，P1等于或小于大氣壓。
4.如權利要求I所述的エ藝，其特征在干，P2大于大氣壓。
5.如權利要求I所述的エ藝，其特征在干，P2大于20磅/平方英寸(絕對壓力)。
6.如權利要求I所述的エ藝，其特征在于，所述固態顆粒生物質材料從料斗通過固體物傳送器傳遞到所述卷筒件，所述固體物傳送器與所述料斗和所述進料閥連接以流體流動連通。
7.如權利要求6所述的エ藝，其特征在于，所述固體物傳送器是螺旋進料機。
8.如權利要求6所述的エ藝，其特征在干，還包括測量所述固態顆粒生物質材料至所述反應器的質量流量。
9.如權利要求8所述的エ藝，其特征在于，所述料斗和所述固體物傳送器擱置于質量測量裝置上，所述質量測量裝置選自由標尺或測カ儀構成的組，且通過采用所述質量測量裝置來監測進入所述料斗與離開所述固體物傳送器的所述固態顆粒生物質材料的重量來測量所述質量流量。
10.如權利要求I所述的エ藝，其特征在于，所述步驟g)的傳送是借助與所述卷筒件和所述反應器連接以流體流動連通的螺旋進料機。
11.如權利要求10所述的エ藝，其特征在于，加壓的氣流加載到所述螺旋進料機以向所述反應器提供恒定的氣流。
12.ー種用于將固態顆粒生物質材料傳送到反應器的エ藝，所述エ藝包括如下步驟 a)提供具有壓カ通氣孔的卷筒件、進料閥以及出料閥； b)提供與所述出料閥連接以流體流動連通的振動式饋送器； c)提供與所述振動式饋送器和所述反應器連接以流體流動連通的裝有反應器的固體物傳送器； d)關閉所述出料閥； e)打開所述進料閥；f)在壓カPl下使一定量的所述固態顆粒生物質材料通過所述進料閥加料到所述卷筒件; g)關閉所述進料閥； h)將所述卷筒件加壓到壓力P2，其中，P2大于P1; i)打開所述出料閥，并將所述量的所述固態顆粒生物質材料傳送到所述振動式饋送器； j)關閉所述出料閥； k)將所述量的所述固態顆粒生物質材料傳送到所述裝有反應器的固體物傳送器，以加料到在P2或低于P2的壓カ下工作的所述反應器； I)打開所述壓カ通氣孔，以將所述卷筒件內的壓カ減小到P1 ;以及 m)關閉所述壓カ通氣孔。
13.如權利要求12所述的エ藝，其特征在于，步驟e)到m)重復至少一次。
14.如權利要求12所述的エ藝，其特征在于，所述振動式饋送器包括碗狀件和從所述碗狀件切向地伸出的出料管ロ，所述碗狀件和所述出料管ロ都受到振動，且所述出料閥與所述振動式饋送器的所述碗狀件連接以流體流動連通，而所述振動式饋送器的所述出料管ロ與所述裝有反應器的固體物傳送器連接以流體流動連通。
15.如權利要求14所述的エ藝，其特征在于，所述碗狀件是開ロ的碗狀件；且所述出料閥、所述振動式饋送器和所述裝有反應器的固體物傳送器一起密封于壓カ區域內。
16.如權利要求14所述的エ藝，其特征在于，在步驟i)中將所述量的所述固態顆粒生物質材料傳送到所述振動式饋送器包括將所述量的所述固態顆粒生物質材料加料到所述碗狀件，所述碗狀件的所述振動致使所述量的所述固態顆粒生物質材料遷移到所述碗狀件的邊緣，并沿周向繞所述碗狀件的所述邊緣行迸，從而在通過所述管ロ從所述碗狀件移走之前形成大致均勻的環形的厚度。
17.如權利要求12所述的エ藝，其特征在干，Pl等于或小于大氣壓。
18.如權利要求12所述的エ藝，其特征在于，P2大于大氣壓。
19.如權利要求12所述的エ藝，其特征在干，P2大于20磅/平方英寸(絕對壓力)。
20.如權利要求12所述的エ藝，其特征在于，所述固態顆粒生物質材料從料斗通過裝有料斗的固體物傳送器到所述卷筒件，所述裝有料斗的固體物傳送器與所述料斗和所述進料閥連接以流體流動連通。
21.如權利要求20所述的エ藝，其特征在于，所述裝有反應器的固體物傳送器是螺旋進料機。
22.如權利要求20所述的エ藝，其特征在于，所述裝有料斗的固體物傳送器是螺旋進料機。
23.如權利要求20所述的エ藝，其特征在干，還包括測量所述固態顆粒生物質材料至所述反應器的質量流量。
24.如權利要求23所述的エ藝，其特征在于，所述料斗和所述裝有料斗的固體物傳送器擱置于質量測量裝置上，所述質量測量裝置選自由標尺或測カ儀構成的組，且通過采用所述質量測量裝置來監測進入所述料斗與離開所述裝有料斗的固體物傳送器的所述固態顆粒生物質材料的重量來測量質量流量。
25.如權利要求12所述的エ藝，其特征在于，所述振動式饋送器以I赫茲到60赫茲的頻率進行振動。
26.如權利要求24所述的エ藝，其特征在干，所述質量流量在穩態階段的振動在正或負約10%的范圍內。
27.如權利要求24所述的エ藝，其特征在干，所述質量流量在穩態階段的振動在正或負約5%的范圍內。
28.如權利要求24所述的エ藝，其特征在干，所述質量流量在穩態階段的振動在正或負約2. 5%的范圍內。
29.如權利要求12所述的エ藝，其特征在于，加壓的氣流加載到所述裝有反應器的固體物傳送器，以向所述反應器提供恒定的氣流。
30.如權利要求12所述的エ藝，其特征在于，所述反應器是提升管反應器。
全文摘要
公開了一種用于將固態顆粒生物質材料傳送到反應器的工藝在壓力P1下將固態顆粒生物質材料的量加載到卷筒件；將卷筒件加壓到壓力P2，其中，P2大于P1；將固態顆粒生物質材料直接傳送到在P2或低于P2的壓力下工作的反應器，或者首先饋送到振動式饋送器然后傳送到這種反應器；使卷筒件與振動式饋送器和/或反應器分隔開，并將卷筒件內的壓力減小到P1；以及重復這些步驟至少一次。振動式饋送器可包括碗狀件和從該碗狀件切向地伸出的出料管口。可選地，都擱置于質量測量裝置上的料斗或裝有料斗的固體物傳送器可用于將固態顆粒生物質材料饋送到卷筒件。
文檔編號F23K3/00GK102762923SQ201180008861
公開日2012年10月31日 申請日期2011年2月8日 優先權日2010年2月10日
發明者R·巴特克 申請人:科伊奧股份有限公司