CN101018753A - 由含烃原料制备烃衍生产物的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了用于由含烃的初级原料和次级原料制备预定CXHYOZ产物的方法，其中X、Y和Z各自都是整数。所述方法包括如下步骤：提供初级原料；通常在没有氧的情况下，间接加热初级原料；通过除去CO2和固体，以产生清洁的气体流；确定在清洁气体流中的CO和H2的量；将在清洁气体流的CO和H2的百分比与产生预定CXHYOZ产物所需要的CO和H2进行比较并且确定需要从次级原料加入的CO和H2；确定需要加入的CO和H2；确定次级原料；计算由次级原料产生的CO、H2和热；部分氧化次级原料，以产生用于间接加热初级原料的热以及次级气体流；将来自两种原料的CO和H2进行结合，以产生混合气体流；加入催化剂；以及蒸馏，以产生预定的CXHYOZ产物。

Description

由含烃原料制备烃衍生产物的方法
技术领域
本发明涉及烃衍生产物的制备，尤其涉及由比如生物质的原料进行制备烃衍生产物，而所述生物质可以包括下面的任一种：纤维素植物原料、处理后的纤维素产物、动物或人类排泄物、处理后的动物或人类污物、任意种类的化石燃料、植物油以及其它含烃原料。
背景技术
开发处理我们的废物的方法是当今世界的一项重大挑战。我们的废物指的是来自我们的制造工艺的废物以及来自人类的废物比如污物。大部分的这一类废物都含有非常高含量的烃，因此，如果能够开发将这一类废物中的能量截获以制备可以具有其它用途的产物的方法，将是非常有益的。
例如，乙基醇或乙醇、甲醇、乙酸和甲醛只是少数被广泛使用的液体有机化合物。具体地，乙基醇或乙醇是广泛制备的并且有益的化学产物。其大部分的市场份额都是被200标准酒精度或饮料级乙醇占据。燃料需求是其次的最大一部分市场，而工业化学用途是需求中最小的。
众所周知，乙醇是由纤维素材料比如谷物的发酵进行制备的。该方法的效率不高，但是能够以十分有竞争力的成本进行非常大量的生产。该方法的其它优点在于，可在世界范围制备并运往其它需要的市场。该方法具有两个重要的特征：其中之一是需要加热。发酵工艺需要适于酶和微生物生物活性的恒定温度，以完成转化。第二个特征是，不仅发酵本身会产生二氧化碳(CO2)，而且使用化石燃料加热该工艺也会产生二氧化碳。只有极个别生产商才进行CO2的捕获，因而总体上大大扩大了来自工业的温室气田。这种对来自天然气或液体天然气(LNG)或其它化石燃料的燃烧的气田的贡献并不是中性的，而是对整个工艺的一种伤害。
发酵产生CO2的原因是明显的：纤维素的分子结构使得乙醇分子的形成留下了分子片段。由于CO2是这些细菌的呼吸和转化机理的产物，因此它们是不使用CO2的。
美国专利6,747,067B2，Process for Converting Cellulosic Material intoLiquids披露了使用下面三种输入流来形成产物：1.来自纤维素气化的气体；2.来自在由纤维素气化器得到的未反应碳上的水/气转变反应的气体；以及3.来自用于加热纤维素气化器的炉气燃烧时的气体。
这些气体混合并形成化学物质，比如乙酸、甲醛或脲甲醛，这些化学物质都是来自于乙醇。将每一个步骤都设计成从每一股气体流中得到最大产率。
尽管这些气体流的结合具有所需要的增加产物产率的效果，但是还没有计划特意选择次级原料，以按来自初级原料的产物的产率最佳化而算出的比率来加入一氧化碳和氢。因此，在该工艺中，任何残留或未处理的气体都被回收，能量(热量)也被回收。
因此，有利的是，提供一种用于制备乙醇和其它CXHYOZ产物的方法，该方法更严格控制并且更有效率地使用在任意原料中的氧、氢和碳。
发明内容
本发明是由被次级原料补充的初级原料制备预定的CXHYOZ产物，其中X、Y和Z各自都是整数，其中初级原料和次级原料都含有烃。本方法包括如下步骤：提供水含量为25％以下的初级原料；通常在没有氧的情况下，间接加热初级原料，以产生气体流和固体；将CO2和固体除去，使气体流清洁，以产生清洁的气体流；确定在清洁气体流中的CO和H2的量；确定间接加热初级原料所需要的热，将在清洁气体流的CO和H2的百分比与产生预定CXHYOZ产物所需要的CO和H2进行比较；确定需要从次级原料加入的CO和H2，以提供形成所需CXHYOZ产物的正确的CO与H2的比率；确定次级原料；计算由次级原料产生的CO、H2和热的量；部分氧化次级原料，以产生用于间接加热初级原料的热以及次级气体流；将来自由初级原料而来的清洁气体流中的CO和H2和来自次级原料的气体流的气体结合，以产生混合气体流；向该混合气体流中加入催化剂，以产生预定的CXHYOZ气体；并且，将该预定的CXHYOZ气体蒸馏，以产生预定的CXHYOZ产物。
本发明的另一个方面是设计用于由含烃的初级原料和次级原料制备CXHYOZ产物的设备的方法。该方法包括如下步骤：确定间接加热初级原料所需要的热；将清洁气体流中的CO和H2的百分比与制备预定CXHYOZ产物所需要的CO和H2进行比较，并且确定需要从次级原料加入的CO和H2；确定次级原料；并且计算由次级原料产生的CO、H2和热的量。
本发明的进一步特征将进行描述，并且它们在下列详细描述过程中将变得明显。
附图说明
现在，将参考附图并只作为举例描述本发明，其中：
图1所示为制备乙醇的本发明方法的流程图；
图2所示为制备一般的CXHYOZ产物的本发明方法的流程图；以及
图3所示为类似于图2所示的流程图，但是本流程图包括涉及进一步处理次级原料的步骤。
具体实施方式
本发明的方法描述了一种制备CXHYOZ的方法，通过制备所需的合成气体组分混合物可以使CXHYOZ的生产得到最优化，其中X、Y和Z为整数。CXHYOZ产物通常为醇、醛、酮、羧酸、酯及其它氧化的烃衍生物。由初级原料得到的一氧化碳和氢这两种合成气体组分的比率可以通过加入来自含另外的碳、氢和氧的次级原料的合适的合成气体流进行改变。在最终产物为乙醇的情况下，所得的混合合成气体流将包含形成该最终产物所需要的具体的气体比，因而该最终产物只有少量或没有需要处理的残余气体。作为实例，本发明的方法将相对于乙醇(C2H6O)进行详细的描述。
由所需原料得到的次级合成气体流分析其CO和H2的含量，并且与产物组成进行比较。根据所需的其它组分，使所选择的用于形成其它合成气的气体、液体或固体烃进行部分氧化或水-气转变或同时进行部分氧化和水-气转变，以制备第二气体流。然后，使用催化剂，将混合气体流处理成甲醇，甲醇再进一步反应形成乙醇。
将两种以上的气体流混合以产生最终产物具有显著的优点。1.具有更大的产物收率，整个方法变得更有效率，因而改善了该方法的经济性；2.原料的范围拓宽，原因是初级原料不一定要与输出产物的化学组成密切配合；3.产物的范围延伸到初始合成气体的能力之外；4.极大地减少了对加工或处理不需要的残留气体的需求。所有这些优点都具有正面的经济和环境方面的益处。
众所周知的是，合成气体即一氧化碳和氢的混合物(合成气)的制备可以通过使烃材料比如生物质、天然气或石油产物进行气化得以实现。所产生的一氧化碳与氢的比率是由原料、加工方法和操作条件确定的。然后，所得的合成气可用于进一步的加工。合成气有两个主要用途；1)用作化学原料，例如由天然气制备甲醇的化学原料或制备液体燃料或其它烃的催化反应比如Fisher-Tropsch(F-T)转化的化学原料，以及2)用于产生能量的燃料气体。
如今，世界上为化学合成而产生的大部分合成气体都是来自煤或石油，并且这样的合成气体还带有少量供给的天然气。由生物质产生合成气已经变成热门主题内容。新技术正在挑战合成气生产的基准经济学，使得合成气成为用于化学合成以及用于制备超清洁液体燃料的有吸引力的原料。然而，进一步加工的效率是由所产生的合成气的质量确定的，而所产生合成气的质量又是所使用方法的结果。在实际所有的情况下，都残留有未处理的合成气或不需要的合成气形式的气态副产物。
由生物质制备合成气可以通过蒸汽重整、热解或部分氧化得以实现。然而，所得到的合成气将总是其比率由输入材料确定的CO:H2。不管由任何原料制备合成气体的种类或方法如何，所有工艺的一个共同特征是，如果产物利用过合成气组分的话，则其很少以所产生的精确比率使用合成气组分，这如在下面的甲醇实施例中那样。因此，不可避免的是，由合成气形成产物对原料的利用是不充分的，该产物具有过量的要进行处理的“剩余”组分。
植物原料是由纤维素、木质素和痕量的矿物构成的。由这种材料制备合成气通常包括形成了更大的分子，比如乙烷、丙烷、甲烷等，因而使合成气在进一步的加工尤其是在化学合成中的应用更加复杂。这种情况可以反映在为过量气体进行处理或加工而要花费昂贵的溶液，因而使得合成气的形成变得不经济或充其量在经济性的边缘。
最适于向原始流中提供其它合成气组分的方法是使被选择的其它材料进行部分氧化、水-气转变中的一种或者同时进行这两种。用于反应的原料是基于最终产物的组成需求、(所需最终产物)以及次级合成气体流的组成进行选择的。这种材料可以是气体、液体或固体。为顺利实现这一步骤，液体或固体可以本身已被汽化或雾化。
为了解释本发明，所选择的实例都是由纤维素即植物材料的主要组分进行初始气化以产生合成气。下表示出了使用如今可利用的三种重要方法加工纯纤维素C6H10O5得到的合成气的组成。在这种情况下的气化被限定为材料在没有氧或空气的情况下的热断裂。有时候，使用术语′热解′或′分解蒸馏′来描述本技术，在这种情况下，这些术语在下面的实例中可以交换使用。
所使用的技术 反应  合成气的组成
气化 C6H10O5  5CO+5H2
蒸汽重整 C6H10O5+H2O  6CO+6H2
部分氧化 C6H10O5+O2  6CO+5H2
注：本表和随后的表都表示完全反应，这种反应是理想的并且只是在理论上才发生的。在实际情况中，这些反应还产生CO2、CH4和其它小的链烃。为清楚起见，省略了那些无关的反应。而且，在实际情况中，植物也是由通常被称作木质素的物质以各种比例与各种矿物构成的。木质素是应用于被称作多木质素(polylignol)的一族化学物质的术语，它们在组成上的变化很小。木质素不能采用固定的化学式进行描述，它是由C-H-O构成，有时候含有硫。由于它们的性能复杂，因此本示例性的实施例中省去了对其性能的描述。
随后利用合成气形成产物受到组分的比率限制，并且具有对产物收率没有贡献的分子″剩余物″。
例如，如果所需最终产物是甲醇CH3OH，则上表的合成气进行加热、加压并与催化剂接触，以按如下形成甲醇：
方法 形成甲醇的反应
气化 5CO+5H2→2CH3OH+3CO+H2
蒸汽重整 6CO+6H2→3CH3OH+3CO
部分氧化 6CO+5H2→2CH3OH+CO+H2
然后，必需将残余气体CO+H2排出，或进一步处理。甲醇产率不受影响。
现在，为了解释残余气体的使用，考虑使用掩埋气体，以进一步提供用于产生其它甲醇并且减少残余气体的反应的合成气。
首先，按如下处理掩埋气体，以产生合成气体。据估计，掩埋气体是由一半CH4和一半CO2构成的。
合成气的补充输入 方法 反应  产物
掩埋气体 部分氧化 CH4+CO2+O2  CO+2H2+CO2
掩埋气体 水-气体转变 CH4+CO2+H2O  CO+3H2+CO2
部分氧化的气体与甲醇″剩余物″的组合如下：
方法 来自甲醇生产的残余气体 来自掩埋气体的第二合成气(忽略CO2)  新的气体混合物  产物甲醇+
气化 3CO+H2 CO+2H2  4CO+3H2  CH3OH+3CO+H2
蒸汽重整 3CO CO+2H2  4CO+2H2  CH3OH+3CO
部分氧化 CO+H2 CO+2H2  2CO+3H2  CH3OH+CO+H2
水-气体转变的气体与甲醇″剩余物″的组合如下：
方法 来自甲醇生产的残余气体 来自掩埋气体的第二合成气(忽略CO2) 新的气体混合物  产物甲醇+
气化 3CO+H2 CO+3H2 4CO+4H2  2CH3OH+2CO
蒸汽重整 3CO CO+3H2 4CO+3H2  CH3OH+3CO+H2
部分氧化 CO+H2 CO+3H2 2CO+4H2  2CH3OH
结果比较
下表说明了在上述实施例中纤维素加工的产率得到改进以及无关气体被减少。
表中的数字指的是所指出组分的分子：
1°合成气的产物 将加工掩埋气体加入来自1°的CO+H2中得到的产物
部分氧化  水-气体转变
方法 甲醇  CO  H2 甲醇  CO  H2  甲醇  CO  H2
气化 2  3  1 1  3  1  2  2  0
蒸汽重整 3  3  0 1  3  0  1  3  1
部分氧化 2  1  1 1  1  1  2  0  0
加入合成气体流的效果
气化 蒸汽RF 部分氧化
MeOH 使用第二气流-pOx ▲150％ ▲133％ ▲150％
CO 使用第二气流-pOx 没有变化 没有变化 没有变化
H2 使用第二气流-pOx 没有变化 没有变化 没有变化
MeOH 使用第二气流-W/G ▲200％ ▲133％ ▲200％
CO 使用第二气流-W/G 167％ 没有变化 100％
H2 使用第二气流-W/G 100％ 100％ 100％
注释：
在部分氧化或水-气体转变掩埋气的情况下，甲醇产率增加，增加的范围为133％～200％。一氧化碳的残余量总体上降低或没有改变。H2的残余量也没有改变或总体上降低。
用于评价甲醇产率以及副产物产率的这种技术是本发明中所描述方法的简化表示。还应当理解的是，气体以不同体积混合还会发生更多的重新结合，因而实际的残留气体与本实施例中描述的量是不相同。显然，并不是所有实际情况都是这样简单的。生物质是一种比在上述实施例中所使用的简单纤维素更加复杂的物质，并且木质素和痕量元素的比率因每个植物物种而不同。因此，可以改变生物质-基的合成气，因此本发明的目的是描述这些变化如何能够适应于使本方法有效率。本领域的任何技术人员都能够使用特定的方法得到关于由所选择原料制备的合成气的必要信息。在所掌握的这种知识的情况下，本领域技术人员再选择第二合成气源，并且选择部分氧化或水-气体转变反应或同时选择它们，以提供其它合成气。两股合成气合并在一起将产生最高的可能产率，并且要处置的可能杂质最低。
可利用计算机软件进行必要的工艺设计计算，因而能够设计出为所选择原料提供最大产率的方法和装置。计算机模拟软件需要输入原料的化学组成，这是任何工艺设计的起点。使用那些信息以及利用插入正确设备规范的软件库，可以“建造”系统，并且进行实时操作。良好的软件程序将建立整个系统的质量和能量平衡，并因此能够允许反复改变。这种计算机软件设计的用途是将本发明拆分，因为这是建立方法设计的基础。
一旦建立，就使用在线取样装置监测正在工作的设备气体流，以保证根据设计进行稳定的合成气生产。可以将取样口建立成系统，以能够在工艺过程中发生系列事件的每一个重要阶段上进行试验，使整体工艺控制系统进行紧密控制。这样设计的设备不仅在设计阶段更有效率，而且在操作阶段也更有效率。
方法描述
应当理解的是，用于完成本发明方法的目的的装置是根据即将发生的情形进行选择的。
在图1中，计算机模拟方法20首先进行初级原料的分析，所述初级原料是用于将要设计的工艺的原料。通常地，该原料是被称作新的纤维素源的废弃生物质，比如作物残余；采运、铣削或市政活动所导致的木材残余物；浆和纸；树皮或锯屑。原料还能够是有机材料，比如人类或动物的污物，或者由谷物发酵得到的高蛋白残余物，而其中谷物通常被称作干馏器谷物或干馏器谷物及可溶物。为得到关于存在的碳、氢、氧和氮的含量；BTU值；水含量以及金属的信息，进行化学分析和金属分析(比如，ICAP)是必要的。
首先，假定基本工艺步骤都是已知的。在本发明中，这些步骤是：初级原料气化，以产生合成气；清洁气体；将气体流与将次级原料部分氧化产生的另一种清洁气体流进行混合，所述次级原料可以是为调节一氧化碳含量已经进行过水/气体转变或可以没有进行过；然后，结合的合成气体进行反应，以首先产生甲醇，然后将甲醇转变成乙醇。
因而使用计算机软件，开始工艺设计。在模型中，是在没有氧/空气的情况下间接加热使原料气化，以产生由一氧化碳和氢构成的次级合成气体。气体中，还存在颗粒物质(碳或灰)和二氧化碳。还可以有其它的烃气体，比如甲烷(CH4)。原料断裂的信息来自经验和文献，并且这些信息为工艺的质量平衡提供了基础。由于易于产生其它气化产物，因此，还将二氧化碳、甲烷和小的烃比如丙烷和乙烷的值输入计算机模拟模型中。
模拟工艺(modeling process)是重复的。当输入和加工中的每一个步骤都得到实现时，评价来自模型的信息。当供应给气化的能量、供应的蒸汽的体积和温度以及流经工艺的气体速率在变化时，要在模型内调节输入的体积。
在乙醇的这种情况下，然后选择所需的产物。通常，能够进行备选的其它产物都是甲醇的衍生物，并且包括甲醛(CHOH)和乙酸(CH3COOH)。在本发明中，相对于形成乙醇所需要的碳、氧和氢的理想含量，测量由初级原料气化得到的一氧化碳与氢的比率。然后，考虑次级原料的碳含量、BTU值、可获得性及成本。次级原料是基于下列问题进行选择的：
1.为实现初级原料的气化，需要多少热量？
2.需要加入多少一氧化碳和氢，以补充次级合成气体？
3.能够从次级原料的部分氧化得到气体吗？
4.气体混合物然后需要进一步的水/气体转变的处理吗？
所选择的次级原料可以是气体、液体或固体烃。气体的实例包括天然气、掩埋气、丙烷或丁烷；液体的实例包括汽油、柴油、生物柴油(限定为由生物质制备的柴油燃料)、生物油(限定为由木材再加工或热解而制备的植物油)；固体的实例包括木材或任意种类的作物残余、有机废物、纸废物、塑料。一旦选择材料，就将关于由部分氧化所产生的气体的信息输入计算机模型中。由氧化后气体组成的评价，确定使用水/气体转变进一步处理气体。本发明的处理可以将一氧化碳转变成二氧化碳，因而调节最终一氧化碳比率(该步骤并不总是必要的)。该气体然后与初级气体流结合，然后，模型首先确定甲醇的输出量，再确定最终乙醇的输出量。
计算机软件的性质允许改变任意的输入，并且然后可以手动调节这些输入，直到流程满意为止。这种情况通常意味着由输入制备出尽可能多的乙醇、工艺排出尽可能少量的一氧化碳，将来自催化步骤的尽可能小体积量的不需要烃回收进入初始气化或二次部分氧化步骤中。
在下面工艺步骤的描述中，将参考模拟工艺。对读者而言变得更清楚的是，模拟是如何与最终工艺设计连接的，原料是如何改变，如何利用许多不同原料制备产物以及其它甲醇衍生物是如何产生的。对本领域技术人员也变成显而易见的是，使用不同的催化剂可以根本不产生甲醇，而产生其它的化学品。
下面描述物理过程：在图1中，其通常以10表示，通过任何必要的方式，比如分隔、研磨、破碎和干燥制备初级原料1，以使含水量通常为25％，任意方向的大小为2″以下。将该原料加入到在没有空气或氧的情况下被间接加热的气化器3内，并且使用蒸汽21作为流化介质进行气化。放出的气体流进行清洁4并成为固体5，而且除去其中的二氧化碳6。固体可以由灰或矿物比如钠、氮化合物、钾、铜、二氧化硅、磷组成。精确的混合物当然是由初级原料的组成确定的。通常使用胺分离器，将气体流中的二氧化碳洗掉，但是也可利用本领域方法中的其它方式。本工艺的经济情况将确定使用哪一种方法。
通过任何必要的方式，比如分隔、研磨、破碎和干燥以制备次级原料2，以使其含水量为不超过25％，并且在任意方向其大小为2″。然后，利用可以由氧发生器或分子筛供应的氧8，使原料在气化器7中进行部分氧化。如果次级原料为液体或气体，则可以将原料供应给燃烧器并利用由任一个源供给的氧8进行部分氧化。用这一步骤所产生的热量加热气化器3，以使初级原料气化，并且必要时，在水/气体转变反应器11中气化。由部分氧化工艺制备的气体进行清洁12，或将其送入水/气体转变反应器11中。由水/气体转变反应器11中产生的气体进行清洁12，并成为固体22，而且除去其中的二氧化碳23。固体还是由次级原料的化学组成确定，但是如果使用气体或液体，其体积将变小。可以利用任何最经济的方法，将二氧化碳除去，如同在第一步骤中气体的清洁那样。
来自清洁工艺12的气体与来自气体清洁结果4的次级气体合并在一起。将合并后的气体流送入供应有催化剂14的甲醇反应器13中。催化剂是比例通常为93∶7的镍和铜，并且它们都是本领域技术人员已知的。在反应器13中形成的产物甲醇以及任意其它烃都被送入乙醇反应工艺15中。使用催化剂16，将甲醇转变成乙醇，并且催化剂16通常是比例为75∶25的镍铜催化剂，这也是本领域技术人员熟知的。该工艺可以是反应性蒸馏，即，甲醇被转变成乙酸甲酯，再分裂成乙醇和甲醇。在这种情况下，甲醇被连续回收，再进行再加工。
这种从合成气体到乙醇的催化顺序使用了已知的催化剂和技术。然而，催化剂总是在不断地发展。我们发现所述结果是迄今为止效率最好的，并且具有高的催化选择性和转化。在今后，可能开发出其它催化剂，使合成气到乙醇在一个步骤中直接完成，这种情况也将是本发明工艺中所选择的方法。在今后，还可以开发出新的催化剂，以直接由合成气产生其它化学品。随着时间的流逝，本发明的工艺可以适应于使用这些催化剂，因而拓宽了对可由生物质或其它初级原料得到产物的选择。
将乙醇反应步骤15的产物送入水分离器17中，并且该水被回收进入用于水/气体转变反应器11或供给气化器蒸汽的蒸汽发生器21的系统中。然后，将该产物送入其中乙醇被纯化的蒸馏18中。将在蒸馏中除去的任何其它烃液体24被送入部分氧化工艺7或送入第一气化器3中。
本领域技术人员应当理解的是，上面的描述是针对本发明的具体发明实例进行的。本发明可以以更概括的术语进行描述，并且这些描述显示于图2和3中。具体地，在图2中，实施例是其中次级原料2为预定气体，因而不再需要某些步骤的情形。具体地，不再需要水/气体转变步骤和气体清洁步骤。此外，如上所述，在出现新催化剂的情况下，可以能够直接得到所需的CXHYOZ产物，而不用经过甲醇。类似地，图3与图1和2这两者相类似，因为它包括图1的水/气体转变和气体清洁步骤，但是它考虑图2以外的其它催化剂。
本领域技术人员应当认识到，能够由合成气体形成的CXHYOZ产物的范围只是受到用于形成该产物的催化剂的可获得性限制。某些催化剂早已在很多年前就已获得，比如Fischer-Tropsch这一族，它被大量用于从煤气化得到的合成气体制备燃料和化学品。其它被设计成进行特定反应比如合成气体向甲醇的转化的催化剂有很多。其挑战将是使催化剂适于最有效地利用所产生合成气体的所需产物。
烃(碳和氢构成的化合物)是最经济重要的，原因是它们包括大量化石燃料(煤、石油、天然气等)和生物燃料的组分，以及塑料、石蜡、溶剂和油。氧化的烃包括醇、酮、醛和羧酸。作为燃料以及作为用于药物、工业化学品和人造材料的建造砖块，这些也都是非常重要的。
如此处使用的，术语“包括”和″包含″都应当被认为是包含在内的并且是排除之外的开放形式。具体地，在包含权利要求书的本说明书中使用术语“包括”和″包含″以及它们的变体时，它们都表示包括特定的特征、步骤和组分在内即可。这些术语并不是被解释成排除其它特征、步骤和组分的存在。
应当理解的是，设计发明的上述描述都只是作为举例而已。对本领域技术人员显而易见的是，发明有多种变化，并且这些显而易见的变化不管是否进行了明显的描述，它们都在此处描述的发明范围之内。

Claims (20)

1.一种由包含次级原料所补充的烃的初级原料制备预定CXHYOZ产物的方法，其中X、Y和Z各自都是整数，所述方法包括如下步骤：
提供水含量不大于25％的初级原料；
通常在没有氧的情况下，间接加热初级原料，以产生气体流和固体；
清洁气体流，将CO2和固体除去，以产生清洁的气体流；
确定在清洁气体流中的CO和H2的量；
部分氧化次级原料，以产生用于间接加热初级原料的热以及次级气体流，而所述次级原料是基于如下进行选择的：确定间接加热初级原料所需要的热，将在清洁气体流中的CO和H2的百分比与产生预定CXHYOZ产物所需要的CO和H2进行比较，并且确定需要从次级原料加入的CO和H2，确定次级原料，计算由次级原料产生的CO、H2和热的量；
将来自清洁气体流中的CO和H2与次级原料气体流结合，以产生混合气体流；
向该混合气体流中加入催化剂，以产生预定的CXHYOZ气体；以及，
将该预定的CXHYOZ气体进行蒸馏，以产生预定的CXHYOZ产物。
2.如权利要求1中所要求的方法，进一步包括如下步骤：确定在次级气体流中的CO与H2是否满足预定CXHYOZ产物对CO和H2的其它需要、结合步骤之前哪里需要另外的H2；使CO经过其中CO与水混合以产生H2和CO2的水/气体转变，然后再将残留的CO和H2传递给结合步骤。
3.如权利要求1或2中所要求的方法，进一步包括清洁次级气体流并除去CO2和固体以产生清洁气体流的步骤。
4.如权利要求1到3中任一项所要求的方法，其中间接加热步骤采用蒸汽。
5.如权利要求1到4中任一项所要求的方法，其中粗初级原料的含水量高于25％，并且还包括使粗初级原料干燥以制备初级原料的步骤。
6.如权利要求1到5中任一项所要求的方法，其中采用胺分离器除去CO2。
7.如权利要求1到6中任一项所要求的方法，其中所述预定CXHYOZ产物是甲醇。
8.如权利要求7所要求的方法，其中所述催化剂是镍和铜催化剂。
9.如权利要求1到8中任一项所要求的方法，其中所述预定CXHYOZ气体为甲醇气体，并且进一步包括如下的步骤：将第二催化剂加入甲醇气体中，以形成第二预定CXHYOZ气体，并且使第二预定CXHYOZ气体蒸馏以产生预定的CXHYOZ产物。
10.如权利要求9所要求的方法，其中所述预定CXHYOZ产物是乙醇。
11.如权利要求1到10中任一项所要求的方法，其中所述初级原料选自由废弃生物质和有机材料组成的组中。
12.如权利要求11所要求的方法，其中所述废弃生物质选自由作物残余，来自采运、铣削和市政活动的木材残余物，浆和纸，树皮以及锯屑组成的组中。
13.如权利要求11所要求的方法，其中所述有机材料选自由人类和动物的污物以及由来自谷物的醇发酵得到的高蛋白残余物组成的组中，而其中所述谷物通常被称作干馏器谷物或干馏器谷物及可溶物。
14.如权利要求1到13中任一项所要求的方法，其中所述次级原料选自由气体、液体和固体形式的烃燃料、含纤维素的生物质和有机材料组成的组中。
15.一种用于设计由含烃的初级原料和次级原料制备CXHYOZ产物的设备的方法，所述方法包括如下步骤：
确定间接加热初级原料所需要的热；
将清洁气体流中的CO和H2的百分比与制备预定CXHYOZ产物所需要的CO和H2进行比较，并且确定需要从次级原料加入的CO和H2；
确定次级原料；以及
计算由次级原料产生的CO、H2和热的量。
16.如权利要求15中所要求的方法，进一步包括如下步骤：确定来自次级原料部分氧化的次级气体流中的CO与H2是否满足预定CXHYOZ对CO和H2的其它需要，并且确定是否需要水/气体转变。
17.如权利要求15或16中所要求的方法，其中所述初级原料选自由废弃生物质和有机材料组成的组中。
18.如权利要求17所要求的方法，其中所述废弃生物质是选自由作物残余，来自采运、铣削和市政活动的木材残余物，浆和纸，树皮以及锯屑组成的组中。
19.如权利要求17所要求的方法，其中所述有机材料是选自由人类和动物的污物以及由谷物发酵得到的高蛋白残余物组成的组中，而其中所述谷物通常被称作干馏器谷物或干馏器谷物及可溶物。
20.在权利要求1到8或11到19的任一项中所要求的方法，其中所述CXHYOZ产物是选择由醇、醛、酮、羧酸、酯和其它氧化烃衍生物组成的组中。
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