CN104136579A - 从木材中除去有毒废物的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了用于从木本植物材料提取木质素并将脱木素的纤维素残余物转化为粗生物油的连续流木材加工技术。在加工开始之前切削并进料木材至木质素提取器。木质素提取器使用高温下的乙醇以及逆流材料接触器和热交换器来溶解木质素，以及计算机控制系统来控制操作。大部分的防腐化学品可能在此阶段作为浓淤渣沉淀出，所述浓淤渣可从工艺中移除。从木质素提取器中移除含有溶解的木质素的乙醇，回收溶解的木质素，乙醇再循环到木质素提取器中并且残余的热量返回工艺中。脱木素的纤维素纸浆从木质素提取器中移除并经受碾磨操作以将纸浆转化为光滑的淤渣以通过超临界水工艺进入生物转换器。残余物被制成高磷肥。还描述的是用于从废木料中除去有毒防腐化学品并转化为有益的或无毒的形式的工艺。

Description

从木材中除去有毒废物的方法
发明领域
本公开内容涉及用于从植物材料中提取木质素并将脱木素的纤维素残余物转化为粗生物油的加工技术。其还涉及从废木料中除去有毒的防腐化学品并转化为有益的或无毒的形式。
背景技术
对基于油的运输用燃料和石油化学品的需求是全球性的。基于空气、海洋和陆地的运输用燃料以及石油化学品从化石燃料中以油、煤和天然气储备的形式被产生。石油化学品是用于塑料工业以及用于生产树脂、粘合剂、油漆、绝缘材料和许多其他相关产品的原料。主要是从化石燃料中回收的苯酚和多元醇是用于这些制造工业中的主要石油化学原料。
认识到，大规模使用化石燃料已长久以来成为全球陆地和水环境的恶化以及空气中温室气体的积聚的主要贡献者。对绿色能源生产技术的探求以代替化石燃料已导致对风能和太阳能、波动和植物生物质的使用。但是，这样的使用仍未减慢对化石燃料的全球性需求，并且现在存在对可靠的、负担得起的运输用燃料和石油化工原料的供给的严重关切。国家寻求能源安全以保护它们的人民不受严重的化石燃料的供给的减少带来的影响，所述化石燃料的供给的减少的范围包括减少的运输、减少的食物生产、减少的热和电的生产和制造。
一种主要的基于陆地的可更新能源是植物生物质。植物生物质可被用作用于生物柴油和用于宽范围的制造工业的化学品的原料。例如，在植物生物质中的木质素是用于制造树脂、粘结剂、绝缘材料、塑料和油漆的石油化学原料的天然替代品。木质素的化学是这样的，它是苯酚和多元醇的天然取代物。某些工业已经利用木质生物质作为原料；然而，加工成本通常很高，废物产生很高，并且存在高价值产品的有限的产率。此外，由于木质素存在，木材的发酵是困难且缓慢的。
纸浆和造纸工业大量依赖纤维素并且木质素的去除是主要的工序。然而，在这些工业中去除木质素是艰巨的化学过程，该过程降解木质素，使木质素成为工艺的低价值副产品并经常燃烧以产生热。
使用木质纤维素材料用于降解为糖并允许发酵为生物乙醇是另一发展的工业，但受到加工木材的成本的阻碍。
使用植物原料产生生物柴油遭受与食物原料竞争的问题。生物柴油(还被称为FAME，即“脂肪酸甲酯(Fatty Acid Methyl Ester)”)通过与醇(通常是甲醇)和碱催化剂经被称为酯交换的过程发生反应由植物油和动物脂肪产生。
由大豆、菜籽油(canola)、棕榈油和菜油生产的生物柴油通常具有比动物脂肪生物柴油更好的低温流动性。随着世界范围内生物柴油工业的增长，植物油和动物脂肪原料成本已经上升并占大约70％的生产成本。
没有木质素的藻类也被用作生物柴油的原料，但遭受季节性生长限制，特别是在温带气候中，这限制了可用的生物质的量和在加工前的收获和除水的成本。
通过这种工艺生产的原油大致相当于Texas轻质低硫原油，并且照这样能够立即作为任何其他原油原料的真实可替代物而进入现有的基础设施。其他可持续的燃料例如生物柴油、乙醇和氢气遭受的是在它们引入时需要大的基础设施改变。
长时间以来，木料已被用作用于居所和船的建筑材料。随着人口增长，未倒下的森林作为建筑木料的资源变得较少可利用，并且对使用对于腐烂较敏感的较快生长类型的木材的需求增长了。对通过使用合适的化学处理延长这种木材的寿命的令人满意的方法的需要变得越来越重要，特别是对于外部的建筑木料。虽然这种处理过的木料的使用已经过几十年而变得普遍，但仅在近来建筑物达到它们的经济寿命之后才明显的是，对最后的多余废物的寿命终止解决方案存在需要。这个需要快速增加了重要性，特别是由于近来的Christchurch地震以及还有用于修补漏水的家所必须的补救工作。
在处理过的木材中某些化学品的存在使得容易地处置废物困难。对于未处理的使用结束的(end-of-use)木料的传统用途可能是作为柴火、花园覆盖物或类似的低价值目的。然而，必须小心有毒的流出物或排出物。正规的建议是在填埋场处置处理过的木料。由于采用用于安全处置所需的预防措施而对填埋场的压力，这个选择快速变得更昂贵。此外，如果可能的话资源和重金属的损失确实产生了再循环或再利用的需要。
已完成了一些工作以由防腐技术来处理化学残余物。特别地，用于从淤渣中回收砷的一种方法是用苛性碱溶液来处理。看起来这种方法可能不会完全令人满意但无论如何它是专门处理CCA型淤渣的，但不通用于处理过的木料。这种方法的一个问题是这种木料将留下苛性碱溶液，苛性碱溶液也是个问题。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种从植物生物质中提取木质素以除去大部分的防腐化学品并回收木质素或至少为公众提供有益的选择的工艺。
本公开内容的某些实施方案包括木质素提取器和生物转换器，所述木质素提取器能够加工木屑以除去大部分的防腐化学品并作为在合适的溶剂中的溶液而回收木质素，所述生物转换器使用超临界水工艺以转换纤维素废物以产生生物粗产品。整个工艺留下淤渣，该淤渣被转化为高磷肥。可再利用的溶剂以用于提取木质素和超临界水以产生生物粗产品。余下的防腐化学品，如果存在，然后可从油中除去。
用于提取天然木质素的优选的初始生物质起始点可以是来自森林植物的木材，包括但不限于松树、柳树、和桉树、来自纸浆和造纸厂和锯木厂的木材加工废物以及城市木质生物质。木质素提取工艺可使用乙醇或相关的溶剂以溶解木质素。木质素可保持为天然的并且不被工艺所降解。因此，木质素可更容易地被用作用于石油化学工业中使用的工业产品的取代物。
超临界水工艺可直接连接于纤维素木材废物以产生原油，原油然后可被蒸馏以产生一系列的高价值化学品、油和运输用燃料，产品。
本发明提供了一种用于加工木本植物生物质的整合的方法，包括：
(a)在提取木质素的单元中用溶剂溶液处理木屑，产生黑液；
(b)将防腐化学品的大部分作为淤渣分离；
(c)从所述含水的乙醇溶液中分离所述木质素；
(d)将在所述木质素提取之后产生的纤维素残余物去除；
(e)从所述纤维素残余物中产生浆料；
(f)将所述浆料进料至生物转换器以将所述纤维素材料和其他多孔生物材料转化为烃油淤渣；
(g)冷却所述烃淤渣至环境温度；并且
(h)从所述烃淤渣中通过提取回收生物粗产品，并从所述生物粗产品中回收所述防腐化学品的剩余物。
优选地，黑液用于加热进入单元的乙醇。
更优选地，回收并再循环来自黑液的乙醇。
来自烃油淤渣的热优选地用于加热进入生物转换器的另外的浆料。
优选地，所述方法包括干燥残余的淤渣以产生高磷肥。其可在加热的螺旋输送器上进行干燥，在所述螺旋输送器上，液体从淤渣排出并蒸发。
蒸发的液体可抽到冷却器中用于部分冷凝。
再循环来自冷凝的蒸气和从螺旋输送器排出的液体的轻质烃。
木质生物质选自主要由软木和硬木的种植森林、种植农作物和城市废物组成的组，所述软木例如松树，所述硬木例如桉树和柳树，所述种植农作物例如葡萄园、果树园、棕榈油种植园、草地、锯木厂、木质纤维。
乙醇可以是含水的并且以70％左右与水混合。
在单元中的温度可以是180℃以上并且压力至少是18巴。
可从黑液中以最小损失回收乙醇。
可通过沉淀从黑液中回收木质素。
所述沉淀可通过使用文丘里混合阀将充气水添加到所述黑液中，由此所述木质素形成大晶体并漂浮至液体表面而出现。可选择地，所述沉淀可通过从黑液中蒸馏溶剂从而将木质素浓缩到剩余的水中造成沉淀而出现。
所述纤维素残余物可通过碾磨并与合适的载体粉末混合而分解为浆料。
所述载体粉末可选自基本上由以下组成的组：钠、钾和钙的盐以及诸如藻类、糖、角蛋白、几丁质和胶原的其他碳水化合物。
可使用来自生物转换器产物的残余的热在生物转换器中产生近超临界水。
水的温度优选在400℃以下并且压力优选在350巴以下。
生物转换器可包括具有外部管和内部管的共轴环形管，设定所述外部管具有比内部管高的压力，配置所述内部管用于携带通过外部管的进料。
催化剂可与引入的进料混合并且优选为小于5％的碳酸钠。
优选地回收生物粗产品包括在逆流溶剂提取装置中提取生物粗产品。
可在所述提取装置中使用的溶剂优选地是轻质烃溶剂残余物，所述轻质烃溶剂残余物可包括来自生物油的轻馏分，从来自生物转换器的早期生产中回收所述生物油。
在已从提取中除去生物油的生物转换器残余物将包括饱和有水和轻质烃溶剂的淤渣。这可通过干燥器输送器分离以回收轻质烃残余物用于再使用。
本发明还提供一种用于加工植物生物质的方法，包括：
(a)使用溶剂从植物生物质中提取木质素以产生黑液；
(b)从所述黑液中将防腐化学品的大部分作为淤渣回收；
(c)除去在木质素提取后产生的纤维素残余物；
(d)从所述黑液中分离所述木质素；
(e)从所述纤维素残余物中产生浆料；
(f)将所述浆料进料至生物转换器以将所述纤维素材料和其他多孔生物材料转化为烃油淤渣；
(g)从所述烃淤渣中通过提取回收粗产品，从所述生物粗产品中分离，如果存在的话，剩余的防腐化学品；以及
(h)将残余的淤渣发送至肥料装置以回收高磷肥产品。
肥料装置可包括用于干燥肥料的干燥输送器和用于在干燥期间回收蒸发的液体的蒸气回收段。
蒸气可包括烃。
肥料可包括钾、镁、硝酸盐和其他有价值的元素。
本发明还提供了用于加工植物生物质的方法，包括：
(a)使用溶剂从植物生物质中提取木质素以产生黑液；
(b)从所述黑液中分离所述木质素；
(c)除去在所述木质素提取后产生的纤维素残余物；
(d)从所述纤维素残余物中产生浆料；
(e)在高压下将所述浆料进料至生物转换器以将所述纤维素材料和其他多孔生物材料转化为烃油淤渣；
(f)在高气体含量的条件下，通过颠倒安装平衡缸以使多余的气体能够被快速冲出，来调节和平衡横跨阀的压力；
(g)控制最接近所述生物转换器的阀以在相对侧的阀之间的最小压力差的时刻快速打开阀；以及
(h)通过提取从所述烃淤渣中回收生物粗产品。其还可包括顺次操作具有从动活塞的平衡缸。
本发明还提供了一种用于加工植物生物质的方法，包括：
(a)使用溶剂从植物生物质中提取木质素以产生黑液，将木屑进料至逆流提取柱的顶部入口，并且将溶剂进料至所述逆流提取柱的底部入口，所述逆流提取柱包括一系列竖直排列的阀，顺次操作所述阀以将木屑沿所述柱向下转移同时提供蒸煮时期用于提取木质素；
(b)将被配置在所述逆流提取柱的顶部、覆盖所述柱的最高层的蒸煮室的阀之上的防漏阀打开，以将木屑进料至所述顶部入口；
(c)将在覆盖所述逆流提取柱的底部蒸煮室的阀的下游的防漏阀打开，以移除纸浆；
(d)分离来自所述黑液的所述木质素；以及
(e)回收并再循环来自所述黑液的所述溶剂。
可选择地，具有一系列竖直排列的室和阀的柱可被分为排成一行的单个的室和阀，它们执行基本上相同的过程但以不同的构型。
本发明还提供了一种用于加工植物生物质的方法，包括：
(a)提取单元，其用于从植物生物质提取木质素；
(b)高压生物转换器反应器，其用于转化来自所述提取单元的残余物；
(c)多个压力平衡缸，其流体连接于生物转换器；
(d)控制系统，其用于控制最接近所述生物转换器的阀以在相对侧的所述阀之间的最小压力差的时刻快速打开阀；以及
(e)回收段，其用于通过提取从所述烃淤渣回收生物粗产品。本发明还提供了一种用于从废木料中除去有毒的防腐化学品并转化为有益的或无毒的形式的方法，包括如上详细说明地加工木本植物材料并且此外，确保化学品通过转化为油而被处置，并且从木质素和油中分离出的重金属成分用于提质加工和反向循环以作为新木料防腐剂被再利用。
工艺有效除去防腐剂的途径将根据化学品的类型变化。
在工艺中的第一步是通过高温高压乙醇或类似的溶剂从木材中溶液化木质素，所述类似的溶剂包括但不限于甲醇和丙酮。非常有可能的是，全部列出的防腐剂将作为淤渣沉淀析出，但取决于防腐化学品可在此工序中被溶液化并变成黑液的一部分。在下一阶段，木质素从溶液中沉淀。可能的是，余下的防腐剂将在此阶段保留在溶液中，因为它们具有比典型的木质素分子低的分子尺寸。如果这在实际中发生，则在木质素从黑液中分离之后，然后将直接地沉淀析出余下的化学品用于再循环。
如果化学品是这样的使得其可以与木质素一起出来，则可使用其他的分离技术来实现去除。这些包括在木质素仍在溶液中的情况下的pH调节和去除，或在木质素沉淀的情况下添加通过设计来确保防腐剂保持在溶液中的另外的溶剂。这些技术是本领域技术人员熟知的。
某些化学品可能已经变得附着在来自第一步的余下的纤维素。这些化学品将在洗涤、运输和碾磨阶段中与纤维素保持在一起。然后，当通过超临界反应堆加工时，纤维素将通过从分子中除去氧原子而被转化为烃油。防腐化学品的有机形式还将连同氯化物和其他卤素向具有钠的化合物的转化而被转化为烃并结合原油。随后，新的形式的重金属将通过在这些技术中的化学技术人员所熟知的标准提取技术从油中被分离出。
附图说明
图1是示出用于本公开内容的各种实施方案的、用于从木屑中提取木质素的工艺的简化的工艺流程图。
图2是示出用于本公开内容的各种实施方案的、用于从溶剂及再循环溶剂中分离木质素的工艺的简化的工艺流程图。
图3是示出用于本公开内容的各种实施方案的、用于将有机物转化为油淤渣的工艺的简化的工艺流程图。
图4是示出用于本公开内容的各种实施方案的、用于从油淤渣提取油的工艺的简化的工艺流程图。
图5是示出用于本公开内容的各种实施方案的、用于分离残余物并干燥以产生肥料的工艺的简化的工艺流程图。
图6示出对图1中示出的木质素提取器的可选择的布置。代替竖直排列，提取室，第1、2、3、4和5项，还可被布置为水平的行，其通过用于转移溶剂和黑液的泵压管连接。
具体实施方式
在本说明书中，提出某些特定的细节以便对本公开内容的各种实施方案提供全面理解。然而，在回顾本公开内容后，本领域技术人员将理解，本文公开的多种实施方案可在没有许多这些细节的情况下而被实施。在其他情况下，某些熟知的结构、器件、控制系统构型、仪表、阀和其他设备和操作、以及与木质素提取、植物操作和纤维素残余物向粗生物油的转化相关的材料和组合物未被详细描述以避免不必要地使本公开内容的实施方案的描述难理解。
应当理解，如本文使用的术语“一(a)”和“一(an)”是指“一个或多个”所列举的组分。使用可选方案(例如，“或”)应当被理解为是指可选方案中的任一个、两者或其任意组合。如本文使用的术语“包括(include)”和“包含(comprise)”作为同义词使用。
本公开内容中的多种实施方案是在使用木质生物质或木屑作为原料的背景下被描述的。然而，正如本领域技术人员在回顾本公开内容后所理解的，其他植物生物质或材料可能适合用于在本文所述的工艺和装置中的一段或多个段的加工，例如，诸如，在图3、4和5中大体描述的那些。上述的其他材料可包括，例如，但不限于，藻类、海藻、纤维素、下水污泥、干洗淤渣、除草剂、杀虫剂、和化妆水(例如来自Xerox的工艺)，其全部都能产生粗烃油。
在本文讨论的公开内容的多个实施方案中，除非上下文另外指示，否则可以通过一个或多个控制系统来控制工序，正如本领域技术人员在回顾本公开内容后所理解的。控制系统可包括一个或多个处理器、存储器、显示器件、和通讯端口，并且能够用于自动的或手动的感应控制或组合的自动和手动控制，以控制工艺设备或它们的部件，或监测工艺条件等等。
本公开内容中使用的木材可获得自软木例如松树或硬木物种例如来自木本灌木花园废物、种植或森林树木的柳树、森林残余物和锯木厂废物。本公开内容的某些实施方案包括用于从木屑提取木质素的工艺，例如能够使用在图1中所示的工艺流程图中大体表示的设备实施的工艺。
参考图1，本公开内容的多个实施方案包括使用木质素提取柱8和约60％至70％含水乙醇溶剂以从进料至提取柱8的木质生物质消化木质素。提取柱的操作压力可以是约十八(18)至二十三(23)巴(260-340psi)并且操作温度可以是约一百六十五(165)至二百三十(230)摄氏度。在此操作范围，木质素可有效溶于液体中，所述液体还被称为黑液，而纤维素和半纤维素多糖可保留在纸浆馏分中。在某些实施方案中，操作压力和温度在以上公开的范围的任何地方浮动，或可小于所说明的范围的最小值或可大于所说明的范围的最大值。
图1详细说明了用于从木质纤维素生物质材料除去木质素的典型的系统，所述除去是通过使用木质素提取液例如乙醇和并入一系列低阻力全流阀的竖直提取柱8。优选的，阀(例如，V1、V2、V3、V4、V5和V6)是等距的。木质纤维素生物质材料将具有比木质素提取液更高的比重。这可通过制备具有较大比重的木质纤维素生物质材料或通过制备具有较低比重的木质素提取液而获得。木质纤维素生物质通常被引入竖直的提取柱8的顶部并且阀(例如V1-V6)被按顺序排列以允许分阶段地打开每个第二阀以实现木屑通过木质素提取液逐步的顺次向下运动。同时，溶剂通过被泵送至柱8的底部而被引入并且通过木屑向上行进至顶部。这种运动还在除了在竖直的柱中最高的和最低的阀的每个第二阀被打开时实现。在一段时间的巩固之后，打开的阀关闭，每隔一个的第二阀打开以产生新的一系列的双室，并且该过程被重复，所述一段时间的巩固可以是例如10分钟。在木质纤维素生物质材料和木质素提取液之间的逆流流动导致在柱的底部的被净化的纤维素生物质以及在柱的顶部的具有高浓度的木质素的木质素提取液。在此木质素去除过程之后，在竖直的柱中最低的阀可被打开以使纤维素木质素材料沉积，并且在柱中空出的空间可被填充有木质素提取液。以类似的方式，在阀V1下的顶部室中的外部阀可被打开以取出在溶液中的提取的木质素，该提取的木质素可被称为“黑液”。当是空的时候，在顶部室中的压力被降低至大气压，因此顶部空出的空间可被填充有新鲜的木质材料用于木质素去除。
代替一个在另一个之上排列或堆叠的室的可选择的选项可以以水平行的、与管和泵构型肩并肩的室被分离并形成，以实现液体在相同的过程中作为优选的选项的转移。这种布置在图6中示出。
参考图2，在通过提取柱8从纸浆中除去黑液之后，木质素可使用文丘里混合器24从黑液中被回收。这可包括从罐12中将黑液的流引入快速移动的充气水的射流。已由相关领域的其他技术人员注意到，黑液与水的混合能够造成木质素以颗粒形式的沉淀。然而这种能够导致木质素颗粒的细胶体悬浮液，其难以漂浮至表面或下沉至底部。如果水以充气水的射流被引入，则木质素颗粒能够具有较大的尺寸，这避免了胶体条件。然后，混合物能够以相对慢的速度流到浮选罐26，且充气水具有气泡，气泡附接至木质素颗粒使木质素能够在浮选罐26中有效漂浮。
具有稀释的乙醇的水可从浮选罐26的底部被取出并连同没有漂浮的少量残余的木质素一起在工艺中被再循环。在再循环过程中，可在加热器6中从水和木质素蒸馏乙醇。木质素颗粒能够与相对纯的水再循环并能够再进入充气容器，然后是文丘里混合器，用于第二次机会在浮选罐26中被漂浮并被回收。
再次参考图1，在本公开内容的多个实施方案中的操作中，木材在加工开始前被切削，在某些实施方案中，木屑能够接收在具有约2mm至20mm的尺寸范围的场地干燥条件。在某些实施方案中，所述尺寸范围的下限是小于或大于2mm，和/或所述尺寸范围的上限是小于或大于20mm。在某些实施方案中，所述尺寸范围自身小于18mm而在某些实施方案中，所述尺寸范围自身大于18mm。木屑可被装载到木屑装料斗3，该装料斗在某些实施方案中可以是一(1)立方米，而在其他实施方案中，可大于或小于一(1)立方米。振动进料器14和木片提升机7可间歇地操作，如工艺可能所需要的，以将这些木屑的不连续的投料输送到提取柱8的顶部。
提取柱8可由通过短的线轴分开的一系列大的阀V1、V2、V3、V4、V5和V6构成，或由具有相同直径管的室1’、2’、3’、4’和5’构成。虽然当前的提取柱是150mm直径，但对尺寸没有限制并且设计可按比例放大以适合任何优选的设备生产需要。在某些实施方案中，室1’、2’、3’、4’和5’被装上护套并被加上外套以维持如以上所讨论的提取柱8中的工艺温度。
在某些实施方案中，在提取柱8的顶部，顶部阀(例如阀V1)以上，提供防漏阀，例如刀型阀16，以在顶部阀V1以上提供额外完全封闭的室，并且在底部阀(例如阀V6)以下，可提供另一防漏阀，例如刀型阀(在图1中被描述为V22)，以在底部提供完全封闭的室，以有助于防止从提取柱8的顶部和底部的连续溢出和泄漏。在图1中示出的特定的实施方案中，在阀V6和阀V22之间提供短的封闭的螺旋输送器以便节省高度，并且还提供了洗涤输送器。通过此实施方案，流出的纸浆能够在被向上输送至V22的同时，通过新鲜水的回冲而被洗出多余的乙醇。此实施方案不是必须的但是优选的选择。顶部刀型阀16仅在顶部阀V1被打开之后被打开，以便将木屑装载到提取柱8中。底部刀型阀22仅在底部阀V6被打开之后被打开，以便从提取柱8中去除纸浆。
在某些实施方案中，顶部V1阀通过控制系统连同第三阀V3和第五V5阀一起按顺序被打开。然后打开刀型阀16并且木屑的初始的投料能够落入第一室1’。同时，在第二2’室和第四4’室中的任何材料都下降一个室，并且乙醇/黑液上升到这些室。然后，那些阀，包括刀型阀16，可被关闭。然后，热的乙醇可被注入到顶部第一室1’，以将压力提升到操作压力(如上所述)，并且此后，阀在蒸煮时期期间保持关闭。在某些实施方案中，蒸煮时期的时间可以是约10分钟。在其他实施方案中，蒸煮时期可以比10分钟更长或更短。然后乙醇可从底部室(第五室5’)中被暂时移除，以降低那里的压力。然后，第二V2、第四V4和第六V6阀可以是打开的并且在第一1’、第三3’和第五5’室中的材料各自下降一个室。注意，落出最后的第五5’室的材料可流注到一池水中。所有的阀然后可被关闭并且热的乙醇可被再注入到第五5’室以提升到完全操作压力。再次地，阀可在蒸煮时期期间保持关闭。最后，包含溶解的木质素的所有乙醇(本文中还被称为“黑液”)可从顶部第一1’室中移除并且压力可被减小到接近大气压。此后，上述循环可被再起动。
从提取柱8排出的热的黑液可前进穿过热回收段，以便通过与新鲜的乙醇逆流地进入顶部的热交换器4然后进入冷却器10而冷却。黑液的压力在冷却器中被减小到大气压，且最后，低温黑液被卸载以储存在黑液容器12中。此外，新鲜的乙醇可从乙醇容器2被装载并首先前进穿过热交换器4以通过输出的黑液而被预热，然后接着前进到加热器6中，在加热器6中，乙醇被加压至操作压力并被加热至完全操作温度，准备好装载到提取柱8中。
在提取柱的底部一端，没有木质素的消耗的木屑可通过螺旋输送器20向上前进至洗涤输送器，直到它们排出被洗涤到纸浆产品容器21。
本公开内容的某些实施方案包括用于从提取介质(在以上实例中是乙醇)中分离木质素并且再循环该提取介质的工艺，例如可使用在图2中示出的工艺流程图中大体表示的设备而实施。
参考图2，在本公开内容的某些实施方案中，包含溶解于乙醇的木质素的黑液(在储存容器12中)可被向上抽吸到或泵送到文丘里混合器24中。在压力下充气的水在文丘里管24中形成射流，其能够与黑液相互作用。木质素可被迫使脱离溶液并进入浮选罐26。
在浮选罐26中，由水所包含的空气可形成小气泡，小气泡携带木质素晶体上升到浮选罐26的表面，在该表面处，浆状机构28可将木质素淤渣26’刮削出浮选罐26到泵30中，连同新鲜的水，用于洗涤。
泵30可将水以及木质素晶体从浮选罐26输送到水力旋流器32。现已在水力旋流器32中的气泡中被分离的木质素晶体可下沉到水力旋流器32的底部并排入脱水槽34中。
从脱水槽34中，湿的木质素可被转移到脱水螺旋输送器36中，该脱水螺旋输送器36可缓慢地将木质素从水中输送出并输送到旋转干燥管38中，并且在某些实施方案中，加热的空气在100℃至200℃之间的温度流过该干燥器管。多余的水可被允许从脱水槽向浮选罐26溢流以在处置前进一步处理。
旋转干燥器管38可缓慢地旋转并通过有规律地提升和倾倒淤渣到温空气流中以输送木质素淤渣，这是以和衣服干燥器的操作大致相似的方式。木质素到达管的下端时，水分已蒸发并且木质素粉末可倒入接受产品容器40。
在某些实施方案中，在浮选罐26中的乙醇/水混合物可从罐26的底部倾析出而没有木质素。此混合物可被抽吸首先穿过冷却器10(该冷却器比该混合物温度高)，然后与黑液逆流地穿过过热交换器4，最后进入下端的加热器6。在加热器6中的混合物的温度可上升直到混合物中的乙醇在顶部蒸馏出。在某些实施方案中，这可通过在约0.3至0.5巴的减压下真空操作而被部分地促进。在本公开内容的某些实施方案中，在加热器6顶部的水平可通过监测该水平并控制入口阀关闭直到该水平下降到低水平传感器来控制。
从加热器6被蒸馏的乙醇蒸气可进入热交换器4并在热交换器中沿管下降时冷凝。在热交换器4的下端，冷却的液态乙醇可进入真空泵9并最后被排入到新的乙醇容器2。
在某些实施方案中，在加热器6中定期地，残余的水的比例可上升到某一点，在该点处，水在蒸气中的比例不再适合于木质素提取工艺。控制系统可通过以下来确定此条件：监测在加热器顶部的蒸馏温度，并在由于上升的水的水平已经达到阈值温度时发送控制信号，正如由本领域技术人员在回顾本公开内容之后将理解的。在某些实施方案中，当系统中的绝对压力是约0.5巴至0.7巴时，所述阈值温度是约70℃至80℃。但这发生时，阀(在图2中未说明)在加热器的底部可被自动打开并且一部分的内容物可通过泵经由冷却器10被除去并进入高位槽。乙醇在此水中的比例可能是相当低的，在4％至8％的范围，并因此能够适合用于水文丘里管24。
本公开内容的某些实施方案包括用于将有机物，例如木质纸浆，转化为油淤渣的工艺，例如可使用在图3中示出的工艺流程图中大体表示的设备而实施。
如从木质素提取工艺中递送的、包含在纸浆产品容器21中的纤维素纸浆可被充分碾磨以在磨机44中形成可泵送的淤渣(参见例如图3)。这可能是必须的，因为作为原材料的纤维素由长的如纤丝的针状物组成，该针状物可能在管道改变和弯曲处交织在一起。
虽然本工艺的多个实施方案提供连续工艺，但它们还可作为一系列不连续的投料操作，这些不连续的投料定期地从一个步骤转到下一个步骤。特别地，淤渣可在两个阶段中被增加压力(如下进一步描述)直到它能够被迫使进入反应管56之一。在反应管56中，入口投料在它们沿着内管56a移动时，通过与热的产品材料热交换而被逐渐增加温度，所述热的产品材料也在外管56b与内管56a之间的环形空间56c中以反向逐渐移动，同时冷却。最终，引入的淤渣现在以较高的温度到达加热器段56’。在此段56’的温度使淤渣温度上升到反应设定点，该反应设定点在某些实施方案中可以是在约280℃至360℃之间，而同时，压力为使得淤渣与水被防止变成流，所述压力在某些实施方案中可以是约170至250巴。在高温下，水可改变其特性并且开始溶解淤渣。然后某些反应在淤渣与水之间发生，这些反应生成其他物质，如通过在设定点温度和压力下的混合物中的材料和热力学条件所确定的。原始的淤渣被转化为产品淤渣，其具有的主要成分是具有很高碳数的烃、二氧化碳气体、水、和原始成分非烃元素的残余的一系列矿物质。
最后，冷却的产品淤渣仍然处于高压下离开反应管56，并进入减压从动缸58。在减压后，产品淤渣进入产品容器60，并且主要是二氧化碳的气体被允许从液体和固体中分离。该气体从产品容器的顶部离开穿过气体流量计62以确保体积可被记录然后排出到大气。
液体和固体在产品容器60的底部从产品中离开并进入淤渣产品容器64以被储存用于下一提取过程(如下进一步详述)。
在某些实施方案中，由于在图3中大体表示的工艺的这部分中很高的压力，存在防止由仅在爆裂打开(cracking open)的瞬间造成的阀“线状磨损(wire-drawing)”的需求。如果“线状磨损”在从阀的一侧到另一侧具有显著压力差的情况下发生，则阀可能在几小时内被损坏。很高速度下的淤渣可冲过阀中的初始开口并快速地腐蚀封口和硬金属。为了保护淤渣处理阀，已开发了在开始打开的时间点平衡阀的每一侧上的压力的技术。例如，首先，压力采用通过自动控制系统的作用被粗略地平衡。专用的从动缸用于对每一侧精确地调节压力。特别地，这种使用从动缸的自动平衡可如这里描述的配置。然而，这样的技术在其中存在高比例的固体的某些淤渣操作的时候是不够的。
不受限于理论，本发明人于此注意到，在反应管56中的反应阶段之后，某些有机材料已被转化为占总产品的55％的量的简单的油和二氧化碳。在约250巴或更高的高压下，气体可能包含在产品中的小气泡中，并可能在产品被减压时大大膨胀。因此，在上述用于经阀平衡压力的系统和方法中，平衡缸将需要很大以便有效平衡压力，这可能不实际。可选择地，本公开内容的多个实施方案包括：对于本发明的某些实施方案，使用具有例如75mm直径和3米长的尺寸规格的加大的平衡缸。此外，平衡缸可与所述缸的顶部的淤渣入口和出口颠倒安装以冲出游离的二氧化碳，这与正常的直觉实践是相反的。另外，在阀的相对侧之间的最小压力差的情况下，控制系统可被用于快速打开阀V4。这可包括，例如，额外的压力平衡缸连接在V3和V4之间，以便在减压操作期间抵消压力。
不受限于理论，在中间试验装置的操作中，通过对条件的观察，相信在膨胀足够快时，膨胀的绝热特性导致气泡立即大大地冷却，这充分地限制膨胀以允许阀在气体快速获得升温之前安全打开以利用周围的介质来平衡。这种条件持续不长并且通常不长于约3秒，但对于阀在气体在温暖的情况下开始膨胀之前被打开是足够长的。如果阀V4不能足够快地打开，则封闭的温暖的气体将会压力升高并在阀V4需要打开时产生横跨阀V4的压力差。
参考图3，在本公开内容的某些实施方案中，由图1中说明的工艺产生的木质纸浆、和在纸浆容器21中保持的其他纤维素材料(“纸浆”)可被装载到纸浆装料斗42。从那里，纸浆可被进料至磨粉机44，且磨粉机可执行锤击动作，以被选择来将稍微易碎的纤维素材料打碎成短片(shortpiece)，这些短片落入罐46。
在罐46中的磨碎的纸浆原料随后可与水和其他增稠剂混合，如可能需要、与少量催化剂合并、从源45流入罐46，以在罐46中产生可泵送的淤渣。
进料泵48可定期地将可泵送的淤渣泵送至进料容器50。在某些实施方案中，进料容器50可以是能够包含、或可被认为(rate)用于，高至二(2)巴的加压，以用于方便地装载反应器装置，如控制系统需要的。在某些实施方案中，进料容器50被认为用于比二(2)巴更高的压力或更低的压力。在填充之后，进料容器50自动加压(例如，高至二(2)巴)。
阶段一泵52可从进料容器50装载有投料并且此投料可在压力下经过阀V1’转移至高压(HP)从动泵54。HP从动泵54可在高系统压力下经过阀V2’装载投料至单选择的(single selected)反应管56，而同时允许反应的投料仍然在压力下流过阀V3’至从动产品泵(减压泵)58。然后可关闭阀V2’和V3’。然后减压泵58可减少泵中的压力至接近大气压。然后可打开阀V4’并且可将投料排出到产品容器60中。沉降后，可能主要是CO2的产品气体可被允许经过气体流量计62排出。然后，淤渣产品可被允许从产品容器60流入产品容器64。
如前所述，在某些实施方案中，提供压力平衡缸以确保在阀V2’和V3’被允许打开之前压力在阀V2’和V3’的两侧上被平衡。这可消除通过淤渣的大部分磨损。
反应管56的数量和长度可根据所需的生产能力和由用户认为必须的反应时间的长度来确定。在某些实施方案中，实际的数量被认为是至少九个管56，每个管至少十八(18)米长。
每个管56可具有共轴的壁，且内管56a具有直径25mm而外管56b具有直径76mm。进料材料可在一端进入穿过内管56a并沿长度在阶段中前进至加热器端56’。在途中，投料将推动在其前面的先前的投料。
在加热器端部56，打开的内管56a允许进料材料进入外管56b，外管56b具有关闭的末端使得所述材料被迫使沿着内管和外管之间的环形空间56c返回。加热器段56’可被配置为加热在其区域中的全部外管56b至设定点温度。反应器管56将通过热交换加热内容物，并实现纤维素材料和水到烃油淤渣的期望的反应，正如本领域技术人员在回顾本公开内容之后将理解的。
当先前的投料进入内管56a时，材料被迫使在阶段中沿着内管56a向下移动，然后沿着外管56b返回。在移动期间以及在静止期间，在内管56a和外管56b之间的环形空间的加热的材料将把热传递到内管56a中引入的材料。因为整个管56能够很好地被绝热以保持热量，对于任一投料到达温度所需的大部分热量能够通过来自流出的反应的材料的热传递获得，并且可能仅需要通过加热器56’被输入的补充加热(top-up heating)。当反应的材料随后离开管组件56时，其可通过在入口的初始的末端处的歧管段以适宜的低温流出，所述适宜的低温通常可以是小于60°。控制系统可用于控制加热器56’并调节向管反应器的投料比，以适应所期望的温度、压力和蒸煮时间。在某些实施方案中，控制反应器管56的变量因此可以是投料比和加热器56’温度。此外，安全性可通过对温度和压力水平的三个级别的控制来提高。
在本公开内容的某些实施方案中，在图3中大体描述的工艺包括以下步骤：(i)在反应器管56中在200巴以上加热来自罐46的可泵送的淤渣至340摄氏度以上。(ii)在此200巴的压力下，淤渣随后通过与在反应器管56中引入的淤渣的热交换而被冷却至200℃以下。(iii)此后，淤渣通过减压58返回大气压，并且允许CO2被排出，如通过气体流量计62所测量的。如在图4中大体描述的，淤渣可与低碳烃溶剂(例如己烷)混合。
不受限于理论，本文的发明人推理，在工艺步骤(i)期间，糖被转化为酸气与醇的混合物，然后在步骤(ii)中，气体被转化为复杂的高端碳固态分子(complex high end carbon solid molecule，地质学家通常称为“油母质(kerogen)”)。最后，在步骤(iii)期间，较轻的烃从高碳分解的分子中被提取。
参考图4，在某些实施方案中，提供了用于从油淤渣中提取油的工艺，并且该工艺能够利用与图1中描述的某些相同的工厂设备。对于大规模加工和最大化工厂的生产量，图4中所示的设备单元可被添加到图1中所示的设备单元，但对于较小的生产量操作，某些相同的设备可用于从木材的木质素提取和用于从油淤渣的油提取。
在本公开内容的某些实施方案中，源自反应器管56的产品淤渣快速沉降为浓淤渣和水层。所述水可被倒出淤渣，该淤渣然后需要用轻质烃溶剂加工。此工艺可以在逆流提取柱8’中进行以最大化油提取和最小化所需的溶剂使用。溶剂能够对浓淤渣作用并将烃打破为具有低得多的碳数的较轻的烃，通常在C8到C14的范围。装有溶剂溶液(被称为黑液)的油随后可被蒸馏以回收原始的溶剂，其随后返回用于加工另外的淤渣。然后，在此操作后剩余的原油可被排出以形成产品原油。某些来自淤渣的残余的水可从油中被倒出。此水将是多余的并可被传送以在工厂的另一部分被再使用，或处置为废物。
参考图4，特别是从油淤渣中提取油，在提取柱8’中使用的溶剂可以是约己烷大小的轻质烃溶剂。此外，可以使用用于与木质素提取所使用的相同的控制系统的嵌入式控制程序。如果使用与图1中所示相同的工厂设备，淤渣软管7’需要被连接至淤渣容器(例如中型散装容器(intermediatebulk container)或“IBC”)上的出口，在其他方面，这样的连接可以是永久性的。
为了加工油淤渣，提取柱8’的顶部阀V1随后可连同第三阀V3和第五阀V5一起按顺序被打开。然后，淤渣初始的投料能够被转移至第一室1’。同时，在第二室2’和第四室4’中的任何淤渣都能够下降一个室。然后阀可关闭持续提取时段(可以是，例如，15分钟)。然后第二阀V2、第四阀V4和第六阀V6可被打开并且在第一室1’、第三室3’和第五室5’中的材料可下降一个室。在某些实施方案中，当这发生时，落出最后的第五室5’的淤渣流注到中心管20’。再次地，阀可随后关闭持续提取时段。然后溶剂可被注入到第五5’室并且包含溶解的油和黑液的全部溶剂可从顶部第一1’室中被去除。此循环可被重复。提取柱的操作温度和压力范围可被保持在约15至25摄氏度和0.1至0.4巴。
在黑液离开提取柱8’后，其可通过进入顶部的热交换器4’然后是加热器/蒸馏单元6’而前进通过加热段。在加热至溶剂(例如己烷)的蒸发温度后进行蒸馏，所述蒸发温度可以在约80至95摄氏度。添加黑液直到加热器单元6’的水平达到最大水平，基于水平传感器，并且然后继续蒸馏直到最后的设定点温度表示溶剂蒸馏的完成。当达到设定点温度时，其表示所有溶剂已被蒸馏并且加热器产物室充满成品油。成品油可被自动排出到成品油鼓65’直到达到加热器6’上的低水平指示器。然后可以添加另一黑液的投料并且蒸馏重新开始。
从加热器6’蒸馏的溶剂蒸气可前进至热交换器4’，其中它们浓缩为液体，同时与从提取柱8’引入的黑液热交换。在作为液体从热交换器4’的底部离开后，溶剂进入冷却器10’用于进一步的冷却且还用于储存91’。如工艺可能需要的，冷的溶剂可被取出并当缺乏进行的投料时被注入到提取柱的第五(5)室。溶剂由此被再循环。
在提取柱8’的底端，没有油的、耗尽的残余物可前进进入残余物排出泵并然后前进到溶剂90’，及初始的肥料淤渣容器。此初始的肥料淤渣可具有残余的高磷肥其带有溶剂和水的明显痕量。肥料可从淤渣中被提取为可用的，如下所述。
本公开内容的某些实施方案包括用于从肥料淤渣中分离残余物并且干燥纯化的材料为肥料的工艺，例如可使用在图5中所示的工艺流程图中大体表示的设备来进行。
参考图5，在某些实施方案中，来自罐90’的淤渣残余物可通过管被引导至加热的干燥的输送器66的中点66’。输送器66的螺旋可缓慢地使固体淤渣向上移动至递送点68。同时，来自所述淤渣的液体可沿输送器66逆着螺旋方向向下至关闭的底端70。液体可穿过连接至传输泵72的抽吸处的管被转移。
在淤渣中夹带的一些溶剂和水可通过加热的输送器66表面被蒸发并向刚好高于初始的淤渣入口点66’的抽吸点74运动。蒸气可被抽到并引导到冷却器76，并通过冷却水冷却。冷凝的蒸气将加入到传输泵72的抽吸处的管。冷却器76下游的小的简单的分离柱78可从液体分离蒸气。液体可加入到传输泵72的管，并且蒸气将进入较低温度制冷器单元80使得能够发生进一步冷凝。到达制冷器80的顶部的蒸气将被视为包含空气的不可冷凝气体，并且通过管82被引导到通风管道系统。任何另外的冷凝物将加入到传输泵72的抽吸处的管。
在离开传输泵之后，排出物可进入液-液相分离柱84。两个分离的液相可分离。轻质烃液体可形成顶层，而较重的水将是下层。水可离开柱84的底部并被引导至废物，而烃液体可被引导至在提取设备区域中的烃储存容器91’。同时，加热并干燥的淤渣可到达干燥输送器66的顶部并作为肥料下降到干燥的肥料产品容器86。
关于从废木料中除去防腐化学品和向有用的或无毒的形式的转化，已被用于处理木材的防腐化学品的列表是非常多样的且增长的。作为定义，合适的化学品必须首先是对真菌和细菌有毒的。此外，它必须是可容易地运输到木材的孔隙，并且能够固定在适当位置且不容易被洗出木材。这些性质使得防腐化学品的除去难以实现。
常见的防腐化学品及其目前的用途可如下列出：-
杂芬油，仍然常用但是致癌。用于许多铁路枕木。
PCP，一种氯代烃，现在被禁用，因为它包含二噁英，但非常老的木材可能被怀疑包含这种物质。
TBTO，三丁基二氧化锡，作为海洋毒素用于舟船防污。
CCA，常用，铜铬砷，不能被烧。
LOSP，轻有机溶剂防腐剂，包含氯代化合物。
CA-B，铜唑，还有若干衍生物，通常是氯代的。
其他，丙环唑，戊唑醇，苄氯菊酯
通过如上所述的用于将纤维素转化为油的工艺，所有这些在理论上可被处理且被使得无毒。必要的额外步骤是确保化学品事实上通过转化为油而被处置，并且从木质素和油中分离出的重金属成分用于提质加工和反向循环以作为新木料防腐剂被再利用。工艺有效除去防腐剂的途径将根据化学品的类型变化。
在工艺中的第一步是通过高温高压乙醇或从木材中溶液化木质素。非常有可能的是，全部列出的防腐剂将在此工序中也被溶液化并变成黑液的一部分。在下一阶段，木质素从溶液中沉淀。可能的是，防腐剂将在此阶段保留在溶液中，因为它们具有比典型的木质素分子低的分子尺寸。如果这在实际中发生，则在木质素从黑液中分离之后，然后将直接地沉淀出余下的化学品用于再循环。
如果化学品是这样的使得其可以与木质素一起出来，则可使用其他的分离技术来实现去除。这些包括在木质素仍在溶液中的情况下的pH调节和去除，或在木质素被沉淀的情况下添加被设计来确保防腐剂保持在溶液中的另外的溶剂。这些技术是本领域技术人员熟知的。
某些化学品可能已经变得附着在来自第一步的余下的纤维素。这些化学品将在洗涤、运输和碾磨阶段中与纤维素保持在一起。然后，当通过超临界反应器加工时，纤维素将通过从分子中除去氧原子而被转化为烃油。防腐化学品的有机形式还将连同氯化物和其他卤素向具有钠的化合物的转化而被转化为烃并结合原油。随后，重金属的新的形式将通过在这些技术中的化学技术人员所熟知的标准提取技术从油中被分离出。
虽然为了说明的目的本公开内容的特定实施方案已在前面被描述，但正如相关领域技术人员在回顾本公开内容之后所理解的，可进行多种等同的修改而不偏离本公开内容的精神和范畴。可合并多种描述的实施方案以提供另外的实施方案。描述的系统、结构和方法可省略某些要素或行为，可增加其他要素或行为，或可合并要素或以与所描述的不同的顺序来执行行为，以便获得本公开内容的多种优势。根据以上的详细说明可对本公开内容做出这些以及其他的改变。
工业实用性
本发明可用于其中需要从生物质中除去化学品残余物的多种工业中。在处理过的木材中某些化学品的存在使得难以容易地处置木材。例如，木材通常在填埋场中被处置。然而，由于现在对填埋场的压力以及对安全处置处理过的木材的需求，本发明将可通过去除防腐化学品和其他有毒化学品中的大部分而用于处理这样的废木材，并允许更安全地处置较低毒性的材料到填埋场。此外，本发明提供了木质素的回收以及将纤维素废物转化以产生有益的生物粗产品的生物转换器。

Claims (34)

1.一种用于加工木本植物生物质的方法，包括：
(a)在提取木质素的单元中用溶剂溶液处理木屑，产生黑液；
(b)将防腐化学品的大部分作为淤渣分离；
(c)从所述含水的溶剂溶液中分离所述木质素；
(d)将在所述木质素提取之后产生的纤维素残余物去除；
(e)从所述纤维素残余物中产生浆料；
(f)将所述浆料进料至生物转换器以将所述纤维素材料和其他多孔生物材料转化为烃油淤渣；
(g)冷却所述烃淤渣至环境温度；并且
(h)从所述烃淤渣中通过提取回收生物粗产品，并从所述生物粗产品中回收所述防腐化学品的剩余物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中用于处理所述木屑的所述溶剂溶液选自包括以下的组：乙醇、甲醇或丙酮。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述溶剂溶液是乙醇。
4.根据任一前述方法所述的方法，其中来自步骤(a)的所述黑液用于加热进入所述单元中的溶剂溶液。
5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中从所述黑液中回收并再循环步骤(c)中的所述溶剂溶液。
6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中从来自步骤(f)的所述烃油淤渣产生的热用于加热进入所述生物转换器的另外的浆料。
7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中干燥残余的淤渣以产生高磷肥。
8.根据权利要求7所述的方法，其中在加热的螺旋输送器上干燥所述残余的淤渣，在所述螺旋输送器上液体从所述淤渣排出并蒸发。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述蒸发的液体抽到冷却器中用于部分冷凝。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中再循环来自所述冷凝的蒸气和从螺旋排出的液体的轻质烃。
11.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述木质生物质选自主要由软木和硬木的种植森林、种植农作物和城市废物组成的组，所述软木例如松树，所述硬木例如桉树和柳树，所述种植农作物例如葡萄园、果树园、棕榈油种植园、草地、锯木厂、木质纤维。
12.根据权利要求3所述的方法，其中所述乙醇是含水的并且以70％左右与水混合。
13.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述单元处于约1800摄氏度的温度。
14.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述压力大体上处于18巴。
15.根据任一前述权利要求所述的方法，其中通过沉淀从所述黑液中回收所述木质素。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述沉淀通过使用文丘里混合阀将充气水添加到所述黑液中，并且由此所述木质素形成漂浮至液体表面的大晶体而出现。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述沉淀通过从所述黑液中蒸馏溶剂从而将所述木质素浓缩到剩余的水中，造成沉淀而出现。
18.根据任一前述权利要求所述的方法，其中将所述纤维素残余物通过碾磨并与合适的载体粉末混合分解为浆料。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述载体粉末选自基本上由以下组成的新的组：钠、钾和钙的盐以及诸如藻类、糖、角蛋白、几丁质和胶原的其他碳水化合物。
20.根据任一前述权利要求所述的方法，其中使用来自所述生物转换器产物的残余的热在所述生物转换器中产生近超临界水。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述水的温度在约400℃以下并且压力在约350巴以下。
22.根据任一前述权利要求所述的方法，其中催化剂与所述引入的木屑混合。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述催化剂为小于约5％碳酸钠。
24.根据任一前述权利要求所述的方法，其中在逆流溶剂提取装置中提取所述生物粗产品。
25.根据任一前述权利要求所述的方法，其中用于步骤(h)的所述溶剂是轻质烃溶剂残余物，所述轻质烃溶剂残余物可包括来自生物油的轻馏分，从来自所述生物转换器的早期生产中回收所述生物油。
26.根据任一前述权利要求所述的方法，其中在所述生物转换器残余物中饱和有水和轻质烃溶剂的所述淤渣通过干燥器输送器被分离以回收所述轻质烃残余物用于再使用，所述生物转换器从所述提取物中去除生物油。
27.一种用于加工植物生物质的方法，包括：
(a)使用溶剂从植物生物质中提取木质素以产生黑液；
(b)从所述黑液中将防腐化学品的大部分作为淤渣回收；
(c)移除在木质素提取后产生的纤维素残余物；
(d)从所述黑液中分离所述木质素；
(e)从所述纤维素残余物中产生浆料；
(f)将所述浆料进料至生物转换器以将所述纤维素材料和其他多孔生物材料转化为烃油淤渣；
(g)从所述烃淤渣中通过提取回收粗产品；并且从所述生物粗产品中分离，如果存在的话，剩余的防腐化学品，以及
(h)将残余的淤渣发送至肥料装置以回收高磷肥产品。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述肥料装置包括干燥输送器干燥所述肥料并且在干燥期间回收液体。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述蒸气包括烃。
30.根据权利要求27所述的方法，其中所述肥料包括钾、镁和硝酸盐肥料。
31.一种用于加工植物生物质的方法，包括：
(a)使用溶剂从植物生物质中提取木质素以产生黑液；
(b)从所述黑液中分离所述木质素；
(c)移除在所述木质素提取后产生的纤维素残余物；
(d)从所述纤维素残余物中产生浆料；
(e)在高压下将所述浆料进料至生物转换器以将所述纤维素材料和其他多孔生物材料转化为烃油淤渣；
(f)在高气体含量的条件下，通过颠倒安装平衡缸以使多余的气体能够快速冲出，来调节和平衡横跨阀的压力；
(g)控制最接近所述生物转换器的阀以在相对侧的阀之间的最小压力差的时刻快速打开阀；以及
(h)通过提取从所述烃淤渣中回收生物粗产品。
32.一种用于加工植物生物质的方法，包括：
(a)使用溶剂从植物生物质中提取木质素以产生黑液，将木屑进料至逆流提取柱的顶部入口，并且将溶剂进料至所述逆流提取柱的底部入口，所述逆流提取柱包括一系列竖直排列的阀，顺次操作所述阀以将木屑沿所述柱向下转移同时提供蒸煮时期用于提取木质素；
(b)将被配置在所述逆流提取柱的顶部、覆盖所述柱的最高层的蒸煮室的阀之上的防漏阀打开，以将木屑进料至所述顶部入口；
(c)将在覆盖所述逆流提取柱的底部蒸煮室的阀的下游的防漏阀打开，以移除纸浆；
(d)分离来自所述黑液的所述木质素；以及
(e)回收并再循环来自所述黑液的所述溶剂。
33.根据权利要求32所述的方法，其中所述室和阀被排列成一行，执行基本上相同的过程但以不同的构型。
34.一种用于加工植物生物质的设备，包括：
(a)提取单元，其用于从植物生物质提取木质素；
(b)高压生物转换器反应器，其用于转化来自所述提取单元的残余物；
(c)多个压力平衡缸，其流体连接于生物转换器；
(d)控制系统，其用于控制最接近所述生物转换器的阀以在相对侧的所述阀之间的最小压力差的时刻快速打开阀；以及
(e)回收段，其用于通过提取从所述烃淤渣回收生物粗产品。
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