CN106795437B - 加氢热解所产生的二氧化碳用于工艺惰化的用途 - Google Patents

Abstract

一种加氢热解方法包含将(i)氢气和(ii)含生物质原料或生物质衍生原料馈送到加氢热解反应容器中。所述方法包含产生含CO₂蒸气流和至少一种液体产物。从含CO₂蒸气流中分离出的CO₂产物有利地用于加氢热解方法的至少一种惰化功能。代表性惰化功能包括：操作固体输送设备、覆盖液体容器、干燥含生物质原料或生物质衍生原料、输送或分离固体，和其组合。重要的是，这些惰化功能所利用的CO₂产物可以主要地(若非完全(依据原料的性质))获自生物质中的可再生碳。

Description

加氢热解所产生的二氧化碳用于工艺惰化的用途

相关申请案的交叉参照

本申请要求2014年9月5日所提交的美国申请第14/479,246号的优先权，其内容全部结合在此供参考。

技术领域

本发明涉及使用通过加氢热解工艺所产生的二氧化碳作为惰性气体来维持加氢热解工艺的一或多种且可能所有的惰化需求。

背景技术

生物质是指衍生自活或死亡生物体的生物材料且包括木质纤维素材料(例如木材)、植物油、碳水化合物(例如糖类)、水生材料(例如藻类、水生植物和海藻)，以及动物副产物和废料(例如下水、脂肪和污水污泥)。在生物质的传统热解(典型的是在惰性气氛中进行的快速热解)中，获得浓稠的酸性反应性液体生物油产物，其含有在工艺期间形成的水、油和炭。存在于生物质中的许多氧最终驻留于生物油中，由此增强了其化学反应性。

传统生物油的特征总酸值(total acid numbers，TAN)在100-200范围内，致使其腐蚀性高。此外，这种产物倾向于经历聚合，由于水混溶性和极高含氧量(约40重量％)而一般与石油烃不相容，且具有低热值。传统热解的不稳定生物油倾向于随时间推移而变稠且还能够反应到亲水相和疏水相形成的点。因此，这种产物的运输和利用是有问题的。另外，难以将这种产物升级为液态烃燃料，原因是在传统热解工艺(包括快速热解)中典型地发生逆行反应。已显示用甲醇或其它醇稀释可降低所形成的生物油的活性和粘度，但这种方法由于使热解液体稳定化所需的大量醇无法回收而被视为不实际的或经济上不可行的。趁液体热解产物仍呈气相时从其中除去因传统热解所产生的炭又存在着技术上的挑战。热解蒸气中的大量氧气和自由基仍具有高度反应性且在与过滤器或其它固体分离器表面上的炭颗粒接触时形成沥青样材料。因此，用于从热的热解蒸气中分离炭的装置可由于在此类装置表面的炭层上和炭层内以及多孔过滤器元件的孔隙内发生炭和热解蒸气成分的反应而变得快速堵塞。最后应注意，使用传统加氢转化工艺升级热解油消耗了大量的H₂，且满足产品质量要求所需的极端工艺条件(包括高氢气压力)使得此类工艺不经济。反应内在地失去平衡，原因是由于需要高压力而产生太多的水，同时消耗太多的H₂。另外，由于热解油中存在反应性焦炭前驱物或作为催化的结果产生了焦炭，因此传统的加氢转化反应器可能快速出现高压力差。

最近，已揭露了在生物质热解(即，加氢热解)中使用氢气。举例来说，已发现US 8,492,600中教示的加氢热解方法克服传统快速热解工艺的多种缺点，包括上文所述的缺点，且已经产生了多种其它加工优势。尽管有了这些和其它改进，但是就工艺经济以及总体碳排放(与生物燃料最终产物的产生有关，例如基于其温室气体(GHG)排放的生命周期评估)而言，加氢热解领域仍在不断地寻求更深远的进步。此类进步在确立与传统石油精炼工艺的竞争力方面(就成本与产品品质而言)具有重大的意义。

发明内容

根据本发明的方面，加氢热解方法包含将(i)氢气和(ii)含生物质原料或生物质衍生原料(例如脱除挥发份及/或加氢热解之后，衍生自含生物质原料的预处理原料)馈送到加氢热解反应容器中。所述方法包含产生含CO₂蒸气流和至少一种液体产物。所述方法包含使用从含CO₂蒸气流中分离出的CO₂产物实现加氢热解方法的至少一种惰化功能，代表性惰化功能更充分地描述于下文。

不同于由可再生原料(如木质纤维素材料)生产生物油的传统热解工艺，“加氢热解”伴有氢化脱氧且因而涉及在升高的操作压力下使用氢气。因此，加氢热解方法的安全操作非常重要，因为即使小的泄漏(在传统热解中可能不会成为担心的理由)也会在加氢热解中存在潜在的火灾或爆炸危险。在解决为了使加氢热解变成商业现实所必需的安全需求时，现已经发现与工艺有关的各种惰化功能典型地需要惰性气体的量和流速相当大，以便减少或排除火灾及/或爆炸的风险，或以其它方式遵守操作地点适用的安全规定。此类惰化功能包括(i)操作固体输送设备，如用于输送微粒固体的闭锁料斗；(ii)覆盖液体容器；(iii)干燥含生物质原料或生物质衍生原料；及/或(iv)借助流动的气流输送和/或分离固体。

按照惯例，惰性气体(如高纯度氮气和/或氩气)提供所需惰化功能和有效解决火灾和爆炸风险的能力已被广泛认知。然而，从外部来源提供此类气体不仅代表了原材料成本增加，而且与生产较高值液体(如含烃生物燃料最终产品和掺混组分)有关的总体GHG排放增加。后者的缺点是与生产高纯度惰性气体(例如使用低温蒸馏或膜分离)有关的传统能量需求(例如煤燃烧发的电)的结果。

有利的是，本发明的方面涉及以下发现：加氢热解工艺中所产生的二氧化碳(CO₂)本身可以充当容易利用的惰性气体用于上述一或多种且优选所有惰化功能。以此方式可以减少或完全排除引进惰性气体的需求和相关成本。重要的是，这些功能所用的CO₂主要(若非完全(取决于原料性质))是从生物质中的可再生碳获得。因此，不同于传统惰性气体的使用，此类“内部”CO₂的使用不会增加如本文所述的较高值液体(例如含烃生物燃料)的碳排放(基于其GHG排放的生命周期评估(LCA))。

实施例涉及加氢热解方法，其包含将(i)氢气和(ii)含生物质原料或生物质衍生原料馈送到加氢热解反应容器中。产生含CO₂蒸气流和至少一种液体产物，且从含CO₂蒸气流中分离出的CO₂产物可以用于加氢热解方法的至少一种惰化功能。惰化功能可以选自由以下组成的群组：操作固体输送设备、覆盖液体容器、干燥含生物质原料或生物质衍生原料、输送和/或分离固体，以及其组合。

根据特定实施例，从中分离出CO₂产物的含CO₂蒸气流可以选自由以下组成的群组：(i)加氢热解反应器蒸气，其获自加氢热解反应器输出物；(ii)加氢转化段输出物；(iii)预反应器蒸气流或提纯过的预反应器蒸气流，；和(iv)再生排出物或加氢气化排出物。

在其它实施例中，加氢热解方法可以进一步包含：从加氢热解反应容器中抽出加氢热解反应器输出物；将从加氢热解反应器输出物中获得的除去基本上所有炭颗粒后的加氢热解反应器蒸气馈送到加氢转化反应容器中；使加氢热解反应器蒸气的至少一部分在加氢转化段中加氢转化以获得加氢转化段输出物；通过使加氢转化段输出物中的基本上完全脱氧的烃液体(和任选的单独或可相分离水相加氢转化产物)冷凝来回收加氢转化气体混合物；以及将加氢转化气体混合物的至少一部分引入蒸汽重整器中，从而在蒸汽重整器排出物中除净产生氢气之外，还提供CO₂的净产生。在这种情况下，含CO₂蒸气流可以是蒸汽重整器排出物，且CO₂产物可以作为从蒸汽重整器排出物中分离的富CO₂产物回收。

在其它实施例中，从含CO₂蒸气流中分离且用于本文所述的任一种惰化功能的一或多种CO₂产物包含从含生物质原料或生物质衍生原料中的可再生碳衍生的CO₂。根据具体实施例，此类CO₂产物包含仅从含生物质原料或生物质衍生原料中的可再生碳衍生的CO₂。举例来说，此类CO₂产物可以包含衍生自以下的CO₂：含生物质原料或生物质衍生原料或这些原料经进一步处理的含碳产物(例如焦炭或如下文更详细所述可以在催化剂或固体床材料上聚积的碳，或者炭)的至少一次转化，其中转化选自由加氢热解、脱除挥发份和燃烧组成的群组。

结合附图阅读以下具体实施方式，将显而易知本发明的上述和其它方面、特征和优点。

附图说明

结合附图参考以下描述可以更全面地了解本发明的示例性实施例和其优点，其中相同的元件符号或最后两位数字相同的元件符号表示相似的特征且其中：

图1是根据本发明的一个实施例的系统的示意性流程图，其包括蒸汽重整器、分离设备和二氧化碳歧管；

图2是一个示意性流程图，根据本发明的一个实施例，其包括图1的系统、闭锁料斗和加氢热解反应器；

图3是一个示意性流程图，根据本发明的另一实施例，其包括图1的系统、预反应器和加氢热解反应器；

图4是一个示意性流程图，根据本发明的另一个实施例，其包括图1的系统、预反应器和加氢热解反应器；和

图5是一个示意性流程图，其包括图1的系统，所述系统集成到包括加氢转化反应器的加氢热解工艺中。

应理解图1-5呈现了本发明的图解说明和/或所涉及的原理。为了便于解释和理解，使用了简化的工艺流程方案。对本发明的理解非必需的细节(包括泵、加热器和一些热交换器、阀门、仪表和其它项)未绘示。如具有本发明知识的所属领域技术人员显而易见，根据本发明的各种其它实施例提供经加氢处理的生物燃料的方法将具有部分根据其特定用途决定的配置和组件。

具体实施方式

加氢热解方法和包含CO₂的蒸气流

加氢热解方法包括加氢热解步骤，其发生于含有氢气和脱氧催化剂的加氢热解反应容器中。代表性加氢热解步骤描述于例如美国专利第8,492,600号。加氢热解通常涉及将氢气与含生物质原料和/或生物质衍生原料馈送到在升高的温度和压力下操作的加氢热解反应容器中。从而产生一或多种含CO₂蒸气流，其典型地伴有至少一种液体产物，如加氢热解生物油和/或其它“较高值”液体，“较高值液体”是指与含生物质原料或生物质衍生原料或其组合相比具有更大值(例如按重量计)的液体产物。代表性较高值液体包括适合于特定目的的个别化合物(例如左旋葡聚糖)、一类化合物(例如芳族烃)和化合物混合物(例如适用作运输燃料或或以其它方式掺混到此类燃料中的汽油或柴油沸点范围烃)。

“生物质”是指生活在地球表面上或地球海洋、河流和/或湖泊内的生物体所衍生的物质。代表性生物质可以包括任何植物材料，或植物材料的混合物，如硬木(例如白木树)、软木、硬木或软木树皮、木质素、藻类和/或浮萍(海草)。能源作物或者农业残余物(例如采伐残余物)或其它类型的植物废料或植物源废料也可用作植物材料。除“特意的”能源作物(如柳枝稷、芒草和藻类)以外，具体的示例性植物材料还包括玉米纤维、玉米秸秆和甘蔗渣。短轮伐期林业产物(如能源作物)包括桤木、白蜡木、南方山毛榉、桦木、桉树、白杨、柳树、构树(paper mulberry)、澳洲黑檀(Australian Blackwood)、美国梧桐(sycamore)和各种各样的兰考泡桐(paulownia elongate)。适合生物质的其它实例包括植物油、碳水化合物(例如糖类)、有机废弃材料(如废纸)、建筑、废墟废料和生物污泥。

“含生物质”原料可以包含所有或基本上所有的生物质，但还可以含有非生物材料(例如衍生自石油的材料，如塑料；或自土壤萃取的矿物质所衍生的材料，如金属和金属氧化物，包括玻璃)。可以包含一或多种非生物材料的“含生物质”原料的一个实例是市政固体废料(MSW)。

“生物质衍生”例如当用于短语“生物质衍生原料”中时是指如上文所定义的生物质或含生物质原料(例如MSW)发生热和/或化学转化而产生或获得的产物。代表性生物质衍生原料因此包括(但不限于)热解(例如生物油)、焙烧(例如经焙烧且任选地致密化的木材)、水热碳化(例如经预处理且通过在热压缩水中酸水解而致密化的生物质)和聚合(例如衍生自植物单体的有机聚合物)的产物。生物质衍生产物(例如适用作原料)的其它具体实例包括黑液、纯木质素和木质素磺酸盐。生物质衍生原料还扩延到在作为原料用于所指定转化步骤(例如加氢热解)之前或上游，通过热和/或化学转化而产生或获得的预处理原料。产生生物质衍生产物的预处理步骤的具体类型包括如本文所述的那些步骤，且具体来说，在加氢热解反应器上游的预反应器中发生且涉及使含生物质原料脱除挥发份和/或出现至少一些加氢热解的那些步骤。因此，某些预处理原料也是“生物质衍生”原料，而其它预处理原料(例如不通过热或化学转化而通过分类所产生或获得)是“含生物质”原料，而非“生物质衍生”原料。

因此，也可以将生物质衍生原料(如含生物质原料已经如本文所述在加氢热解反应容器上游的预处理反应器(预反应器)中脱除挥发份和/或部分地加氢热解之后而获得的预处理原料)替代含生物质原料的全部或一部分馈送到加氢热解反应容器中。生物质的此类预反应器热和/或化学转化可以伴有其它补充性转化，例如以减少腐蚀性物质含量、减少加氢热解催化剂毒物含量(例如减少钠)和/或减少加氢转化催化剂毒物含量。生物质或含生物质原料在预反应器中脱除挥发份和/或部分加氢热解可以在适合的固体床材料(例如预处理催化剂、吸附剂、热传递介质以及其混合物)存在下进行，以有助于实现此类补充性转化且由此提升预处理原料的品质。适合的固体床材料包括具有双重或多重功能的固体床材料。在预处理催化剂的情况下，具有含生物质原料加氢处理活性的下述催化剂具有代表性。

含生物质原料也可以作为预处理原料馈送，所述预处理原料在已经受预处理步骤(例如物理分类)之后获得，以改善至少一种特征，如减少的非生物材料含量(例如玻璃、金属和金属氧化物(包括所有矿物质形式)的含量)、减小的平均粒度、减小的平均颗粒空气动力学直径、增加的平均颗粒表面积与质量比，或更均一的粒度。

在预处理原料已脱除挥发份和/或部分加氢热解的情况下，可以将获自预反应器的蒸气(即，预反应器蒸气流或经提纯的预反应器蒸气流，其在除去固体(例如炭或固体床材料，如催化剂)之后获得)馈送到加氢热解反应容器中。根据一些实施例，视预反应器的特定操作而定，可以将从预处理气态混合物中分离出的预反应器蒸气或经提纯的预反应器蒸气冷却和冷凝成预处理液体产物。在这种情况下，预处理气态混合物包含CO₂和至少一种其它不可冷凝气体(例如H₂、CO和/或CH₄)。可以将所分离的预处理气态混合物的至少一部分引入蒸汽重整器中，从而提供CO₂的净产生，除此之外，提供氢气的净产生，所述氢气可以再循环到加氢热解工艺中以满足其氢气需求的一部分或全部。这种蒸汽重整器可以(但不一定)与下文所述的用于从所分离的加氢转化气态混合物提供氢气的净产生的蒸汽重整器相同。如下文所述，使用额外的分离设备(例如膜分离单元或变压吸附(PSA)单元)可以将蒸汽重整器排出物(蒸汽重整器的输出物)或其一部分中的氢气富集(例如通过选择性除去CO₂和/或其它气体)，以提供含有高纯度氢气的气流用于再循环到加氢热解工艺中。这又可以回收从蒸汽重整器排出物中分离的富CO₂产物。

不论预处理液体是否被冷凝，如果氢气最初是用于在预反应器中进行脱除挥发份和/或有限的加氢热解，那么获自预反应器的预反应器蒸气流或经提纯的预反应器蒸气流可以含有氢气。因此，预反应器蒸气流或经提纯的预反应器蒸气流可以提供馈送到加氢热解反应器中的氢气的一部分或全部，或用于加氢热解的化学氢气需求的至少一部分和可能全部。

加氢热解产生了加氢热解反应器输出物，所述输出物包含至少一种不可冷凝气体、部分脱氧的加氢热解产物(例如呈可冷凝蒸气形式)和固体炭颗粒。在许多情况下，加氢热解反应器输出物将包含除CO₂之外的至少一种其它不可冷凝气体(例如H₂、CO和/或CH₄)。然而，视脱氧催化剂的甲烷化活性和水煤气变换转化活性而定，在以CO、CO₂和H₂为代价的情况下将产生或多或少的甲烷(CH₄)。如本文所用，加氢热解步骤的“部分脱氧的加氢热解产物”可以包含氧化烃(例如衍生自纤维素、半纤维素和/或木质素)，其可在后续(下游)加氢转化工艺中经受更完全的脱氧(例如以产生烃和除去呈CO、CO₂和/或水形式的氧)。然而，术语“部分脱氧的加氢热解产物”不排除存在一些量的经完全脱氧且因此无法进一步脱氧的烃(例如芳族烃，如烷基苯)。

加氢热解反应容器(如在上游预反应容器的情况下)可以含有脱氧催化剂流化床。加氢热解反应容器用的流化气体可以包含存在于含氢气加氢热解馈料流中的氢气和/或可能的经提纯的预反应器蒸气流，其中的任一者或两者可以馈送到此容器中。在加氢热解步骤之后，代表性方法可进一步包含从加氢热解反应器输出物中除去所有或基本上所有的炭颗粒和/或其它固体颗粒(例如催化剂细粒)以降低加氢热解反应器蒸气中的炭含量。除去炭颗粒(如加氢热解反应器输出物中可能夹带的炭颗粒)在对加氢热解产物(包括加氢热解反应器蒸气或其一部分)进行固定床催化转化工艺的工艺中特别重要。根据一些实施例，可以冷却和冷凝加氢热解反应器蒸气，以便回收可以从加氢热解气态混合物分离出的加氢热解生物油产物(和任选的单独或相可分离水相加氢热解产物)。加氢热解生物油产物可以进一步处理或反应(例如进一步脱氧)，或以其它方式直接用作最终产物，例如用作液体燃料掺混组分。加氢热解气态混合物包含CO₂和至少一种其它不可冷凝气体(例如H₂、CO和/或CH₄)。

可以将所分离的加氢热解气态混合物的至少一部分引入蒸汽重整器中，从而提供CO₂的净产生，除此之外，提供氢气的净产生，所述氢气可以再循环到加氢热解工艺中以满足其氢气需求的一部分或全部。这种蒸汽重整器可以(但不一定)与下文所述的用于从所分离的加氢转化气态混合物提供氢气的净产生的蒸汽重整器相同。如下文所述，使用额外的分离设备(例如膜分离单元或变压吸附(PSA)单元)可以将蒸汽重整器排出物(蒸汽重整器的输出物)或其一部分中的氢气富集(例如通过选择性除去CO₂和/或其它气体)，以提供含有高纯度氢气的气流用于再循环到加氢热解工艺中。这又可以回收从蒸汽重整器排出物中分离的富CO₂产物。

代表性方法可以进一步包含使加氢热解反应器蒸气(例如如上文所述除去固体炭颗粒之后获得)的至少一部分在加氢转化段中加氢转化，优选不使加氢热解生物油产物发生中间冷凝。加氢转化段可以包含位于加氢热解反应容器下游的一或多个加氢转化反应容器。加氢转化段的一或多个加氢转化反应容器含有氢气和加氢转化催化剂，所述催化剂通常以固定床形式存在。升高的氢气压力、升高的温度和使用加氢转化催化剂的条件足以使加氢热解反应器蒸气中的部分脱氧的加氢热解产物进一步脱氧，且在许多情况下，基本上完全脱氧。此进一步脱氧所需且馈送到加氢转化段的氢气可以存在于加氢热解反应器蒸气和/或可能的额外含有氢气的加氢转化馈料流中，所述馈料流可以单独馈送或与加氢热解反应器蒸气合并。

加氢转化段输出物(即，加氢转化段的加氢转化反应器的排出物)含有气态混合物，除可以冷凝成产物液体的蒸气之外，所述气态混合物还包括CO₂和至少一种其它不可冷凝气体(例如H₂、CO和/或CH₄)。具体地说，加氢转化段输出物可以在分离段(例如包含一或多个可以处于不同温度和/或压力下的分离段)之前或内部冷却，从而实现此物料流组分的气相-液相分离且还可以实现冷凝产物液体的水相-有机相分离。举例来说，水相加氢转化产物可以包含从加氢转化段输出物中冷凝的水且有机相加氢转化产物可以包含基本上完全脱氧的烃液体。

因此，来自分离段的基本上完全脱氧烃液体可以作为冷凝的馏份或液相回收，且加氢转化气态混合物可以作为非冷凝馏份或气相除去。可以将所分离的加氢转化气态混合物的至少一部分引入蒸汽重整器中，从而提供CO₂的净产生，除此之外，提供氢气的净产生，所述氢气可以再循环到加氢热解工艺中以满足其氢气需求的一部分或全部。根据一个实施例，使用额外的分离设备(例如膜分离单元或变压吸附(PSA)单元)可以富集蒸汽重整器排出物(蒸汽重整器的输出物)或其一部分中的氢气(例如通过选择性除去CO₂和/或其它气体)，以提供含有高纯度氢气的气流用于再循环到加氢热解工艺中。这又可以回收从蒸汽重整器排出物中分离的富CO₂产物。另外，基本上完全脱氧的烃液体可以如上文所述使用其它分离设备(例如蒸馏塔或串联蒸馏塔)分馏，以获得基本上完全脱氧的较高值液体产物，如汽油沸点范围和/或柴油沸点范围的烃馏份。

适用于预反应容器(若使用)、加氢热解反应容器和/或加氢转化反应容器(若使用)中的催化剂在如本文所述的适合氢分压、温度和其它条件的环境中一般具有加氢处理含生物质原料、生物质衍生原料(例如预处理原料)和/或其加氢热解反应产物的活性。加氢处理意欲广泛地涵盖多种可能的反应，包括加氢处理、加氢裂解、加氢异构化和其组合，以及在富氢环境下发生的可能寡聚。代表性加氢处理催化剂包括在高表面积载体材料(如耐火无机氧化物(例如二氧化硅、氧化铝、二氧化钛和/或氧化锆))上包含至少一种第VIII族金属(如铁、钴和镍(例如钴和/或镍))和至少一种第VI族金属(如钼和钨)的加氢处理催化剂。也可以使用碳载体。

延长使用期之后，催化剂或其它固体床材料可能会聚积对催化剂或固体床材料用于其既定目的的功能发挥不利的焦炭、碳或其它材料(例如熔融的塑料)。聚积有沉积物的催化剂或其它固体床材料可以从预反应容器、加氢热解反应容器和/或加氢转化反应容器中的任一个抽出，例如偶而以夹带的颗粒形式经蒸气流离开这些反应容器，或以其它方式从这些反应容器内的固体床(例如预反应容器和/或加氢热解反应容器内的流化颗粒床，或加氢转化反应容器内的固定颗粒床)有意抽出。在从颗粒床内抽出催化剂和/或其它固体床材料的情况下，这可以使用固体排出口进行，从而离开颗粒床。任何抽出的催化剂或其它固体床材料可以与富含催化剂或其它固体床材料的馏份中的非所需固体(例如炭颗粒)分离，例如通过使用基于密度的分离来实现，且传回到其相应的反应容器中。

然而，任何抽出的催化剂或其它固体床材料或任何富含这些固体的馏份在此传回之前，此类抽出的催化剂、抽出的其它固体床材料或富含其的馏份可以经受据以除去所聚积焦炭、碳或其它所聚积材料的条件。代表性条件包括足以通过燃烧除去所聚积的焦炭和碳而使固体床材料再生的氧化条件，以及足以使所聚积的焦炭和碳加氢气化、从而将这些污染物转化为甲烷和其它轻质烃的还原条件(例如在流动的含氢气气体存在下)。使所抽出的催化剂在加氢气化容器中加氢气化的同时可以使这种催化剂硫化，例如通过将H₂S或适合的H₂S前驱物引入含氢气气体中。催化剂或其它固体床材料在再生容器中的再生产生了再生排出物，其包含CO₂和至少一种其它不可冷凝气体(例如H₂、CO和/或CH₄)。同样，催化剂或其它固体床材料的加氢气化产生了加氢气化排出物，其包含CO₂和至少一种其它不可冷凝气体(例如H₂、CO和/或CH₄)。

加氢热解反应器中的条件包括一般约300℃至约600℃、典型约400℃至约500℃且通常约410℃至约475℃的温度。加氢热解反应器中的重量每小时空间速度(weighthourlyspace velocity，WHSV)(按含生物质原料或生物质衍生原料的重量流速除以加氢热解反应容器中的催化剂存量重量计算)一般是约0.1hr^-1到约10hr^-1，典型地是约0.5hr^-1到约5hr^-1，且通常是约0.8hr^-1到约2hr^-1。加氢转化反应器(或可能两个或超过两个加氢转化反应器中的任一个，若使用)中的条件包括一般约200℃到约475℃、典型约260℃到约450℃且通常约315℃到约430℃的温度。加氢转化反应器的重量每小时空间速度(WHSV)(按加氢转化反应器的馈料重量流速(例如获自加氢热解反应器、除去炭颗粒的经提纯蒸气流)除以加氢转化反应容器的催化剂存量重量计算)一般是约0.01hr^-1到约5hr^-1，典型约0.05hr^-1到约5hr^-1，且通常约0.1hr^-1到约4hr^-1。

足以使所聚积的焦炭和其它聚积沉积物燃烧的再生条件在所属领域中已知且包括含氧环境中的一般在约400℃到约750℃范围内的再生温度。足以利用所聚积焦炭和其它聚积沉积物形成甲烷和其它烃的加氢气化条件在所属领域中已知且包括一般在约500℃到约950℃范围内的加氢气化温度。再生与加氢气化均可在基本上大气压或稍微高于大气压(例如比大气压高不到约3巴)下进行。

由于预反应器(若使用)的功能多种多样，因此预反应器中的操作条件可以广泛变化且可以包括上文关于加氢热解反应器所述的温度和压力范围。然而，一些实施例涵盖较高和较低温度，例如代表性温度一般可在约150℃至约650℃且典型约260℃至约540℃范围内，这取决于预处理步骤的具体目标。由于加氢热解反应器容器和任选的加氢转化反应器容器中的脱氧程度明显，因此相关的加氢热解和加氢转化步骤通常均是放热的，即与这些步骤相关的反应涉及热量的净产生(尽管孤立的热解反应是吸热的)。相比之下，由于预反应容器中发生的加氢转化程度相对较低(或在一些情况下，无加氢转化)，因此预反应器操作一般是吸热的，即预反应器中的反应总体上涉及热量的净消耗。

分离出CO₂产物用于惰化功能

如上文所论述，获自加氢热解工艺的CO₂产物可以充当容易利用的惰性气体用于工艺所需的一或多种且优选所有的惰化功能。这些功能包括(i)如上文所述操作固体输送设备(例如闭锁料斗和固体传送螺杆)以便将固体(包括生物质和/或固体床材料，如催化剂)输送到一或多个反应器中和从一或多个反应器输送这些固体；(ii)覆盖液体容器(例如在环境压力或超大气压下)，包括加氢热解的可燃含烃和氧化的含烃中间体和最终产物；(iii)干燥生物质；和/或(iv)如本文所述借助流动的气流将固体输送到一或多个反应容器中和从一或多个反应器输送固体，和/或使用流动的气流分离固体。

用于上述惰化功能的代表性CO₂产物可以从通过加氢热解所产生的蒸气中分离且具体地说，从那些含CO₂蒸气流中分离，如上文流程描述中所述。举例来说，CO₂可以从其中分离的代表性蒸气流包括(i)加氢热解反应器蒸气流，其优选获自加氢热解反应器输出物且在固体炭颗粒从这种输出物中除去之后；(ii)加氢转化段输出物(若加氢热解反应器下游包括一或多个加氢转化反应容器)；(iii)预处理反应器(预反应器)蒸气流或经提纯的预反应器蒸气流，其优选在固体(例如炭或固体床材料，如催化剂)从预反应器蒸气流中除去之后获得(若加氢热解反应器上游包括预反应器)和/或(iv)再生排出物或加氢气化排出物(若加氢热解工艺中包括对预反应器、加氢热解反应器或加氢转化反应器中所用的固体床材料(如催化剂)进行再生或加氢气化)。关于蒸气流(i)和(iii)，从加氢热解反应器输出物中除去固体炭颗粒和/或从预反应器蒸气流中除去固体可以通过在相应加氢热解反应容器或预反应容器内部或外部进行过滤或离心(例如使用旋风分离器)来实施。在再生排出物或加氢气化排出物的情况下，此类物料流可以用作CO₂产物，而无需从其母体含CO₂蒸气流分离。

标示CO₂产物从指定的加氢热解工艺物料流(例如如上文所述的含CO₂蒸气流中的任一个)中“分离”是指来源于那个工艺物料流的CO₂是以CO₂产物回收。相对于CO₂所来源的物料流中的浓度，CO₂产物可以富含CO₂。否则，所述CO₂产物中的CO₂浓度可以与CO₂所来源的物料流中的CO₂浓度基本上相同。“分离”的标示不排除使用预先操作，所述预先操作可以或可以不影响从其中分离出CO₂的指定加氢热解工艺物料流的气体浓度。此类预先操作包括加氢热解工艺物料流的中间分离(出现或不出现CO₂浓度的增浓)、针对加氢热解工艺物料流所进行的中间反应(例如蒸汽重整或水煤气变换)，和/或加氢热解工艺物料流的中间混合(可以或可以不引起的CO₂浓度的增浓)。然而，根据一些实施例，(i)不通过中间分离，(ii)不通过中间反应和/或(iii)不通过中间混合，便可以从其指定的加氢热解工艺物料流中分离出本文所述的任一种CO₂产物。

根据一个实施例，在从加氢热解反应器蒸气中分离CO₂的情况下，可以冷却这种蒸气以使可以从加氢热解气态混合物中分离出的加氢热解生物油产物(和任选的单独或可相分离水相加氢热解产物)冷凝，所述蒸气包含CO₂和至少一种其它不可冷凝气体(例如H₂、CO和/或CH₄)以及根据分离条件(例如温度、压力和理论平衡分离段数目)而可能存在的一或多种可冷凝蒸气，如水蒸汽，以及部分脱氧的产物蒸气。用于一或多种惰化功能的CO₂产物因此可以是加氢热解气态混合物或从加氢热解气态混合物中分离的富CO₂产物。在这种情况下，标示“富CO₂”是指CO₂浓度高于加氢热解气态混合物的产物。根据具体实施例，从加氢热解气态混合物中分离的富CO₂产物可以是气体分离的产物，所述气体分离选自基于膜的分离、基于吸附剂的分离(例如变压吸附(PSA)或变温吸附(TSA))、基于溶剂的分离(例如使用化学溶剂，如胺或氢氧化物(苛性碱)，或另外使用物理溶剂，如

)，或其组合。根据更具体的实施例，从加氢热解反应器蒸气中分离出的CO₂产物可以是从蒸汽重整器排出物中分离的富CO₂产物。这种排出物流可以(但不一定)与下述的所得蒸汽重整输出物相同，所述蒸汽重整利用所分离的加氢转化气态混合物提供氢气的净产生。

根据一个实施例，在从加氢转化段输出物中分离CO₂的情况下，可以冷却这种蒸气以使可以从加氢转化气态混合物中分离出的较高值液体产物(如汽油沸点范围和/或柴油沸点范围的含烃馏份)冷凝，所述蒸气包含CO₂和至少一种其它不可冷凝气体(例如H₂、CO和/或CH₄)以及根据分离条件(例如温度、压力和理论平衡分离段数目)而可能存在的一或多种可冷凝蒸气，如水蒸汽，以及基本上完全脱氧的产物蒸气。用于一或多种惰化功能的CO₂产物因此可以是加氢转化气态混合物或从加氢转化气态混合物中分离的富CO₂产物。在这种情况下，标示“富CO₂”是指CO₂浓度高于加氢转化气态混合物的产物。根据具体实施例，从加氢转化气态混合物中分离的富CO₂产物可以是气体分离的产物，所述气体分离选自基于膜的分离、基于吸附剂的分离(例如变压吸附(PSA)或变温吸附(TSA))、基于溶剂的分离(例如使用化学溶剂，如胺或氢氧化物(苛性碱)，或另外使用物理溶剂，如

)，或其组合。

根据一个代表性实施例，因此，用于一或多种惰化功能的CO₂是从加氢转化段输出物中分离且具体地说，可以是从加氢转化气态混合物中分离的富CO₂产物。在这种情况下，根据一个优选实施例，加氢转化气态混合物可以含有烃，包括不可冷凝烃(例如甲烷、乙烷、乙烯)和/或可冷凝烃(例如丙烷、丙烯、丁烷和/或丁烯)且可以馈送到蒸汽重整器中以使烃重整或转化为一氧化碳(CO)和氢气。伴随的水煤气变换反应可以使所产生的一氧化碳进一步转化成CO₂和额外的(经重整的)氢气。因此，相对于加氢转化气态混合物，蒸汽重整器排出物可以富含CO₂和氢气。更具体地说，从加氢转化段输出物中分离出的CO₂产物因此可以是从蒸汽重整器排出物中分离的富CO₂产物。在这种情况下，标示“富CO₂”是指CO₂浓度高于蒸汽重整器排出物(且另外，CO₂浓度高于加氢转化气态混合物)的产物。根据具体实施例，从蒸汽重整器排出物中分离的富CO₂产物可以是气体分离的产物，所述气体分离选自基于膜的分离、基于吸附剂的分离(例如变压吸附(PSA)或变温吸附(TSA))、基于溶剂的分离(例如使用化学溶剂，如胺或氢氧化物(苛性碱)，或另外使用物理溶剂，如

)，或其组合。根据一个优选实施例，从蒸汽重整器排出物中分离的富CO₂产物是通过PSA获得，其还可以产生富氢气产物，其可以再循环以便用于工艺中，如用于预反应器、加氢热解反应器或加氢转化段中。

根据一个实施例，在从预处理反应器(预反应器)蒸气流或经提纯的预反应器蒸气流中分离CO₂的情况下，可以冷却这些蒸气流中的任一个以使可以从预处理气态混合物中分离的预处理液体产物(和任选的单独或可相分离水相预处理产物)冷凝，所述蒸气流包含CO₂和至少一种其它不可冷凝气体(例如H₂、CO和/或CH₄)以及根据分离条件(例如温度、压力和理论平衡分离段数目)而可能存在的一或多种可冷凝蒸气，如水蒸汽，和脱除挥发份的脱氧产物蒸气。用于一或多种惰化功能的CO₂产物因此可以是预处理气态混合物或从预处理气态混合物中分离的富CO₂产物。在这种情况下，标示“富CO₂”是指CO₂浓度高于预处理气态混合物的产物。根据具体实施例，从预处理气态混合物中分离的富CO₂产物可以是气体分离的产物，所述气体分离选自基于膜的分离、基于吸附剂的分离(例如变压吸附(PSA)或变温吸附(TSA))、基于溶剂的分离(例如使用化学溶剂，如胺或氢氧化物(苛性碱)，或另外使用物理溶剂，如

)，或其组合。从预反应器蒸气流或经提纯的预反应器蒸气流中分离出的CO₂产物还可以是从蒸汽重整器排出物中分离的富CO₂产物。这种排出物流可以(但不一定)与下述的所得蒸汽重整输出物相同，所述蒸汽重整利用所分离的加氢转化气态混合物提供氢气的净产生。

根据一个实施例，在从再生排出物或加氢气化排出物中分离CO₂的情况下，可以处理这种蒸气(例如通过过滤或离心(使用旋风分离器))以便除去可以从再生气态混合物或加氢气化气态混合物中分离出的富含固体的物料流，所述蒸气包含CO₂和催化剂或其它固体床材料上所形成的沉积物(例如焦炭)燃烧或加氢气化的一或多种产物，如本文所述。用于一或多种惰化功能的CO₂产物因此可以是再生气态混合物或加氢气化气态混合物，或另外是从再生气态混合物或加氢气化气态混合物中分离的富CO₂产物。在这种情况下，标示“富CO₂”是指CO₂浓度分别高于再生气态混合物或加氢气化气态混合物的产物。根据具体实施例，从加氢转化气态混合物中分离的富CO₂产物可以是气体分离的产物，所述气体分离选自基于膜的分离、基于吸附剂的分离(例如变压吸附(PSA)或变温吸附(TSA))、基于溶剂的分离(例如使用化学溶剂，如胺或氢氧化物(苛性碱)，或另外使用物理溶剂，如

)，或其组合。

正如从上文描述(包括用于惰化功能的产物标示为“富CO₂”)显而易见，不必使用纯CO₂，且实际上，所用CO₂产物可以含有杂质和甚至可燃气体(例如H₂、CO和气态烃，如甲烷和乙烷)，其含量对这些CO₂产物实现避免火灾和/或爆炸危险的必需防护作用的能力基本上无不利影响。有利的是，根据一些实施例，通过使用具有杂质的CO₂产物避免了与这些产物获得较高纯度水平有关的更高成本。在代表性实施例中，可燃气体可以存在的浓度最大为：其中，CO₂产物与空气按任何比例混合后，(A)当比例与CO₂产物相同时，氧气浓度低于极限氧浓度(LOC)，即燃烧不可能发生的最大氧浓度，不论可燃气体的浓度(得到特定的“燃料”混合物)；或(B)当比例与CO₂产物相同时，可燃气体的浓度低于可燃气体的爆炸下限(LEL)(得到特定“燃料”混合物)。根据其它实施例，为了增加安全边际，可燃气体可以当CO₂产物与空气按任何比例混合时上述条件(A)或(B)适用时的浓度(在相同比例下)的最大90％或最大80％存在。

根据特定实施例，用于本文所述的一或多种惰化功能的CO₂产物独立地或组合地具有一般小于约7体积％、典型地小于约3体积％且通常小于约1体积％的氢气浓度和/或CO浓度。根据其它实施例，CO₂产物可以另外或可替代地具有一般小于约3体积％、典型地小于约1体积％且通常小于约0.1体积％的总烃浓度。可燃气体的总浓度或者H₂、CO和烃的组合浓度一般小于约10体积％，典型地小于约5体积％，且通常小于约1体积％。在一些情况下，可以使用基本上纯CO₂产物，CO₂纯度一般是至少约98体积％，典型地至少约99体积％且通常至少约99.5体积％。

根据其它实施例，用于惰化功能的CO₂产物可以如上文所述从加氢热解所产生的含CO₂蒸气流中分离，且可以进一步包括并非由加氢热解产生的惰性气体，如氮气，或惰性气体混合物。根据一些特定实施例，惰性气体可以使得可燃气体浓度低于最大浓度、低于最大浓度的90％(在相同比例下)或低于最大浓度的80％(在相同比例下)的量存在，在所述浓度下与空气按任何比例混合后，上述条件(A)或(B)中的任一个均适用。根据其它特定实施例，惰性气体可以使得浓度在上述范围内的H₂、CO、烃、可燃气体和/或组合浓度在上述范围内的H₂、CO和烃以CO₂产物形式获得的量存在。

从上文描述可以了解到，在CO₂产物完全从加氢热解所产生的蒸气中获得的情况下，工艺所需的惰化功能对获自工艺的较高值液体产物(如汽油沸点范围和/或柴油沸点范围的含烃馏份)的生命周期温室气体排放(GHG)值的贡献体现为无(0％)。然而，就考虑从母体物料流中分离CO₂产物所必需的设施和其它成本来说，惰化功能可以对较高值液体产物的生命周期温室气体排放(GHG)值体现为较小贡献，例如小于约3％。出于本发明的目的，生命周期温室气体排放值可以基于CO₂等效物(例如克(g)CO₂-等效物/百万焦耳(MJ)能量或磅(lb)CO₂等效物/百万BTU(mmBTU能量，其中1gCO₂-eq./MJ是约2.33lb CO₂-eq./mmBTU)，如根据气候变化政府间专门委员会(Intergovernmental Panel on Climate Change，IPCC)和美国联邦政府阐述的指南所测量。从原材料栽培(在植物材料的情况下)或原材料萃取(在化石燃料的情况下)直到燃料燃烧，就CO₂等效物而言的生命周期评估(LCA)排放值可以使用SimaPro 7.1软件和IPCC GWP 100a方法计算。另外，虽然适用于本文所述的惰化功能的CO₂产物可以进一步包括并非由加氢热解产生的惰性气体，如氮气，或惰性气体混合物，但一般来说，此类惰性气体的使用对生命周期温室气体排放值的贡献不明显。在其它代表性实施例中，工艺中所需的惰化功能对获自工艺的较高值液体产物的生命周期温室气体排放值的贡献小于1％且通常小于0.1％。

CO₂产物的惰化功能描述

如上文所述，CO₂产物可以从加氢热解所产生的各种蒸气流中分离且有利地用于满足工艺中的一些或全部惰化需求。如从下文论述将了解，在压力下或在大气压下，使用如上文所述的CO₂产物获得惰化功能可以涉及相对停滞(即，不流动)的CO₂产物应用，如在惰性气体覆盖固体输送设备或覆盖液体容器的某些情况下。或者，此类CO₂产物的使用可以涉及流动的CO₂产物应用，如在操作固体输送设备(例如提供流动的CO₂产物以将倾向于在停滞或静态区域中聚积的固体颗粒从停滞或静态区域中除去)的某些情况下，或使用流动气流输送和/或分离固体。还将了解，使用CO₂产物获得指定的惰化功能可以涉及将那种CO₂产物引入加氢热解工艺中(例如引入加氢热解反应容器、预反应容器或加氢转化反应容器中)，如在惰性气体覆盖固体输送设备的某些情况下，且具体来说，在微粒固体(和因此其周围环境)引入加氢热解工艺中或以其它方式从加氢热解工艺的一个容器转移到另一个容器中的情况下。在其它情况下，使用CO₂产物并非如上文所论述将那种CO₂产物引入加氢热解反应容器、预反应容器或加氢转化反应容器中；而是可以例如涉及用惰性气体覆盖较高值液体产物，如汽油沸点范围和/或柴油沸点范围的含烃馏份，其可以代表工艺的最终液体产物。

根据代表性实施例，至少一种惰化功能(例如所有惰化功能)是将CO₂产物引入加氢热解工艺中。根据其它实施例，至少一种惰化功能(例如所有惰化功能)并非如上文所论述将CO₂产物引入加氢热解工艺中。在再其它的实施例中，至少一种惰化功能是将CO₂产物引入加氢热解工艺中，且至少一种惰化功能并非如上文所论述将CO₂引入加氢热解工艺中。

(i)操作固体输送设备

固体输送设备(如闭锁料斗和固体传送螺杆)可以用于安全隔离和/或处置(移动)微粒固体，包括含生物质原料或生物质衍生原料，以及催化剂或其它固体床材料。分离和处置可以涉及将此类微粒固体引入如上文所述的代表性加氢热解工艺(更具体地说，包括加氢热解反应容器以及任选的预反应容器、任选的加氢转化反应容器、任选的再生容器和/或任选的加氢气化容器)中和从所述加氢热解工艺中除去此类微粒固体。分离和处置还可以涉及将此类微粒固体从加氢热解工艺的一个部件(例如容器)转移到另一个部件(例如容器)。在代表性实施例中，如上文所述的CO₂产物(如从蒸汽重整器排出物中分离的富CO₂产物)可以用于固体输送设备的惰化，所述固体输送设备用于微粒固体的引入、除去或转移。

在固体输送设备(例如闭锁料斗)操作的情况下，如上文所述的CO₂产物可以用于净化此类设备(例如闭锁料斗)内的环境(例如通过置换此环境内的空气)，所述环境包围待转移的含生物质原料、生物质衍生原料或催化剂或其它固体床材料。或者，或在组合中，CO₂产物可以用于将此类设备(例如闭锁料斗)内的包围含生物质原料、生物质衍生原料或催化剂或其它固体床材料的环境增压到高于加氢热解工艺中引入微粒固体时的压力，例如高于加氢热解反应容器的代表性压力，或高于任选的预反应容器、任选的加氢转化反应容器、任选的再生容器和/或任选的加氢气化容器的代表性压力，如上文所述。

代表性惰化功能因此包括在固体输送设备的操作中且更具体地说在微粒固体的隔离或处置中使用本文所述的任一种CO₂产物。此类CO₂产物可以用于固体输送设备的净化和/或增压以便引入、除去或转移微粒固体，且具体地说，用于包围微粒固体的此类设备内的环境的净化和/或增压。举例来说，用于将含生物质原料、生物质衍生原料或催化剂或其它固体床材料引入加氢热解工艺中的固体输送设备(例如闭锁料斗)操作可能需要净化此类设备内的包围环境(任选地在此环境增压之前)。用于从加氢热解工艺中除去炭或催化剂或其它固体床材料的固体输送设备(例如闭锁料斗)操作可能需要净化此类设备内的包围环境(任选地在此环境减压之后)。用于将含生物质原料、生物质衍生原料或催化剂或其它固体床材料从加氢热解工艺的一个部件(例如容器)转移到另一个部件(例如容器)的固体输送设备(例如闭锁料斗)操作可能需要净化此类设备内的包围环境(任选地在此环境减压之后和/或任选地在此设备增压之前)。

根据一些实施例，如本文所述的CO₂产物可以在这些微粒固体引入、除去或转移操作的任一个中用于净化固体输送设备(例如此类设备内的包围微粒固体的环境)，同时可以使用不同气体增压，例如在净化之前或之后。供增压用的气体可以包括可燃的气体(例如纯氢气、含有氢气的气体，或含CO气体)或可以包括并非CO₂产物或不含CO₂产物的如本文所述的其它类型惰性气体(例如氮气)。可燃的气体是指可燃的或与空气按至少一种混合比混合时形成可燃混合物的气体。根据一个具体实施例，CO₂产物可以用于净化将微粒固体(例如含生物质原料或生物质衍生原料)引入加氢热解工艺中的固体输送设备，随后用可燃气体(例如纯氢气或含氢气的气体)将固体输送设备增压，然后利用增压将微粒固体引入加氢热解工艺中。固体输送设备(例如闭锁料斗)的净化通常是在大气压或稍微高于大气压下(例如在小于约3巴的压力下)进行，而增压可以涉及使压力达到或高于与加氢热解工艺有关的各种工艺设备(例如加氢热解反应器)的操作压力，如本文所述。举例来说，闭锁料斗可以加压到一般大于约30巴且通常大于约45巴的压力。

固体输送设备(例如闭锁料斗)的代表性操作包括：

将含生物质原料或生物质衍生原料的颗粒引入加氢热解反应容器中，例如通过加氢热解反应器原料入口引入，所述入口经配置以将此类原料引入包含脱氧催化剂的流化床内部或下方；

将脱氧催化剂颗粒引入加氢热解反应容器中(例如在适于补偿损耗(如摩擦损耗)的速率下，外加加氢热解反应容器的任何净除去速率)，例如通过上述加氢热解反应器原料入口或者通过单独的脱氧催化剂入口引入，所述脱氧催化剂入口经配置以将脱氧催化剂引入包含脱氧催化剂的流化床内部或下方；

将含生物质原料或生物质衍生原料的颗粒引入预反应容器中，例如通过预反应器原料入口引入，所述预反应器原料入口经配置以将此类原料引入包含此类原料和任选的固体床材料的流化颗粒床内部或下方；和/或

将固体床材料的颗粒引入预反应容器中(例如在适于补偿损耗(如摩擦损耗)的速率下，外加预反应容器的任何净除去速率)，例如通过上述预反应器原料入口或者通过单独的床材料入口引入，所述床材料入口经配置以将含生物质原料或生物质衍生原料引入包含此类原料和固体床材料的流化颗粒床内部或下方；

固体输送设备(例如闭锁料斗)的代表性操作包括：

利用过滤或离心装置(例如旋风分离器)除去例如输出物中的炭，所述装置经配置以分离或富集从预反应器蒸气流或加氢热解反应器输出物中接收的炭；

从加氢热解反应容器中除去脱氧催化剂(例如在用过或因焦化或其它沉积物聚积而失活的条件下)和/或炭的颗粒，例如通过脱氧催化剂排出口除去，所述脱氧催化剂排出口经配置以从包含脱氧催化剂的流化床的内部除去脱氧催化剂和/或炭；

从预反应容器中除去生物质衍生原料或含生物质原料的颗粒(例如相对于引入加氢热解工艺中的含生物质原料，富含一或多种惰性材料，如玻璃、金属或塑料)、固体床材料的颗粒(例如在用过或因焦化或其它沉积物聚积而失活的条件下)，和/或炭颗粒，例如通过固体排出口除去，所述固体排出口经配置以从包含这些类型的固体颗粒中的一或两种的流化床内部除去此类原料、固体床材料和/或炭；

从再生容器中除去再生固体床材料和/或再生催化剂的颗粒(例如在焦炭或其它聚积沉积物燃烧之后)，例如通过再生器排出口除去，所述再生器排出口经配置以从包含这些类型的固体材料中的一或两种的流化床(例如其中心区段)内部除去再生固体床材料和/或再生催化剂；和/或

从加氢气化容器中除去加氢气化的固体床材料和/或加氢气化的催化剂的颗粒(例如在焦炭或其它聚积沉积物加氢气化之后)，例如通过加氢气化器加氢气化器排出口除去，所述加氢气化器排出口经配置以从包含这些类型的固体材料中的一或两种的流化床(例如其中心区段)内部除去加氢气化的固体床材料和/或加氢气化的催化剂。

固体输送设备(例如闭锁料斗)的代表性操作包括：

将脱氧催化剂的颗粒(例如在部分用过的条件或由于焦化或其它沉积物聚积而部分失活的条件下，且任选地与炭颗粒组合或已与炭颗粒分离)从如上文所述的加氢热解反应容器(例如从脱氧催化剂排出口)转移到预反应容器，例如转移到上述预反应器原料入口，或者通过如上文所述的单独床材料入口转移；

将脱氧催化剂的颗粒(例如在用过或因焦化或其它沉积物聚积而失活的条件下，且任选地与炭颗粒组合或已与炭颗粒分离)从如上文所述的加氢热解反应容器(例如从脱氧催化剂排出口)转移到再生容器或加氢气化容器，例如分别通过再生器入口或加氢气化器入口转移，所述入口经配置以将脱氧催化剂的颗粒引入包含脱氧催化剂的流化床内部或下方。

将固体床材料的颗粒(例如在部分用过的或因焦化或其它沉积物聚积而部分失活的条件下，且任选地与炭颗粒组合或已与炭颗粒分离)从预反应容器(例如通过如上文所述的固体排出口，且任选地在分离之后以使固体床材料的浓度相对于含生物质原料或生物质衍生原料的浓度来说增浓)转移到加氢热解反应容器中，例如转移到上述加氢热解反应器原料入口，或者通过上述单独的脱氧催化剂入口；

将固体床材料的颗粒(例如在用过的或因焦化或其它沉积物聚积而失活的条件下，且任选地与炭颗粒组合或已与炭颗粒分离)从预反应容器(例如通过如上文所述的固体排出口，且任选地在分离之后以使固体床材料的浓度相对于含生物质原料或生物质衍生原料的浓度来说增浓)转移到再生容器或加氢气化容器，例如分别通过再生器入口或加氢气化器入口转移，所述入口经配置以将固体床材料的颗粒引入包含脱氧催化剂的流化床内部或下方；

将生物质衍生原料或含生物质原料的颗粒(例如相对于引入加氢热解工艺中的含生物质原料来说，缺乏一或多种惰性材料，如玻璃、金属或塑料，且任选地与炭颗粒组合或已与炭颗粒分离)从预反应容器(例如通过如上文所述的固体排出口，且任选地在分离之后以使此类原料相对于固体床材料的浓度来说增浓)转移到加氢热解反应容器，例如转移到上述加氢热解反应器原料入口，或者通过上述单独的脱氧催化剂入口；

将如上文所述的再生固体床材料和/或再生催化剂的颗粒从再生容器(例如通过如上文所述的再生器排出口)转移到加氢热解反应容器，例如转移到上述加氢热解反应器原料入口，或者通过上述单独的脱氧催化剂入口；

将如上文所述的加氢气化固体床材料和/或加氢气化催化剂的颗粒从加氢气化容器(例如通过如上文所述的加氢气化器排出口)转移到加氢热解反应容器，例如转移到上述加氢热解反应器原料入口，或者通过上述单独的脱氧催化剂入口；

将如上文所述的再生固体床材料和/或再生催化剂的颗粒从再生容器(例如通过如上文所述的再生器排出口)转移到预反应容器，例如转移到上述预反应器原料入口，或者通过如上文所述的单独床材料入口；和/或

将如上文所述的加氢气化固体床材料和/或加氢气化催化剂的颗粒从加氢气化容器(例如通过如上文所述的加氢气化器排出口)转移到预反应容器，例如转移到上述预反应器原料入口，或者通过如上文所述的单独床材料入口。

除使用闭锁料斗进行引入、除去和/或转移固体的任一种上述操作之外或作为其替代方案，可以使用其它固体输送装置，包括螺杆型输送机(例如螺旋钻和螺杆挤出机)。本文所述的CO₂产物可以用于此类设备和装置的惰化(例如以减少因固体输送所致静电引起火灾或爆炸的可能性)。否则，本文所述的CO₂产物可以有助于此类固体输送设备的功能发挥，这是通过使流动的CO₂产物直接接触固体颗粒且迫使固体颗粒移向所希望的方向和/或远离其中此类固体原本会倾向于聚积、沉降和/或聚结的停滞或静态区域。

另外，除隔离和处置(移动)微粒固体之外，与固体输送设备操作有关的惰化功能扩延到了温度控制和/或固体输送设备本身的分离。根据其中惰化功能另外包含温度控制的一些实施例，此功能可以更具体地包含使如本文所述的CO₂产物流过固体输送设备的至少一部分，例如固体传送螺杆，以例如根据上述操作来提高或降低固体输送设备和/或所转移的微粒固体的温度。为了对固体输送设备和/或微粒固体进行温度控制或热管理，如本文所述的CO₂产物可以执行冷却功能，例如通过限制通过固体传送螺杆的微粒固体的温度和/或改进其操作所产生的热量的散热。流动的CO₂产物还可以在加氢热解工艺内提供局部化的温度控制，例如在使用固体输送设备(例如固体传送螺杆)将微粒固体(如含生物质原料或生物质衍生原料)引入流化床中的点。或者，流动的CO₂产物可以执行加热功能，例如以使固体输送设备(例如固体传送螺杆)维持在上述环境温度，以便阻止水在设备上和设备周围冷凝和/或冷冻。根据其中惰化功能包含输送设备本身隔离的其它实施例，如本文所述的CO₂产物可以执行“衬垫”操作。这涉及使串联的两个相邻阀门之间的CO₂产物增压，其间CO₂产物被隔离的这些阀门彼此直接用螺栓栓接，或另外被管段(例如短管段)或小型容器或腔室隔离。阀门之间的空间(其中CO₂产物被隔离(例如在不流动或停滞的条件下))内的压力通常超过气体组合物在阀门相对两侧之一、但优选两侧上的压力(例如安全边际为至少约3巴)，所述阀门与这些组合物处于流体联通。这些相对或相反两侧即指当阀门闭合时，与CO₂产物不处于流体联通的阀门的那些侧面。因此，若第一种气体组合物(例如高压含氢气气体)位于阀门对的一个相反侧，第二种气体组合物(例如周围压力空气)位于阀门对的另一相反侧，且增压的CO₂产物隔离在阀门对的阀门之间，则第一种气体组合物在内部阀门失效的情况下不能通过两个阀门泄漏，且由此与第二种组合物混合。相反，增压的CO₂产物在朝向阀门对的相反两侧的方向上泄漏到第一种和/或第二种气体组合物中。以此方式，CO₂产物可以用于惰化功能，且具体地说可以用于隔离功能，其中CO₂产物隔离在气体组合物之间，所述气体组合物若混合(按至少一种混合比)则可以产生可燃的气体混合物。

(ii)覆盖液体容器

如上文所述的CO₂产物可以另外或替代地用于惰性气体覆盖含有中间体和/或最终液体产物的容器，所述液体产物是如上文所述的加氢热解工艺中的蒸气冷凝而成。这种液体产物的一个实例是由如上文所述的加氢热解反应器蒸气冷凝而成的加氢热解生物油，其中加氢热解反应器蒸气优选获自加氢热解反应器输出物(在除去此输出物中的固体炭颗粒之后)。这种冷凝的加氢热解生物油可以代表最终产物且用作例如液体燃料掺混组分。在加氢热解工艺如上文所述包含进一步加氢转化步骤的情况下，此加氢热解生物油可以替代性地代表中间液体产物，其可以通过加氢转化进一步处理或反应(例如进一步脱氧)。若使用下游加氢转化步骤，则获自此步骤的较高值液体产物(如汽油沸点范围和/或柴油沸点范围的含烃馏份)可以代表工艺的最终液体产物。

上述CO₂产物中的任一种可以用于覆盖含有此类中间体或最终液体产物的容器。举例来说，适合的CO₂产物可以用于净化一或多个此类容器上方的顶部空间且使填充有CO₂产物的这个顶部空间维持在密封的条件下，以阻止周围空气进入此顶部空间中。通常，可以通过允许CO₂产物进入容器中且按压力需求置换从容器中抽出的液体产物来维持大气压或正压力(例如小于约3巴)。在一些情况下，覆盖容器可以利用CO₂产物在大气压下或在如上文所述的正压力下进入和离开容器的轻微净化或流动来实现。不论覆盖是否在停滞或流动条件下使用CO₂产物进行，若维持正压力，则在液体输送设备(例如泵)的抽吸侧增压应该是足够的，所述液体输送设备用于将中间体或最终液体产物输送到加氢热解工艺的其它部件(例如容器)或以其它方式输送到例如储存容器。

(iii)含生物质原料或生物质衍生原料的干燥

含生物质原料或生物质衍生原料可以干燥形式使用，例如在经受干燥步骤之后，所述干燥步骤足以使初始原料的水分含量降低到小于约1重量％，或甚至小于约0.1％重量。根据其它实施例，初始原料可以包括水分(例如水分含量大于约1重量％，如约1重量％到约10重量％)。在再其它实施例中，初始原料可以水性浆液形式使用。一般来说，本文所述的方法不需要严格干燥的初始原料，因为水的纳入可以有益于其如上文所述在预反应容器、加氢热解反应容器和/或加氢转化反应容器中的一或多个中的条件下借助水煤气变换反应形成氢气的能力。

如上文所述从蒸汽重整器排出物中分离的任一种上述CO₂产物(例如富CO₂产物)可以作为流动气体来源用于在周围温度(优选升高的温度)下干燥含生物质原料和/或生物质衍生原料。在代表性实施例中，将CO₂产物和/或此类原料加热到升高的溫度(例如大于约30℃，且优选大于约50℃)，且使CO₂产物通过此类原料一段时间，所述时间足以使其水分含量降低到期望值。此类原料的连续干燥可以通过使CO₂产物流过此类原料的流动物料流(例如逆流方式)来实现，例如流速等于或基本上等于其引入如上文所述的加氢热解反应器或预反应器中的流速。在干燥应用中，CO₂产物应该优选具有低水分含量，例如气态H₂O的浓度小于约5体积％，且优选小于约1体积％。此类原料的干燥程度可以通过测量离开干燥段的流动气体中的水分含量来监测或控制。联机水分分析仪可以适于此目的。

(iv)使用流动气流输送和/或分离固体

如上文所述的CO₂产物(例如从蒸汽重整器排出物中分离的富CO₂产物)可以作为用于输送固体的惰性流动气流提供。这些CO₂产物可以伴随(或排他性地使用以替代)如上文所论述的固体输送设备。举例来说，使用CO₂产物输送固体可以通过将固体颗粒吹离其中此类固体原本会倾向于聚积、沉降和/或聚结的停滞或静态区域来伴随闭锁料斗操作。

其中CO₂产物可以用于输送固体的代表性操作包括上文关于使用固体输送设备(例如闭锁料斗)引入、除去或转移微粒固体所述的那些具体操作。一般来说，若流动的CO₂产物用于输送微粒固体，则使用足以夹带所输送的大部分或基本上所有的固体颗粒的表观气速(即，超过终端速度)。用于沿期望的固体颗粒流动方向输送微粒固体的气体速度一般超过也涉及使用流动CO₂产物的如本文所述的用于其它惰化功能的气体速度。此类惰化功能包括例如另外包含温度控制的惰化功能，如在冷却如上文所论述的固体传送螺杆的情况下。在此类情况下，所用CO₂产物的表观气速一般将低于具有所输送的固体颗粒的平均直径和密度的固体颗粒的终端速度。在许多情况下，表观气速将低于所有或基本上所有固体颗粒的终端速度。

另外，这些CO₂产物当作为惰性流动气流提供时可以用于分离固体(例如通过根据其流体动力学特性(例如终端速度)进行分级)。举例来说，如上文关于固体输送设备的使用所述，(i)在分离以使含生物质原料或生物质衍生原料的浓度相对于固体床材料的浓度来说增浓之后，可以将生物质衍生原料或含生物质原料的颗粒(例如缺乏一或多种惰性材料)从预反应容器转移到加氢热解反应容器中；(ii)在分离以使固体床材料的浓度相对于含生物质原料或生物质衍生原料的浓度来说增浓之后，可以将固体床材料的颗粒(例如在部分用过的或部分失活的条件下)从预反应容器转移到加氢热解反应容器中；和(iii)在分离以使固体床材料的浓度相对于含生物质原料或生物质衍生原料的浓度来说增浓之后，可以将固体床材料的颗粒(例如在用过的或失活的条件下)从预反应容器转移到再生容器或加氢气化容器中。使一种类型的固体颗粒相对于另一种来说富集的这些分离可以使用如上文所述的任一种CO₂产物作为流动的惰性气体来进行，以便执行固体分离或分级操作。在一个代表性实施例中，如上文所述的CO₂产物的流动气流可以用于在气动分离器中分选固体颗粒，以提供具有不同密度或其它不同流体动力学特性(例如终端速度)的部分。

代表性实施例

在本发明的一个方面中，提供一种方法，其中从集成的加氢热解和加氢转化所产生的产物蒸气中分离出二氧化碳(CO₂)，且然后使用所分离的二氧化碳作为惰性气体以便维持工艺中的至少一个其它步骤。位于液体产物回收段下游的集成的加氢热解和加氢转化设备出现的蒸气流将含有大量的一氧化碳、二氧化碳和烃蒸气(例如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、异丁烷、戊烷、戊烯等)。在本发明的一个方面中，可以将蒸气流传送至蒸汽重整器，且可以获得包含氢气和二氧化碳(例如组合量一般超过50体积％)的气体重整器排出物流。

主要包含氢气和二氧化碳的气态物料流可以分离成包含氢气的第一物料流和包含二氧化碳的第二物料流，其中第一物料流和第二物料流彼此不同。在本发明的一个方面中，使用适合的分离设备分离氢气和二氧化碳。适合的分离设备可以包含胺洗气器以将二氧化碳流与氢气流分离。根据本发明的方面，所述方法包含使用所分离的二氧化碳作为惰性气体以便维持方法中的至少一个其它步骤。在一个方面中，所述方法中的至少一个其它步骤选自由以下各者组成的群组：操作闭锁料斗、覆盖可燃流体、干燥原料、将容器增压，和使用所分离的二氧化碳作为载气来输送流体。已经惊人地发现，根据本发明的方面所获得的易分离二氧化碳的量等于或超过维持加氢热解工艺(包括US8,492,600中所揭露的加氢热解工艺，所述文献全部结合在此供参考)的工业操作所必需的惰性气体的量。

在一个方面中，加氢热解方法经配置以将固体原料转化为适用燃料。固体原料可以优选在闭锁料斗系统中处置。闭锁料斗可以经配置以从固体原料中除去空气，且然后用于使原料达到加氢热解方法的操作压力。惰性气体可以用于执行如上文所述的这些任务中的任一种或两种，且惰性气体可以从蒸汽重整器排出物流中回收的CO₂形式提供。还需要惰性气体可以覆盖液烃产物储槽，以避免这些储槽发生爆炸和火灾。还需要加热的惰性气流可以干燥原料而无燃烧和火灾风险。

在一个方面中，蒸气流是由位于液体产物回收段下游的集成的加氢热解和加氢转化工艺产生，其中蒸气流包含大量的一氧化碳以及不可冷凝的烃蒸气(甲烷、乙烷等)这些蒸气被传送至蒸汽重整器，且获得包含氢气和二氧化碳的气态物料流。然后将这种气态物料流分离成不同的物料流，其中第一物料流包含氢气，且第二物料流包含二氧化碳。根据本发明的方面，所述方法包含将第二物料流输送到加氢热解设备内的需要惰性气体或发现惰性气体适用的位置。

在一个方面中，提供集成的加氢热解和加氢转化方法。所述方法可以在558.6psig(38巴)的最大压力下操作，且可以将至少约1000公吨/天的木材(按干燥、无灰分计)转化成适用的燃料。所述方法的步骤可以包含将原料和组成催化剂装载到闭锁料斗中；将原料和组成催化剂从闭锁料斗转移到第一级(加氢热解)反应器；从工艺蒸气流中分离且回收炭和淘析催化剂；使工艺蒸气在第二级反应器中加氢转化；冷凝且回收水性和液体烃产物；使工艺蒸气组分在蒸汽重整器中转化；以及从离开重整器的氢气与CO₂混合物中分离出CO₂。

基于与此工艺设计有关的工程化模拟，获得以下数字。

CO₂供应：

所指定值是每小时平均值，因为惰性气体的最密集应用与间歇式闭锁料斗操作有关。闭锁料斗可以用于将固体原料和组成催化剂引入工艺中，以及从工艺中除去固体炭产物。高压再循环筒(上述)可以经配置以在高压力下从闭锁料斗接收惰性气体，从而将闭锁料斗压力降低到其中惰性气体可以转移到低压再循环筒(上述)的点。低压再循环筒可以经配置以接收惰性气体直到闭锁料斗压力降低到所谓的直接降压到大气压为止，因为低压筒中的压力处于几乎等于闭锁料斗压力的那个点。在闭锁料斗再增压期间，闭锁料斗最初可以用来自低压再循环筒的再循环惰性气体增压，且随后通过传送来自高压再循环筒的再循环惰性气体而升高到明显较高的压力。高压和低压再循环筒均可以减少与设备操作有关的惰性气体的净需求，且在此模拟中可以作为惰性CO₂的来源来处置。

CO₂消耗：

在预反应器中脱除挥发份和/或部分加氢热解

本发明的特定方面涉及利用含生物质原料生产液体产物的方法。代表性方法包含使原料与二氧化碳和/或氢气在含有固体床材料的预反应容器中接触以使原料脱除挥发份和/或至少部分地加氢热解(即，使原料在氢气存在下至少部分热解或热分解)。因此，所述方法可以包含使原料在含有二氧化碳和/或氢气和固体床材料的预反应容器中脱除挥发份，其中脱除挥发份可以(但不一定)伴随加氢热解。所属领域的技术人员查阅本发明将了解在预反应器中实现脱除挥发份或脱除挥发份和加氢热解组合所需的操作参数。除非另外指出，否则术语“脱除挥发份”意欲仅涵盖脱除挥发份，除此之外，脱除挥发份和加氢热解的组合。在特定实施例中，在不伴随加氢热解的情况下脱除挥发份。

代表性方法的脱除挥发份步骤可以包括将预反应器气体和原料引入含有固体床材料的预反应容器中。预反应器气体和原料可以作为单独的物料流引入预反应器中或者混合，随后将其引入。预反应器气体和/或原料无论在引入预反应器中之前是否混合，可以分开且引导至多个(即，至少两个，例如两个到十个)入口位置，其可以例如对应于预反应容器的不同轴向高度。这些高度中的某一部分或全部可以低于反应器内的固体床材料床(例如流化颗粒床)高度。同样，这些高度的另一部分或全部可以高于此类床的高度。预反应器气体可以包含二氧化碳和/或氢气。当预反应器气体包含氢气时，预反应容器将含有氢气且加氢热解可以伴随脱除挥发份，如上文所述。除二氧化碳之外，根据其它实施例，也可以使用含有非氢气的其它预反应器气体，所述预反应器气体含有例如氮气、氧气、氦气等以及这些气体与二氧化碳组合的混合物。根据本发明的方面，加氢热解和加氢转化下游所产生的二氧化碳的量足以充当使原料在预反应器中脱除挥发份的预反应器气体。在含有非氢气的预反应器气体的情况下，热解(而非加氢热解)可以伴随使原料在预反应器中脱除挥发份。

无论预反应器气体是否含有氢气，在一些实施例中，此气体可用于使固体床材料流化，因此其可以更描述性地称为“预反应器流化气体”。因此，预反应器中的固体床材料(任选地连同炭一起)可以流化床形式存在，且具体地说，以微粒流化、鼓泡、冷料、湍流或快速流化床形式存在，这取决于预反应器流化气体的表观气速。在此类流化床系统中，预反应器可以有利地包括处于高于流化床的适合高度(例如高于输送脱离高度，TDH)的扩展固体脱离段(即，相对于流化床的直径或横截面积，反应器直径或横截面积扩展的区段)，以促进固体颗粒的分离。可以利用其它气体-固体分离装置(例如过滤器、旋风分离器等)替代使用扩展的固体脱离段，但优选与扩展的固体脱离段组合使用。预反应器也可以利用循环流化床系统。

总体来说，根据一些实施例，对预反应容器中的原料脱除挥发份的步骤可以使用原料和固体床材料连同炭颗粒一起的流化床进行，所述炭颗粒是原料在预反应容器中脱除挥发份所产生。预反应容器中的流化可以利用预反应器流化气体，考虑含生物质原料的特性、预反应容器内的条件和所用的特定流化气体来进行，所述预反应器流化气体具有有效进行所需类型流化(例如鼓泡床流化)的表观速度。一般来说，预反应器流化气体且具体地说包含氢气的流化气体将具有一般大于约3米/秒(m/s)(例如约3m/s至约25m/s)、典型大于约5m/s(例如约5m/s至约15m/s)且通常大于约7m/s(例如约7m/s至约12m/s)的表观速度。

在其它实施例中，预反应器可含有未经流化的如本文所述的固体床材料。举例来说，可以使用加热的球磨机使原料在周围压力或升高的压力下脱除挥发份(例如在纯二氧化碳、含二氧化碳气体、纯氢气、含氢气气体或用于实现脱除挥发份的其它气体存在下)。脱除挥发份可以例如在二氧化碳和/或氢气存在下、在升高的压力下进行。

固体床材料可选自预处理催化剂、吸附剂、热传递介质和其混合物。适合的固体床材料包括具有双重或多重功能的固体床材料。举例来说，“预处理催化剂”还可用于将热传递至预反应器或从预反应器传递热且具体地说传递至含有生物质的初始原料颗粒。同样，“热传递介质”在预反应器环境中可以呈惰性，但其相对于预反应器环境中的任何反应物或其它组分还可以具有催化和/或吸附能力。除非另外指出，否则标识“预处理催化剂”、“吸附剂”或“热传递介质”分别包括在预反应器环境中具有除纯粹催化、吸附或热传递功能以外的功能的固体床材料。但是，在替代实施例中，固体床材料有可能是预处理催化剂，但对预反应器环境中的组分不具有吸附能力和/或不用于传递热至预反应器或从预反应器传递热。同样，固体床材料有可能是吸附剂，但相对于预反应器环境中的反应物或其它组分来说不具有催化活性和/或不用于传递热至预反应器或从预反应器传递热。类似地，固体床材料有可能是热传递介质，但相对于预反应器环境中的反应物或其它组分来说不具有催化活性和/或对于预反应器环境中的组分来说不具有吸附能力。还可使用如上文所定义的预处理催化剂、吸附剂和/或热传递介质的不同固体床材料的混合物(例如催化剂和热传递介质的混合物)。

根据特定实施例，固体床材料可以是具有或不具有吸附能力的热传递介质，使得床材料促进原料脱除挥发份且吸附催化剂毒物和/或腐蚀性物质(例如氯化物)或允许此类毒物和/或腐蚀性物质随着离开预反应器的炭一起除去。在后一种情况(其中固体床材料促进脱除挥发份，但缺乏吸附能力)下，仍然可以从离开预反应器的预反应器蒸气流中分离出毒物和/或腐蚀性物质。尽管缺乏吸附能力，但是使用此类分离步骤，传递至加氢热解反应容器的预反应器蒸气流的一部分中可以不存在或基本上不存在毒物和/或腐蚀性物质。总体来说，针对固体床材料所选的特定功能将取决于含生物质原料的性质和其中所含杂质的性质。

根据下文更详细描述的示例性实施例，预反应容器中所用的固体床材料可以是具有使原料裂解或脱氧的活性的预处理催化剂。特定的预处理催化剂(例如含沸石催化剂，如ZSM-5催化剂)可以兼有裂解与脱氧活性。根据其它示例性实施例，固体床材料可以包括具有吸附腐蚀性物质(例如含氯物质)的能力的吸附剂。固体床材料可替代地或组合地包括具有吸附脱氧催化剂和/或加氢转化催化剂的毒物(例如金属污染物，如钠)的能力的吸附剂。由此可以产生随后用于加氢热解的预处理原料，其至少具有以下改进的特征：减少的腐蚀性物质含量、减少的加氢热解催化剂毒物含量和/或减少的加氢转化催化剂毒物含量。

在代表性实施例中，如上文所述的预反应器中的预处理产生包含所夹带的固体颗粒(例如炭和/或固体床材料的颗粒)的预反应器蒸气流。或者，视操作条件和预反应器内发生的气体-固体分离而定，预反应器蒸气流可以基本上或完全不含固体床材料。预反应器蒸气流可以包括可冷凝气体(例如水蒸气和/或氧化烃，如酚)以及不可冷凝气体(例如氢气、CO和/或CO₂)。可冷凝气体一般将具有高含氧量(例如在约35重量％至约55重量％范围内)，这是在基本上不存在任何脱氧反应的情况下利用热解获得传统生物油所特有的。通常，预反应器蒸气流或其至少一部分将以气相完全传递至后续加氢热解步骤，而不对此物料流的任何部分进行中间冷凝。但是，伴以再加热的中间冷凝也是可能的，例如用以选择性地冷凝相对低挥发性(相对高沸点)的非所需组分，任选地提供冷凝液“洗涤”以除去至少一些炭和/或其它固体颗粒。在其它实施例中，预反应器蒸气流可以部分地冷凝且以混合气相和液相形式传递至后续加氢热解步骤。部分冷凝可以在例如从预反应器蒸气流回收热量(例如通过与冷却器物料流进行热交换)时，或在热量以其它方式损失至环境时发生。

如从上文描述显而易见，离开预反应器的预反应器蒸气流的全部或一部分可以经受后续加氢热解步骤。在脱除挥发份与加氢热解步骤之间，预反应器蒸气流可以通过分离或反应(例如水煤气变换反应)而富集一或多种所期望的组分和/或耗乏一或多种非所期望的组分(例如在部分冷凝的情况下，可用于除去一些固体颗粒)。预反应器蒸气还可以在加氢热解步骤之前或期间与一或多种额外的物料流混合。因此，除非另外指出，否则对预反应器蒸气流的至少一部分加氢热解的步骤意欲涵盖如预反应器蒸气流或其一部分的分离、反应和/或混合的中间步骤。但是，在一些实施例中，预反应器工艺蒸气流或其一部分可以经受加氢热解步骤，而不通过分离或反应来进行富集一或多种所期望组分和/或耗乏一或多种非所期望的组分的中间步骤。举例来说，一部分预反应器工艺蒸气流可以在其组成的变化极小或不变的情况下从预反应器的整个排出物中分离出来。同样，预反应器蒸气流或其一部分可以经受加氢热解步骤，而不在加氢热解步骤之前或期间与一或多种额外的物料流混合。但是，在许多情况下，期望将预反应器蒸气流或其一部分与氢气或含氢气气流混合，从而向如下文所述的加氢热解提供额外的氢气(超过预反应器蒸气流或其一部分中单独所含的氢气)。

因此，预反应器蒸气流中的一些或全部可以传递至加氢热解反应容器中。在预反应器蒸气流含有所夹带的固体颗粒的情况下，可能期望分离此蒸气流中的相对低品质部分(如富含固体的物料流(即，固体浓度高于预反应器蒸气流))和经提纯的预反应器蒸气流(固体浓度低于预反应器蒸气流)。相较于经提纯的预反应器蒸气流中的固体颗粒(并且还相较于分离之前的预反应器蒸气流中的总固体颗粒)，这种低品质的富含固体的物料流中的固体颗粒还可以具有更高的平均粒度和/或更高的平均颗粒重量(例如在旋风分离器分离、静电沉淀或基于粒度或粒度截止值的其它分离的情况下)。在进行预反应器蒸气流分离的此类实施例中，为了提供品质相对低的富含固体的物料流，相对高品质的经提纯的预反应器蒸气流可以是在加氢热解反应容器中加氢热解的预反应器蒸气流的一部分。

在从预反应器蒸气流中除去一部分(例如基本上所有)所夹带固体颗粒的情况下，所得经提纯的预反应器蒸气流可以代表预反应器输出物的适合部分，所述适合部分传送到加氢热解反应容器中进行后续加氢热解步骤。根据一些实施例，预反应器蒸气流中所夹带的固体颗粒可以包含如上文所述的固体床材料的一部分，和由初始原料形成的炭。在这种情况下，代表性方法可以包含回收所夹带固体床材料的至少一部分以便再用于预反应器中，任选地对所回收的固体床材料进行补充加热以便向预反应容器传递热量。具体地说，可以利用步骤(1)将所夹带的固体颗粒(例如存在于预反应器蒸气流中)与富含炭的第一馏份和富含固体床材料的第二馏份(即，意指本身可以是含固体气流的馏份在预反应器蒸气流中分别富含炭和固体床材料)分离。这可以伴随着后续步骤(2)加热第二馏份的至少一部分和(3)使已加热的第二馏份或其一部分返回至预反应容器。

固体床材料可替代地从预反应容器抽出，不是以预反应器蒸气流中所夹带的颗粒形式，而是以此容器内的流体化颗粒床形式从预反应容器中抽出。在从预反应容器抽出固体床材料的任一种情况下(即，作为预反应器蒸气流离开预反应器或从固体排出口离开颗粒床)，所抽出的固体材料可以和富含固体床材料的馏份中的固体炭颗粒分离(例如通过使用密度分离)且返回到预反应器中。在富含固体床材料的馏份返回之前，可以加热此馏份以将所需的热量引入预反应器中。根据替代实施例，在缺乏分离以提供富含固体床材料的馏份的情况下，将任何所移出的固体床材料加热和返回可为有益的。在许多情况下，从预反应器移出的固体床材料由于其用于预反应器操作中，因此其上可能已沉积有聚积的焦炭和碳。因此，预反应器蒸气流中或来自颗粒床的任何所移出固体床材料，且不论是否分离成富含固体床材料的馏份与否，均可以在固体床材料返回到预反应器(例如在加热条件下)之前经受据以除去所聚积焦炭和碳的条件。代表性条件包括足以通过燃烧除去所聚积的焦炭和碳而使固体床材料再生的氧化条件，以及足以使所聚积的焦炭和碳加氢气化、从而将这些污染物转化为甲烷和其它轻质烃的还原条件(例如在流动的含氢气气体存在下)。下文更详细地描述再生和加氢气化(例如在流化床中)，其同时发挥作用以对从预反应器移出的固体颗粒进行分级。下文还更详细地描述对所移出的固体床材料同时进行加氢气化和硫化。

代表性脱除挥发份步骤因此可以包含从预反应容器抽出一部分固体床材料且使此部分与流化含氧气气体(在再生的情况下)或另外与流化含氢气气体(在加氢气化的情况下)接触以使在脱除挥发份步骤期间在固体床材料上所聚积的焦炭和碳燃烧(在再生的情况下)或将此焦炭和碳转化为甲烷(在加氢气化的情况下)。在任一情况下，焦炭和碳含量因再生或加氢气化而降低的所抽出固体床材料均可以返回到预反应器中。

本文中所述的任何步骤(关于从预反应容器中移出固体床材料(利用预反应蒸气或从颗粒床)以及任选的分离固体床材料与炭、任选的再生或任选的加氢气化以及使固体床材料在加热和/或再生条件下返回)同样适用于从加氢热解反应容器移出脱氧催化剂(利用加氢热解反应器输出物或从脱氧催化剂床)。在一些情况下，在这些任选的步骤中的一或多个之后，从预反应器移出的固体床材料可以返回到加氢热解反应容器中。在其它情况下，在这些任选的步骤中的一或多个之后，从加氢热解反应器移出的脱氧催化剂可以返回到预反应器中。

可能期望将整个预处理输出物(即整个预反应器蒸气流，作为预处理结果，其可以具有至少一种如本文所述的改进特征))传送至加氢热解反应器中。代表性改进特征是固相氯化物含量相对于初始原料来说减少。在许多情况下，预处理原料的收率(例如传送至加氢热解的预处理(例如在预反应器中)固体和/或蒸气产物的总收率)可以代表总预处理输入物(例如输入到预处理步骤(例如输入预反应器中)的总固体和/或蒸气产物)的基本量(按重量计)。预处理原料的收率一般可以是至少约25重量％(例如约25重量％至约100重量％)，典型地至少约50重量％(例如约50％至约100重量％)，且通常为至少约70重量％(例如约70重量％至约99重量％)。

由于预反应器的功能多种多样且含生物质原料的特征范围宽，此外，如上文所述的固体床材料的可能类型多，因此预反应器中的操作条件可以广泛变化且可以包括下文关于加氢热解反应器所述的温度和压力范围。然而，一些实施例涵盖较高和较低温度，例如代表性温度一般可在约150℃至约650℃且典型约260℃至约540℃范围内，这取决于预处理步骤的具体目标。

其它预处理步骤

如上文所述，本发明的各方面与有效转化MSW和其它含生物质初始原料的方法相关，所述初始原料的品质比完全包含生物质的原料差，且还更难以在包含至少一个加氢热解步骤的方法中转化。在包含预处理初始原料以产生预处理原料的代表性方法中，预处理原料相对于初始原料具有至少一个改进的特征。至少一个改进特征可以由包含如上文所述在预反应器中脱除挥发份和/或加氢热解的预处理步骤产生。或者，至少一个改进特征可以由预处理原料加氢热解之前的其它步骤(例如分离或分级步骤)产生和/或在一些情况下可以由现场(即，在加氢热解反应容器内)执行的步骤产生。因此，多个预处理步骤可以替代上述步骤或与上述步骤组合。

至少一个改进特征可以选自由以下组成的群组：减少的非生物材料含量(例如玻璃、金属和金属氧化物(包括所有矿物形式)的含量)、较高温度、减小的平均粒度、减小的平均颗粒空气动力学直径、增加的平均颗粒表面积与质量比、更均一的粒度、减少的腐蚀性物质含量、减少的加氢热解催化剂毒物含量(例如减少的钠)和减少的加氢转化催化剂毒物含量。

根据特定实施例，初始原料的预处理可以包含除去非生物材料的至少一部分。举例来说，预处理原料中的选自由以下组成的群组的一或多种杂质的含量相对于初始原料来说可以减少：(A)总氯化物，(B)总塑料，(C)总玻璃，(D)总金属(其中代表性金属如上文所定义，其呈元素形式和/或化合物形式，例如其氧化物和矿物质形式)，和(E)组合的总氮和硫含量。根据代表性实施例，预处理原料可以具有(A)、(B)、(C)、(D)和/或(E)中的一或多个的含量，其相对于初始原料来说，一般减少至少约10重量％(wt-％)(例如约10wt-％到约99wt-％)、典型地至少约25wt-％(例如约25wt-％到约98wt-％)且通常至少约50wt-％(例如约50wt-％到约95wt-％)。根据各种实施例，执行预处理步骤的特征可在于任一种上述收率范围与选自由(A)、(B)、(C)、(D)和(E)组成的群组的一或多种杂质的任一种上述减量范围的组合(例如至少约70wt-％的预处理原料收率与约50wt-％到约95wt-％的总塑料减量)。

举例来说，代表性初始原料中的总氯化物(按元素Cl度量)含量一般可以是至少约200百万分率(ppm)(例如约200ppm至约10,000ppm)、典型地至少约500ppm(例如约500ppm至约7,500ppm)且通常至少约1000ppm(例如约1000ppm至约5,000ppm)。特定的原料(如盐水中生长的藻类)可以具有高氯化物和钠含量。在集成的加氢热解方法的环境中，氯化物可以潜在地形成盐酸水溶液，且钠可以充当使如上文所述的具有加氢处理活性的催化剂失活的毒物。藻类因此可以明显地受益于其中氯化物和钠含量均减少(例如根据这些杂质的上述减量范围)的预处理步骤。

可以存在于初始原料(例如MSW)中的代表性塑料包括聚氯乙烯、聚烯烃(例如聚乙烯，包括高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)；聚丙烯；聚丁烯；和聚烯烃共聚物)、聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯和聚酯共聚物)、聚酰胺(例如聚己内酰胺)、聚(甲基)丙烯酸酯、聚环氧烷(例如聚环氧乙烷)、聚乙烯醇均聚物和共聚物(例如PVA泡沫、聚乙烯乙烯醇)、聚乙二醇均聚物和共聚物、泊洛沙姆(polyoxamer)、聚硅氧烷(例如聚二甲基硅氧烷)、聚乙基噁唑啉和聚乙烯吡咯烷酮，以及水凝胶，如由交联聚乙烯吡咯烷酮和聚酯形成的水凝胶(例如聚乙烯吡咯烷酮/纤维素酯和聚乙烯吡咯烷酮/聚氨基甲酸酯)、丙烯酸类聚合物(例如甲基丙烯酸酯)和共聚物、乙烯基卤化物聚合物和共聚物(例如聚氯乙烯)、聚乙烯醚(例如聚乙烯甲基醚)、聚偏二乙烯卤化物(例如聚偏二氟乙烯和聚偏二氯乙烯)、聚丙烯腈、聚乙烯酮、聚乙烯芳族物(例如聚苯乙烯)、聚乙烯酯(例如聚乙酸乙烯酯)、乙烯基单体彼此间和与烯烃的共聚物(例如乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、ABS树脂和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)、醇酸树脂、聚碳酸酯、聚甲醛、聚酰亚胺、聚醚、环氧树脂、人造丝(rayon)、人造丝-三乙酸酯和其组合。根据EPA信息(参见例如http//www.epa.gov/epawaste/nonhaz/municipal/index.htm)，代表性MSW可具有任一种以下类型和/或量(按塑料总量计)的塑料：约5重量％至约25重量％范围内的聚对苯二甲酸乙二酯、约5重量％至约30重量％范围内的高密度聚乙烯、约1重量％至约10重量％范围内的聚氯乙烯、约10重量％至约35重量％范围内的低密度聚乙烯、约12重量％至约40重量％范围内的聚丙烯和/或约3重量％至约15重量％范围内的聚苯乙烯。

代表性预处理步骤可以涉及将初始原料颗粒分级为相对较高和较低品质的部分，其中较高品质部分具有至少一种如上文所述的改进特征。根据一个特定实施例，举例来说，相较于初始原料中的塑料含量，预处理可以包含将初始原料分离成分别具有较低和较高塑料含量的第一和第二部分。第一部分因此可以基本上不含塑料(或另外具有如上文所述的总塑料含量减少)，而第二部分可以包含大量塑料。

为了得到密度不同的固体颗粒部分(例如凭借具有不同的塑料含量)而可以进行的代表性颗粒分离或分级包括利用例如固体颗粒与分离液的接触或使用离心机进行的分离。也可以使用流动气流(例如在气动分离器中)分选固体颗粒以得到一般具有不同密度或不同流体动力学特性且由此具有至少一种如上文所述的改进特征的部分。此类分选可例如用于提供颗粒具有减小的平均颗粒空气动力学直径、增加的平均颗粒表面积与质量比、更均一粒度和/或甚至减少的非生物材料含量的预处理原料。根据一个代表性实施例，预处理步骤可包含使含生物质原料与流动气流(例如空气)接触以将具有所期望特征(例如减少的非生物材料含量)的馏份中的较不致密材料(例如基于木材和/或纸的颗粒)分离以用于进一步处理。在基于密度或其它流体动力学特性进行的任何分离的情况下，含生物质原料可以适当地调整大小(例如切碎或研磨)以形成更易经受所指定分离的颗粒。分选所得的含生物质原料的不同馏份可以在不同位置和/或使用不同的固体颗粒输送设备馈送至预反应器或加氢热解反应器中。

根据一些实施例，至少一种特征改进(例如总塑料含量减少)的第一馏份可以代表随后经受加氢热解步骤的预处理原料，而第二馏份可以经受进一步处理步骤，再循环(至少部分)至预处理步骤，或用于不同目的(例如塑料回收和再循环)。或者，第二馏份也可以传送至加氢处理反应器容器中，尽管相对于第一部分是在不同位置和/或以不同方式。举例来说，代表性方法可包含将第一和第二馏份(例如如上文所述具有相对较低和较高的总塑料含量)在分开的位置(例如不同轴向高度)分别馈入加氢热解反应容器中。所述馏份分别引入的特定位置可以与局部条件(例如温度、气速、固体浓度、平均粒度)相关，所述条件与第一和第二馏份的组成相容。根据其它实施例，第一和第二馏份可以使用与第一和第二馏份组成相容的引入技术引入加氢热解反应器中。举例来说，具有总塑料含量相对较低的第一馏份可以通过冷却的螺杆组合件馈入加氢热解反应容器中，而总塑料含量相对较高的第二馏份可以通过加热式挤出机馈入此反应容器中。在任一个此类实施例中，第一和第二馏份可以组合地代表初始原料的全部或一部分，举例来说，这些馏份的组合可以代表上文所指定范围内的预处理原料收率(其中未用于加氢热解反应容器中的某一部分，例如第三馏份)。

可存在于初始原料(例如MSW)中的代表性玻璃包括E-玻璃、无硼E-玻璃、S-玻璃、R-玻璃、AR-玻璃、稀土-硅酸盐玻璃、Ba-Ti-硅酸盐玻璃、氮化玻璃(如Si-AI-O-N玻璃)、A-玻璃、C-玻璃和CC-玻璃。这些玻璃类型中的每一种为所属领域中已知的，尤其就其涵盖的组成来说。

代表性初始原料可以包含以元素形式或以金属化合物(如金属氧化物形式，包括所有矿物质形式)存在的金属，如Li、Be、Na、Mg、Al、Si、P、K、Ca、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Sn、W、Pb和/或Hg。这些金属存在于初始原料中的组合量一般可以是至少约0.1％重量(wt-％)(例如约0.1wt-％到约10wt-％)、典型地至少约0.5wt-％(例如约0.5wt-％到约7.5wt-％)且通常至少约1wt-％(例如约1wt-％到约5wt-％)。关于初始原料中的金属含量的上述范围还适用于灰分含量。灰分含量是指在750℃的温度下不燃烧的初始原料的重量百分比。灰分一般呈金属氧化物(例如二氧化硅)形式，且代表特定类型的非生物材料，其一般存在于生物质中且因此还存在于含生物质原料(如MSW)中，但浓度通常高于单独原料的生物质部分。

初始原料中的氮和硫组合总含量(按总元素N和S度量)可以是至少约100ppm(例如约100ppm至约30,000ppm)、典型地至少约500ppm(例如约500ppm至约25,000ppm)且通常至少约1000ppm(例如约1000ppm至约20,000ppm)。根据各种实施例，代表性初始原料可以具有任一种上述范围的非生物材料、总氯化物、总灰分和/或总N和S的组合(例如至少约5wt-％非生物材料和约1000ppm至约5000ppm总氯化物)。

预反应器中或另外在加氢热解反应器容器中就地使用的固体吸附剂可用于清除腐蚀性物质和/或对脱氧催化剂和/或加氢转化催化剂的活性有不利影响的物质。根据特定实施例，预处理原料具有减少的总氯化物含量、减少的总金属含量或减少的总氯化物和总金属含量的改进特征，且预处理步骤包含使初始原料与固体吸附剂在预处理条件下接触，借此使存在于初始原料中的氯化物和/或金属吸附到固体吸附剂上。具有吸附氯化物的能力以及耐受与在预反应器和/或加氢热解反应器中脱除挥发份和/或热解相关的高温的能力的适合吸附剂包括例如碳酸钙(CaCO₃)和含有碱性阴离子的其它矿物质，如碳酸盐和氢氧化物。此类固体吸附剂可适用于预反应器中或加氢热解反应器中，以现场提供减少的总氯化物和/或减少的总金属(例如减少的钠)的改进特征。

根据一个替代实施例，含生物质原料可经受简单的沥滤步骤(例如通过使其与水溶液在分批条件下或在溶液的连续流动下接触)以除去水溶性氯化物和/或其它潜在腐蚀性或有害物质。以此方式获得的所得预处理原料可以具有减少的总氯化物和/或减少的总金属(例如以水溶性金属盐形式存在于初始原料中)的改进特征。此类预处理原料可以在加氢热解之前干燥或在不干燥的情况下引入加氢热解反应器中，或甚至以浆液形式引入。预处理的原料可以其它方式以干燥形式、水饱和形式或浆液形式引入加氢热解反应器上游的如本文所述的预反应器中。获自此类沥滤步骤的任何水性排出物然后可以在适当条件(例如周围温度和压力条件下)与能够除去所浸出水溶性物质且提纯水性排出物的适合离子交换树脂或其它固体吸附剂接触。

在预处理原料中的灰分或其它非生物材料的含量相对于初始原料减少的特定实施例中，预处理步骤包含使初始原料在流化床中脱除挥发份，其中非生物材料在流化床中的对应于一或多个轴向高度的一或多个排出位置移出。因此，就预反应器或加氢热解反应器的流化床可用以将不同类型的固体颗粒(例如具有不同密度的颗粒)分离到或分级到流体化床内的各区域来说，将固体颗粒在所选排出位置(例如选择性富集具有所期望或非所期望的指定特征的颗粒之处)移出有利地允许选择性移出具有此类所期望或非所期望的特征的颗粒。举例来说，选择性移出具有非所期望的特征(如灰分或其它非生物材料含量高)的颗粒使得反应器中剩余的预处理原料具有减少的灰分含量或减少的非生物材料含量的改进特征。或者，具有所期望特征(如更均一粒度)的颗粒可以选择性地从反应器内的流化床中移出以提供预处理原料。根据一种将不同类型的固体颗粒(例如不同密度和/或不同空气动力学直径的固体颗粒)分级或浓缩的代表性方法，可以结合预反应容器使用不同的表观气速。这些不同气速可以通过改变不同轴向高度的横截面积、同时维持固定的气体体积流速和/或另外通过在不同轴向位置添加(注射)气体、同时维持固定的横截面积来实现。所指定轴向高度的不同横截面积和气体注射也可以组合使用。

从一或多个特定位置移出非生物材料还能够阻止此类材料聚积，所述积聚会导致固体材料床的作用和功能中断。根据一些实施例，移出固体材料还能够在预反应器上游(例如通过物理分选或使用流动气体分离系统，如气动分离器)、在预反应器内、在加氢热解反应容器内(现场)，或甚至在加氢热解反应容器下游但在加氢转化反应容器上游进行，从而使减少初始原料中的非生物材料含量(在这种情况下，为馈入预反应容器、加氢热解反应容器或可能甚至加氢转化反应容器中的任一个的原料中的非生物材料的含量)出现相同或类似作用。

可以在初始原料用于流化床加氢热解反应容器中之前或期间进行多种其它类型的分离和分级以调节其流体动力学特性。因此，举例来说，预处理原料的特征改进，如平均粒度减小、平均颗粒空气动力学直径减小、平均颗粒表面积与质量比增加和/或粒度更均一，可以有益于维持预处理原料的良好流化参数(例如就流化所需的表观气速来说)。沿这些管线中的任一个的原料改进还可以具有升级MSW、藻类、浮萍或其它含生物质原料(就其组成来说)的附加益处。举例来说，增加平均颗粒表面积与质量比可以指一种空气动力学分离，其中相对于初始原料来说，预处理原料中的表面积与质量比低的金属物体和其它颗粒被选择性地除去，从而提高表面积与质量比较高的颗粒(如木材颗粒)在预处理原料中的含量。以此方式，使得平均颗粒表面积与质量比增加或改进如上文所述的任一种其它流体动力学特性的分离可以具有减少预处理原料中的非生物材料含量的附加益处。

根据一些实施例，调节颗粒的流体动力学特性可以在现场(例如在加氢热解反应容器内，或在用于脱除原料挥发份的预反应容器内)进行，尤其就中断含生物质原料中形成所聚结的颗粒来说。颗粒聚结物可以作为例如塑料含量高的结果而形成，所述塑料在软化或熔融时，可以涂布原料颗粒和/或其它固体颗粒，促使其粘在一起(聚结)。根据一些实施例，如上文所述的平均粒度减少和/或粒度更均一的改进特征，以及其它改进的流体动力学特性可以指相对于初始原料在预反应容器或加氢热解反应容器中的处理条件下、在其聚结或部分聚结状态下的改进。作为首先采取积极步骤(以使所聚结的原料颗粒碎裂或以其它方式阻止此类聚结物形成)的结果而改进的特征因此可以基于缺乏此类步骤情况下会发生的假设情形的改进。因此，在一些实施例中，预处理初始原料以产生相比于初始原料来说具有至少一种改进特征的经预处理原料的步骤可以通过现场(即在预反应容器或加氢热解反应器容器中)进行的补救措施(例如搅拌以使颗粒聚结物碎裂或阻止其形成)来满足。

更一般来说，此类补救步骤可以用于使预反应器或加氢热解反应器内的任何相互作用固体颗粒的聚结物碎裂，或阻止所述聚结物形成，所述聚结物包括(i)原料颗粒、(ii)原料颗粒与固体床材料颗粒、催化剂颗粒和/或炭颗粒、(iii)固体床材料颗粒、(iv)催化剂颗粒和/或(v)炭颗粒的聚结物。根据特定实施例，预处理和/或加氢热解步骤可以在减少这些类型聚结物中的任一种的形成的连续、间歇或局部高速搅拌条件下操作。举例来说，此类高速搅拌条件可以减少加氢热解反应容器中的脱氧催化剂颗粒聚结物的形成。特定气速的使用可以根据分散的聚结物或在缺乏高速搅拌条件下以其它方式形成的聚结物的特性(例如加氢热解反应容器中的脱氧催化剂颗粒的聚结物的平均粒度和/或粒度分布)定制。根据一些实施例，单独使用高流化气速可足以使颗粒聚结物碎裂或阻止其形成且由此实现所期望的补救程度。或者，可使用所选尺寸范围的床材料和/或原料，使得在处理条件下，所选尺寸范围的颗粒的相互作用促进所期望的补救程度。

根据特定实施例，有效地使颗粒聚结物碎裂或以其它方式阻止其形成的高速搅拌条件可以包括连续或间歇地局部使用明显超过(例如至少约2倍、至少约5倍或至少约10倍)流化气体在预反应容器或加氢热解反应容器中的总体表观速度的气速，或者明显超过流化气体在这些相应反应容器的流化颗粒床中的总体平均表观速度(例如在反应器具有不同横截面积的情况下)的气速。举例来说，流化气体的总体表观速度可以按流化气体的总体积流速除以反应器的平均横截面积或反应容器内的相关固体颗粒床(其可以是流化床)的平均横截面积来计算。使用气体注射喷嘴可以在所聚结颗粒容易形成和/或碎裂的所期望区域中产生局部化的高气速。高速搅拌条件还可以使用与气体注射喷嘴组合的内部结构(例如挡板或冲击盘)增强，所述结构和喷嘴可以组合定位以使所聚结的颗粒经受足以让其破裂的冲击力和/或阻止聚结开始，或至少阻止所形成的聚结物进一步生长。

预反应器蒸气或其它预处理原料的加氢热解

在使含生物质原料与含二氧化碳气体和/或含氢气气体(或如上文所述的其它预反应器气体)在含有固体床材料的预反应容器中接触之后，代表性方法可以包括将如上文所述的预反应器工艺蒸气流的至少一部分(即，一些或全部)加氢热解，或以其它方式将如上文所述的预处理原料的至少一部分加氢热解。

在预反应器用于预处理的实施例中，预反应器可以实现含生物质原料的挥发份脱除和/或至少一些热解(例如加氢热解)。一般来说，脱氧反应不以任何明显的程度发生，因为这些反应主要是给加氢热解反应容器和后续加氢转化反应容器(若使用)预留的。所属领域的技术人员查阅本发明后将了解，实现所指定程度的挥发份脱除和/或加氢热解所需的预反应器中的操作条件包括温度、氢分压和原料驻留时间。由于加氢热解反应容器和任选的加氢转化反应容器中的脱氧程度明显，因此相关的加氢热解和加氢转化步骤通常均是放热的，即与这些步骤相关的反应涉及热量的净产生(尽管孤立的热解反应是吸热的)。相比之下，由于在预反应容器中发生加氢转化的程度相对较低(或在一些情况下，未发生加氢转化)，因此脱除挥发份步骤中的脱除挥发份和任选的热解一般是吸热的，即与此步骤相关的反应涉及热量的净消耗。为了有效地管理预反应器和加氢热解反应容器的反应热力学，可以上调或下调预反应器蒸气流(或引入加氢热解反应器中的其一部分)的温度以满足加氢热解反应器的温度要求。举例来说，根据一个实施例，预反应器蒸气流或其一部分的温度在短时段(例如小于约2分钟或甚至小于约1分钟)内调节至加氢热解反应器的平均温度或其平均温度的约10℃内。

鉴于以上考虑因素，若催化剂用作预反应器中的固体床材料，则适用于此类目的的催化剂可以包括相较于加氢热解反应容器和/或加氢转化反应容器中所用的催化剂具有相对较低脱氧活性的催化剂。根据一些实施例，来自加氢热解反应器和/或加氢转化反应器的用过或部分用过的催化剂(例如在加氢热解和/或加氢转化步骤用过一些时间之后)可以有利地用于预反应器中以提供具有所期望的脱氧活性水平的催化剂。因此，根据具体实施例，预反应容器中的固体床材料可以包含预先用于加氢热解反应容器中的用过或部分用过的脱氧催化剂和/或预先用于加氢转化反应容器中的用过或部分用过的加氢转化催化剂，主要由其组成，或由其组成。

因此，根据特定实施例，预反应器中的固体床材料可以包含从加氢热解反应器中转移的用过或部分用过的脱氧催化剂、从加氢转化反应器中转移的用过或部分用过的加氢转化催化剂，或其组合。举例来说，用过或部分用过的催化剂可从这些反应器容器中的一个或两个中连续移出且馈入预反应容器中以使得催化剂另外有益地用于预处理原料。应了解，在一些实施例中，预反应器、加氢热解反应器和加氢转化反应器的催化剂粒度不一定相容，尤其在不同反应器根据流化床(例如用于预反应器和/或加氢热解反应器)和固定床(例如用于加氢转化反应器)的不同处理方案操作的情况下。因此，在预反应容器中使用用过或部分用过的催化剂可能需要再调整尺寸，例如通过研磨或压碎以达到适用于预反应器中的平均粒度。

提及“用过或部分用过的”脱氧催化剂是指相对于未使用(新鲜)状态下的相同催化剂，脱氧活性减少的催化剂。脱氧活性的损失可以通过可控环境下的对比测试检验，其中测试原料实现指定的脱氧程度所必需的反应温度提供了催化剂活性的度量。较高反应温度指示较低活性。导致活性至少部分损失、致使其被用过或部分用过且因此在一些实施例中适用于预反应器中的脱氧催化剂的条件可以起因于焦化、被杂质(例如金属)污染或导致活性损失的另一种条件。条件可以是可逆(例如通过催化剂再生和/或催化剂硫化)或不可逆的。

加氢热解步骤可以在含有氢气和脱氧催化剂的加氢热解反应容器中进行，以便产生包含至少一种不可冷凝气体、部分脱氧的加氢热解产物和炭颗粒的加氢热解反应器输出物。在许多情况下，加氢热解反应器输出物将包含H₂、CO、CO₂、CH₄、C₂H₆和C₂H₄中的一或多种作为不可冷凝气体。然而，视脱氧催化剂的甲烷化活性和水煤气变换转化活性而定，在以CO、CO₂和H₂为代价的情况下将产生或多或少的甲烷(CH₄)。在高度甲烷化环境中，加氢热解反应器输出物有可能包含极少或不包含作为不可冷凝气体的CO和/或CO₂(例如含量小于所有不可冷凝气体的5vol-％，或甚至小于1vol-％)，尽管如此，但仍然包含H₂、CH₄、C₂H₆和C₂H₄中的一或多种。

因此，一般来说，加氢热解反应器输出物将包含(i)CO₂、CO和其它不可冷凝或低分子量气体(例如C₁-C₃烃气体，包括石蜡烃和烯烃)，以及任何化学计算量过量的在加氢热解反应器中未耗尽的H₂，(ii)部分脱氧的加氢热解产物(例如呈可冷凝蒸气形式)，和(iii)固体炭颗粒。如本文所用，加氢热解步骤的“部分脱氧的加氢热解产物”可以包含氧化烃(例如衍生自纤维素、半纤维素和/或木质素)，其可在后续加氢转化方法中经受更完全的脱氧(例如产生烃和除去呈CO、CO₂和/或水形式的氧)。然而，术语“部分脱氧的加氢热解产物”不排除存在一些量的经完全脱氧且因此无法进一步脱氧的烃(例如芳族烃，如烷基苯)。根据一些实施例，相较于在基本上不存在任何脱氧反应的情况下热解所得的传统生物油，部分脱氧的加氢热解产物一般将含有更低的含氧量。这是由于在加氢热解反应器内在氢气存在下发生了一定程度的催化脱氧反应。部分脱氧的加氢热解产物的代表性含氧量一般在约2重量％至约30重量％范围内，且典型地在约5重量％至约25重量％范围内。

如在上述预反应容器的情况下，加氢热解反应容器可以含有流化床，但在这种情况下包括脱氧催化剂。此流化床中的其它固体可以包括预处理原料或固体，其存在于预反应器蒸气流中，或者存在于从预反应容器传送到加氢热解反应容器的预反应器蒸气流的一部分中。因此，加氢热解步骤可以使用脱氧催化剂的流化床进行，且加氢热解流化气体可以包含在预反应容器中产生之后加氢热解的预反应器工艺蒸气流的至少一部分。加氢热解流化气体的代表性表观气速一般在约0.03米/秒(m/s)至约6m/s，典型约0.15m/s至约3m/s，且通常约0.3m/s至约1.5m/s范围内。

在加氢热解步骤之后，代表性方法可以进一步包含从加氢热解反应器输出物中除去所有或基本上所有的炭颗粒和/或其它固体颗粒(例如催化剂细粒)以使得经提纯的加氢热解反应器蒸气流中的炭含量降低。除去炭颗粒(如预反应器蒸气流中可能夹带的炭颗粒)在对加氢热解产物(包括经提纯的加氢热解产物蒸气流或其一部分)进行固定床催化转化工艺的工艺中特别重要。在此类情况下，除去细炭颗粒防止发生与固定床的过早堵塞相关的问题，因为炭颗粒变得滞留于固定催化剂床的空隙内。如本文中所定义，除去基本上所有的炭颗粒意指加氢热解反应器输出物中至少99重量％的炭颗粒从经提纯的加氢热解产物蒸气流中排除。根据其它实施例，至少99.9重量％或至少99.99重量％的炭颗粒被排除。

代表性方法可以进一步包含经提纯的加氢热解反应器蒸气流的至少一部分在含有氢气和加氢转化催化剂的加氢转化反应容器加氢转化，从而产生加氢转化反应器输出物。经提纯的加氢热解反应器蒸气流(如加氢热解反应器输出物)可以包括可冷凝气体(例如水蒸气；C₃H₈、C₃H₆和较高分子量烃；和氧化烃，如酚)以及不可冷凝气体(例如H₂、CO、CO₂、CH₄、C₂H₆和C₂H₄)。一般来说，经提纯的加氢热解反应器蒸气流或其至少一部分将在气相中完全传送到后续加氢转化步骤，而不对此物料流的任何部分进行中间冷凝。然而，也可以进行中间冷凝和再加热，例如以选择性地冷凝相对低挥发性(相对高沸点)的非所需组分，任选地提供冷凝液“洗涤”以除去炭和/或其它固体颗粒(例如催化剂细粒)。在其它实施例中，经提纯的加氢热解反应器蒸气流可以部分地冷凝且以混合的气相和液相形式传送到后续加氢转化步骤。部分冷凝可以在例如从经提纯的加氢热解反应器蒸气流回收热量(例如通过利用冷却流进行的热交换)时或热量以其它方式损失到环境时发生。

如从上文描述显而易见，离开加氢热解反应器(且在基本上除去所有炭颗粒之后获得)的经提纯的加氢热解反应器蒸气流的全部或一部分可以经受后续加氢转化步骤。因此，在加氢热解与加氢转化步骤之间，经提纯的加氢热解反应器蒸气流可以通过分离或反应而富含一或多种所期望的组分和/或和/或耗乏一或多种非所期望的组分。经提纯的加氢热解反应器蒸气流也可以在加氢转化步骤之前或期间与一或多种其它物料流混合。因此，除非另外指出，否则对经提纯的加氢热解反应器蒸气流的至少一部分加氢转化的步骤意欲涵盖中间步骤，如分离、反应和/或混合。然而，在一些实施例中，经提纯的加氢热解反应器蒸气流或其一部分可以经受加氢转化步骤，而不进行通过分离或反应而富含一或多种所期望的组分和/或耗乏一或多种非所期望的组分的中间步骤(例如在部分冷凝的情况下，其可以用于除去一些固体颗粒)。举例来说，经提纯的加氢热解反应器蒸气流的一部分可以在其组成的变化极小或无变化的情况下从加氢热解反应器的整个排出物中分离(且在基本上除去所有炭颗粒之后)。同样，经提纯的加氢热解反应器蒸气流或其一部分可以经受加氢转化步骤，而不是在加氢转化步骤之前或期间与一或多种额外物料流混合。然而，在许多情况下，期望将经提纯的加氢热解反应器蒸气流或其一部分与氢气或含氢气气流混合，从而向如下文所述的加氢转化提供额外氢气(超过经提纯的加氢热解反应器蒸气流或其一部分中所含的氢气)。

适用于预反应器(在固体床材料具有催化活性的情况下)、加氢热解反应器和/或加氢转化反应器中的催化剂在如本文所述的适合氢分压、温度和其它条件的环境中一般具有对含生物质原料、预处理原料和/或其加氢热解反应产物加氢处理的活性。加氢处理意欲广泛地涵盖多种可能的反应，包括加氢处理、加氢裂解、加氢异构化和其组合，以及在富氢环境下发生的可能寡聚。代表性加氢处理催化剂包括在高表面积载体材料(如耐火无机氧化物(例如二氧化硅、氧化铝、二氧化钛和/或氧化锆))上包含至少一种第VIII族金属(如铁、钴和镍(例如钴和/或镍))和至少一种第VI族金属(如钼和钨)的加氢处理催化剂。也可以使用碳载体。具有加氢处理活性的代表性催化剂因此包含选自由以下组成的群组的金属：镍、钴、钨、钼和其混合物(例如镍和钼的混合物)，其沉积于这些载体材料中的任一种或载体材料组合上。考虑到形成冷凝含水酸(例如已知存在于传统生物质热解所得的生物油中的酸和/或含生物质原料中的杂质(例如氯化物)氢化所得的酸)的可能性，对耐腐蚀性的需要在一些情况下可能影响载体材料的选择。

按无挥发性催化剂重量计，第VIII族金属存在于加氢处理催化剂中的量典型地在约2到约20重量％范围内，且通常在约4至约12重量％范围内。也按无挥发性催化剂重量计，第VI族金属存在的量典型地在约1至约25重量％范围内，且通常在约2至约25重量％范围内。无挥发性催化剂样品可以通过使催化剂在200-350℃下在惰性气体净化或真空下干燥一段时间(例如2小时)以便使水和其它挥发性组分从催化剂中驱出而获得。

其它适合的加氢处理催化剂包括沸石催化剂，以及贵金属催化剂，其中贵金属选自钯和铂。相同或不同类型的两种或更多种加氢处理催化剂可以用于预反应容器、加氢热解反应容器和/或加氢转化反应容器或提供基本上完全脱氧的烃液体的加氢转化段容器组合(更充分描述于下文)中。举例来说，不同加氢处理催化剂可以适用于催化脱氧(例如在加氢热解反应容器中)或加氢裂解(例如在加氢转化反应容器中)。在一些情况下，加氢转化反应容器中的催化剂和条件可以根据其在催化加氢裂解中的有效性来选择，由此增强具有所期望分子量的烃(例如汽油沸点范围烃)的收率。加氢转化反应容器中的催化剂和条件也可以根据其在催化加氢异构化中的有效性来选择，由此增加异烷烃的收率，从而可以提升基本上完全脱氧的烃液体或至少其柴油沸点范围馏份的品质(就降低其倾点和浊点温度来说)。

代表性加氢裂解催化剂包括US 6,190,535和US 6,638,418中所述的加氢裂解催化剂，所述专利关于这些催化剂的揭露内容通过引用结合在此。其它适合的加氢裂解催化剂包括包含沉积于沸石上的选自由以下组成的群组的金属的催化剂：铁、镍、钴、钨、钼、钒、钌和其混合物。用于加氢裂解催化剂载体的代表性沸石可以包括β沸石、Y沸石和MFI沸石。Meier,W.M等人,《沸石结构类型图谱(Atlas of Zeolite Structure Types)》,第4版,Elsevier:Boston(1996)中描述了Y沸石和MFI沸石的结构且提供了其它参考文献。代表性加氢异构化催化剂包括US 2009/0077866中描述为“异构化催化剂”的加氢异构化催化剂。US 2009/0077866关于此类异构化催化剂的内容结合在此供参考。

如所属领域中所了解，术语“加氢处理催化剂”涵盖对于以下中的任一者具有活性的催化剂：有机含氧分子的氢化脱氧以形成水；有机含氧分子的脱羰或脱羧以分别形成CO和CO₂；有机含氮分子的加氢脱氮；和/或有机含硫分子的加氢脱硫。适用于预反应容器、加氢热解反应容器和/或至少一个加氢转化反应容器的代表性催化剂因此包括如US 6,190,535和US 6,638,418中所述的加氢处理催化剂，所述专利关于这些催化剂的揭露内容结合在此供参考。在代表性实施例中，在预反应容器、加氢热解反应容器和至少一个加氢转化反应容器中的两者或更多者中所用的催化剂中，催化活性金属(例如镍和钼)可以相同，催化剂的载体材料也相同。或者，载体材料的酸性可以变化，以提供不同程度的加氢裂解功能。举例来说，若期望基本上完全脱氧的液态烃产物中的烃分子量减小，则加氢热解反应器容器中的催化剂所用的载体材料可以是相对低酸性的材料(例如氧化铝-磷混合物)，而加氢转化反应容器中的催化剂所用的载体材料可以是相对高酸性的材料(例如无定形或沸石二氧化硅-氧化铝)，由此增强加氢转化反应段催化裂解反应的倾向。酸性可以通过在275℃至500℃的温度范围内(其超出氨发生物理吸附时的温度)使一定量的氨从催化剂的氨饱和样品中发生温度程序化解吸附(temperatureprogrammed desorption；TPD)来测定(例如按每克催化剂的酸位点摩尔数的单位)。酸位点的量因此对应于在此温度范围内解吸附的氨摩尔数。

代表性方法可以进一步包含从加氢转化反应器输出物中回收基本上完全脱氧的烃液体和气态混合物。就此而言，加氢转化反应器输出物可以包含可冷凝气体，可以使其中基本上完全脱氧的烃液体(其可以包括一种基本上完全脱氧的较高值液体产物或所述产物的混合物)冷凝且随后使用一或多种分离方法(包括与冷凝水相的相分离和/或蒸馏)加以分离。举例来说，相分离可以用于从主要包含冷凝水的水相中回收基本上完全脱氧的烃液体。然后可以利用例如蒸馏获得基本上完全脱氧的较高值液体产物，如汽油沸点范围和/或柴油沸点范围烃馏份。提及烃液体以及可获自这些液体(例如通过分馏)的较高值液体产物时标示“基本上完全脱氧”可以指总含氧量小于约2重量％、小于约1重量％、小于约5000ppm(按重量计)、小于约2000ppm(按重量计)或甚至小于约1000ppm(按重量计)。低含氧量使得基本上完全脱氧的烃液体容易与冷凝水发生相分离。有利的是，集成工艺中所产生的任何净冷凝水将具有一般小于约5000wt-ppm、典型地小于约2000wt-ppm且通常小于约500wt-ppm的低溶解总有机碳(TOC)含量。

从加氢转化反应器输出物中回收的气态混合物一般将包括不可冷凝气体(例如H₂、CO、CO₂、CH₄、C₂H₆和C₂H₄)且任选地包括少量可冷凝气体(例如C₃和较重烃)，这取决于气态混合物与加氢转化反应器输出物分离(例如使用气-液分离器或汽提器实现一或多个理论平衡液体-蒸气分离段)的条件(即温度和压力)。就这种气态混合物含有CO、CO₂和烃来说，其至少一部分可以经受蒸汽重整，以便产生重整氢气且改进集成工艺的总体氢气平衡。这可以有利地减少或甚至消除输入获自传统烃重整的氢气的需要。因此，根据一些实施例，基于温室气体(GHG)排放值的生命周期评估，根据美国政府会计实务，对基于石油的碳源的依赖减少可以使从基本上完全脱氧的烃液体中分离的运输燃料馏份的总体碳排放降低。

加氢热解反应器中的条件包括一般约300℃至约600℃、典型约400℃至约500℃且通常约410℃至约475℃的温度。加氢热解反应器的重量每小时空间速度(WHSV)(按含生物质原料或预处理原料的质量流速除以加氢热解反应容器的催化剂存量计算)一般是约0.1hr^-1至约10hr^-1，典型地约0.5hr^-1至约5hr^-1，且通常约0.8hr^-1至约2hr^-1。加氢转化反应器(或可能两个或更多个加氢转化反应器中的任一个(若使用))中的条件包括一般约200℃至约475℃、典型地约260℃至约450℃且通常约315℃至约430℃的温度。加氢转化反应器的重量每小时空间速度(WHSV)(按送到加氢转化反应器的馈料的质量流速(例如获自加氢热解反应器的经提纯的蒸气流)除以加氢转化反应容器的催化剂存量计算)一般是约0.01hr^-1至约5hr^-1，典型地约0.05hr^-1至约5hr^-1且通常约0.1hr^-1至约4hr^-1。

加氢热解和加氢转化的其它代表性操作条件和其重要性更详细地描述于下文。一些代表性条件还描述于美国专利申请公开号US 2010/0251600、US 20100256428和US2013/0338412中，所述文献的内容全部结合在此供参考。

如这些公开中所述，加氢热解和加氢转化反应容器中的催化剂和操作条件均可以调整，以使得从生物质衍生分子(例如纤维素、半纤维素和/或木质素)除去氧的脱氧反应在产生H₂O的氢化脱氧与产生不可冷凝气体(分别产生CO和CO₂)的脱羰和脱羧反应之间达成平衡。有利的是，从生物质氧产生大量的这些气体又允许其随后用于含有其(例如连同轻质烃)的气态混合物(例如来自加氢热解反应器输出物和/或加氢转化反应器输出物)的重整，以产生集成工艺中所需的氢气的一些或全部。在使用如本文所述的预反应器的情况下，集成工艺所需的氢气可以包括预反应器中所耗量的氢气(例如若含氢气气体用作预反应器流化气体)，以进行脱除挥发份和/或加氢热解。

根据代表性实施例，在加氢热解和加氢转化之后且任选地还在预处理(包括脱除挥发份)之后，含生物质原料的含氧量的至少约20％或如本文所述的预处理原料的含氧量的至少约20％转化为CO和CO₂。含生物质原料或预处理原料的含氧量在这些步骤之后转化为CO和CO₂的代表性转化率范围是约20％至约80％、约30％至约70％和约40％至约60％，以便如上文所述在氢化脱氧与脱羰/脱羧之间达成适当平衡。此含氧量在这些步骤之后转化为H₂O的代表性转化率范围是至多约80％、约20％至约80％、约30％至约70％和约40％至约60％。在加氢热解和加氢转化之后转化的原料或预处理原料含氧量的这些范围不一定代表通过蒸汽重整的下游转化之后的生物质含氧量的最终处置，其中加氢热解和/或加氢转化中所形成的H₂O可能被消耗掉。根据一些实施例，蒸汽重整之后，原料或预处理原料含氧量向CO和CO₂的最终处置可明显较高。举例来说，根据其中工艺集成有蒸汽重整的一些实施例，至少约90％且在一些情况下至少约95％的原料或预处理原料含氧量可以用于形成CO和/或CO₂。然而，也应指出，根据其它实施例，CO和/或CO₂的甲烷化以形成甲烷将用以减少这些量。

根据一些实施例，生物质氧转化为液体和气态产物的所需平衡可以在加氢热解和/或加氢转化反应器中使用中等反应条件(如中等水平的压力和/或氢分压)实现，因为相较于在传统加氢处理操作(例如石油馏份的传统加氢处理和/或加氢裂解)中使用较高水平的压力和/或氢分压，已发现中等水平的压力和/或氢分压在以H₂O为代价的情况下产生CO和CO₂的产率相对更大。加氢热解和加氢转化反应器中的代表性压力和/或氢气分压(用表压表示)可以独立地小于约55巴(例如约7巴至约55巴、约14巴至约41巴，或约21巴至约38巴)。

根据一些实施例，可能期望加氢热解反应器压力与加氢转化反应器压力基本上相同，例如在正常操作期间，为了至少克服这些容器之间的压力差，需要加氢热解反应容器的操作压力仅略微高于加氢转化反应容器压力(例如高至多约3.5巴，或高至多约2巴)的情况下。同样，预反应容器(若使用)可以在仅略微高于加氢热解反应容器压力(例如高至多约3.5巴，或高至多约2巴)的压力下操作。以此方式，可以降低与气流(例如再循环含氢气气流)压缩相关的成本。根据使反应器之间的压力差最小化的代表性方法，预反应容器可以直接安置于加氢热解反应容器下方，或者可以其它方式形成加氢热解反应容器的一部分(即预反应器的固体床材料可以与加氢热解反应器安置于同一个物理容器中)，在此情况下，预反应器和加氢热解反应器的操作压力将基本上相同。

集成的重整步骤所产生的二氧化碳可以有利地用于至少部分地满足如上文所述的预处理(在预反应容器中)对惰性气体的需求。根据特定实施例，重整二氧化碳的一部分(例如第一部分和/或第二部分)可以分别引入(i)预反应容器中用于脱除原料中的挥发份，(ii)操作一或多个闭锁料斗，(iii)覆盖可燃液体，和/或(iv)干燥原料。一部分二氧化碳当引入预反应容器或原料干燥容器中时可以加热到有效促进与加氢热解和/或预处理(例如脱除挥发份)有关的含生物质原料发生所期望的转化的温度，如本文所述。

集成的重整步骤所产生的额外氢气可以有利地用于至少部分地满足如上文所述的预处理(在预反应容器中)和/或加氢热解(在加氢热解反应容器中)的氢气需求。根据特定实施例，重整氢气的一部分(例如第一部分和/或第二部分)可以分别引入(i)加氢热解反应容器以对预反应器蒸气流或其一部分加氢热解和/或(ii)预反应容器。这些部分当引入相应反应容器中时，可以加热到有效促进与加氢热解和/或预处理(例如脱除挥发份)相关的含生物质原料发生所期望的转化的温度，如本文所述。

在初始原料品质低的情况下(如杂原子(如卤素(例如呈含氯化合物，如有机氯化物形式)以及氮(例如呈有机含氮化合物形式)和硫(例如呈有机含硫化合物形式))含量相对较高(相对于此类原料中所含的生物质)的MSW)，加氢转化反应器输出物和从加氢转化反应器输出物中回收的气态混合物如上文所述可以含有污染物气体，包括这些杂原子的氢化反应产物，包括有害量的HCl、H₂S和NH₃，就腐蚀和安全担忧而言，这可能是有问题的。代表性方法因此可以包含从加氢转化反应器输出物或气态混合物中除去一或多种这些污染物气体中的至少一部分(例如全部或基本上全部)。此类除去可以通过例如使加氢转化反应器输出物和/或气态混合物的至少一部分与固体吸附剂(如CaCO₃)或具有除氯能力的其它适合矿物质(例如呈HCl形式)接触而实现，如上文所述。根据其它实施例，污染物气体可以通过使含有酸性和/或碱性污染物气体的气流(包括上述气流)与适当液体洗涤溶液(例如苛性碱溶液，如NaOH溶液，用于除去酸性污染物气体)接触而有效地除去。

其它实施例

根据一个代表性实施例，一种利用含生物质原料(如MSW或藻类)生产液体产物的方法可以包含使原料在含有二氧化碳和/或氢气和固体床材料的预反应容器中如上文所述脱除挥发份，以产生包含所夹带的固体颗粒的预反应器蒸气流。方法可以进一步包含从预反应器蒸气流中分离出富含固体的物料流和经提纯的预反应器蒸气流(即固体耗尽的蒸气流，其固体浓度低于预反应器蒸气流)。经提纯的预反应器蒸气流可以充当预处理的原料。在这种情况下，此类预处理原料是在加氢热解反应容器中经受加氢热解的预反应器工艺蒸气流的一部分。加氢热解反应容器可以含有氢气和第二催化剂或固体床材料(例如脱氧催化剂)，以便加氢热解步骤产生包含以下的加氢热解反应器输出物：(i)至少一种不可冷凝气体(例如H₂、CO₂、CO和/或一或多种低分子量烃气体，如CH₄、C₂H₆和/或C₂H₄)，以及在加氢热解反应器中未耗尽且在此反应器中发生的任何水煤气变换反应之后仍存在的任何化学计算量过量的H₂，(ii)部分脱氧的加氢热解产物(例如呈可冷凝蒸气形式)，和(iii)平均粒度和/或平均颗粒重量分别小于预反应器蒸气流中所夹带的炭颗粒的平均粒度和/或平均颗粒重量的的炭颗粒。方法可以包含从加氢热解反应器输出物中除去至少一部分且优选基本上所有的炭颗粒，以提供经提纯的加氢热解反应器输出物(即固体耗乏的加氢热解反应器输出物，其固体浓度低于加氢热解反应器输出物)。方法可以包含在加氢转化反应容器中或者在包含一或多个串联或并联的加氢转化反应容器的加氢转化段中，使用至少一种加氢转化催化剂对部分脱氧的加氢热解产物加氢转化。加氢转化是在尚未分离(例如以除去所夹带的炭颗粒)的上述加氢热解输出组分(i)、(ii)和(iii)的至少一部分存在下进行，从而产生基本上完全脱氧的烃液体产物。还产生不可冷凝或低分子量气体，包括C₁-C₃烃(其可以是石蜡烃或烯烃)，以及在加氢转化反应容器或区段中发生的任何甲烷化反应之后仍存在的任何CO和/或CO₂，以及在加氢转化反应容器或区段中未耗尽且在此反应器或区段中发生任何水煤气变换反应之后仍存在的任何化学计算量过量的H₂。

图1描绘一种可能的非限制性系统111(其边界通过框来划界)，其用于进行相分离步骤，随后进行蒸汽重整，随后进行二氧化碳和氢气的气体分离。如图1中所示，气态混合物180可以输送到分离段190。气态混合物180可以包含来自加氢转化段或加氢转化反应器的排出物或输出物(图1中未绘示)。气态混合物180可以包括氢气和其它不可冷凝气体(例如CO、CO₂和/或CH₄)。气态混合物180可以使用加氢转化段出口热交换器(图1中未绘示)冷却，所述热交换器可以利用外部热交换介质(例如冷却水)、所集成工艺内部的交换介质(例如馈料流)，或其组合。加氢转化段排出物或输出物180(例如来自单个加氢转化反应器或者此类反应器中的两个或更多个的输出物，如下文所述)的冷却允许此物料流中的组分在分离段190中发生相分离。

分离段190可以包含一或多级相分离，所述相分离可以例如使用一或多个串联操作的闪蒸分离器或者使用填充塔和任选的汽提介质(例如流动的汽提气体)来实现，以实现多个理论平衡液气分离级。由于气态混合物的组分与基本上完全脱氧的烃液体的组分之间在相对挥发性上存在显著差异，因此使用单个闪蒸分离器或两个闪蒸分离器足以实现分离。

来自分离段190的基本上完全脱氧的烃液体195是作为冷凝的馏份或液相形式回收，且气态混合物197是作为未冷凝的馏份或气相形式除去。基本上完全脱氧的烃液体195可以使用其它分离设备(未图示)分馏，例如蒸馏塔或串联的蒸馏塔，以获得基本上完全脱氧的较高值液体产物，如汽油沸点范围和/或柴油沸点范围的烃馏份。

经分离的气态混合物197的至少一部分被引入蒸汽重整器170中，得到蒸汽再循环流193和气态混合物171。蒸汽重整器170可以类似于US 8,492,600中所揭露的蒸汽重整器15。气态混合物171包含氢气和二氧化碳。从蒸汽重整器170中净产生的氢气可以再循环到加氢热解反应器(图1中未绘示)中以满足加氢热解反应器的一些或全部氢气需求。来自蒸汽重整器170的气态混合物171可以使用气体分离设备172富集氢气。气体分离设备172可以是经配置以分离氢气和二氧化碳的任何适合设备。气体分离设备172可以选自由以下组成的群组：膜分离单元、变压吸附(PSA)单元、变温吸附(TSA)单元、胺洗气器和其组合。可以配置气体分离设备172以提供含有高纯度氢气的气流198以便再循环到加氢热解反应器，和含有高纯度二氧化碳的气流173以便借助具有管线161、163、164和167的二氧化碳歧管166再循环到一或多个位置。可以配置鼓风机或压缩机(图1中未绘示)以通过管线161、163、164和167输送来自系统111的二氧化碳。

管线161可以经配置以将来自系统111的二氧化碳输送到干燥设备(例如如图2中所描绘的干燥设备117，例如使用鼓风机或压缩机133)。管线161可以经配置以将二氧化碳输送到原料传送螺杆129用于原料传送螺杆129的操作，包括覆盖。在一个方面中，原料传送螺杆129可以经配置以向干燥器117供应原料113。在一个方面中，管线161可以经配置以将二氧化碳输送到馈料筒131，以便在材料下引期间维持馈料筒131中的压力。在一个方面中，系统111的分离管线(图2中未绘示)可以将二氧化碳供应到原料传送螺杆129和/或不同于管线161的馈料筒131。

管线163可以经配置以将二氧化碳输送到闭锁料斗系统(例如如图2中所描绘的闭锁料斗系统115)。管线163所供应的二氧化碳可以用于闭锁料斗119的再增压，包括高压再循环筒121和低压再循环筒123的再增压。管线163可以经配置以将二氧化碳直接供应到闭锁料斗119，如图2所示，且在一个方面中，可以经配置以将二氧化碳直接供应到高压再循环筒121和/或低压再循环筒123。

管线164可以经配置以将二氧化碳输送到其中二氧化碳可以用作另一种流体的载气的位置或容器(例如如图3中所描绘并且进一步描述于下文中的预反应器气体入口114)。管线167可以经配置以将二氧化碳输送到可以使用二氧化碳覆盖可燃流体(例如如图2中所描绘的可燃流体127)的储槽(例如如图2中所描绘的储槽125)。

图2描绘一个可能的用于生物质加氢热解的非限制性实施例，其包括图1的系统111。根据这个具体实施例，含生物质原料113(例如MSW)可以引入干燥设备117中，在干燥设备117中可以通过来自管线161的二氧化碳进行干燥。在干燥设备117中干燥之后，可以将原料输送到闭锁料斗子系统115中。闭锁料斗子系统115可以包含闭锁料斗119、高压再循环筒121和低压再循环筒123。管线161可以经配置以将二氧化碳输送到干燥设备117。管线163可以经配置以将二氧化碳输送到闭锁料斗子系统115。管线164可以经配置以将二氧化碳输送到其中二氧化碳可以用作另一种流体的载气的位置或容器(例如如图3中所描绘并且进一步描述于下文中的预反应器气体入口114)。管线167可以经配置以将二氧化碳输送到如图3中所示的储槽125，其中可以利用二氧化碳覆盖可燃流体127。

高压再循环筒121可以经配置以在高压力下从闭锁料斗119接收惰性气体，这使得闭锁料斗压力降低到其中惰性气体(例如二氧化碳)可以转移到低压再循环筒123的点。低压再循环筒123可以经配置以接收惰性气体(例如二氧化碳)，直到闭锁料斗压力下降到所谓的直接降压到大气压为止，因为低压再循环筒123中的压力在那个点几乎等于闭锁料斗119的压力。在闭锁料斗119再增压期间，闭锁料斗最初可以用来自低压再循环筒123的再循环惰性气体增压，且随后可以通过传送来自高压再循环筒121的再循环惰性气体而升高到明显较高的压力。高压和低压再循环筒均可以减少与设备操作有关的惰性气体的净需求，且在此模拟中可以作为惰性CO₂的来源来处置。

在一个方面中，包含生物质的物料流可以输送到入口140，且从入口140输送到加氢热解反应器150。入口140可以从闭锁料斗子系统115接收生物质物料流。含高纯度氢气的气流198可以作为含氢气气流144从系统111输送且引入加氢热解反应器150中。馈氢鼓风机或压缩机135可以经配置以通过管线198输送来自系统111的二氧化碳。含有氢气的物料流144可以在加氢热解反应器150的底部引入，如图2所示，且可以用于夹带通过入口140所供应的含生物质物料流中所存在的任何固体颗粒。含有氢气的物料流144可以在加氢热解反应器150的多种轴向高度(对应于脱氧催化剂床146内部和/或外部的那些高度)引入，用于控制温度和/或局部气体速度或者改进氢气消耗均一性的目的。

加氢热解反应器150因此可以含有脱氧催化剂床146，所述催化剂床上方是直径扩大的气体-催化剂脱离段148。气体-催化剂脱离段148一般将延伸到高于催化剂床146在加氢热解反应器150所用的操作条件下的输送脱离高度(TDH)的高度。气体-催化剂脱离段148可以提供降低的表观气速的区段，从而促进直径相对较小的催化剂颗粒有效脱离，否则直径相对较小的催化剂颗粒会以通过床146的较高表观气速淘析。任选地，气体-催化剂分离可以使用气体-催化剂脱离段148内的机械分离装置(如旋风分离器(未图示))进一步改进。

另外，一或多个脱氧催化剂入口152和一或多个脱氧催化剂排出口154可供脱氧催化剂(和任何随附炭)连续或间歇地引入加氢热解反应器150中和/或从加氢热解反应器150中除去脱氧催化剂(和任何随附炭)。举例来说，新鲜的脱氧催化剂可以连续或间歇地通过脱氧催化剂入口152引入且用过的或部分用过的脱氧催化剂连同任何随附炭一起可以连续或间歇地通过脱氧催化剂排出口154除去。二氧化碳可以从系统111输送(借助管线163或管线164)到类似于图2中所示的子系统115的子系统，以操作与脱氧催化剂入口152有关的闭锁料斗。

根据图2中所示的实施例，在加氢热解反应器气体-固体分离器158中除去加氢热解反应器输出物156中基本上所有的炭颗粒。所夹带的炭颗粒可以使用机械装置除去，包括过滤器、外部旋风分离器、静电分离器、液体接触器(例如鼓泡器)等，以提供炭含量减少的经提纯的加氢热解蒸气流160和任选的富炭物料流162(例如在外部旋风分离器、静电分离器和提供炭颗粒相对浓的排出物流的其它机械装置的情况下)。

可以将任选的富炭物料流162输送到炭筒137中。在一个方面中，二氧化碳可以从系统111输送(例如借助管线163或管线164)到类似于图2中所示的子系统115的子系统，以操作对应于炭筒137的闭锁料斗和/或使炭筒137再增压。

图3是替代实施例的示意性流程图，其包括图1的系统111、预反应器和加氢热解反应器。此实施例有效地执行含生物质原料预处理步骤，随后对预处理所产生的预反应器蒸气流进行加氢热解。根据这个具体实施例，含生物质原料(例如MSW)在与通过预反应器气体入口114引入预反应器120中的预反应器气体合并之后，通过原料入口112引入预反应器120的下部(例如底部)。原料和预反应器气体可以在相同或不同位置(例如在颗粒床116内)引入预反应器120中。原料与预反应器气体也可以独立地在多个位置引入。举例来说，出于控制温度和/或局部气体速度或者改进反应气体(例如氢气)消耗均一性的目的，预反应器气体可以在预反应器120的多个轴向高度(对应于颗粒床116内部和/或外部的高度)引入。原料入口112可以从类似于此前关于图1所述的子系统115的子系统接收原料113。

预反应器气体可以包含二氧化碳和/或氢气，其中的任一者或两者均可以供应自系统111。预反应器气体在预反应器120内可以具有足以使此反应器中所含的颗粒床116中的一些或全部固体颗粒发生流化的表观速度。颗粒床116一般包括通过原料入口112所引入的含生物质原料颗粒，以及可以最初装入预反应器120中且由于在颗粒床界面118发生的气体-固体分离而滞留于此反应器中的固体床材料，例如在预反应器120内的预反应器气体使颗粒床116流化，但表观速度不足以夹带(淘析)固体床材料的情况下。颗粒床界面118因此可以代表扩展或静态的致密床相的上部边界，或者固定床的上部边界。为了确保固体床材料从离开预反应器120的预反应器蒸气流136中完全或基本上完全分离，直径扩大的气体-固体脱离段124可以包括于此反应器的高于颗粒床界面118的上部(例如干舷区域)中。气体-固体脱离段124一般将延伸到高于固体床材料颗粒在预反应器120所用的操作条件下的输送脱离高度(TDH)的高度。气体-固体脱离段124可以提供降低的表观气速的区段，从而促进直径相对较小的固体颗粒有效脱离，否则直径相对较小的固体颗粒会以通过颗粒床116的较高表观气速淘析。任选地，气体-固体分离可以使用气体-固体脱离段124内的机械分离装置(如旋风分离器(未图示))进一步改进。在气体-固体脱离段124中发生的此类气体-固体分离通常有效地提供固体床材料极少(若存在)(例如小于约0.1重量％)的预反应器蒸气流136，但是在许多情况下，此气体-固体分离不能有效地除去典型地具有较小粒度且比固体床材料更难以从这个蒸气流中除去的炭。通常，期望将此炭馈送到下游加氢热解反应器150，但是也可以采取本文所述的步骤除去此炭。

含生物质原料和固体床材料均可使用适用于移动固体颗粒的机械设备(如螺旋输送器或螺杆挤出机)引入预反应器120中。可以单独或与预反应器气体组合使用快速移动的载气流(例如表观速度大于约5m/s的的惰性气体)，以便有助于将含生物质原料和/或固体床材料引入预反应器120中。如上文所述，缓慢移动(或低表观速度)的惰性气体流(如本文所述的CO₂产物)可以沿着固体传送螺杆传送，以便对螺杆和其中的材料和/或螺杆所端接的流化床中的局部区域提供热管理(加热或冷却)。缓慢移动的气流还可以用作吹扫气，其阻止加氢热解工艺(例如反应器)气氛和工艺蒸气扩散或者沿着螺杆向上游移动。若这些工艺蒸气与螺杆内部的含生物质原料或其它微粒固体接触，则其会干扰螺杆的操作。

如此前所述，预反应器120中的固体床材料可以充当催化剂、吸附剂、热传递介质，或提供这些功能的某一组合。在特定实施例中，此材料可以经由床材料入口132连续或间歇地引入预反应器120中以补偿任何损耗(例如由磨耗所致)。另外，可以引入固体床材料以补偿特意将固体从颗粒床116中除去所伴随的损耗。如上文所述，可以从对应于固体颗粒床116内的一或多个轴向高度的一或多个固体排出口134除去固体，在所述一或多个轴向高度，具有非所期望的特征或者相对于初始原料(例如通过原料入口112所引入)具有改进的特征的固体含生物质原料(例如代表颗粒床116中的固体颗粒的至少一部分)被富集。

根据一个代表性实施例，在预反应器120的环境中相对呈惰性的原料颗粒被富集的轴向高度从颗粒床116中选择性地除去含生物质原料。举例来说，原料颗粒若其组成不允许充分地脱除挥发份且随后从预反应器120中淘析，则可能会在颗粒床116中聚积。此类颗粒可以包括玻璃、金属或塑料的颗粒，在不使用固体排出口134的情况下，其无限期地保留于预反应器120中，导致颗粒床116的比重越来越大，且最终干扰预反应器120的预定操作。

在富含非所期望的特征(如灰分含量高或非生物材料含量高)的含生物质原料移出的情况下，预反应器120中剩余的原料相对于初始原料来说必然具有改进的特征，即，灰分含量降低。因此，此移出引起如本文中所定义的预处理步骤，其在预反应器120中现场进行，其中颗粒床116中剩余的原料是预处理原料，此外有离开预反应器120的预反应器蒸气流136。根据此实施例，如本文中所定义的预处理步骤和脱除挥发份步骤均可以在预反应器120中同时进行。通过固体排出口134移出的富含非所期望的特征的原料可以传送用于非生物材料(例如塑料)的回收/再生或可以其它方式用于进一步处理步骤(例如加氢热解)，但是使用的方式不同于预处理原料的使用方式。举例来说，所移出的原料可以在相对于预处理原料不同的位置(例如不同的轴向高度)、不同的温度和/或通过不同的设备(例如螺杆挤出机)馈入加氢热解反应容器中。作为在预反应器120中同时进行预处理步骤和脱除挥发份步骤的另一实例，固体床材料对于腐蚀性物质(如氯化物)可以具有吸附能力，在缺乏此类固体床材料的情况下，所述腐蚀性物质可以其它方式经预反应器蒸气流136离开预反应器120(例如以HCl形式)。在这种情况下，包括所夹带的固体颗粒的预反应器蒸气流136是一种预处理原料，相对于通过原料入口112所引入的初始原料，其具有改进的特征(就减少的腐蚀性物质含量来说)。

具有改进的特征或者富含非所期望的特征的从预反应器120移出的原料(且无论是否在如本文所述的集成工艺中进一步处理)的任何使用之前，可以将其从固体床材料中的一些或全部中分离(例如按大小或密度)。以此方式分离的任何固体床材料可以返回到预反应器120，例如通过床材料入口132返回。

在富含所期望特征(例如具有如上文所述的一或多种改进特征)(如具有更均一粒度)的原料移出的情况下，此移出引起如本文中所定义的预处理步骤，其中移出的原料具有改进的特征，使得其在进一步处理步骤(例如加氢热解)中更容易升级，例如在其从固体床材料中的一些或全部中分离(例如按大小或密度)之后。以此方式分离的任何固体床材料可以返回到预反应器120，例如通过床材料入口132返回。

鉴于前述描述，颗粒床116的流化可有利地用于根据本文所述的多种可能特征且具体来说与流体动力学特性相关的那些特征(即减少的平均粒度、减少的平均颗粒空气动力学直径、增加的平均颗粒表面积与质量比和更均一粒度)而对通过原料入口112所引入的初始原料进行分级。根据另一代表性实施例，预反应器120内的一部分原料在一组指定的条件下根本不能流化。此类部分因此可以通过安置在颗粒床116的底部或附近的固体排出出口134移出，其中所移出的原料具有减小的平均颗粒表面积与质量比(例如富含原料中所含的玻璃或致密金属颗粒)，由此引起如本文中所定义的现场预处理步骤，其中颗粒床116中剩余的预处理原料具有平均颗粒表面积与质量比增加的改进特征。根据其它实施例，预反应器120中的表观气速可以改变(例如通过改变颗粒床116内的横截面积)以分离/浓缩在预反应器120内的不同轴向高度具有某些流体动力学特性的固体颗粒。

依据通过预反应器气体入口114所引入的气体、预反应器120中所用的条件和固体排出出口134的定位，可以在预反应器120中进行适合的预处理步骤，任选地与脱除挥发份步骤组合。如从前述描述显而易见，如果进行预处理和脱除挥发份步骤，那么可以对引入预反应器120中的所有原料，或者对此原料的从颗粒床116移出或滞留于此颗粒床中直到充分脱除挥发份/热解为止且从预反应器120淘析的不同馏份进行。

当在预反应器120中进行时，原料脱除挥发份和任选的热解(例如加氢热解)需要高温。因此，在许多情况下，可能期望通过床材料入口132连续(例如在再生之后，如下文更详细描述)或间歇地引入的任何固体床材料充当适宜的热传递介质，从而将足够热量传递到预反应器120用于原料脱除挥发份和任选的热解。此传热功能可以与固体床材料的上述其它功能(包括催化和/或吸附功能)组合。作为固体床材料的一个替代方案或与其组合，热量可以使用预反应器气体和含生物质原料传递到预反应器。含生物质原料、固体床材料、预反应器气体中的任一种或其任何组合可以在进入预反应器120之前加热。

除充当热传递介质以外，固体床材料可以展现催化活性，例如如上文所述的加氢转化(例如加氢处理)催化活性，以促进脱除挥发份和/或热解的产物至少一些转化为中间体(其在下游操作中可以进一步反应)，或甚至转化为所期望的最终产物。催化活性可以促进脱除挥发份和/或热解的气态产物转化为所期望的组合物，例如就不可冷凝气体(包括H₂、CO₂、CO和CH₄)的量以及可冷凝气体(如芳族氧化烃(例如酚和甲酚))的量和类型来说。代表性固体床材料可以具有一或多种特定催化活性，包括脱氧活性、裂解活性、水煤气变换活性、甲烷化活性和其组合。相关领域的技术人员查阅本发明时获悉适用于赋予固体床材料一或多种所期望的催化活性的活性催化剂金属(例如Co、Mo、Ni、V、W、Pd、Pt、Rh)和催化剂载体材料(例如无定形或结晶金属氧化物，如二氧化硅和氧化铝；沸石，如MFI型沸石，包括ZSM-5；和非沸石分子筛，如SAPO型材料)，所述固体床材料在预反应器120的环境中使用。

根据一些实施例，至少一些固体床材料的催化活性宜与下游加氢热解反应器中所使用的类型和程度相同。在其它实施例中，可能期望相同类型，但活性程度(水平)不同的催化活性。在此类实施例中，用于预反应器和加氢热解反应器中的固体床材料(在这种情况下为催化剂)可以包括类型相同，但载体材料上沉积的活性催化剂金属量不同的材料。或者，若期望在操作中具有更大的催化活性，则加氢热解反应器中可以使用新鲜条件下的催化剂；然而，若期望操作中的催化活性降低，则预反应器中可以使用部分用过(例如部分焦化)条件下的相同催化剂。因此，催化剂宜连续或间歇地从加氢热解反应器移出(例如在达到指定的焦炭含量或活性减少之后)且连续或间歇地引入预反应器中。在一个替代性实施例中，若期望预反应器中存在较高的催化活性(相对于加氢热解反应器)，则前者可以使用新鲜催化剂且连续或间歇地转移到后者中。

使床材料和未淘析的炭颗粒在中预反应器120的气体-固体脱离段124中脱离之后，可以从预反应器120中抽出预反应器蒸气流136。预反应器蒸气流136一般将包含所夹带或淘析的炭固体颗粒，任选地与固体床材料颗粒(例如磨损的细颗粒)的组合。可以控制预反应器120内的流化条件以确立所指定的炭和/或固体床材料截止直径，高于所述截止直径，则将炭和/或固体床材料返回到或滞留于颗粒床116中，且低于所述截止直径，则利用蒸气流136从预反应器120中移出炭和/或固体床材料。以此方式，可以控制固体原料颗粒的滞留时间，只要阻止原料离开预反应器120直到其脱除挥发份/热解到所期望的程度(对应于截止直径)为止。由于炭和固体床材料潜在不同的密度和表面几何形状，因此炭和固体床材料的截止直径可以是不同的且经选择以实现不同目标。如上文所指出，如旋风分离器的机械设备可以与影响截止直径的流化条件(例如表观气速)组合。控制炭滞留时间以及控制预反应器120中的其它条件(包括例如温度、全压和/或氢分压)可以促进含生物质原料按定制的方式在颗粒流化条件下脱除挥发份、热解和/或加氢热解，所述方式是根据原料的初始特征和预反应器蒸气和/或从颗粒床116抽出的任何原料的所期望特征定制。

除夹带的炭颗粒以外，离开预反应器120的预反应器蒸气流136一般还含有脱除挥发份所形成的气态产物且可能还含有由所期望程度的热解形成的气态产物。此类气态产物可以包括CO、CO₂、H₂O、烃和氧化烃。除水蒸汽之外的可冷凝蒸气(如可冷凝烃和氧化烃)构成了脱除挥发份的脱氧产物。在预反应器120的某些操作条件下，例如在氢气通过预反应器气体入口114或作为分离流引入的情况下，以及在使用具有催化甲烷化活性(和潜在的水煤气变换活性)的固体床材料的情况下，CO和/或CO₂可以基本上或完全转化成CH₄，在此情况下，CO和/或CO₂可以基本上或完全地从预反应器蒸气流136中消除。在高度甲烷化环境中，预反应器蒸气流136可以包含小于5vol-％或甚至小于1vol-％的CO和CO₂组合(按此物料流中的全部不可冷凝气体的含量计)。

根据图3的实施例，将预反应器蒸气流136馈入任选的预反应器气体-固体分离器138中，以除去所夹带的固体，如炭和/或固体床材料的细颗粒。所夹带的固体可以使用机械装置(包括过滤器、外部旋风分离器、静电分离器、液体接触器(例如鼓泡器)等)除去。若使用预反应器气体-固体分离器138，则获得经提纯的预反应器蒸气流且供应到固体含量相对于预反应器蒸气流136来说减少的入口140。依据分离固体的特定方法，还可以获得固体含量相对于预反应器蒸气流136来说增加的富含固体的物料流142。举例来说，外部旋风分离器、静电分离器和其它机械装置可以提供固体颗粒相对浓的连续的富含固体的物料流142。一般来说，相较于输送到入口140的经提纯的预反应器蒸气流，富含固体的物料流142中的固体颗粒具有更高的平均粒度和/或更高的平均颗粒重量。若使用气体-固体分离器138，则可以将预反应器蒸气流136的一部分(即输送到入口140的经提纯的预反应器蒸气流)引入加氢热解反应器150中。若不使用气体-固体分离器，则可以将整个预反应器蒸气流136(包括从预反应器120中所夹带的固体)引入加氢热解反应器150中。

除预反应器蒸气流136的全部或一部分之外，还可以将含有氢气的物料流144引入加氢热解反应器150中。含有氢气的物料流144可以在加氢热解反应器150的底部引入，如图3所示，且可以用于夹带存在于预反应器蒸气流136或经提纯的预反应器蒸气流140中的任何固体颗粒。含有氢气的物料流144可以在加氢热解反应器150的多种轴向高度(对应于脱氧催化剂床146内部和/或外部的那些高度)引入，用于控制温度和/或局部气体速度或者改进氢气消耗均一性的目的。

加氢热解反应器150因此可以含有脱氧催化剂床146，所述催化剂床的上方是直径扩大的气体-催化剂脱离段148，所述气体-催化剂脱离段的作用类似于预反应器120的气体-固体脱离段124。另外，一或多个脱氧催化剂入口152和一或多个脱氧催化剂排出口154可供脱氧催化剂连续或间歇地引入加氢热解反应器150中和/或从加氢热解反应器150中连续或间歇地移出。举例来说，新鲜的脱氧催化剂可以连续或间歇地通过脱氧催化剂入口152引入且用过的或部分用过的脱氧催化剂可以连同任何随附的炭一起连续或间歇地通过脱氧催化剂排出口154移出。根据上述操作的特定类型，所移出的催化剂可以转移到预反应器120的床材料入口132中以提供呈部分用过的催化剂形式的固体床材料。

预反应器蒸气流136的至少一部分(例如经提纯的预反应器蒸气流140)可以在加氢热解反应器150中、在氢气和脱氧催化剂存在下经受加氢热解步骤。移出加氢热解反应器输出物156，其含有一或多种不可冷凝气体、水性加氢热解产物、部分脱氧的加氢热解产物，和加氢热解反应容器150中所产生的炭颗粒。如上文关于预反应器蒸气流136所述，加氢热解反应器输出物156中的不可冷凝气体可以包括H₂、CO₂、CO、CH₄和其混合物，其中相对比例取决于例如脱氧催化剂的甲烷化活性和水煤气变换活性。在脱氧催化剂具有基本上甲烷化活性的情况下，CO₂和/或CO可以基本上从加氢热解反应器输出物156中消除。举例来说，按存在的所有不可冷凝气体的量计，加氢热解反应器输出物156可以包含小于5vol-％或甚至小于1vol-％的CO和CO₂组合。

根据图3中所示的实施例，在加氢热解反应器气体-固体分离器158中除去加氢热解反应器输出物156中基本上所有的炭颗粒。所夹带的炭颗粒可以使用机械装置除去，包括过滤器、外部旋风分离器、静电分离器、液体接触器(例如鼓泡器)等，以提供炭含量减少的经提纯的加氢热解蒸气流160和任选的富炭物料流162(例如在外部旋风分离器、静电分离器和提供炭颗粒相对浓的排出物流的其它机械装置的情况下)。

图4描绘一个非限制性替代实施例，其包括图1的系统111，其中预反应器220和加氢热解反应器250呈堆叠关系。这种配置在某些情况下可能是有利的，例如在这些反应器220、250中的操作条件(例如温度和/或压力)相同或类似的情况下。另外，在预反应器蒸气236所夹带的固体颗粒不进行外部分离(例如使用图3中所示的预反应器气体-固体分离器)而进入加氢热解反应器250的实施例中可以利用这种配置。使用这种配置，可以通过预反应器气体入口214提供加氢热解反应器250和任选的预反应器220的部分或全部气体需求，包括氢气需求。然而，这些气体需求的一部分或全部可以替代性地通过预反应器气体入口214和含有氢气的物料流244的组合(任选地与其它气体入口(未图示)的组合)提供。

通过使预反应器蒸气236向上流动可以在一定程度上有助于加氢热解反应器250中的脱氧催化剂床246与预反应器220中的颗粒床216分离，且就此而言，此蒸气的表观速度可以随着其进入加氢热解反应器250(例如通过位于加氢热解反应器250基部的收缩口275传送此蒸气)时增加。收缩口275的横截面积一般小于预反应器220的横截面积，或至少小于预反应器220的气体-固体脱离段224的横截面积。收缩口275可以被一或多个机械分离元件(如筛、网、惰性材料等)覆盖以维持加氢热解反应器250内的脱氧催化剂床246。举例来说，收缩口275可以被具有适合尺寸或直径的孔口的筛覆盖，其允许预反应器蒸气236中所淘析的固体颗粒传送到加氢热解反应器250中，但不允许脱氧催化剂传送到预反应器220中。

如从图4中所描绘的实施例的前述描述显而易见，预反应器220和加氢热解反应器250可以一起构成单一容器。如图3中所描绘的实施例，预反应器220和加氢热解反应器250可以分别包括气体-固体脱离段224和气体-催化剂脱离段248，其分别延伸到颗粒床216和脱氧催化剂床246上方的足够高度，以便有效地使预反应器蒸气236中的固体床材料与加氢热解反应器输出物256中的脱氧催化剂脱离。此脱离的效率或程度可以使用机械分离装置(如旋风分离器(未图示))在气体-固体脱离段224和/或气体-催化剂脱离段248内改进。脱离段224、248内发生的有效脱离(不论是否使用机械分离装置)不排除预反应器蒸气236中的少量固体床材料和/或加氢热解反应器输出物256中的少量脱氧催化剂的存在，其中这些少量包含由例如磨耗所致的机械碎裂产生的细固体颗粒。此类细固体颗粒以及所夹带的炭颗粒可以利用进一步分离步骤除去，例如使用加氢热解反应器气体-固体分离器258产生经提纯的加氢热解蒸气流260和任选的富炭物料流262(相对于加氢热解反应器输出物256，其还可以富含除炭之外的其它固体，如催化剂和/或其它固体床材料)。气体-固体分离器258可以包括关于图3中所描绘的实施例所述的用于除去离开加氢热解反应器的所夹带炭颗粒和/或其它固体的任何装置。

相对于图3中所描绘的实施例所述的其它特征按与图4中所描绘的实施例相同或类似的方式发挥作用。这些特征包括原料入口212、预反应器气体入口214、含有氢气的物料流244、床材料入口232和脱氧催化剂入口252。这些特征还包括固体排出口234、富炭物料流262和脱氧催化剂排出口254。固体(例如原料、固体床材料和/或催化剂)引入预反应器120、220或加氢热解反应器150、250中可以使用适用于移动固体颗粒的机械设备(如螺旋输送器或螺杆挤出机)完成。快速移动(或高表观速度)的载气流(例如包含如本文所述的CO₂产物且具有大于约5米/秒的表观速度的惰性气体)可以单独使用或与本文所述的工艺气体物料流组合使用，以便有助于引入固体。或者，可以使用缓慢移动(或低表观速度)的惰性气流提供固体输送设备(例如固体传送螺杆)的热管理(加热或冷却)。

同样，从预反应器120、220或加氢热解反应器150、250中抽出固体(例如富含灰分含量或具有一些其它非所期望特征的原料)可以使用类似设备(如除固体螺杆，或者使用溢流管、依序循环的闭锁料斗或其它已知设备)完成。根据一个特定实施例，从预反应器120、220的固体排出口134、234抽出的固体可以包括如上文所述的具有催化加氢处理活性的固体床材料。此活性随时间推移而降低，因为杂质，如碳(焦炭)、熔融塑料和其它反应产物或原料杂质，沉积于固体床材料上。因此，作为加氢处理催化剂的固体床材料在从固体排出口134、234移出之后可以经受适合的再生，所述再生是通过将所聚积的焦炭和其它杂质与氧气燃烧以产生再生的固体床材料，所述再生的固体床材料可以返回到预反应器120、220(例如通过床材料入口132、232)或甚至引入加氢热解反应器150、250(例如通过脱氧催化剂入口152、252引入)。再生催化剂的任何此类再生和再使用之前，可能期望将所移出的固体床材料(例如用过的加氢处理催化剂)与颗粒床116、216中所含的其它固体(例如由原料产生的炭颗粒和/或原料中所含的惰性材料)在移出固体床材料的位置(例如预反应器120、220的轴向高度)分离。以类似方式，任选地在与脱氧催化剂床146、246中所含的其它固体(例如炭颗粒)在移出脱氧催化剂的位置(例如加氢热解反应器150、250的轴向高度)分离之后，也可以使从加氢热解反应器150、250的脱氧催化剂床146、246抽出的脱氧催化剂再生。

有利的是，从预反应器120、220中抽出的固体床材料或从加氢热解反应器150、250中抽出的脱氧催化剂的流化床再生(以至少部分地恢复加氢处理活性)可以按如上文关于预反应器120、220的操作所述的类似方式同时用于对各种固体进行分级。即，具有不同流体动力学特性的固体可以在适当的流化条件(例如表观气速)下，在流化床再生容器内的不同轴向高度分离/浓缩，从中可以将其抽出以实现所期望的分离。举例来说，在从预反应器120、220抽出固体床材料的情况下，表面积与质量比相对较低的更难以流化(或根本不能流化)的颗粒(例如金属、玻璃和/或其它惰性材料)可以倾向于靠近流化床底部(或在流化床底部)浓缩。根据基于流体动力学特性的其它示例性分离，可以从流化床再生容器的上部或顶部抽出灰分(呈脱碳的炭形式)(例如作为在离开气流中淘析的颗粒，如燃烧(烟道)气体排出物)。焦炭含量减少的再生催化剂可以从流化床再生容器的中心区段(例如从流化颗粒床内部)抽出且返回到预反应器120、220且/或用于加氢热解反应器150、250中。根据其它实施例，流化床再生容器中的表观气速可以改变(例如通过改变流化床内的横截面积)以便分离/浓缩在再生容器内的不同轴向高度具有某些流体动力学特性的固体颗粒。

一些加氢处理催化剂且具体地说具有Co、Ni和/或Mo作为催化金属的催化剂(例如CoMo和NiMo催化剂)需要这些金属以其硫化(或氧化)状态存在以保持催化活性。具体地说，若硫化催化剂在其正常使用期间未暴露于足够的硫(例如呈H₂S形式)，则其可能由于硫化金属位点的损耗而随时间推移失活。因此，从预反应器120、220抽出的固体床材料或从加氢热解反应器150、250抽出的脱氧催化剂可以经受流化床硫化，就对具有不同流体动力学特性的固体颗粒进行分级来说，其具有与上文关于流化床再生所述相同的优点。因此，基于颗粒的不同流体动力学特性的上述示例性分离适用于流化床硫化和流化床再生。因此，在从气态排出物流中分离所淘析的细固体的情况下，可以从再生容器的燃烧(烟道)气体排出物或硫化容器的含有氢气的硫化排出物中除去这些固体。

不同于涉及所沉积焦炭在氧化环境中燃烧的催化剂再生，适合的催化剂硫化是在还原条件下进行。用于固体床材料或脱氧催化剂硫化的优选流化气体主要是具有少量硫化氢(H₂S)或在硫化条件下形成H₂S的前驱物化合物的含氢气气体。举例来说，流化气体可以包含至少50摩尔％H₂(例如约50摩尔％至约99摩尔％)和小于约3摩尔％H₂S(例如约250摩尔-ppm至约3摩尔％，且更典型地约1000摩尔-ppm至约1摩尔％)。除所抽出的硫化催化剂以外，在升高的溫度下使用此类含氢气流化气体也促进沉积于催化剂上的焦炭加氢气化，以及可以携带到流化床硫化容器中的任何炭加氢气化。加氢气化可以有利地除去固体床材料或脱氧催化剂的焦炭沉积物，从而可以有助于恢复催化活性或其它功能(例如吸附能力)。另外，焦炭和炭的加氢气化可以用于在来自流化床硫化容器的气态排出物中形成甲烷和其它轻质烃。在一个特定实施例中，适合的甲烷化催化剂(例如负载的镍催化剂)可以用于促进在加氢气化条件下产生甲烷，或者在针对来自流化床硫化容器的气态排出物进行(例如在甲烷化反应器中)的单独反应步骤中产生甲烷。

图5描绘并有系统510的集成加氢热解方法的一个实施例，其包括加氢热解反应器和任选的预反应器，其为具有中间工艺管线和设备的单独容器，如关于图3所述；或呈堆叠关系，如关于图4所述。图5的实施例进一步并有图1的系统111。因此，系统510的输入包括原料入口312用于引入含生物质原料(例如MSW)，以及预反应器气体入口314和含有氢气的物料流344(若使用)用于将气态馈料分别引入预反应器和加氢热解反应器中。任选的输入包括床材料入口332和脱氧催化剂入口352。系统510的任选的输出包括富含固体的物料流342，以及固体排出口334、富含炭的物料流362，和脱氧催化剂排出口354。

如图5中所示，加氢热解反应器输出物中的基本上所有炭颗粒除去之后的经提纯的加氢热解蒸气流360传送用于进一步处理。如上文所述，经提纯的加氢热解蒸气流360一般包含至少一种不可冷凝气体(例如H₂、CO、CO₂和/或CH₄)、水蒸汽和包含部分脱氧的加氢热解产物的其它可冷凝蒸气。为了在加氢转化段375中获得所期望的条件，在需要时可以调节(加热或冷却)经提纯的加氢热解蒸气流360的温度，例如使用加氢转化段入口热交换器365。加氢转化段入口热交换器365可以使用外部热交换介质(例如冷却水或高压蒸汽)、集成工艺内部的交换介质(例如馈料流)，或其组合。加氢转化段375可以包含一或多个加氢转化反应容器。根据一个实施例，加氢转化段375中使用单个加氢转化反应容器。反应容器可以含有单一类型的加氢转化催化剂，用于通过进一步脱氧而将部分脱氧的加氢热解产物转化为基本上完全脱氧的烃产物，所述烃产物最终可以冷凝以提供具有上述特性的基本上完全脱氧的烃液体。

适用于加氢转化段375中的催化剂包括如上文所述的具有加氢处理活性的催化剂以促进所期望的氢化脱氧、脱羰和脱羧反应，其比例可以根据加氢转化段375(包括一或多个加氢转化反应容器)中所用的特定操作条件(例如压力或氢分压)来控制。需要从呈气体NH₃、H₂S和/或HCl形式的部分脱氧的加氢热解产物中除去杂原子时，此类催化剂也可用于促进加氢脱氮、加氢脱硫和/或加氢脱氯，所述的部分脱氧的加氢热解产物可以通过其气态混合物的下游相分离从完全脱氧的烃液体中除去。除去杂原子的需要很大程度上取决于所处理的特定含生物质原料的特性，包括这些杂原子的含量。

根据一些实施例，加氢转化段375中使用单个加氢转化反应容器，其含有具有加氢处理活性和任选的上述其它加氢处理活性(例如加氢裂解和/或加氢异构化活性)的催化剂。可以使用单一催化剂提供不同活性(例如除加氢裂解活性之外，催化剂还凭借在载体材料上引入酸位点而具有加氢处理活性)。另外，可以使用多种催化剂提供不同活性，所述多种催化剂具有如上文所述的不同加氢处理活性，其安置在位于加氢转化反应容器内的离散催化剂床(例如主要具有加氢处理活性的上游催化剂床，用于进行所期望程度的脱氧；和主要具有加氢裂解活性的下游催化剂床，用于减少基本上完全脱氧的烃液体的分子量)中。另外，可以使用均一分散于整个单一催化剂床中的多种催化剂(使用多种催化剂的所期望混合比)提供不同活性。

根据又其它实施例，加氢转化段375可以包含两个或更多个加氢转化反应容器，其例如并联或串联安置且含有具有不同加氢处理活性且在不同条件(例如不同压力和/或温度)下操作的催化剂。在一个特定实施例中，含有具有加氢处理活性的催化剂的第一加氢转化反应容器可以与含有具有加氢裂解活性的催化剂的第二加氢转化反应器串联且在其上游安置。另外，这些第一和第二加氢转化反应器可以并联安置。如所属领域的技术人员将了解，且受益于获自本发明的知识，不同加氢处理催化剂在以各种配置布置的一或多个加氢转化反应容器中的使用可以基于所处理的特定含生物质原料的特性定制，以使基本上完全脱氧的烃液体获得所期望的特征。

含有气态混合物(包括氢气和其它不可冷凝气体(例如CO、CO₂和/或CH₄))的加氢转化段输出物380(例如来自加氢转化反应器的排出物或输出物)可以使用加氢转化段出口热交换器385冷却，所述热交换器可以利用外部热交换介质(例如冷却水)、集成工艺内部的交换介质(例如馈料流)或其组合。加氢转化段输出物380(例如来自单个加氢转化反应器或者两个或更多个此类反应器的输出物，如上文所述)的冷却使得此物料流中的组分在系统111所含的分离段(即如上文关于图1所述的分离段190)中发生相分离。还提供如上文关于图1所述的来自系统111(包括管线161、163、164和167)的其它输出物，其包含适用作如本文所述的CO₂产物的高纯度二氧化碳。含有高纯度氢气的物料流198可以再循环到系统510的加氢热解反应器和/或任选的预反应器，且基本上完全脱氧的烃液体195可以代表系统111的其它输出物。

本文所述的适合预处理步骤的使用可以有效地升级其它类型的初始原料，包括含有较高含量的塑料、惰性材料和催化剂毒物的MSW。尽管这是因为传统方法不能实现令人满意的结果且还尽管这是因为生物质热解和加氢热解技术甚至不能一般性地识别或涵盖预处理步骤(包括本文所述的那些步骤)的使用、不能升级极低值材料(例如MSW或藻类)且使得其适用于在包含加氢热解和加氢转化的其它步骤的集成工艺中处理。

总体上，本发明的各方面是与加氢热解方法有关，其中获自此类方法的二氧化碳(CO₂)产物可以充当容易利用的惰性气体用于本文所述的一或多种且优选所有的惰化功能。具有本发明知识的所属领域技术人员将认识到可以对这些方法作出各种变更而这些变更不脱离本发明的范围。用于解释理论或所观察现象或结果的机制应解释为仅具有说明性且不以任何方式限制所附权利要求书的范围。尽管有了前文说明书，但本发明已结合其某些优选实施例加以描述，且已阐述细节用于图解说明目的，但所属领域的技术人员显而易见的是本发明存在其它实施例且本文所述的某些细节可以显著变化而这些变化不脱离本发明的基本原理。应了解，可以对本发明的特征进行修饰、改变、变化或替换而这些不会明显脱离本发明的精神。举例来说，可以改变各种组件的尺寸、数目、大小和形状以适于特定应用。因此，本文所说明和描述的特定实施例仅用于说明性目的，且不限制如所附权利要求书中阐述的本发明。

Claims (32)

1.一种加氢热解方法，包含：

将(i)氢气和(ii)含生物质原料或生物质衍生原料馈送到加氢热解反应容器中，所述加氢热解反应容器包含固体床材料的流化床，

从所述加氢热解反应容器除去所述固体床材料，

产生含CO₂蒸气流和至少一种中间体或最终液体产物，

其中所述加氢热解方法包括：(i)使用固体输送设备将所述含生物质原料或生物质衍生原料馈送到所述加氢热解反应容器中，(ii)使用固体输送设备从所述加氢热解反应容器除去所述固体床材料，或(iii)使用液体容器容纳所述中间体或最终液体产物，

所述加氢热解方法还包括：

使用从所述含CO₂蒸气流中分离出的CO₂产物实现所述加氢热解方法中的至少一种惰化功能，所述惰化功能包含从所述固体输送设备置换空气或防止空气进入所述液体容器，

其中所述惰化功能不将CO₂引入所述加氢热解反应容器中。

2.根据权利要求1所述的加氢热解方法，其中所述加氢热解方法进一步包含：

(a)在所述加氢热解反应器下游的一个或更多个加氢转化反应容器；

(b)在所述加氢热解反应器上游的预反应器；和/或

(c)对所述预反应器、所述加氢热解反应器、或所述加氢转化反应器中使用的固体床材料进行再生或加氢气化，并且

其中从中分离出所述CO₂产物的所述含CO₂蒸气流是选自由以下组成的群组：加氢热解反应器蒸气，其获自所述加氢热解反应容器的输出物；加氢转化段输出物；预反应器蒸气流或经提纯的预反应器蒸气流；再生排出物；加氢气化排出物，和它们的组合。

3.根据权利要求1所述的加氢热解方法，所述加氢热解方法进一步包含：

从所述加氢热解反应容器中抽出加氢热解反应器输出物；

将从所述加氢热解反应器输出物在除去基本上所有炭颗粒之后而获得的加氢热解反应器蒸气馈送到加氢转化反应容器中；

使所述加氢热解反应器蒸气的至少一部分在加氢转化段中加氢转化，以获得加氢转化段输出物；

通过冷凝成基本上完全脱氧的烃液体而从所述加氢转化段输出物中回收加氢转化气态混合物；和

将所述加氢转化气态混合物的至少一部分引入蒸汽重整器中，从而在蒸汽重整器排出物中提供CO₂的净产生，此外为氢气的净产生；

其中所述含CO₂蒸气流是所述蒸汽重整器排出物，且所述CO₂产物是作为从所述蒸汽重整器排出物中分离的富CO₂产物回收。

4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的加氢热解方法，其中从含CO₂蒸气流中分离出且用于任何惰化功能的所述CO₂产物和任何其它CO₂产物包含衍生自所述含生物质原料或生物质衍生原料的可再生碳的CO₂，所述惰化功能包含从所述固体输送设备置换空气或防止空气进入所述液体容器。

5.根据权利要求1到3中任一项所述的加氢热解方法，其中从含CO₂蒸气流中分离出且用于任何惰化功能的所述CO₂产物和任何其它CO₂产物包含完全从所述含生物质原料或生物质衍生原料的可再生碳衍生的CO₂，所述惰化功能包含从所述固体输送设备置换空气或防止空气进入所述液体容器。

6.根据权利要求4所述的加氢热解方法，其中从含CO₂蒸气流中分离出且用于任何惰化功能的所述CO₂产物和任何其它CO₂产物包含所述含生物质原料或生物质衍生原料发生至少一次转化或衍生自所述含生物质原料或生物质衍生原料的含碳产物发生至少一次转化而衍生的CO₂，所述惰化功能包含从所述固体输送设备置换空气或防止空气进入所述液体容器，所述转化选自由以下组成的群组：加氢热解、脱除挥发份、燃烧和加氢气化，和它们的组合。

7.根据权利要求1到3和6中任一权利要求所述的加氢热解方法，其中所述惰化功能是从所述固体输送设备置换空气且包含分离或处置微粒固体。

8.根据权利要求4所述的加氢热解方法，其中所述惰化功能是从所述固体输送设备置换空气且包含分离或处置微粒固体。

9.根据权利要求5所述的加氢热解方法，其中所述惰化功能是从所述固体输送设备置换空气且包含分离或处置微粒固体。

10.根据权利要求7所述的加氢热解方法，其中所述CO₂产物被用于所述固体输送设备内的包围所述微粒固体的环境的净化或增压。

11.根据权利要求8或9所述的加氢热解方法，其中所述CO₂产物被用于所述固体输送设备内的包围所述微粒固体的环境的净化或增压。

12.根据权利要求10所述的加氢热解方法，其中所述CO₂产物被用于在所述环境用可燃气体增压之前或之后，净化所述固体输送设备内的包围所述微粒固体的所述环境。

13.根据权利要求11所述的加氢热解方法，其中所述CO₂产物被用于在所述环境用可燃气体增压之前或之后，净化所述固体输送设备内的包围所述微粒固体的所述环境。

14.根据权利要求1-3和6中任一权利要求所述的加氢热解方法，其中所述惰化功能是从所述固体输送设备置换空气且还包含所述固体输送设备的温度控制或隔离。

15.根据权利要求4所述的加氢热解方法，其中所述惰化功能是从所述固体输送设备置换空气且还包含所述固体输送设备的温度控制或隔离。

16.根据权利要求5所述的加氢热解方法，其中所述惰化功能是从所述固体输送设备置换空气且还包含所述固体输送设备的温度控制或隔离。

17.根据权利要求14所述的加氢热解方法，其中所述惰化功能还包含所述固体输送设备的所述隔离，其中所述CO₂产物隔离于阀门之间，其相反侧是气体组合物，若混合，则所述气体组合物会产生可燃混合物。

18.根据权利要求15或16所述的加氢热解方法，其中所述惰化功能还包含所述固体输送设备的所述隔离，其中所述CO₂产物隔离于阀门之间，其相反侧是气体组合物，若混合，则所述气体组合物会产生可燃混合物。

19.根据权利要求17所述的加氢热解方法，其中所述CO₂产物是在压力超过至少一种所述气体组合物的压力的情况下隔离，所述气体组合物位于其间隔离CO₂产物的阀门之一的相反侧。

20.根据权利要求18所述的加氢热解方法，其中所述CO₂产物是在压力超过至少一种所述气体组合物的压力的情况下隔离，所述气体组合物位于其间隔离CO₂产物的阀门之一的相反侧。

21.根据权利要求14所述的加氢热解方法，其中所述惰化功能还包含所述固体输送设备的温度控制，且其中所述固体输送设备包含固体传送螺杆。

22.根据权利要求15或16所述的加氢热解方法，其中所述惰化功能还包含所述固体输送设备的温度控制，且其中所述固体输送设备包含固体传送螺杆。

23.根据权利要求21所述的加氢热解方法，其中所述惰化功能包含使所述CO₂产物流动通过所述固体传送螺杆的至少一部分。

24.根据权利要求22所述的加氢热解方法，其中所述惰化功能包含使所述CO₂产物流动通过所述固体传送螺杆的至少一部分。

25.根据权利要求1-3、6、8-10、12-13、15-17、19-21和23-24中任一权利要求所述的加氢热解方法，其中所述生物质衍生原料是预处理原料，所述预处理原料在已脱除挥发份或部分加氢热解之后、或经受物理分类步骤之后获得。

26.根据权利要求4所述的加氢热解方法，其中所述生物质衍生原料是预处理原料，所述预处理原料在已脱除挥发份或部分加氢热解之后、或经受物理分类步骤之后获得。

27.根据权利要求5所述的加氢热解方法，其中所述生物质衍生原料是预处理原料，所述预处理原料在已脱除挥发份或部分加氢热解之后、或经受物理分类步骤之后获得。

28.根据权利要求7所述的加氢热解方法，其中所述生物质衍生原料是预处理原料，所述预处理原料在已脱除挥发份或部分加氢热解之后、或经受物理分类步骤之后获得。

29.根据权利要求11所述的加氢热解方法，其中所述生物质衍生原料是预处理原料，所述预处理原料在已脱除挥发份或部分加氢热解之后、或经受物理分类步骤之后获得。

30.根据权利要求14所述的加氢热解方法，其中所述生物质衍生原料是预处理原料，所述预处理原料在已脱除挥发份或部分加氢热解之后、或经受物理分类步骤之后获得。

31.根据权利要求18所述的加氢热解方法，其中所述生物质衍生原料是预处理原料，所述预处理原料在已脱除挥发份或部分加氢热解之后、或经受物理分类步骤之后获得。

32.根据权利要求22所述的加氢热解方法，其中所述生物质衍生原料是预处理原料，所述预处理原料在已脱除挥发份或部分加氢热解之后、或经受物理分类步骤之后获得。

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