JP2014516377A - 炭素質材料のエネルギー含有量を熱分解から高めるための方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(a)バイオマスを含む炭素含有供給原料を供給すること、
(b)任意選択で、供給原料内に含まれている水分の少なくとも一部を除去するために、供給原料を乾燥させること、
(c)任意選択で、供給原料内に含まれている格子間酸素の少なくとも一部を、もしあれば、除去するために、供給原料または乾燥させた供給原料を脱気すること、
(d)熱分解ゾーン内で、熱い熱分解固形物、凝縮性蒸気、および不凝縮ガスを生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも約10分間、約250℃〜約700℃から選択された熱分解温度で、供給原料を熱分解すること、
(e)凝縮性蒸気の少なくとも一部および不凝縮ガスの少なくとも一部を熱い熱分解固形物から分離すること、
(f)冷却ゾーン内で、温かい熱分解固形物を生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも約5分間、熱分解温度より低い冷却ゾーン温度で、熱い熱分解固形物を冷却すること、
(g)冷却ゾーンとは別個の任意選択の冷却装置内で、冷たい熱分解固形物を生成するために、温かい熱分解固形物をさらに冷却すること、ならびに、
(h)温かいか、または冷たい熱分解固形物の少なくとも一部を含む高炭素生体試薬を回収すること
を含む。
(a)バイオマスを含む炭素含有供給原料(任意選択で、一部または全部の水分が除去された)を提供すること、
(b)熱分解ゾーン内で、熱い熱分解固形物、凝縮性蒸気、および不凝縮ガスを生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも10分間、約250℃〜約700℃から選択された熱分解温度で、供給原料を熱分解すること、
(c)凝縮性蒸気の少なくとも一部および不凝縮ガスの少なくとも一部を熱い熱分解固形物から分離すること、
(d)冷却ゾーン内で、温かい熱分解固形物を生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも約5分間、熱分解温度より低い冷却温度で、熱い熱分解固形物を冷却すること、
(e)冷却ゾーンとは別個の任意選択の冷却装置内で、冷たい熱分解固形物を生成するために、温かい熱分解固形物をさらに冷却すること、ならびに、
(f)温かいか、または冷たい熱分解固形物の少なくとも一部を含む高炭素生体試薬を回収すること
を含む。
(a)バイオマスを含む炭素含有供給原料を供給すること、
(b)任意選択で、供給原料内に含まれている水分の少なくとも一部を、もしあれば、除去するために、供給原料を乾燥させること、
(c)任意選択で、供給原料内に含まれている格子間酸素の少なくとも一部を、もしあれば、除去するために、供給原料を脱気すること、
(d)予熱ゾーン内で、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも約5分間、約80℃〜約500℃から選択された予熱温度で、供給原料を予熱すること、
(e)熱分解ゾーン内で、熱い熱分解固形物、凝縮性蒸気、および不凝縮ガスを生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも約10分間、約250℃〜約700℃から選択された熱分解温度で、供給原料を熱分解すること、
(f)凝縮性蒸気の少なくとも一部および不凝縮ガスの少なくとも一部を熱い熱分解固形物から分離すること、
(g)冷却ゾーン内で、温かい熱分解固形物を生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも約5分間、熱分解温度より低い冷却ゾーン温度で、熱い熱分解固形物を冷却すること、
(h)冷却ゾーンとは別個の任意選択の冷却装置内で、冷たい熱分解固形物を生成するために、温かい熱分解固形物をさらに冷却すること、ならびに、
(i)温かいか、または冷たい熱分解固形物の少なくとも一部を含む高炭素生体試薬を回収することを含み、
そのプロセスは、プロセス内のどこかで(すなわち、任意の1つもしくは複数の場所または回数)少なくとも1つの添加剤を導入することをさらに含む。
(a)バイオマスを含む炭素含有供給原料を供給すること、
(b)任意選択で、前記供給原料内に含まれている水分の少なくとも一部を除去するために、前記供給原料を乾燥させること、
(c)任意選択で、前記供給原料または前記乾燥させた供給原料内に含まれている格子間酸素の少なくとも一部を、もしあれば、除去するために、前記供給原料を脱気すること、
(d)熱分解ゾーン内で、熱い熱分解固形物、凝縮性蒸気、および不凝縮ガスを生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも約10分間、約250℃〜約700℃から選択された熱分解温度で、前記供給原料を熱分解すること、
(e)前記凝縮性蒸気の少なくとも一部および前記不凝縮ガスの少なくとも一部を前記熱い熱分解固形物から分離すること、
(f)任意選択の冷却ゾーン内で、温かい熱分解固形物を生成するために、前記実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも5分間、前記熱分解温度より低い冷却ゾーン温度で、前記熱い熱分解固形物をさらに冷却すること、
(g)前記冷却ゾーンから分離されている冷却装置内で、冷たい熱分解固形物を生成するために、温かいか、または冷たい熱分解固形物を冷却すること、
(h)前記冷たい熱分解固形物の少なくとも一部を含む高炭素生体試薬を回収すること、ならびに
(i)前記高炭素生体試薬から微粉(fine powder)を形成することを含み、
そのプロセスは、ステップ(i)の前、ステップ(i)の間、またはステップ(i)の後に、少なくとも1つの添加剤をそのプロセスに導入することを任意選択で含む。
(a)炭素含有供給原料を導入するように構成された材料供給システム、
(b)材料供給システムと動作可能に連通して配置され、炭素含有供給原料内に含まれる水分を除去するように構成された、任意選択の乾燥装置、
(c)材料供給システムまたは乾燥装置(もし存在すれば)と動作可能に連通して配置されている、バイオマス処理ユニットであって、そのバイオマス処理ユニットが、空間的に分離された冷却ゾーンと動作可能に連通して配置されている少なくとも1つの熱分解ゾーンを含み、また、そのバイオマス処理ユニットが、凝縮性蒸気および不凝縮ガスを固形物から除去するための排出口とともに構成されている、バイオマス処理ユニット、
(d)バイオマス処理ユニットと動作可能に連通して配置されている、冷却装置、ならびに
(e)冷却装置と動作可能に連通して配置されている、高炭素生体試薬回収装置
を備える。
(a)炭素含有供給原料を導入するように構成された材料供給システム、
(b)材料供給システムと動作可能に連通して配置され、炭素含有供給原料内に含まれる水分を除去するように構成された、任意選択の乾燥装置、
(c)材料供給システムまたは乾燥装置(もし存在すれば)と動作可能に連通して配置され、供給原料を加熱するか、かつ/または適度に熱分解するように構成された、予熱器、
(d)予熱器と動作可能に連通して配置され、供給原料を熱分解するように構成された、熱分解反応装置、
(e)熱分解反応装置と動作可能に連通して配置され、熱分解固形物を冷却するように構成された、冷却装置、ならびに
(f)冷却装置と動作可能に連通して配置されている、高炭素生体試薬回収装置
を含み、
そのシステムは、実質的に不活性なガスを反応装置に導入するための少なくとも1つのガス注入口、ならびに凝縮性蒸気および不凝縮ガスを反応装置から除去するための少なくとも1つのガス排出口とともに構成されている。
(a)バイオマスを含む炭素含有供給原料を供給すること、
(b)供給原料内に含まれている水分の少なくとも一部を除去するために、任意選択で供給原料を乾燥させること、
(c)任意選択で、供給原料内に含まれている格子間酸素の少なくとも一部を、もしあれば、除去するために、供給原料を脱気すること、
(d)熱分解ゾーン内で、熱い熱分解固形物、凝縮性蒸気、および不凝縮ガスを生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも約10分間、約250℃〜約700℃から選択された熱分解温度で、供給原料を熱分解すること、
(e)凝縮性蒸気の少なくとも一部および不凝縮ガスの少なくとも一部を熱い熱分解固形物から分離すること、
(f)冷却ゾーン内で、温かい熱分解固形物を生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも約5分間、熱分解温度より低い冷却温度で、熱い熱分解固形物を冷却すること、
(g)任意選択で、冷たい熱分解固形物を生成するために、温かい熱分解固形物を別個の冷却装置内で冷却すること、
(h)その後、炭素含有量が増加した濃縮された熱分解固形物を形成するために、ステップ(e)からの凝縮性蒸気の少なくとも一部および/または不凝縮ガスの少なくとも一部が、温かい熱分解固形物および/または冷たい熱分解固形物を通過すること、ならびに、
(i)濃縮された熱分解固形物の少なくとも一部を含む高炭素生体試薬を回収することを含む。
(a)出発炭素含有材料を含む固体ストリームを提供すること、
(b)凝縮性炭素含有蒸気、不凝縮炭素含有ガス、または凝縮性炭素含有蒸気と不凝縮炭素含有ガスの混合物を含むガスストリームを提供すること、ならびに
(c)炭素および/またはエネルギー含有量が炭素含有材料に比較して増加した炭素含有生成物を形成するために、ガスストリームを適切な条件下で固体ストリームを通過させること
を含む。
(a)炭素含有供給原料を導入するように構成された材料供給システム、
(b)材料供給システムと動作可能に連通して配置され、炭素含有供給原料内に含まれる水分を除去するように構成された、任意選択の乾燥装置、
(c)材料供給システムまたは乾燥装置(もし存在すれば)と動作可能に連通して配置されたBPUであって、そのBPUが、空間的に分離された冷却ゾーンと動作可能に連通して配置された少なくとも1つの熱分解ゾーンを含み、また、そのBPUが、凝縮性蒸気および不凝縮ガスを固形物から除去するための排出口とともに構成されている、BPU、
(d)BPUと動作可能に連通して配置されている、任意選択の冷却装置、
(e)BPUまたは冷却装置(もし存在すれば)と動作可能に連通して配置され、炭素含有量が増加した濃縮された固形物を形成するために、凝縮性蒸気および/または不凝縮ガスが固形物を通過するように構成された、材料濃縮ユニット、ならびに
(f)材料濃縮ユニットと動作可能に連通して配置されている、炭素回収ユニット
を備える。
(i)上部および下部を有するハウジング、
(ii)凝縮性蒸気および不凝縮ガスを搬送するように構成された、ハウジングの下部の底面にある注入口、
(iii)凝縮性蒸気および不凝縮ガスから得られた濃縮されたガスストリームを搬送するように構成された、ハウジングの上部の上面にある排出口、
(iv)ハウジングの上部と下部との間に画定された経路、ならびに
(v)経路に続く輸送システムであって、その輸送システムが固形物を搬送するように構成され、固形物が凝縮性蒸気の少なくとも一部および/または不凝縮ガスの少なくとも一部を吸着するように、ハウジングが成形されている、輸送システム
を備える。
(a)バイオマスを含む炭素含有供給原料を供給すること、
(b)供給原料内に含まれている水分の少なくとも一部を除去するために、任意選択で供給原料を乾燥させること、
(c)任意選択で、供給原料内に含まれている格子間酸素の少なくとも一部を、もしあれば、除去するために、供給原料を脱気すること、
(d)熱分解ゾーン内で、熱い熱分解固形物、凝縮性蒸気、および不凝縮ガスを生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも約10分間、約250℃〜約700℃から選択された熱分解温度で、供給原料を熱分解すること、
(e)凝縮性蒸気の少なくとも一部および不凝縮ガスの少なくとも一部を熱い熱分解固形物から分離すること、
(f)冷却ゾーン内で、温かい熱分解固形物を生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも約5分間、熱分解温度より低い冷却ゾーン温度で、熱い熱分解固形物を冷却すること、
(g)前記冷却ゾーンとは別個の任意選択の冷却装置内で、冷たい熱分解固形物を生成するために、温かい熱分解固形物を冷却すること、ならびに、
(h)温かいか、または冷たい熱分解固形物の少なくとも一部を含む高炭素生体試薬を回収すること
の各ステップを含むプロセスによって生成される。
55wt%以上の全炭素;
5wt%以下の水素;
1wt%以下の窒素;
0.5wt%以下のリン;
0.2wt%以下の硫黄;および
金属、金属酸化物、金属水酸化物、金属ハロゲン化物、またはそれらの組合せから選択された添加剤
を含む。
55wt%以上の全炭素;
5wt%以下の水素;
1wt%以下の窒素;
0.5wt%以下のリン;
0.2wt%以下の硫黄;および
酸、塩基、またはその塩から選択された添加剤
を含む。
55wt%以上の全炭素;
5wt%以下の水素;
1wt%以下の窒素;
0.5wt%以下のリン;
0.2wt%以下の硫黄;
金属、金属酸化物、金属水酸化物、金属ハロゲン化物、またはそれらの組合せから選択された第1の添加剤;ならびに
酸、塩基、またはその塩から選択された第2の添加剤
を含み、
第1の添加剤は第2の添加剤と異なる。
(a)バイオマスを含む炭素含有供給原料を供給すること、
(b)供給原料内に含まれている水分の少なくとも一部を除去するために、任意選択で供給原料を乾燥させること、
(c)任意選択で、供給原料内に含まれている格子間酸素の少なくとも一部を、もしあれば、除去するために、供給原料を脱気すること、
(d)熱い熱分解固形物、凝縮性蒸気、および不凝縮ガスを生成するために、実質的に不活性な気相の存在下で少なくとも10分間、約250℃〜約700℃から選択された少なくとも1つの温度で、供給原料を熱分解すること、
(e)凝縮性蒸気の少なくとも一部および不凝縮ガスの少なくとも一部を熱い熱分解固形物から分離すること、
(f)冷却された熱分解固形物を生成するために、熱い熱分解固形物を冷却すること、ならびに、
(g)冷却された熱分解固形物の少なくとも一部を含む高炭素生体試薬を回収すること
を含む。
望ましくない材料を除去するためのふるい分けが(いくつかの実施形態では)あり得る。供給原料は、処理の前に、任意選択で、乾燥できる。
(a)炭素含有供給原料を導入するように構成された材料供給システム、
(b)材料供給システムと動作可能に連通して配置され、炭素含有供給原料内に含まれる水分を除去するように構成された、任意選択の乾燥装置、
(c)乾燥装置と動作可能に連通して配置されている、複数のゾーンを含むバイオマス処理ユニットであって、そのバイオマス処理ユニットが、空間的に分離された冷却ゾーンと動作可能に連通して配置されている少なくとも1つの熱分解ゾーンを含み、また、そのバイオマス処理ユニットが、凝縮性蒸気および不凝縮ガスを固形物から除去するための排出口とともに構成されている、バイオマス処理ユニット、
(d)バイオマス処理ユニットと動作可能に連通して配置されている、外部の冷却装置、ならびに
(e)冷却装置と動作可能に連通して配置されている、炭素回収装置
を備える。
(a)炭素含有供給原料を導入するように構成された材料供給システム、
(b)材料供給システムと動作可能に連通して配置され、炭素含有供給原料内に含まれる水分を除去するように構成された、任意選択の乾燥装置、
(c)乾燥装置と動作可能に連通して配置され、供給原料を加熱するか、かつ/または適度に熱分解するように構成された、任意選択の予熱器、
(d)予熱器と動作可能に連通して配置され、供給原料を熱分解するように構成された、熱分解反応装置、
(e)熱分解反応装置と動作可能に連通して配置され、熱分解固形物を冷却するように構成された、冷却装置、ならびに
(f)冷却装置と動作可能に連通して配置されている、炭素回収装置
を備え、
そのシステムは、凝縮性蒸気および不凝縮ガスを固形物から除去するための少なくとも1つのガス排出口とともに構成されている。
(a)バイオマスを含む炭素含有供給原料を供給すること、
(b)供給原料内に含まれている水分の少なくとも一部を除去するために、任意選択で供給原料を乾燥させること、
(c)任意選択で、供給原料内に含まれている格子間酸素の少なくとも一部を、もしあれば、除去するために、供給原料を脱気すること、
(d)熱分解ゾーン内で、熱い熱分解固形物、凝縮性蒸気、および不凝縮ガスを生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも10分間、約250℃〜約700℃から選択された熱分解温度で、供給原料を熱分解すること、
(e)凝縮性蒸気の少なくとも一部および不凝縮ガスの少なくとも一部を熱い熱分解固形物から分離すること、
(f)冷却ゾーン内で、温かい熱分解固形物を生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも5分間、熱分解温度より低い冷却温度で、熱い熱分解固形物を冷却すること、
(g)任意選択で、冷たい熱分解固形物を生成するために、温かい熱分解固形物を冷却装置内で冷却すること、
(h)その後、炭素含有量が増加した濃縮された熱分解固形物を形成するために、ステップ(e)からの凝縮性蒸気の少なくとも一部および/または不凝縮ガスの少なくとも一部が、温かい熱分解固形物および/または冷たい熱分解固形物を通過すること、ならびに、
(i)炭素回収ユニット内で、濃縮された熱分解固形物の少なくとも一部を含む高炭素生体試薬を回収すること
を含む。
(a)炭素含有材料を含む固体ストリームを提供すること、
(b)凝縮性炭素含有蒸気、不凝縮炭素含有ガス、または凝縮性炭素含有蒸気と不凝縮炭素含有ガスの混合物を含むガスストリームを提供すること、および
(c)炭素含有量が炭素含有材料に比較して増加した炭素含有生成物を形成するために、ガスストリームが適切な条件下で固体ストリームを通過すること
を含む。
(a)炭素含有供給原料を導入するように構成された材料供給システム、
(b)材料供給システムと動作可能に連通して配置され、炭素含有供給原料内に含まれる水分を除去するように構成された、任意選択の乾燥装置、
(c)材料供給システムまたは乾燥装置と動作可能に連通して配置されたBPUであって、そのBPUが、空間的に分離された冷却ゾーンと動作可能に連通して配置された少なくとも1つの熱分解ゾーンを含み、また、そのBPUが、凝縮性蒸気および不凝縮ガスを固形物から除去するための排出口とともに構成されている、BPU、
(d)BPUと動作可能に連通して配置されている、冷却装置、
(e)冷却装置と動作可能に連通して配置され、炭素含有量が増加した濃縮された固形物を形成するために、凝縮性蒸気および/または不凝縮ガスが固形物を通過するように構成された、材料濃縮ユニット、ならびに
(f)材料濃縮ユニットと動作可能に連通して配置されている、炭素回収ユニット
を備える。
(i)上部および下部を有するハウジング、
(ii)凝縮性蒸気および不凝縮ガスを搬送するように構成された、ハウジングの下部の底面にある注入口、
(iii)凝縮性蒸気および不凝縮ガスから得られた濃縮されたガスストリームを搬送するように構成された、ハウジングの上部の上面にある排出口、
(iv)ハウジングの上部と下部との間に画定された経路、ならびに
(v)経路に続く材料輸送システムであって、その材料輸送システムが固形物を輸送するように構成され、固形物が凝縮性蒸気の少なくとも一部および/または不凝縮ガスの少なくとも一部を吸着するように、ハウジングが成形されている、材料輸送システム
を備える。
(a)バイオマスを含む炭素含有供給原料を供給すること、
(b)供給原料内に含まれている水分の少なくとも一部を除去するために、任意選択で供給原料を乾燥させること、
(c)任意選択で、供給原料内に含まれている格子間酸素の少なくとも一部を、もしあれば、除去するために、供給原料を脱気すること、
(d)熱分解ゾーン内で、熱い熱分解固形物、凝縮性蒸気、および不凝縮ガスを生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも10分間、約250℃〜約700℃から選択された熱分解温度で、供給原料を熱分解すること、
(e)凝縮性蒸気の少なくとも一部および不凝縮ガスの少なくとも一部を熱い熱分解固形物から分離すること、
(f)冷却ゾーン内で、温かい熱分解固形物を生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも5分間、熱分解温度より低い冷却温度で、熱い熱分解固形物を冷却すること、
(g)冷たい熱分解固形物を生成するために、温かい熱分解固形物を冷却すること、ならびに、
(h)冷たい熱分解固形物の少なくとも一部を含む高炭素生体試薬を回収すること
の各ステップを含む。
55wt%以上の全炭素;
5wt%以下の水素;
1wt%以下の窒素;
0.5wt%以下のリン;
0.2wt%以下の硫黄;および
金属、金属酸化物、金属水酸化物、金属ハロゲン化物、またはそれらの組合せから選択された添加剤
を含む。
55wt%以上の全炭素;
5wt%以下の水素;
1wt%以下の窒素;
0.5wt%以下のリン;
0.2wt%以下の硫黄;および
酸、塩基、またはその塩から選択された添加剤
を含む。
55wt%以上の全炭素;
5wt%以下の水素;
1wt%以下の窒素;
0.5wt%以下のリン;
0.2wt%以下の硫黄;
金属、金属酸化物、金属水酸化物、金属ハロゲン化物、またはそれらの組合せから選択された第1の添加剤;ならびに
酸、塩基、またはその塩から選択された第2の添加剤
を含み、
第1の添加剤は第2の添加剤と異なる。
例1.生体試薬の調製−一般的方法
木材基質のアカマツの大きなチップ、ダグラスファー円柱(直径1.25インチの片)およびダグラスファー片(約2インチ×2インチ)が、任意選択で加熱された窒素ガス流を有する積込みホッパーに投入された。任意選択で、添加剤(例えば、NaOHおよび/またはKOH)の1%の水溶液が、ホッパー内にある間に木材基質への噴霧によって、またはバイオマスを添加剤水溶液に浸すことによって適用された。適用方法に関わらず、添加剤溶液は、バイオマスが乾燥される前に、バイオマスに30分間浸透された。反応装置が所望の温度に達すると、反応装置の回転が開始されて、木材基質が、材料供給システムを作動させることにより、ゆっくりと供給された。各バッチに対する反応装置の加熱部分内での平均滞留時間が表1に示されている。反応装置の加熱部分から出た後、熱分解された材料が排出ホッパー内で収集された。コンベヤーが生体試薬をさらなる分析のために排出ホッパーから移動させた。
例1の一般的方法に従って調製された生体試薬のパラメータが下の表2に従って分析された。
本例は、高発熱量を有する生体試薬の生成を示す。
本例は、高発熱量を有する生体試薬の生成を示す。
生体試薬が、実質的に例1の一般的方法に従って、粉砕されたキルン乾燥済み木製だぼ(wood doweling)から調製された。
ほぼ1”×1/2”×1/8”のサイズのアカマツ木材チップが、例1の一般的方法に従い、600℃で30分の滞留時間で、熱分解された。結果として生じた生体試薬は、「サンプルA」として参照される。
下の表8に示すように、特定の形状および平均寸法を有する生体試薬が、例1の一般的方法に従って生成された。
生体試薬における固定炭素レベルへの滞留時間の影響が、1バッチの供給原料を、ほぼ等しい粒径の供給原料片から成るほぼ等しい質量の4つのグループに分けることによって、調査された。4つのグループの各々が、例1の一般的方法に従い、350℃で、それぞれ、0分、30分、60分、および120分の滞留時間で、熱分解にさらされた。各サンプルの固定炭素含有量が、ASTM D3172によって測定された。結果が、表9および対応する図14に示されている。
生体試薬における固定炭素レベルへの熱分解温度の影響が、1バッチの供給原料を、ほぼ等しい粒径の供給原料片から成るほぼ等しい質量の5つのグループに分けることによって、調査された。5つのグループの各々が、例1の一般的方法に従い、30分の滞留時間で、熱分解にさらされた。各サンプルの固定炭素含有量が、ASTM D3172によって測定された。結果が、表10および対応する図15に示されている。
生体試薬における固定炭素レベルへの供給原料粒子径の影響が、アカマツバイオマスの3つのグループ:おがくず(ほぼ0.0625インチの平均粒径)、チップ(ほぼ1インチ×1/2インチ×1/8インチの平均粒径)、および大きな塊(直径が1〜1/8“および長さがほぼ1.5インチの円柱)を熱分解することによって、調査された。3つのグループの各々が、例1の一般的方法に従い、400℃で30分間、熱分解にさらされた。各サンプルの固定炭素含有量が、ASTM D3172によって測定された。結果が、表11および対応する図16に示されている。
本例は、生体試薬の質量収率への酸素レベルの影響を示す。
炭素回収ユニット(「CRU」)の使用から、固定炭素含有量および発熱量における増加が示される。
本例は、加熱された窒素ガスをバイオマス処理ユニットに導入することの影響を示す。
本例は、添加剤、すなわち、臭化鉄(II)を有する、生体活性炭生成物の生成を示す。
一つの実施形態において、例えば以下の項目が提供される。
(項目1)
高炭素生体試薬を生成するためのプロセスであって、前記プロセスが:
(a)バイオマスを含む炭素含有供給原料を供給することと、
(b)任意選択で、前記供給原料内に含まれている水分の少なくとも一部を除去するために、前記供給原料を乾燥させることと、
(c)任意選択で、前記供給原料内に含まれている格子間酸素の少なくとも一部を、もしあれば、除去するために、前記乾燥された供給原料を脱気することと、
(d)熱分解ゾーン内で、熱い熱分解固形物、凝縮性蒸気、および不凝縮ガスを生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも10分間、約250℃〜約700℃から選択された熱分解温度で、前記供給原料を熱分解することと、
(e)前記凝縮性蒸気の少なくとも一部および前記不凝縮ガスの少なくとも一部を前記熱い熱分解固形物から分離することと、
(f)冷却ゾーン内で、温かい熱分解固形物を生成するために、前記実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも5分間、前記熱分解温度より低い冷却温度で、前記熱い熱分解固形物を冷却することと、
(g)任意選択で、冷たい熱分解固形物を生成するために、前記温かい熱分解固形物を冷却装置内で冷却することと、
(h)その後、炭素含有量が増加した高められた熱分解固形物を形成するために、ステップ(e)からの前記凝縮性蒸気の少なくとも一部および/または前記不凝縮ガスの少なくとも一部が、前記温かい熱分解固形物および/または前記冷たい熱分解固形物を通過することと、
(i)前記高められた熱分解固形物の少なくとも一部を含む高炭素生体試薬を回収することと
を含む、高炭素生体試薬を生成するためのプロセス。
(項目2)
ステップ(h)が、炭素および/またはエネルギー含有量が増加した高められた熱分解固形物を生成するために、ステップ(e)からの前記凝縮性蒸気の少なくとも一部が、蒸気および/または凝縮された形態で、前記温かい熱分解固形物を通過することを含む、項目1に記載のプロセス。
(項目3)
ステップ(h)が、炭素および/またはエネルギー含有量が増加した高められた熱分解固形物を生成するために、ステップ(e)からの前記不凝縮ガスの少なくとも一部が前記温かい熱分解固形物を通過することを含む、項目1に記載のプロセス。
(項目4)
ステップ(h)が、炭素および/またはエネルギー含有量が増加した高められた熱分解固形物を生成するために、ステップ(e)からの前記凝縮性蒸気の少なくとも一部が、蒸気および/または凝縮された形態で、前記冷たい熱分解固形物を通過することを含む、項目1に記載のプロセス。
(項目5)
ステップ(h)が、炭素および/またはエネルギー含有量が増加した高められた熱分解固形物を生成するために、ステップ(e)からの前記不凝縮ガスの少なくとも一部が前記冷たい熱分解固形物を通過することを含む、項目1に記載のプロセス。
(項目6)
ステップ(h)が、炭素および/またはエネルギー含有量が増加した高められた熱分解固形物を生成するために、ステップ(e)からの前記凝縮性蒸気の実質的に全部が、蒸気および/または凝縮された形態で、前記冷たい熱分解固形物を通過することを含む、項目1に記載のプロセス。
(項目7)
ステップ(h)が、炭素含有量が増加した濃縮された熱分解固形物を生成するために、ステップ(e)からの前記不凝縮ガスの実質的に全部が、前記冷たい熱分解固形物を通過することを含む、項目1に記載のプロセス。
(項目8)
前記プロセスが、前記プロセスで使用するために前記凝縮性蒸気からエネルギーを回収することをさらに含む、項目1に記載のプロセス。
(項目9)
前記プロセスが、前記プロセスで使用するために前記不凝縮ガスからエネルギーを回収することをさらに含む、項目1に記載のプロセス。
(項目10)
前記プロセスが、ステップ(e)から取得された、前記凝縮性蒸気の少なくとも一部および前記不凝縮ガスの少なくとも一部から成る中間供給ストリームを、少なくとも第1および第2の出力ストリームを生成するように構成された分離ユニットに導入することをさらに含む、項目1に記載のプロセス。
(項目11)
前記第1および第2の出力ストリームが、相対揮発度に基づいて分離される、項目10に記載のプロセス。
(項目12)
前記第1の出力ストリームが、前記凝縮性蒸気を含み、かつ、前記第2の出力ストリームが、前記不凝縮ガスを含む、項目11に記載のプロセス。
(項目13)
前記凝縮性蒸気が、テルペン、アルコール、酸、アルデヒド、またはケトンから選択された、少なくとも1つの炭素含有化合物を含む、項目12に記載のプロセス。
(項目14)
前記不凝縮ガスが、一酸化炭素、二酸化炭素、およびメタンから成るグループから選択された少なくとも1つの炭素含有分子を含む、項目12に記載のプロセス。
(項目15)
前記第2の出力ストリームの少なくとも一部が、前記実質的に不活性なガスとしての使用のために、ステップ(d)に再循環される、項目12に記載のプロセス。
(項目16)
前記第1および第2の出力ストリームが、相対極性に基づいて分離される、項目10に記載のプロセス。
(項目17)
前記第1の出力ストリームが、極性化合物を含み、かつ、前記第2の出力ストリームが、非極性化合物を含む、項目16に記載のプロセス。
(項目18)
前記極性化合物が、メタノール、フルフラール、および酢酸から成るグループから選択された少なくとも1つの炭素含有分子を含む、項目17に記載のプロセス。
(項目19)
前記非極性化合物が、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、テルペン、およびテルペン誘導体から成るグループから選択された少なくとも1つの炭素含有分子を含む、項目17に記載のプロセス。
(項目20)
前記中間供給ストリームが、前記熱分解ゾーン内で生成された前記凝縮性蒸気の全部を含む、項目10に記載のプロセス。
(項目21)
前記中間供給ストリームが、前記熱分解ゾーン内で生成された前記不凝縮ガスの全部を含む、項目10に記載のプロセス。
(項目22)
ステップ(h)が、前記高炭素生体試薬の前記全炭素および/またはエネルギー含有量を、ステップ(h)のない、その他の点では同一のプロセスに比べて、増加させる、項目1〜項目21のいずれか1つに記載のプロセス。
(項目23)
ステップ(h)が、前記高炭素生体試薬の前記固定炭素含有量を、ステップ(h)のない、その他の点では同一のプロセスに比べて、増加させる、項目22に記載のプロセス。
(項目24)
ステップ(h)が、前記高炭素生体試薬の前記エネルギー含有量を、ステップ(h)のない、その他の点では同一のプロセスに比べて、増加させる、項目1〜項目23のいずれか1つに記載のプロセス。
(項目25)
前記プロセスが、酸、塩基、またはそれらの塩から選択された少なくとも1つの添加剤を導入することをさらに含む、項目1〜項目24のいずれか1つに記載のプロセス。
(項目26)
前記添加剤が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、酸化マグネシウム、臭化水素、塩化水素、ケイ酸ナトリウム、過マンガン酸カリウム、およびそれらの組合せから成るグループから選択される、項目25に記載のプロセス。
(項目27)
前記プロセスが、金属、金属酸化物、金属水酸化物、金属ハロゲン化物、およびそれらの組合せから成るグループから選択された少なくとも1つの添加剤を導入することをさらに含む、項目1〜項目26のいずれか1つに記載のプロセス。
(項目28)
前記添加剤が、マグネシウム、マンガン、アルミニウム、ニッケル、クロム、ケイ素、ホウ素、セリウム、モリブデン、リン、タングステン、バナジウム、塩化鉄、臭化鉄、酸化マグネシウム、ドロマイト、ドロマイト石灰、蛍石(fluorite)、ホタル石(fluorspar)、ベントナイト、酸化カルシウム、石灰、およびそれらの組合せから成るグループから選択される、項目27に記載のプロセス。
(項目29)
前記添加剤が、前記高炭素生体試薬の前記供給原料に対する構造的整合性または機械的強度を維持するために選択される、項目25または項目27のいずれか1つに記載のプロセス。
(項目30)
前記プロセス内での前記添加剤の存在が、前記添加剤を導入しない、その他の点では同一のプロセスと比較して、前記高炭素生体試薬の前記炭素含有量を増加させる、項目25または項目27のいずれか1つに記載のプロセス。
(項目31)
前記プロセス内での前記添加剤の存在が、前記添加剤を導入しない、その他の点では同一のプロセスと比較して、前記高炭素生体試薬の前記エネルギー含有量を増加させる、項目25または項目27のいずれか1つに記載のプロセス。
(項目32)
前記添加剤が、前記温かい熱分解固形物の冷却を支援するために、水溶液、蒸気、またはエアロゾルの状態で導入される、項目25または項目27のいずれか1つに記載のプロセス。
(項目33)
前記添加剤が、前記添加剤を含む前記高炭素生体試薬を形成するために、前記冷たい熱分解固形物に導入される、項目25または項目27のいずれか1つに記載のプロセス。
(項目34)
前記プロセスが、少なくとも1つの反応ガスプローブで前記プロセスを監視および制御することをさらに含む、項目1〜項目33のいずれか1つに記載のプロセス。
(項目35)
少なくとも2つの反応ガスプローブが、前記プロセスを監視および制御するために利用される、項目34に記載のプロセス。
(項目36)
前記プロセスを前記監視および制御することが、プロセスエネルギー効率を向上させる、項目34に記載のプロセス。
(項目37)
前記プロセスを前記監視および制御することが、前記高炭素生体試薬に関連した生成物特質を向上させる、項目34に記載のプロセス。
(項目38)
前記生成物特質が炭素含有量である、項目37に記載のプロセス。
(項目39)
前記生成物特質がエネルギー含有量である、項目37に記載のプロセス。
(項目40)
前記生成物特質が構造的整合性または機械的強度である、項目37に記載のプロセス。
(項目41)
高炭素生体試薬を生成するためのプロセスであって、前記プロセスが:
(a)炭素含有材料を含む固体ストリームを提供することと、
(b)凝縮性炭素含有蒸気、不凝縮炭素含有ガス、または凝縮性炭素含有蒸気と不凝縮炭素含有ガスの混合物を含むガスストリームを提供することと、
(c)炭素および/またはエネルギー含有量が前記炭素含有材料に比較して増加した炭素含有生成物を形成するために、前記ガスストリームを適切な条件下で前記固体ストリームを通過させることと
を含む、高炭素生体試薬を生成するためのプロセス。
(項目42)
前記炭素含有材料が、以前に熱分解されたバイオマスである、項目41に記載のプロセス。
(項目43)
前記ガスストリームが、前記炭素含有材料を供給する統合プロセス中に取得される、項目41に記載のプロセス。
(項目44)
前記ガスストリームが、前記炭素含有材料の別個の処理から取得される、項目41に記載のプロセス。
(項目45)
前記ガスストリーム、またはその一部が、外部の供給源から取得される、項目41に記載のプロセス。
(項目46)
前記プロセスが、前記炭素含有生成物の炭素および/またはエネルギー含有量をさらに増加させるため、前記プロセスを繰り返すために前記ガスストリームを再循環させること、または再使用することをさらに含む、項目41に記載のプロセス。
(項目47)
前記プロセスが、前記炭素含有材料とは異なる別の供給原料の炭素および/またはエネルギー含有量を増加させるため、前記プロセスを実行するために前記ガスストリームを再循環させること、または再使用することをさらに含む、項目41に記載のプロセス。
(項目48)
前記プロセスが、前記ガスストリームを、少なくとも第1および第2の出力ストリームを生成するように構成された分離ユニットに導入することをさらに含み、前記ガスストリームが、凝縮性炭素含有蒸気と不凝縮炭素含有ガスの混合物を含む、項目41〜項目47のいずれか1つに記載のプロセス。
(項目49)
前記第1および第2の出力ストリームが、相対揮発度に基づいて分離される、項目48に記載のプロセス。
(項目50)
前記第1の出力ストリームが前記凝縮性炭素含有蒸気を含み、かつ、前記第2の出力ストリームが前記不凝縮炭素含有ガスを含む、項目49に記載のプロセス。
(項目51)
前記凝縮性炭素含有蒸気が、テルペン、アルコール、酸、アルデヒド、またはケトンから選択された少なくとも1つの化合物を含む、項目50に記載のプロセス。
(項目52)
前記不凝縮炭素含有ガスが、一酸化炭素、二酸化炭素、およびメタンから成るグループから選択された少なくとも1つの分子を含む、項目50に記載のプロセス。
(項目53)
前記第1および第2の出力ストリームが、相対極性に基づいて分離される、項目48に記載のプロセス。
(項目54)
前記第1の出力ストリームが極性化合物を含み、かつ前記第2の出力ストリームが非極性化合物を含む、項目53に記載のプロセス。
(項目55)
前記極性化合物が、メタノール、フルフラール、および酢酸から成るグループから選択された少なくとも1つの分子を含む、項目54に記載のプロセス。
(項目56)
前記非極性化合物が、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、テルペン、およびテルペン誘導体から成るグループから選択された少なくとも1つの分子を含む、項目54に記載のプロセス。
(項目57)
前記プロセスが連続的である、項目41に記載のプロセス。
(項目58)
前記プロセスがバッチプロセスである、項目41に記載のプロセス。
(項目59)
前記炭素含有生成物が、前記炭素含有材料よりも高い全炭素含有量を有する、項目41〜項目58のいずれか1つに記載のプロセス。
(項目60)
前記炭素含有生成物が、前記炭素含有材料よりも高い固定炭素含有量を有する、項目59に記載のプロセス。
(項目61)
前記炭素含有生成物が、前記炭素含有材料よりも高い揮発性炭素含有量を有する、項目59に記載のプロセス。
(項目62)
前記炭素含有生成物が、前記炭素含有材料よりも高いエネルギー含有量を有する、項目41〜項目61のいずれか1つに記載のプロセス。
(項目63)
高炭素生体試薬生成システムであって、前記システムが:
(a)炭素含有供給原料を導入するように構成された材料供給システムと、
(b)前記材料供給システムと動作可能に連通して配置され、炭素含有供給原料内に含まれる水分を除去するように構成された、任意選択の乾燥装置と、
(c)前記材料供給システムまたは前記乾燥装置(存在する場合)と動作可能に連通して配置された複数ゾーン反応装置であって、前記複数ゾーン反応装置が、空間的に分離された冷却ゾーンと動作可能に連通して配置された少なくとも1つの熱分解ゾーンを含み、かつ、前記複数ゾーン反応装置が、凝縮性蒸気および不凝縮ガスを固形物から除去するための排出口とともに構成されている、複数ゾーン反応装置と、
(d)前記複数ゾーン反応装置と動作可能に連通して配置されている、任意選択の冷却装置と、
(e)前記複数ゾーン反応装置または前記固形物冷却装置(存在する場合)と動作可能に連通して配置され、炭素含有量が増加した高められた固形物を形成するために、前記凝縮性蒸気および/または前記不凝縮ガスが前記固形物を通過するように構成された、材料濃縮ユニットと、
(f)前記材料濃縮ユニットと動作可能に連通して配置されている、炭素回収ユニットと
を備える、高炭素生体試薬生成システム。
(項目64)
前記システムが、前記熱分解ゾーンと動作可能に連通して配置された、予熱ゾーンをさらに含む、項目63に記載のシステム。
(項目65)
前記熱分解ゾーン、前記冷却ゾーン、および前記予熱ゾーン(存在する場合)の各々が、単一のバイオマス処理ユニット内に配置されている、項目63または項目64のいずれか1つに記載のシステム。
(項目66)
前記熱分解ゾーン、前記冷却ゾーン、および前記予熱ゾーン(存在する場合)の各々が、別個のバイオマス処理ユニット内に配置されている、項目63または項目64のいずれか1つに記載のシステム。
(項目67)
前記乾燥装置が存在し、かつ、前記複数ゾーン反応装置内の乾燥ゾーンとして構成されている、項目63に記載のシステム。
(項目68)
前記固相に対して前記気相の実質的に対向する流れを生成するために、前記冷却ゾーンがガス注入口とともに構成され、かつ、前記熱分解ゾーンがガス排出口とともに構成されている、項目63に記載のシステム。
(項目69)
前記固相に対して前記気相の実質的に対向する流れを生成するために、前記冷却ゾーンがガス注入口とともに構成され、かつ、前記予熱ゾーンがガス排出口とともに構成されている、項目63に記載のシステム。
(項目70)
前記固相に対して前記気相の実質的に対向する流れを生成するために、前記冷却ゾーンがガス注入口とともに構成され、かつ、前記乾燥ゾーンがガス排出口とともに構成されている、項目63に記載のシステム。
(項目71)
前記材料濃縮ユニットが:
(i)上部および下部を有するハウジングと、
(ii)前記凝縮性蒸気および不凝縮ガスを搬送するように構成された、前記ハウジングの前記下部の底面にある注入口と、
(iii)前記凝縮性蒸気および不凝縮ガスから得られた濃縮されたガスストリームを搬送するように構成された、前記ハウジングの前記上部の上面にある排出口と、
(iv)前記ハウジングの前記上部と前記下部との間に画定された経路と、
(v)前記経路に続く材料輸送システムであって、前記輸送システムが前記固形物を搬送するように構成され、前記固形物が前記凝縮性蒸気の少なくとも一部および/または前記不凝縮ガスの少なくとも一部を吸着するように、前記ハウジングが成形されている、材料輸送システムと
を備える、項目63に記載のシステム。
Claims (71)
- 高炭素生体試薬を生成するためのプロセスであって、前記プロセスが:
(a)バイオマスを含む炭素含有供給原料を供給することと、
(b)任意選択で、前記供給原料内に含まれている水分の少なくとも一部を除去するために、前記供給原料を乾燥させることと、
(c)任意選択で、前記供給原料内に含まれている格子間酸素の少なくとも一部を、もしあれば、除去するために、前記乾燥された供給原料を脱気することと、
(d)熱分解ゾーン内で、熱い熱分解固形物、凝縮性蒸気、および不凝縮ガスを生成するために、実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも10分間、約250℃〜約700℃から選択された熱分解温度で、前記供給原料を熱分解することと、
(e)前記凝縮性蒸気の少なくとも一部および前記不凝縮ガスの少なくとも一部を前記熱い熱分解固形物から分離することと、
(f)冷却ゾーン内で、温かい熱分解固形物を生成するために、前記実質的に不活性なガスの存在下で少なくとも5分間、前記熱分解温度より低い冷却温度で、前記熱い熱分解固形物を冷却することと、
(g)任意選択で、冷たい熱分解固形物を生成するために、前記温かい熱分解固形物を冷却装置内で冷却することと、
(h)その後、炭素含有量が増加した高められた熱分解固形物を形成するために、ステップ(e)からの前記凝縮性蒸気の少なくとも一部および/または前記不凝縮ガスの少なくとも一部が、前記温かい熱分解固形物および/または前記冷たい熱分解固形物を通過することと、
(i)前記高められた熱分解固形物の少なくとも一部を含む高炭素生体試薬を回収することと
を含む、高炭素生体試薬を生成するためのプロセス。 - ステップ(h)が、炭素および/またはエネルギー含有量が増加した高められた熱分解固形物を生成するために、ステップ(e)からの前記凝縮性蒸気の少なくとも一部が、蒸気および/または凝縮された形態で、前記温かい熱分解固形物を通過することを含む、請求項1に記載のプロセス。
- ステップ(h)が、炭素および/またはエネルギー含有量が増加した高められた熱分解固形物を生成するために、ステップ(e)からの前記不凝縮ガスの少なくとも一部が前記温かい熱分解固形物を通過することを含む、請求項1に記載のプロセス。
- ステップ(h)が、炭素および/またはエネルギー含有量が増加した高められた熱分解固形物を生成するために、ステップ(e)からの前記凝縮性蒸気の少なくとも一部が、蒸気および/または凝縮された形態で、前記冷たい熱分解固形物を通過することを含む、請求項1に記載のプロセス。
- ステップ(h)が、炭素および/またはエネルギー含有量が増加した高められた熱分解固形物を生成するために、ステップ(e)からの前記不凝縮ガスの少なくとも一部が前記冷たい熱分解固形物を通過することを含む、請求項1に記載のプロセス。
- ステップ(h)が、炭素および/またはエネルギー含有量が増加した高められた熱分解固形物を生成するために、ステップ(e)からの前記凝縮性蒸気の実質的に全部が、蒸気および/または凝縮された形態で、前記冷たい熱分解固形物を通過することを含む、請求項1に記載のプロセス。
- ステップ(h)が、炭素含有量が増加した濃縮された熱分解固形物を生成するために、ステップ(e)からの前記不凝縮ガスの実質的に全部が、前記冷たい熱分解固形物を通過することを含む、請求項1に記載のプロセス。
- 前記プロセスが、前記プロセスで使用するために前記凝縮性蒸気からエネルギーを回収することをさらに含む、請求項1に記載のプロセス。
- 前記プロセスが、前記プロセスで使用するために前記不凝縮ガスからエネルギーを回収することをさらに含む、請求項1に記載のプロセス。
- 前記プロセスが、ステップ(e)から取得された、前記凝縮性蒸気の少なくとも一部および前記不凝縮ガスの少なくとも一部から成る中間供給ストリームを、少なくとも第1および第2の出力ストリームを生成するように構成された分離ユニットに導入することをさらに含む、請求項1に記載のプロセス。
- 前記第1および第2の出力ストリームが、相対揮発度に基づいて分離される、請求項10に記載のプロセス。
- 前記第1の出力ストリームが、前記凝縮性蒸気を含み、かつ、前記第2の出力ストリームが、前記不凝縮ガスを含む、請求項11に記載のプロセス。
- 前記凝縮性蒸気が、テルペン、アルコール、酸、アルデヒド、またはケトンから選択された、少なくとも1つの炭素含有化合物を含む、請求項12に記載のプロセス。
- 前記不凝縮ガスが、一酸化炭素、二酸化炭素、およびメタンから成るグループから選択された少なくとも1つの炭素含有分子を含む、請求項12に記載のプロセス。
- 前記第2の出力ストリームの少なくとも一部が、前記実質的に不活性なガスとしての使用のために、ステップ(d)に再循環される、請求項12に記載のプロセス。
- 前記第1および第2の出力ストリームが、相対極性に基づいて分離される、請求項10に記載のプロセス。
- 前記第1の出力ストリームが、極性化合物を含み、かつ、前記第2の出力ストリームが、非極性化合物を含む、請求項16に記載のプロセス。
- 前記極性化合物が、メタノール、フルフラール、および酢酸から成るグループから選択された少なくとも1つの炭素含有分子を含む、請求項17に記載のプロセス。
- 前記非極性化合物が、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、テルペン、およびテルペン誘導体から成るグループから選択された少なくとも1つの炭素含有分子を含む、請求項17に記載のプロセス。
- 前記中間供給ストリームが、前記熱分解ゾーン内で生成された前記凝縮性蒸気の全部を含む、請求項10に記載のプロセス。
- 前記中間供給ストリームが、前記熱分解ゾーン内で生成された前記不凝縮ガスの全部を含む、請求項10に記載のプロセス。
- ステップ(h)が、前記高炭素生体試薬の前記全炭素および/またはエネルギー含有量を、ステップ(h)のない、その他の点では同一のプロセスに比べて、増加させる、請求項1〜請求項21のいずれか1つに記載のプロセス。
- ステップ(h)が、前記高炭素生体試薬の前記固定炭素含有量を、ステップ(h)のない、その他の点では同一のプロセスに比べて、増加させる、請求項22に記載のプロセス。
- ステップ(h)が、前記高炭素生体試薬の前記エネルギー含有量を、ステップ(h)のない、その他の点では同一のプロセスに比べて、増加させる、請求項1〜請求項23のいずれか1つに記載のプロセス。
- 前記プロセスが、酸、塩基、またはそれらの塩から選択された少なくとも1つの添加剤を導入することをさらに含む、請求項1〜請求項24のいずれか1つに記載のプロセス。
- 前記添加剤が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、酸化マグネシウム、臭化水素、塩化水素、ケイ酸ナトリウム、過マンガン酸カリウム、およびそれらの組合せから成るグループから選択される、請求項25に記載のプロセス。
- 前記プロセスが、金属、金属酸化物、金属水酸化物、金属ハロゲン化物、およびそれらの組合せから成るグループから選択された少なくとも1つの添加剤を導入することをさらに含む、請求項1〜請求項26のいずれか1つに記載のプロセス。
- 前記添加剤が、マグネシウム、マンガン、アルミニウム、ニッケル、クロム、ケイ素、ホウ素、セリウム、モリブデン、リン、タングステン、バナジウム、塩化鉄、臭化鉄、酸化マグネシウム、ドロマイト、ドロマイト石灰、蛍石(fluorite)、ホタル石(fluorspar)、ベントナイト、酸化カルシウム、石灰、およびそれらの組合せから成るグループから選択される、請求項27に記載のプロセス。
- 前記添加剤が、前記高炭素生体試薬の前記供給原料に対する構造的整合性または機械的強度を維持するために選択される、請求項25または請求項27のいずれか1つに記載のプロセス。
- 前記プロセス内での前記添加剤の存在が、前記添加剤を導入しない、その他の点では同一のプロセスと比較して、前記高炭素生体試薬の前記炭素含有量を増加させる、請求項25または請求項27のいずれか1つに記載のプロセス。
- 前記プロセス内での前記添加剤の存在が、前記添加剤を導入しない、その他の点では同一のプロセスと比較して、前記高炭素生体試薬の前記エネルギー含有量を増加させる、請求項25または請求項27のいずれか1つに記載のプロセス。
- 前記添加剤が、前記温かい熱分解固形物の冷却を支援するために、水溶液、蒸気、またはエアロゾルの状態で導入される、請求項25または請求項27のいずれか1つに記載のプロセス。
- 前記添加剤が、前記添加剤を含む前記高炭素生体試薬を形成するために、前記冷たい熱分解固形物に導入される、請求項25または請求項27のいずれか1つに記載のプロセス。
- 前記プロセスが、少なくとも1つの反応ガスプローブで前記プロセスを監視および制御することをさらに含む、請求項1〜請求項33のいずれか1つに記載のプロセス。
- 少なくとも2つの反応ガスプローブが、前記プロセスを監視および制御するために利用される、請求項34に記載のプロセス。
- 前記プロセスを前記監視および制御することが、プロセスエネルギー効率を向上させる、請求項34に記載のプロセス。
- 前記プロセスを前記監視および制御することが、前記高炭素生体試薬に関連した生成物特質を向上させる、請求項34に記載のプロセス。
- 前記生成物特質が炭素含有量である、請求項37に記載のプロセス。
- 前記生成物特質がエネルギー含有量である、請求項37に記載のプロセス。
- 前記生成物特質が構造的整合性または機械的強度である、請求項37に記載のプロセス。
- 高炭素生体試薬を生成するためのプロセスであって、前記プロセスが:
(a)炭素含有材料を含む固体ストリームを提供することと、
(b)凝縮性炭素含有蒸気、不凝縮炭素含有ガス、または凝縮性炭素含有蒸気と不凝縮炭素含有ガスの混合物を含むガスストリームを提供することと、
(c)炭素および/またはエネルギー含有量が前記炭素含有材料に比較して増加した炭素含有生成物を形成するために、前記ガスストリームを適切な条件下で前記固体ストリームを通過させることと
を含む、高炭素生体試薬を生成するためのプロセス。 - 前記炭素含有材料が、以前に熱分解されたバイオマスである、請求項41に記載のプロセス。
- 前記ガスストリームが、前記炭素含有材料を供給する統合プロセス中に取得される、請求項41に記載のプロセス。
- 前記ガスストリームが、前記炭素含有材料の別個の処理から取得される、請求項41に記載のプロセス。
- 前記ガスストリーム、またはその一部が、外部の供給源から取得される、請求項41に記載のプロセス。
- 前記プロセスが、前記炭素含有生成物の炭素および/またはエネルギー含有量をさらに増加させるため、前記プロセスを繰り返すために前記ガスストリームを再循環させること、または再使用することをさらに含む、請求項41に記載のプロセス。
- 前記プロセスが、前記炭素含有材料とは異なる別の供給原料の炭素および/またはエネルギー含有量を増加させるため、前記プロセスを実行するために前記ガスストリームを再循環させること、または再使用することをさらに含む、請求項41に記載のプロセス。
- 前記プロセスが、前記ガスストリームを、少なくとも第1および第2の出力ストリームを生成するように構成された分離ユニットに導入することをさらに含み、前記ガスストリームが、凝縮性炭素含有蒸気と不凝縮炭素含有ガスの混合物を含む、請求項41〜請求項47のいずれか1つに記載のプロセス。
- 前記第1および第2の出力ストリームが、相対揮発度に基づいて分離される、請求項48に記載のプロセス。
- 前記第1の出力ストリームが前記凝縮性炭素含有蒸気を含み、かつ、前記第2の出力ストリームが前記不凝縮炭素含有ガスを含む、請求項49に記載のプロセス。
- 前記凝縮性炭素含有蒸気が、テルペン、アルコール、酸、アルデヒド、またはケトンから選択された少なくとも1つの化合物を含む、請求項50に記載のプロセス。
- 前記不凝縮炭素含有ガスが、一酸化炭素、二酸化炭素、およびメタンから成るグループから選択された少なくとも1つの分子を含む、請求項50に記載のプロセス。
- 前記第1および第2の出力ストリームが、相対極性に基づいて分離される、請求項48に記載のプロセス。
- 前記第1の出力ストリームが極性化合物を含み、かつ前記第2の出力ストリームが非極性化合物を含む、請求項53に記載のプロセス。
- 前記極性化合物が、メタノール、フルフラール、および酢酸から成るグループから選択された少なくとも1つの分子を含む、請求項54に記載のプロセス。
- 前記非極性化合物が、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、テルペン、およびテルペン誘導体から成るグループから選択された少なくとも1つの分子を含む、請求項54に記載のプロセス。
- 前記プロセスが連続的である、請求項41に記載のプロセス。
- 前記プロセスがバッチプロセスである、請求項41に記載のプロセス。
- 前記炭素含有生成物が、前記炭素含有材料よりも高い全炭素含有量を有する、請求項41〜請求項58のいずれか1つに記載のプロセス。
- 前記炭素含有生成物が、前記炭素含有材料よりも高い固定炭素含有量を有する、請求項59に記載のプロセス。
- 前記炭素含有生成物が、前記炭素含有材料よりも高い揮発性炭素含有量を有する、請求項59に記載のプロセス。
- 前記炭素含有生成物が、前記炭素含有材料よりも高いエネルギー含有量を有する、請求項41〜請求項61のいずれか1つに記載のプロセス。
- 高炭素生体試薬生成システムであって、前記システムが:
(a)炭素含有供給原料を導入するように構成された材料供給システムと、
(b)前記材料供給システムと動作可能に連通して配置され、炭素含有供給原料内に含まれる水分を除去するように構成された、任意選択の乾燥装置と、
(c)前記材料供給システムまたは前記乾燥装置(存在する場合)と動作可能に連通して配置された複数ゾーン反応装置であって、前記複数ゾーン反応装置が、空間的に分離された冷却ゾーンと動作可能に連通して配置された少なくとも1つの熱分解ゾーンを含み、かつ、前記複数ゾーン反応装置が、凝縮性蒸気および不凝縮ガスを固形物から除去するための排出口とともに構成されている、複数ゾーン反応装置と、
(d)前記複数ゾーン反応装置と動作可能に連通して配置されている、任意選択の冷却装置と、
(e)前記複数ゾーン反応装置または前記固形物冷却装置(存在する場合)と動作可能に連通して配置され、炭素含有量が増加した高められた固形物を形成するために、前記凝縮性蒸気および/または前記不凝縮ガスが前記固形物を通過するように構成された、材料濃縮ユニットと、
(f)前記材料濃縮ユニットと動作可能に連通して配置されている、炭素回収ユニットと
を備える、高炭素生体試薬生成システム。 - 前記システムが、前記熱分解ゾーンと動作可能に連通して配置された、予熱ゾーンをさらに含む、請求項63に記載のシステム。
- 前記熱分解ゾーン、前記冷却ゾーン、および前記予熱ゾーン(存在する場合)の各々が、単一のバイオマス処理ユニット内に配置されている、請求項63または請求項64のいずれか1つに記載のシステム。
- 前記熱分解ゾーン、前記冷却ゾーン、および前記予熱ゾーン(存在する場合)の各々が、別個のバイオマス処理ユニット内に配置されている、請求項63または請求項64のいずれか1つに記載のシステム。
- 前記乾燥装置が存在し、かつ、前記複数ゾーン反応装置内の乾燥ゾーンとして構成されている、請求項63に記載のシステム。
- 前記固相に対して前記気相の実質的に対向する流れを生成するために、前記冷却ゾーンがガス注入口とともに構成され、かつ、前記熱分解ゾーンがガス排出口とともに構成されている、請求項63に記載のシステム。
- 前記固相に対して前記気相の実質的に対向する流れを生成するために、前記冷却ゾーンがガス注入口とともに構成され、かつ、前記予熱ゾーンがガス排出口とともに構成されている、請求項63に記載のシステム。
- 前記固相に対して前記気相の実質的に対向する流れを生成するために、前記冷却ゾーンがガス注入口とともに構成され、かつ、前記乾燥ゾーンがガス排出口とともに構成されている、請求項63に記載のシステム。
- 前記材料濃縮ユニットが:
(i)上部および下部を有するハウジングと、
(ii)前記凝縮性蒸気および不凝縮ガスを搬送するように構成された、前記ハウジングの前記下部の底面にある注入口と、
(iii)前記凝縮性蒸気および不凝縮ガスから得られた濃縮されたガスストリームを搬送するように構成された、前記ハウジングの前記上部の上面にある排出口と、
(iv)前記ハウジングの前記上部と前記下部との間に画定された経路と、
(v)前記経路に続く材料輸送システムであって、前記輸送システムが前記固形物を搬送するように構成され、前記固形物が前記凝縮性蒸気の少なくとも一部および/または前記不凝縮ガスの少なくとも一部を吸着するように、前記ハウジングが成形されている、材料輸送システムと
を備える、請求項63に記載のシステム。
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