JP2016529084A - 炭素質原料の処理 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、不溶性炭素質原料の水溶性生成物への変換に関する。とくに、本発明は、高価な化学生成物及び/または生分解性基質を生成するための炭素質原料の酸化と、石炭を含む炭素質原料の酸化的水蒸気ストリッピングとを対象とする。
エネルギー価格及び環境に関する懸念ゆえ、様々な炭素質物質、とくに以前は燃料としての使用には適性が低いと考えられてきた炭素質物質が、新たな注目を受けてきた。これらの物質は、処理されて、天然ガス、水素、メタノール、有機酸、及び長い炭化水素などの、使用可能な燃料から様々な工業のための原材料にまでわたる物質を生成しうる。例えば、炭素質物質は、高い温度及び圧力においてガス化され、これにより、続いてガス燃料へと変換されうる合成ガス流を生成しうる。
以下の実施例は、本開示の方法の例証であり、限定ではない。本分野において通常遭遇する様々な条件及びパラメーターの他の適切な修正及び適応、並びに当業者にとって自明である修正及び適応は、本開示の範囲内である。
Claims (62)
- 炭素質原料を処理する方法であって、少なくとも1つの酸化剤の存在下で、水と共に、炭素質原料の混合物を300℃より低い温度かつ1230psigより低い圧力まで加熱する工程を有する、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記混合物が、鉱酸または鉱塩基からなる群から選択される少なくとも1つの可溶化剤を有する、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記加熱する工程が、複数の加熱する工程として構成される、方法。
- 請求項3記載の方法において、前記複数の加熱する工程が、それぞれ、温度、圧力、持続時間、または酸化剤を含む異なる条件を有する、方法。
- 請求項2記載の方法において、前記鉱塩基が、前記炭素質原料の15重量%以下である、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記炭素質原料が、前記混合物中で40重量%より少ない、方法。
- 請求項2記載の方法であって、さらに、前記混合物に少なくとも1つの触媒を添加する工程を有する、方法。
- 請求項7記載の方法において、前記少なくとも1つの触媒が、不溶性金属、遷移金属、及び貴金属からなる群から選択される、方法。
- 請求項8記載の方法において、前記少なくとも1つの触媒が、マトリックス材料上に支持される、方法。
- 請求項9記載の方法において、前記マトリックス材料が、クレー、アルミナ、シリカ、シリカアルミナ、ゼオライト類、活性炭、珪藻土、チタニア、ジルコニア、モリブデナ、セラミックスから選択される、方法。
- 請求項7記載の方法において、前記触媒が活性炭である、方法。
- 請求項11記載の方法において、前記活性炭が、炭、石炭、コークス、泥炭、褐炭、ピッチ、及び活性炭繊維類から選択される、方法。
- 請求項7記載の方法において、前記触媒が、前記炭素質原料の少なくとも一部である、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記少なくとも1つの酸化剤が、空気、酸素富化空気、酸素、オゾン、過塩素酸塩、二酸化炭素、亜酸化窒素、酸化物、超過酸化物、過マンガン酸塩、塩素酸塩、過酸化物、次亜塩素酸塩、または硝酸塩からなる群から選択される、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記少なくとも1つの酸化剤が、金属、水素、及びアンモニウムイオンから選択されるカチオンを有する、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記加熱する工程が、前記混合物を220℃より低い温度まで加熱する、方法。
- 請求項13記載の方法において、前記温度が150℃より低い、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記加熱する方法が、前記混合物を322psigより低い圧力まで加熱する、方法。
- 請求項18記載の方法において、前記圧力が54psigより低い、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記加熱する工程が、前記混合物が攪拌されながら実行される、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記加熱する工程が、0.02時間から4時間の期間で実行される、方法。
- 請求項21記載の方法において、前記期間が1時間から3時間である、方法。
- 請求項1記載の方法であって、さらに、研削する工程、粉砕する工程、篩い分けする工程、または破砕する工程から選択される、前処理する工程を有する、方法。
- 請求項1記載の方法であって、さらに、化学的及び/または物理的に分離する工程、並びに微生物によって消化する工程を有する、方法。
- 請求項24記載の方法において、前記化学的に分離する工程からの反応生成物が、前記加熱する工程に戻されて導入される、方法。
- 請求項21記載の方法において、前記微生物によって消化する工程からの反応生成物が、前記加熱する工程に戻されて導入される、方法。
- 請求項24記載の方法において、前記微生物によって消化する工程からの反応生成物が、前記前処理する工程に戻されて導入される、方法。
- 請求項21記載の方法において、前記微生物によって消化する工程が、前記加熱する工程からの反応生成物中の炭素質物質を消化するために、微生物または微生物共同体を利用する、方法。
- 請求項24記載の方法において、前記微生物によって消化する工程が、前記前処理する工程からの反応生成物中の炭素質物質を消化するために、微生物または微生物共同体を利用する、方法。
- 請求項24記載の方法において、前記微生物によって消化する工程が、好気性処理、嫌気性処理、並びに好気性及び嫌気性処理の組合せから選択される処理である、方法。
- 請求項24記載の方法において、前記微生物によって消化する工程中に酵素が存在する、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記炭素質原料が、石炭、褐炭、タールサンド、タール、原油、泥炭、ピッチ、樹脂、リグニン、ラテックスゴム、ワックス、農業廃棄物、樹皮、木材、及び藻類ケーキからなる群から選択される、方法。
- 請求項32記載の方法において、前記炭素質原料が、木材及び藻類ケーキからなる群から選択される、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記加熱する工程が、気泡塔リアクター及びトリクルベッドリアクターからなる群から選択される複数相反応槽において実施される、方法。
- 請求項1記載の方法において、前記加熱する工程が、固体−蒸気環境中で水蒸気と空気との組合せの使用を有するものである、方法。
- 黒液または黒液の成分を処理するための方法であって、約2から約20の炭素原子を有する1つまたはそれ以上の有機化合物を生成するために、最大約250℃の温度かつ最大約1230psigの圧力で、前記黒液または黒液の成分を酸化剤で処理する工程を有する、方法。
- 請求項36記載の方法において、前記処理する工程が、約150℃から約250℃の温度で実行される、方法。
- 請求項36記載の方法において、前記1つまたはそれ以上の有機化合物が、酸素化有機化合物を有する、方法。
- 請求項38記載の方法において、前記酸素化有機化合物が、有機酸、アルコール、エステル、アルデヒド、及びエーテルからなる群から選択される、方法。
- 請求項39記載の方法において、前記酸素化有機化合物が有機酸である、方法。
- 請求項40記載の方法において、前記有機酸がジカルボン酸である、方法。
- 請求項38記載の方法において、前記酸素化有機化合物が、ステアリン酸、フタル酸ジブチル、パルミチン酸、ウンデカン二酸、アゼライン酸、プロパン−1,2,3−トリカルボン酸、フタル酸、ピメリン酸、アジピン酸、グルタル酸、シトラコン酸、安息香酸、マレイン酸、コハク酸、フマル酸、フロン酸、及びシュウ酸からなる群から選択される、方法。
- 請求項36記載の方法において、前記処理する工程中に、鉱酸及び鉱塩基からなる群から選択される可溶化剤が存在する、方法。
- 請求項36記載の方法において、前記処理する工程中に触媒が存在する、方法。
- 請求項44記載の方法において、前記触媒が、不溶性金属、遷移金属、及び貴金属からなる群から選択される、方法。
- 請求項44記載の方法において、前記触媒が、マトリックス材料上に支持される、方法。
- 請求項46記載の方法において、前記マトリックス材料が、クレー、アルミナ、シリカ、シリカアルミナ、ゼオライト、活性炭、珪藻土、チタニア、ジルコニア、モリブデナ、及びセラミックスからなる群から選択される、方法。
- 請求項44記載の方法において、前記触媒が活性炭である、方法。
- 請求項48記載の方法において、前記活性炭が、炭、石炭、コークス、泥炭、褐炭、ピッチ、及び活性炭繊維類から選択される、方法。
- 請求項36記載の方法において、前記少なくとも1つの酸化剤が、空気、酸素富化空気、酸素、オゾン、過塩素酸塩、二酸化炭素、酸化物、超過酸化物、過マンガン酸塩、塩素酸塩、過酸化物、次亜塩素酸塩、及び硝酸塩からなる群から選択される、方法。
- 請求項36記載の方法において、前記少なくとも1つの酸化剤が、金属カチオン、水素イオン、及びアンモニウムイオンから選択されるカチオンを有する、方法。
- 請求項36記載の方法において、前記処理する工程が、約150℃から約220℃の温度で実行される、方法。
- 請求項36記載の方法において、前記処理する工程が、約150℃より低い温度で実行されるものである、方法。
- 請求項36記載の方法において、前記処理する工程が、約322psigより低い圧力で実行される、方法。
- 請求項36記載の方法において、前記処理する工程が、約54psigより低い圧力にて実行されるものである、方法。
- 請求項36記載の方法であって、さらに、前記処理する工程に続いて実行される、化学的に分離する工程、物理的に分離する工程、及び微生物によって消化する工程からなる群から選択される工程を有する、方法。
- 請求項56記載の方法であって、微生物によって消化する工程を有し、前記微生物によって消化する工程が、前記処理する工程からの生成物混合物中の液体または固体物質を消化するために、少なくとも1つの微生物または微生物共同体を利用する、方法。
- 請求項57記載の方法において、前記微生物によって消化する工程が、好気性処理、嫌気性処理、並びに好気性及び嫌気性処理の組合せから選択される処理である、方法。
- 請求項58記載の方法において、前記微生物によって消化する工程中に酵素が存在する、方法。
- 請求項36記載の方法であって、前記黒液の成分を処理する工程を有し、前記黒液の成分が、リグニン、ヘミセルロース、及びトール油からなる群から選択される有機固体を有する、方法。
- 請求項60記載の方法において、前記有機固体が、少なくとも65重量%リグニンを有する、方法。
- 請求項36記載の方法において、前記加熱する工程が、気泡塔リアクター及びトリクルベッドリアクターからなる群から選択される複数相反応槽中で実施される、方法。
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