專利名稱：轉(zhuǎn)化生物質(zhì)的方法
轉(zhuǎn)化生物質(zhì)的方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及將生物質(zhì)例如由棕櫚油生產(chǎn)工藝中獲得的空果串纖維、油棕櫚葉和油棕櫚樹干以及前述兩種或多種的混合物轉(zhuǎn)化為燃料或燃料中間體的方法。另外，也可以應(yīng)用其它農(nóng)業(yè)殘余物例如稻草。棕櫚油生產(chǎn)鏈中產(chǎn)生大量的生物質(zhì)副產(chǎn)品(高達(dá)約5倍的油產(chǎn)量)，它們?cè)谠黾由a(chǎn)鏈價(jià)值中用途非常有限。目前的棕櫚油生產(chǎn)系統(tǒng)面臨著相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。另外，目前的生產(chǎn)和處理方法與污染和溫室氣體排放有很大關(guān)聯(lián)。將副產(chǎn)品用于能量和綠色化學(xué)品的用途提供了改善食品用油生產(chǎn)鏈的環(huán)境影響的前景，這非常適合生物經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。迄今為止，對(duì)可持續(xù)棕櫚油生產(chǎn)的討論的主要議題已經(jīng)集中于雨林損失、土壤肥度和再生產(chǎn)、生物多樣性、 害蟲和水管理以及溫室氣體排放?，F(xiàn)在已經(jīng)認(rèn)識(shí)到可應(yīng)用可由生物質(zhì)副產(chǎn)品獲取的能量， 和在許多情況下利用油生產(chǎn)殘余物提供驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行所需要的能量。將這些物料用于能量目的可降低源于田地中殘余物降解的相關(guān)溫室氣體、甲烷和(X)2的產(chǎn)量。在棕櫚油生產(chǎn)中產(chǎn)生的主要副產(chǎn)品為種植園副產(chǎn)品，例如油棕櫚葉(OPF)、根和樹干，以及在棕櫚油加工磨坊獲得的副產(chǎn)品，例如空果串纖維(EFB)、果實(shí)纖維、果仁殼、棕櫚油磨坊流出物和棕櫚殼餅。據(jù)估計(jì)例如在馬來(lái)西亞生物質(zhì)的潛在量在磨坊處為3-5千萬(wàn)噸而在田園里有7-8千萬(wàn)噸。這些物料大多數(shù)存在馬亞西亞(幾乎占世界棕櫚油產(chǎn)量的 50% )和印度尼西亞(幾乎占世界棕櫚油產(chǎn)量的1/3)。目前全部副產(chǎn)品中僅有部分得到應(yīng)用，且在許多情況下為用作樹根覆蓋物、紙漿或纖維。大多數(shù)EFB沒(méi)有用作肥料或樹根覆蓋物；除覆蓋樹根外，樹干沒(méi)有太大的用途，而且并不是所有的OPF均需要進(jìn)行種植園土壤質(zhì)量控制?，F(xiàn)在本發(fā)明提供如下一種將由棕櫚油生產(chǎn)工藝獲得的副產(chǎn)品和其它農(nóng)業(yè)殘余物如稻草轉(zhuǎn)化為燃料或燃料中間體的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為一種由棕櫚油工藝中獲得的殘余物制備燃料或燃料中間體的方法，其中平均粒徑為IO-IOOmm的水含量為40_75襯％水的棕櫚油空果串纖維(EFB)、OPF和OPT以及其它農(nóng)業(yè)殘余物碎屑在環(huán)境條件下或稍微高于環(huán)境條件的條件下干燥，以獲得水含量為 5-40wt %的干燥生物質(zhì)材料。本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)通過(guò)在環(huán)境條件或稍微高于環(huán)境條件的溫度條件下干燥，可以獲得一種經(jīng)濟(jì)上吸引人的方法來(lái)干燥棕櫚油空果串纖維和其它農(nóng)業(yè)殘余物碎屑。按照本發(fā)明，在環(huán)境條件下干燥的意義在于自然環(huán)境、特別是太陽(yáng)輻射熱提供了蒸發(fā)所需的熱量。在干燥步驟中，優(yōu)選將農(nóng)業(yè)殘余物碎屑放置于透光屋頂下并且定期進(jìn)行機(jī)械翻轉(zhuǎn)。適當(dāng)?shù)?，將農(nóng)業(yè)殘余物碎屑在朝陽(yáng)表面上鋪開。床層的厚度適當(dāng)?shù)貫?-30cm， 和更優(yōu)選為約10cm。當(dāng)應(yīng)用屋頂時(shí)，優(yōu)選在農(nóng)業(yè)殘余物碎屑的床層上方設(shè)置使空氣流通的設(shè)施。這種設(shè)施合適地為風(fēng)扇。優(yōu)選定期翻轉(zhuǎn)農(nóng)業(yè)殘余物碎屑的床層，從而使干燥得到優(yōu)化。這種翻轉(zhuǎn)優(yōu)選通過(guò)機(jī)械鏟來(lái)實(shí)施。這種機(jī)械的一個(gè)例子合適地為配備有鐵鏟的旋轉(zhuǎn)圓筒。將圓筒放置于床層上方一定距離，和當(dāng)圓筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，鐵鏟將使床層混合。優(yōu)選地，圓筒可以通過(guò)軌道相對(duì)于床層移動(dòng)，從而一個(gè)圓筒可以混合較大的、優(yōu)選為矩形的區(qū)域。干燥步驟的停留時(shí)間為20-150小時(shí)。合適干燥方法的例子在Siingo Furuichi, Mat Daham Mohd. Duad,Junichi SATO ；Nogyo Kikai Gakkai Nenji Taikai Koen Yoshi (2003), Development of Solar Drying Technology for Processing of Oil Palm Fronds into Animal Feed-Drying Characteristic of OPF in Solar Drying Greenhouse,-VOL. 62nd ； PAGE 411-412(2003)中有述。優(yōu)選地，EFB碎屑已經(jīng)被脫油，以獲得油含量低于2wt%的脫油EFB碎屑。按照本發(fā)明，在稍高于環(huán)境的條件下干燥的意義在于自然環(huán)境提供蒸發(fā)用空氣， 并且用外部來(lái)源、優(yōu)選為來(lái)自棕櫚油磨坊的廢熱將空氣加熱至最高60°C。用加熱至高于 60°C的空氣進(jìn)行干燥不是很有利，因?yàn)檫@需要在干燥器中應(yīng)用昂貴的材料。干燥優(yōu)選在帶式干燥器中實(shí)施，在其中將溫度處于環(huán)境溫度和60°C之間的環(huán)境空氣與生物質(zhì)錯(cuò)流接觸，這意味著由于干燥器帶和生物質(zhì)層是多孔的，(熱的)空氣優(yōu)選通過(guò)干燥器帶和其上的生物質(zhì)層從底部到達(dá)頂部；但也可以應(yīng)用(熱)空氣與生物質(zhì)接觸的其它模式。這種帶式干燥器可以從多個(gè)供應(yīng)商例如 Jansen Poultry Equipment, Harselaarsweg 32,3771MB Barneveld，The Netherlands處商購(gòu)獲得。干燥步驟的停留時(shí)間為3_60小時(shí)。相對(duì)于利用機(jī)械攪拌的日光晾曬，帶式干燥器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于日光晾曬會(huì)產(chǎn)生粉塵，會(huì)產(chǎn)生粉塵問(wèn)題和生物質(zhì)損失。按照本發(fā)明方法獲得的干燥的EFB、0PF、OPT或其它生物質(zhì)材料優(yōu)選被壓實(shí)為球、 立方體或小煤餅形狀，其尺寸取決于下游的進(jìn)一步應(yīng)用，但通常具有5-1000mm的二維尺寸和5-300mm的厚度，和密度為200-1200kg/m3。優(yōu)選為立方體?？梢詰?yīng)用可商購(gòu)機(jī)械將生物質(zhì)壓實(shí)為球、立方體或小煤餅。可用于本發(fā)明的壓方塊機(jī)例如包括可從Warren & Baerg Manufacturing, Inc. , 39950 Road 108，Dinuba，California，USA 獲得的那些?？捎糜诒景l(fā)明的造粒機(jī)包括可從Amandus Kahl, Germany獲得的那些。干燥的EFB材料優(yōu)選與最小直徑為10-50mm且水含量小于40wt %的干燥的油棕櫚葉碎屑和/或干燥的棕櫚油樹干碎屑一起壓實(shí)。在上述組合造粒過(guò)程中應(yīng)用的棕櫚油樹干碎屑優(yōu)選由水含量為40-75wt%水且平均直徑為IO-IOOmm的棕櫚油樹干碎屑開始。這種物料合適地在環(huán)境條件下干燥，以獲得水含量為5-40wt%的干燥物料。在環(huán)境條件下干燥優(yōu)選與上面針對(duì)EFB碎屑所述相同。本發(fā)明還涉及按上文所述的棕櫚油樹干碎屑的干燥方法。適當(dāng)?shù)?，在環(huán)境條件下干燥棕櫚油樹干碎屑可以與油棕櫚葉碎屑混合進(jìn)行。如果在任意上述方法中應(yīng)用油棕櫚葉(OPF)，則優(yōu)選應(yīng)用在油種植園內(nèi)預(yù)先干燥的樹葉。這是有利的，因?yàn)槠骄靠梢悦黠@降低，例如從75wt%水降至20wt%水。進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)是新鮮葉子中存在的大多數(shù)鉀和氯化物被雨水浙出。這就導(dǎo)致需要應(yīng)用更少的附加肥料。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是葉子保護(hù)種植園的土壤不受沖蝕，并增加所述土壤的持水量。按上述方法獲得的壓實(shí)球、立方體或小煤餅(進(jìn)一步統(tǒng)稱為塊狀物)可以用作發(fā)電或替代的如下文所述的其它方法的燃料。在一個(gè)實(shí)施方案中，它們經(jīng)受烘焙過(guò)程。優(yōu)選地，在實(shí)施烘焙步驟之前，EFB或包含所述塊狀物的任何原料混合物均被干燥至水含量為 10-25wt%。烘焙是在相對(duì)較長(zhǎng)停留時(shí)間下在不加分子氧的條件下對(duì)壓實(shí)塊狀物實(shí)施的熱處理。優(yōu)選地，壓實(shí)塊狀物在10-120分鐘內(nèi)加熱至210-350°C的溫度下以得到固態(tài)的烘焙燃料。生物質(zhì)源材料的烘焙是公知的，和例如在M. Pach, R. Zanzi和E. Bjombom, “Torrefied Biomass a Substitute for Wood and Charcoal " ,6th Asia-Pacific International Symposium on Combustion and Energy Utilization, May 2002, Kuala Lumpur and in Bergman, P.C.A. , " Torrefaction in combination with pelletisation-the TOP process" , ECN Report，ECN—C—05—073，Petten，2005 中所得的烘焙燃料可以用作發(fā)電燃料，或者甚至更適合地用作夾帶流氣化工藝的原料以制備氫氣和一氧化碳的混合物。氫氣和一氧化碳的混合物反過(guò)來(lái)可以用于制備各種產(chǎn)品如純氫、甲醇、二甲醚或通過(guò)費(fèi)-托合成制備鏈烷烴基燃料。在第二個(gè)實(shí)施方案中，所述塊狀物通過(guò)閃蒸熱解轉(zhuǎn)化為液體。在閃蒸熱解方法中， 通常得到固體炭和液體生物質(zhì)原料組分。閃蒸熱解的產(chǎn)品優(yōu)選為液體或炭與液體生物質(zhì)的混合物、熱解漿液。優(yōu)選在實(shí)施閃蒸熱解步驟之前，將EFB或包含壓實(shí)塊狀物的任何原料混合物干燥至水含量為10-25wt%，以得到水含量為5-15wt%的壓實(shí)塊狀物。任選干燥的塊狀物在惰性氣氛下在約1-30秒內(nèi)加熱至400-550°C的溫度，以得到液態(tài)熱解油或熱解漿液。閃蒸熱解是公知的，例如在EP-A-9043;35 ；in Dinesh Mohan, Charles U. Pittman, Jr. , and Philip H. Steele, " Pyrolysis of ffood/Biomass for Bio-oil :A Critical Review “ , Energy & Fuels2006，20，848—889 ；禾口 E. Henrich， “ Clean syngas from biomass by pressurised entrained flow gasification of slurries from fast pyrolysis" in Synbios,the Syngas Route to Automotive Biofuels,conference held from 18-20May 2005，Stockholm，Sweden (2005)中有述。所得的熱解油或熱解漿液可以用作發(fā)電燃料，或者甚至更合適地用作夾帶流氣化工藝的原料以制備氫氣和一氧化碳的混合物。氫氣和一氧化碳的混合物反過(guò)來(lái)可以用于制備各種產(chǎn)品如純氫、甲醇、二甲醚或通過(guò)費(fèi)-托合成制備鏈烷烴基燃料。
權(quán)利要求
1.一種由生物質(zhì)如在棕櫚油工藝中獲得的農(nóng)業(yè)殘余物制備燃料或燃料中間體的方法， 其中將水含量為40-75wt%水的農(nóng)業(yè)殘余物碎屑干燥，以獲得水含量為5-40wt%的干燥生物質(zhì)材料，和然后將其壓實(shí)成二維尺寸為5-1000mm、厚度為5-300mm和密度為200_1200kg/ m3的球、立方體或小煤餅。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述干燥步驟在環(huán)境條件下實(shí)施。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所述干燥步驟用環(huán)境空氣在帶式干燥器中實(shí)施。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述干燥步驟用預(yù)熱至最高60°C的空氣在帶式干燥器中實(shí)施。
5.權(quán)利要求2的方法，其中所述干燥步驟中的停留時(shí)間為20-150小時(shí)。
6.權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)的方法，其中所述生物質(zhì)碎屑在透光屋頂下干燥并定期進(jìn)行機(jī)械翻轉(zhuǎn)。
7.權(quán)利要求1的方法，其中干燥生物質(zhì)與最小直徑為10-50mm且水含量小于40wt%的油棕櫚葉碎屑和/或棕櫚油樹干碎屑一起壓實(shí)。
8.權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)的方法，其中將所述球、立方體或小煤餅在10-120分鐘內(nèi)加熱至210-350°C的溫度以得到固態(tài)烘焙燃料。
9.權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)的方法，其中將所述球或小煤餅在惰性氣氛下在1-30秒內(nèi)加熱至400-550°C，以得到液態(tài)熱解油或熱解漿液。
10.權(quán)利要求8的方法得到的烘焙燃料的用途，用作夾帶流氣化工藝的原料以制備氫氣和一氧化碳的混合物。
11.權(quán)利要求9的方法得到的熱解油或熱解漿液的用途，用作夾帶流氣化工藝的原料以制備氫氣和一氧化碳的混合物。
12.權(quán)利要求8的方法得到的烘焙燃料或權(quán)利要求9的方法得到的熱解油或熱解漿液的用途，用作發(fā)電燃料。
13.權(quán)利要求1的方法，其中所述農(nóng)業(yè)殘余物包括棕櫚油樹干碎屑。
14.權(quán)利要求1的方法，其中所述農(nóng)業(yè)殘余物包括油棕櫚葉碎屑。
15.權(quán)利要求1的方法，其中所述農(nóng)業(yè)殘余物包括稻草。
16.權(quán)利要求1的方法，其中所述農(nóng)業(yè)殘余物包括空果串纖維，所述空果串纖維已經(jīng)脫油，從而獲得油含量低于2wt %的脫油生物質(zhì)碎屑。
17.權(quán)利要求1的方法，其中所述農(nóng)業(yè)殘余物碎屑的平均直徑為10-100mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由棕櫚油工藝中獲得的殘余物制備燃料或燃料中間體的方法，其中使水含量為40-75wt％水的農(nóng)業(yè)殘余物碎屑干燥，以得到水含量為5-40wt％的干燥農(nóng)業(yè)殘余物，然后將其壓實(shí)為二維尺寸為5-1000mm、厚度為5-300mm和密度為200-1200kg/m3的球、立方體或小煤餅。
文檔編號(hào)C10L5/44GK102308171SQ201080006386
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2010年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月4日
發(fā)明者C·奈斯特, H·伯利戈特, R·H·范德博希, S·范帕森 申請(qǐng)人:國(guó)際殼牌研究有限公司