合物，或氣體/蒸汽 混合物的物質(zhì)的相。應(yīng)當(dāng)理解，由于分離困難，氣體可既包括可冷凝部分也包括輕的氣體。
[0090] 本文使用的術(shù)語"軸"是指螺紋與其連接的傳輸螺桿的中屯、結(jié)構(gòu)。
[0091] 本文使用的術(shù)語"螺紋"是指連接到螺旋鉆螺桿的中屯、軸的結(jié)構(gòu)，其具有將物料移 動通過螺旋鉆的主要功能。
[0092] 本文使用的術(shù)語"生物炭"是指生物質(zhì)熱解后產(chǎn)生的固體碳質(zhì)物料。生物炭可具 有多種用途，包括但不限于±壤改良劑，燃燒原料或用作封存碳用途。
[0093] 本文使用的術(shù)語"燃料"是指可用作能源的液控。作為液控的燃料可具有多種用 途，包括運輸燃料，用于固定的內(nèi)燃機(jī)的燃料，和世界通用的其他運類用途。
[0094] 描述了用于將含碳物料如生物質(zhì)處理W產(chǎn)生多種可具有一種或多種有益特性的 產(chǎn)物流的方法和系統(tǒng)。應(yīng)當(dāng)理解，與本文描述的那些方法和物料類似或等同的方法和物料 可用在本發(fā)明的實踐中或用于開展本發(fā)明。
[0095] 所述方法和系統(tǒng)通過在一個或多個階段中加熱或熱分解含碳物料提供含碳物料 如生物質(zhì)的熱解，使得產(chǎn)生各自具有有益特性的一個或多個蒸汽流和一個或多個固體流。 可調(diào)整各階段中的條件W優(yōu)化產(chǎn)物用于進(jìn)一步的處理。
[0096] 圖1示出其中將含碳輸入物料180在一個或多個階段轉(zhuǎn)化為有益蒸汽161，162和 /或163的一個實施方案。每個階段可相對于其他階段獨立運行，例如，可在每個階段獨立 控制溫度和壓力。將含碳物料180如生物質(zhì)引入到系統(tǒng)中。任選的熱載體和/或氧化劑 171，172和/或173可在它們各自的階段引入?？僧a(chǎn)生產(chǎn)物蒸汽流161，162和/或163和 (多個）固體流151，152和153。出口固體流181和182從各自站的出口輸送到下一階段 的入口。圖1進(jìn)一步示出站N具有一個或多個蒸汽產(chǎn)物流161，162和/或163的位置。圖 1進(jìn)一步示出其中一個或多個固體流151，152和/或153可從各個站除去的方法，其中所述 固體流具有有益特性。在一些實施方案中，站將具有一個蒸汽流和固體流，所述固體流傳到 下一站直到在最后一站取出固體。然而，預(yù)期的是，一個W上的蒸汽，例如蒸汽Ii….蒸汽 Il或一個W上的固體流，例如固體11….固體Il可在站中從多個位置被除去。作為給定的 蒸汽流或固體收集的一部分，收集的物料經(jīng)歷同樣的處理條件。也即，一個階段中的處理條 件大體上相同。
[0097]在某些實施方案中，所述方法和系統(tǒng)提供蒸汽流用于催化轉(zhuǎn)化為燃料，其導(dǎo)致增 加的催化劑壽命而不損害燃料生產(chǎn)的效率。催化劑過程包括催化劑柱，其含有與來自熱解 過程的蒸汽流接觸的催化劑。所述催化劑將蒸汽流的組分轉(zhuǎn)化為可再生燃料。用于燃料生 產(chǎn)的催化劑和催化過程是已知的，且合適的催化劑包括水合催化劑，芳構(gòu)化催化劑，脫水催 化劑，脫氨催化劑等。
[009引所述方法和過程的有益特性之一是增加的催化劑壽命。催化劑滅活W不同的方式 發(fā)生。一種模式是稱作焦化的可逆過程。在催化劑柱上形成的焦炭或積碳降低了催化劑效 率。通過優(yōu)化蒸汽W具有有益特性，每單位焦炭形成可制得的產(chǎn)物的量和/或催化劑在被 焦化失活之前運行的時間量可增加。
[0099]在某些實施方案中，所述方法和系統(tǒng)提供在下游催化轉(zhuǎn)化為燃料中降低焦化的 蒸汽流。運行處理階段W預(yù)處理生物質(zhì)，從而在將生物質(zhì)分饋生成燃料生產(chǎn)蒸汽流之前 除去對催化劑有害的或在燃料生產(chǎn)中非生產(chǎn)性的組分。例如，乙酸是具有低的燃料產(chǎn)率 的焦炭的來源。在一些實施方案中，第一階段可在有助于乙酸從生物質(zhì)釋放的條件下運 行，而不顯著降解為對燃料生產(chǎn)有用的熱解氣體。例如，外部加熱螺旋鉆W使內(nèi)部溫度為 250(480°巧和壓力為大氣壓。蒸汽產(chǎn)物主要為水和乙酸，其從工藝流中除去并且不進(jìn)入 催化劑，在催化劑處其支持焦化。 陽100] 在另一實施方案中，將所述系統(tǒng)和方法設(shè)計用于提高生物分饋過程的產(chǎn)率。例如， 當(dāng)生物質(zhì)前進(jìn)通過生物分饋過程時，可降低壓力I處理階段。較低的壓力有助于使固體流 的較高分子量組分揮發(fā)。 陽101] 在某些實施方案中，所述方法和系統(tǒng)提供可被優(yōu)化用作±壤改良劑或碳封存的生 物炭產(chǎn)物。優(yōu)化蒸汽流組分用于催化轉(zhuǎn)化為燃料的處理條件可產(chǎn)生對于±壤改良劑或碳封 存不是最優(yōu)的固體流。例如，所述固體流含有對封存碳不足夠惰性的控產(chǎn)物和/或所述固 體流組分缺乏±壤改良劑所需要的期望特征，例如，孔徑，無控污染。
[0102] 根據(jù)一個或多個實施方案，可在處理站中處理生物質(zhì)（任選地在除去富乙酸蒸汽 流的處理之后）W產(chǎn)生適于轉(zhuǎn)化為生物燃料的蒸汽流。富含各種化合物中的一種或多種的 蒸汽流可被認(rèn)為適合轉(zhuǎn)化為生物燃料，所述化合物包括但不限于：（i)長鏈脫水糖類；（ii) 木質(zhì)素衍生的芳族化合物；（iii)基于脂類的油；（iv)基于碳水化合物的巧喃。可在隨后的 處理站中進(jìn)一步處理所得固體流W產(chǎn)生可用于±壤改良劑或碳封存的固體流。蒸汽流（由 于低含量的產(chǎn)生燃料的組分或高含量的產(chǎn)生焦炭的組分，其可能不適合用于燃料生產(chǎn)）可 被轉(zhuǎn)移用于其他用途（諸如，通過例如燃燒用于加熱或能源生產(chǎn)）。
[0103] 在某些實施方案中，所述方法和系統(tǒng)同時提供在下游催化轉(zhuǎn)化為燃料中降低焦化 的蒸汽流和被優(yōu)化用作±壤改良劑或碳封存的生物炭產(chǎn)物。
[0104] 在某些實施方案中，在下游催化轉(zhuǎn)化過程中僅使用具有優(yōu)化用于燃料生產(chǎn)的組分 的蒸汽流，而其余的蒸汽用于除了燃料生產(chǎn)之外的用途。例如，本文認(rèn)定和描述的具有對于 燃料生產(chǎn)次優(yōu)的組分的蒸汽流可用于能源生產(chǎn)，例如在用于產(chǎn)生蒸汽的燃燒過程中。
[01化]本文描述的系統(tǒng)和方法可與其他過程或站連用W有助于降低在燃料的催化生產(chǎn) 過程中的焦炭形成。在某些實施方案中，從用于燃料生產(chǎn)的熱解站除去的蒸汽流在進(jìn)入催 化過程之前可通過用于除去重的焦炭形成組分或顆粒組分的過濾器。在其他實施方案中， 從用于燃料生產(chǎn)的熱解站除去的蒸汽流可經(jīng)歷局部驟冷W在進(jìn)入催化過程之前除去或降 低重的焦炭形成組分或顆粒組分的蒸汽流含量?？墒褂美淠魍瓿蓽囟润E冷。所述驟冷是 部分冷凝，因為它不從蒸汽流中除去燃料形成組分。在其他實施方案中，過濾器用于在進(jìn)入 催化過程之前除去重的焦炭形成組分或顆粒組分。在其他實施方案中，催化劑過程可包括 恢復(fù)催化活性的催化劑再生系統(tǒng)。在一些實施方案中，催化過程可包括具有多個催化反應(yīng) 器的連續(xù)再生催化劑系統(tǒng)。 陽106] 用于熱解含碳物料的常規(guī)方法可用在本文描述的多階段方法和系統(tǒng)中。舉例來 說，流化床反應(yīng)器，管式爐和燒蝕裂解爐可適合根據(jù)一個或多個實施方案使用。生物質(zhì)分饋 器也可使用，如CoolPlanetElnergySystems公司擁有的在US8, 216, 430中描述的那種， US8, 216, 430詳細(xì)描述了生物質(zhì)在隔室中的薄片中的布置和將生物質(zhì)經(jīng)歷可控的熱解條 件。
[0107] 在一個實施方案中，熱解處理站包括一個或多個旋轉(zhuǎn)螺旋鉆或旋轉(zhuǎn)害爐（本文中 稱為螺旋鉆）。螺旋鉆系統(tǒng)將含碳物料如生物質(zhì)熱解W產(chǎn)生最終產(chǎn)物和具有有益特性的中 間流。對于中間流運些有益特性可包括與一個階段熱解之后的催化過程相比在催化過程中 降低的焦化。有益特性還可包括通過為了作為±壤改良劑的生物炭而優(yōu)化的階段特制的固 體生產(chǎn)。螺旋鉆技術(shù)依賴于固體通過反應(yīng)區(qū)的機(jī)械移動。該特性意味著螺旋鉆可在寬范圍 的溫度，壓力和固體的保留時間下運行。當(dāng)選擇螺旋鉆時，調(diào)整W產(chǎn)生燃料產(chǎn)率的最優(yōu)蒸汽 的條件是實用的。
[0108] 圖2示出包括單一螺旋鉆反應(yīng)器220的含碳分饋系統(tǒng)。螺旋鉆反應(yīng)器220可WW 下面概述的新的特征單獨使用，或如圖3所示，作為串聯(lián)的多個螺旋鉆反應(yīng)器220的一部分 使用。當(dāng)用于提供多個處理站時，單一螺旋鉆可具有多個包含在螺旋鉆中的溫度站。（多 個）螺旋鉆反應(yīng)器可用于進(jìn)行本文陳述的分饋和/或熱解過程中的任一種。在圖2所示 的實施方案中，螺旋鉆反應(yīng)器220包括用于接收生物質(zhì)的送料機(jī)230，用于接收來自送料機(jī) 230的生物質(zhì)并且包括用于輸送生物質(zhì)的傳輸螺桿240的螺旋鉆235,用于驅(qū)動傳輸螺桿 240的發(fā)動機(jī)，出口 255和冷凝器260。螺旋鉆反應(yīng)器220可包括當(dāng)生物質(zhì)輸送通過螺旋鉆 235時用于加熱生物質(zhì)的加熱器175。在一些實施方案中，加熱器175可包括一個或多個加 熱元件。在其他實施方案中，螺旋鉆反應(yīng)器220通過流經(jīng)螺旋鉆235的熱傳輸流體加熱生 物質(zhì)。熱可沿著螺旋鉆改變W產(chǎn)生用于分饋的多個階段。在進(jìn)一步的實施方案中，傳輸螺 桿240自身可被加熱。在另一實施方案中，在運行過程中熱砂經(jīng)過螺旋鉆235,從而加熱生 物質(zhì)。
[0109] 進(jìn)一步參照圖2,將傳輸螺桿240安裝成在螺旋鉆235內(nèi)部旋轉(zhuǎn)，并由相連的外部 發(fā)動機(jī)245驅(qū)動。螺旋鉆235具有連接到送料機(jī)230的入口 165。在運行中，生物質(zhì)輸入到 送料機(jī)230中，送料機(jī)230通過入口 165將生物質(zhì)供給至螺旋鉆235。傳輸螺桿240將生物 質(zhì)W恒定和規(guī)定的速度輸送通過螺旋鉆235。在運輸通過螺旋鉆時，生物質(zhì)經(jīng)歷加熱導(dǎo)致其 分解。該分解產(chǎn)生生物炭285形式的可封存的碳和熱解蒸汽流260。
[0110] 螺旋鉆反應(yīng)器220可包括具有一個或多個附接在其上的螺紋的軸。組合時，軸和 附接的螺紋構(gòu)成傳輸螺桿240。傳輸螺桿相對于圍繞螺桿的外殼235旋轉(zhuǎn)，所述外殼基本上 不透氣?？赏ㄟ^任何機(jī)械驅(qū)動器245完成所述旋轉(zhuǎn)，所述機(jī)械驅(qū)動器245例如但不限于電 動機(jī)，發(fā)動機(jī)，燃?xì)廨啓C(jī)，或任何其他合適的機(jī)械裝置。傳輸螺桿相對于外殼的旋轉(zhuǎn)將含碳 物料沿著螺旋鉆的長度運輸通過反應(yīng)區(qū)。 陽111] 在另一實施方案中，一系列螺紋在沒有軸的情況下可連接在一起，而且在所述實 施方案中所述螺紋單獨構(gòu)成傳輸螺桿。
[0112] 在另一實施方案中，所述傳輸螺桿和外殼可連接在一起并一起旋轉(zhuǎn)。在所述實施 方案中，螺旋和外殼相對于地面的旋轉(zhuǎn)將含碳物料沿著螺旋鉆的長度運輸通過反應(yīng)區(qū)。
[0113] 如下面更詳細(xì)的描述中，圖2中描述的螺旋鉆反應(yīng)器可用作多階段系統(tǒng)中的單一 階段。
[0114] 在其他實施方案中，螺旋鉆反應(yīng)器在沿著螺旋鉆螺桿長度的不同區(qū)域中能夠建立 不同的溫度，使得不同的階段并入單一反應(yīng)器中?？赏ㄟ^在區(qū)域中引入不同的溫度/加熱 媒介獲得獨立的溫度控制。W優(yōu)選只