[发明专利]作为提高含碳材料加氢气化的方法的蒸汽热解

说明书

相关申请的交叉参考

本申请是国际申请日2003年2月4日、根据PCT条约21(2)用英语公开的国际申请PCT/US03/03489(在此通过参考将其引入)的部分继续，且要求其权益，其中PCT/US03/03489要求2002年2月5日提交的美国临时专利申请No.60/355,405的优先权。

技术领域

本发明的领域是由含碳原料合成运输燃料。

背景技术

由包括环境、健康、安全问题和将来基于石油的燃料供应不可避免的缺乏的许多所关心的问题所驱动，需要确定化学能源的新来源和将其转化成可供替代的运输燃料的方法。全世界，尤其在中等发展中国家中，内燃机燃料机动车的数量继续增长。美国以外的全世界的主要使用柴油机燃料的机动车总量比美国国内增长快。由于引入使用混合和/或柴油机技术的燃料更加有效的机动车以降低燃料消耗和总排放，因此这一情况可以改变。由于生产基于石油的燃料的资源正在衰竭，因此对石油的依赖将成为主要问题，除非开发出非石油的替代燃料，尤其清洁燃烧的合成柴油机燃料。而且，在常规的发动机内基于石油的燃料的正常燃烧可引起严重的环境污染，除非使用严格的废气排放控制方法。清洁燃烧的合成柴油机燃料可帮助降低柴油机的排放。

清洁燃烧的运输燃料的生产要求现有的基于石油的燃料的重新配方或者发现新的能量产生方法或者由无用的材料合成燃料。存在由可再生的有机或者废的含碳材料衍生的许多可利用资源。使用含碳废物生产合成燃料是经济上可行的方法，因为输入的原料已经被视为几乎没有价值，作为废物弃置，且丢弃常常导致污染。

与气态燃料相比，液体运输燃料具有固有的优点：在相同的压力和温度下具有比气态燃料高的能量密度。液体燃料可在大气压或者低压下储存，而为了达到液体燃料的能量密度，气态燃料将不得不储存在高压下的机动车上的罐内，其在泄漏或者突然破坏的情况下可涉及安全问题。液体燃料的分配使用简单的泵和管线，比气态燃料容易得多。现有的运输部门的液体燃料加注基础设施确保容易熔合任何生产清洁燃烧的合成液体运输燃料的现有市场中。

清洁燃烧的液体运输燃料的可用性是国家优先考虑的事情。由含碳资源清洁且有效地生产合成气(所述合成气可进行费托工艺以生产清洁和有价值的合成汽油和柴油机燃料)将既有利于运输部门，又有利于社会健康。这一方法容许采用目前现有技术的发动机废气后处理方法以减少NO_x，除去存在于柴油机废气内的有毒粒状物，并减少正常燃烧产物的污染物，目前通过所存在的任何硫而快速中毒的催化剂实现，如在石油衍生的柴油机燃料的普通料中的情况一样，降低催化剂效率。典型地，由生物质衍生的合成气产生的费托液体燃料不含硫、不含芳烃，且在合成柴油机燃料的情况下，具有超高的十六烷值。

生物质是用于生产可再生燃料的最常处理的含碳废料。废塑料、橡胶、肥料、作物残茬、森林、树木和草的切割物以及来自废水(污水)处理的生物固体也是转化工艺的候选原料。可转化生物质原料，以产生电、热、有价值的化学品或者燃料。California在使用和开发数种生物质利用技术方面走在国家的最前列。在California每年有大于4500万吨城市固体废物被弃置以供通过废物管理设施处理。约一半的这些废物以掩埋告终。例如，仅仅在Riverside Country，California地区，估计每天弃置约4000吨废木材。根据其它估计，超过100,000吨生物质/天被倾倒填埋在Riverside Country的收集区域内。这一城市废物包括约30％废纸或者木板，40％的有机物(绿色和食品)废物，和30％的木材、纸张、塑料和金属废物的组合。这一废物材料中的含碳组分，如果转化成清洁燃烧的燃料，将具有可用于降低对其它能源需求的化学能。这些含碳材料的废物资源不是唯一可获得的资源。尽管许多现有的含碳废物材料例如纸张可分类、再利用和循环，但对于其它材料，若该废物被直接输送到转化设施内的话，则废物产生者将不需要支付倾倒费。目前常常由废物管理机构负担$30-$35/吨的倾倒费以抵销弃置费用。因此，通过运输废物到用废物变合成燃料的处理车间，则不仅可降低弃置成本，而且因为弃置的费用降低，使得可利用额外的废物。

在木材烘炉中木材的燃烧是使用生物质产生热能的一个实例。不幸地，敞开燃烧生物物质废物以获得能量和热量不是利用卡路里值的清洁和有效方法。当今发现利用含碳废物的许多新的方式。例如，一种方式是产生合成液体运输燃料，另一种方式是产生用于转化成电的能量气体。