[发明专利]低水的由生物材料衍生的热解油及其制备方法

说明书

优先权声明

本申请要求2009年12月23日提交的美国申请No.12/646,203的优先权。

技术领域

概括而言，本发明涉及生物燃料和制备生物燃料的方法，更特别涉及低水的由生物材料衍生的热解油及其制造方法。

背景技术

快速热解是使用工艺反应器在不存在空气的情况下将有机生物材料（例如废木料、农业废料等）快速加热至450℃至600℃的方法。在这些条件下，产生有机蒸气、热解气体和灰分（木炭）。将该蒸气冷凝成由生物材料衍生的热解油。由生物材料衍生的热解油是复杂的高氧化有机液体,通常含有20-30重量％水，具有高酸度（TAN>150）。

由生物材料衍生的热解油可直接作为燃料燃烧，以用于某些锅炉和炉用途。由生物材料衍生的热解油也可充当在石油炼厂中生产燃料用的催化工艺的潜在原料。由生物材料衍生的热解油具有替代多达60％运输燃料的潜力，由此降低对传统石油的依赖性，降低其环境影响。

令人遗憾的是，由生物材料衍生的热解油的高水含量增加了油的储存不稳定性。由生物材料衍生的热解油通常长时间储存在罐或类似物中。高水含量与这种储存过程中的粘度提高、相分离和/或固体形成相关联。不能简单地将制成的由生物材料衍生的热解油蒸馏以完全除去水，因为在除去挥发物时会造成相分离和/或固体形成。如果将制成的生物材料-热解油加热至升高的温度，一些挥发物可能先蒸发，但大部分油凝固和/或炭化。

因此，希望提供具有显著提高的储存稳定性的低水的由生物材料衍生的热解油及其制造方法。此外，从联系本发明的附图和这种背景考虑的下述发明详述和所附权利要求书中，可明显看出本发明的其它合意的要素和特征。

发明概述

本发明提供了减少含水的由生物材料衍生的热解油中的水的方法。根据一个示例性实施方案，减少水的方法包括在共沸物形成液的存在下蒸馏所述含水的由生物材料衍生的热解油以形成共沸物，和除去共沸物。

根据本发明的另一示例性实施方案，提供了制备低水的由生物材料衍生的热解油的方法。该方法包括下述步骤：将由生物材料衍生的热解油和共沸物形成液引入蒸馏装置，该蒸馏装置保持在足以形成共沸物的温度。所述温度至少是所述共沸物的最低沸点。从所述蒸馏装置中除去所述共沸物，并从所述蒸馏装置中取出所述低水的由生物材料衍生的热解油。

根据本发明的另一示例性实施方案，还提供了通过所述方法制成的低水的由生物材料衍生的热解油。

附图简述

下面联系下述附图描述本发明，其中类似数字是指类似要素，且其中：

图1是方法流程图，该方法用于根据本发明示例性实施方案降低由生物材料衍生的热解油的水含量，以产生低水的由生物材料衍生的热解油；和

图2是装置示意图，该装置用于实施根据本发明示例性实施方案的降低含水的由生物材料衍生的热解油的水含量的图1所示方法。

发明详述

本发明的下述详述仅是示例性的，并且不是用于限制本发明或本发明的应用和用途。此外，本发明无意受制于前述发明背景或下述发明详述中陈述的任何理论。

根据本发明的示例性实施方案，通过共沸蒸馏降低由生物材料衍生的热解油中的水含量。将一种或多种共沸物形成液添加到由生物材料衍生的热解油中，以在蒸馏时形成与水的共沸物。本文所用的“共沸物”是两种或更多种物质的混合物，其液体和气体形式具有相同组成（在一定压力下）。从所述由生物材料衍生的热解油中除去共沸物，留下低水的由生物材料衍生的热解油。应该认识到，尽管经过处理的油在本文中通常被描述为“低水的由生物材料衍生的热解油”，但“低水的由生物材料衍生的热解油”通常包括如下所述的任何经过处理的油：由于根据本发明示例性实施方案的共沸蒸馏，它的水重量百分比（重量％）低于起始的由生物材料衍生的热解油。起始热解油和低水的由生物材料衍生的热解油中水的重量％可以例如通过本领域技术人员已知的Karl Fischer试剂滴定法（ASTM D1364）测量。