Способ изготовления топливных пеллет и других продуктов из лигноцеллюлозной биомассы
Формула / Реферат
1. Способ изготовления топливных пеллет, включающий следующие этапы:
введение в реактор лигноцеллюлозной биомассы с содержанием влаги менее приблизительно 30 мас.%;
вакуумирование реактора;
введение в реактор пара, температура которого составляет от приблизительно 180 до приблизительно 235°С;
нахождение биомассы в реакторе в течение от приблизительно 1 до приблизительно 12 мин;
удаление обработанной биомассы из реактора;
формирование пеллеты из обработанной биомассы.
2. Способ по п.1, в котором в биомассу добавляют менее 50 мас.% углеродного материала.
3. Способ по п.2, в котором углеродным материалом является угольная пыль, коксовый порошок или необработанная биомасса.
4. Способ по п.1, в котором перед введением материала в реактор биомассу высушивают до содержания влаги менее 15 мас.%.
5. Способ по п.1, в котором вакуум, созданный в реакторе, составляет менее 500 торр, предпочтительно менее 200 торр.
6. Способ по п.1, дополнительно включающий этап введения в реактор катализатора.
7. Способ по п.6, в котором катализатор является жирной кислотой, сложным эфиром или триглицеридом.
8. Способ по п.6, в котором катализатор вводят либо а) до введения пара, либо б) одновременно с введением пара.
9. Способ по п.1, в котором содержание влаги в обработанной биомассе составляет приблизительно менее 30 мас.%.
10. Способ по п.1, в котором обработанную биомассу экструдируют в пеллету при помощи экструдера-смесителя.
Текст
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОПЛИВНЫХ ПЕЛЛЕТ И ДРУГИХ ПРОДУКТОВ ИЗ ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗНОЙ БИОМАССЫ Изобретение относится к способу изготовления продуктов, таких как топливные пеллеты, из лигноцеллюлозной биомассы. Лигноцеллюлозную биомассу с содержанием влаги менее чем приблизительно 30 мас.% вводят в реактор. В реакторе создают вакуум, составляющий менее чем приблизительно 500 торр. В реактор вводят пар, температура которого составляет от приблизительно 180 до приблизительно 235 С. Биомасса находится в реакторе от приблизительно 1 до приблизительно 12 мин. Обработанную биомассу с содержанием влаги менее чем приблизительно 30 мас.% удаляют из реактора. Из обработанной биомассы формируют пеллеты. Харрис Кеннет Хиллел Петер (NO) Дощечкина В.В., Липатова И.И.,Рыбаков В.М., Хмара М.В.,Новоселова С.В. (RU)(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ЗИЛКА БИОМАСС ТЕКНОЛОДЖИЗ ЛЛС (US) Перекрестные ссылки на родственные заявки Заявка на данное изобретение претендует на привилегии, предоставляемые в соответствии с 35 U.S.C.119(е) на основании предварительной заявки US61/352579, поданной 8 июня 2010 г., полностью включенной в данное описание путем ссылки. Заявление о финансируемых из федерального бюджета исследованиях или разработках Нет. Область техники Настоящее изобретение в общем относится к способу изготовления топливных пеллет и, более конкретно, но не ограничиваясь этим, к способу изготовления формовочных составов и экструдированных продуктов, включая топливные пеллеты, из лигноцеллюлозной биомассы. Предшествующий уровень техники Высокая стоимость ископаемого топлива вызывает международную заинтересованность в замене ископаемого топлива и продуктов на его основе другими продуктами на основе возобновляемых ресурсов. Эти продукты включают экструдированные и формованные продукты, которые в ином случае были бы изготовлены из нефтехимических производных, таких как термопласты, и топливные пеллеты, которые можно сжигать в домашних печах и которые могут заменить уголь на электростанциях. Общепринятые способы изготовления топливных пеллет включают прессование биомассы грануляторе для изготовления так называемых "белых", т.е. светлоокрашенных пеллет, которые можно рассматривать как источник энергии, более компактный, чем сырье само по себе. Белые пеллеты должны быть изготовлены из высокодисперсной биомассы, т.е. крупнозернистые материалы перед пеллетированием необходимо размолоть, и этот этап размола является энергоемким. Обычно пеллеты содержат приблизительно 10% влаги и должны храниться под крышей, поскольку они легко впитывают воду и теряют связанность. Кроме того, они могут выделять пыль в процессе транспортировки и хранения, и, таким образом, создавать опасность взрыва пыли. Делалось много попыток улучшить производительность грануляторов и использующих пеллеты печей, и технология была расширена от применения основного материала для производства пеллет - отходов хвойных пород древесины с лесопильных заводов и опилок, - до широкого ассортимента сельскохозяйственных отходов и лесохозяйственных материалов, таких как солома, кукурузная солома, древесина лиственных пород, мякина, ореховая скорлупа и т.д. Однако пеллеты, изготовленные из всех этих материалов, имеют те же недостатки, что и пеллеты, изготовленные из отходов лесопильных заводов. Таким образом, хотя применение пеллетированной биомассы в качестве топлива для маломощных топок является общепринятым, недостатки такой биомассы затрудняют ее применение в качестве эффективной замены угля на крупных установках, таких как электростанции. Для таких установок требуются пеллеты, которые легко дробятся в порошок и могут храниться на открытом воздухе. Кроме того, очень важно, чтобы пеллеты имели высокую объемную плотность для минимизации требований к условиям хранения и высокую удельную энергию для минимизации транспортных расходов на единицу производимой энергии. Последнее обусловливается низким содержанием влаги. Для удовлетворения этим требованиям были предприняты попытки изменения химических характеристик материала, содержащего "белые" материалы, путем введения термопластика или подвергания исходного материала воздействию пара среднего давления (паровой взрыв) или частичной деструктивной дистилляции (подсушиванию) перед пеллетированием в грануляторе. Процесс "парового взрыва" включает применение пара среднего давления для разрушения связей между различными компонентами исходного материала для образования веществ, которые могут действовать как связующие. Паровой взрыв применяют в полупромышленном масштабе для изготовления в грануляторе топливных пеллет из опилок хвойной древесины. Подсушивание удаляет из исходного материала (который может являться "белой" пеллетой) летучие вещества (которые можно сжечь) и влагу, в то же время создавая легче дробящийся (хотя и более ломкий) материал с более высоким содержанием энергии на единицу массы, чем исходный материал, из которого он получен. Однако эта ломкость означает необходимость осуществления процесса непосредственно перед применением пеллет. Эти отличия также делают такой способ совершенно непригодным для изготовления экструдированных и литых продуктов. Эта ломкость привела к разработке процесса подсушивания, в котором "белую" пеллету погружают в горячее масло или жир, таким образом, удаляется воздух, влага и летучие вещества и заменяется на масло или жир. Утверждается, что пеллеты, изготовленные таким способом, являются значительно менее ломкими и могут храниться на открытом воздухе. До сих пор подсушивание не имело коммерческого применения для изготовления топливных пеллет и никогда не предлагалось для изготовления экструдированных или формованных продуктов. Из предшествующего уровня техники известно применение парового взрыва в качестве способа преобразования биомассы в более однородный продукт, одним из примеров которого являются черные пеллеты, применяемые в качестве топлива. Применение обычных белых пеллет невозможно, например,там, где продукт должен храниться на открытом воздухе, как в случае со многими угольными электростанциями. Хранение на открытом воздухе требует, чтобы пеллеты обладали высокой прочностью, т.е. не подвергались разрушению в процессе транспортировки, и низкой абсорбцией воды в течение продолжительного периода. Желательно также, чтобы продукт крошился в порошок лучше, чем белая пеллета. Обработку биомассы, особенно злаковых, паровым взрывом применяли также для изготовления панелей или формованных изделий путем прессования, а не экструзии, что требует весьма особых условий. В связи с этим, хотя существующие способы позволяют преобразовать биомассу в более однородный продукт, сохраняется потребность в способе изготовления экструдированных или формованных продуктов, например усовершенствованных пеллет и/или брикетов. На разработку такого способа и такой пеллеты и направлено настоящее изобретение. Сущность изобретения Настоящее изобретение относится к способу изготовления топливных пеллет и к полученным этим способом пеллетам, применяемым в качестве топлива. Лигноцеллюлозную биомассу с содержанием влаги менее чем приблизительно 30 мас.% вводят в реактор. Содержание влаги в лигноцеллюлозной биомассе может составлять менее чем приблизительно 15 мас.%. К биомассе может быть добавлено менее чем приблизительно 50 мас.% углеродного материала. Углеродными материалами являются угольная пыль, коксовый порошок или необработанная биомасса. В реакторе создают вакуум ниже 500 торр,предпочтительно ниже 200 торр. В реактор вводят пар, температура которого составляет от приблизительно 180 до приблизительно 235 С. Биомасса находится в реакторе от приблизительно 1 до приблизительно 12 мин. Обработанную биомассу с содержанием влаги менее чем приблизительно 30 мас.% удаляют из реактора. Из обработанной биомассы формируют пеллеты или брикеты, например, путем пеллетирования, экструзии, брикетирования и т.п. Необязательно, в реактор вводят катализатор. Катализатором является жирная кислота, сложный эфир или триглицерид. Катализатор вводят в реактор до или одновременно с паром. Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения Настоящее изобретение относится к изготовлению продуктов из лигноцеллюлозных биомасс путем сочетания технологии парового взрыва с последующим пеллетированием в грануляторе, брикетированием или экструзией в экструдере-смесителе. Такие продукты имеют уникальные композиции и значительно лучшие свойства, в частности очень высокие прочность и объемную плотность и очень низкое водопоглощение по сравнению с продуктами, изготовленными способами парового взрыва из предшествующего уровня техники. Кроме того, их производство является более дешевым. Примерами лигноцеллюлозных биомасс являются древесная щепа, опилки, отходы однолетних культур и т.д. Специалисту в данной области техники ясно, что настоящее изобретение можно применять для преобразования любой известной лигноцеллюлозной биомассы в волокнистые массы или обработанную биомассу, пригодную для изготовления продуктов и экструдированных продуктов способом в соответствии с настоящим изобретением или вариантами его осуществления, описанными в настоящем документе. Продукты, изготовленные в соответствии с настоящим изобретением, отличаются тем, что по меньшей мере 10 мас.% продукта включает вещества, предпочтительно углеводы, растворимые в воде при температуре 23 С, и по меньшей мере 15 мас.% продукта содержат лигнин, псевдолигнин, сложные эфиры и/или полимеры, не растворимые в воде, но растворимые в 10% NaOH. В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения биомасса является щепой лиственной древесины, хвойной древесины или стержнями кукурузных початков, где по меньшей мере 95% щепы имеет наименьший размер более 5 мм, но менее 15 мм, и высушено до содержания влаги менее 30% и предпочтительно менее 15%. В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления изобретения биомасса является отходами однолетних культур, например семейства злаковых (Роасе), или шротом масличных семян или обрезками макулатуры, которые предпочтительно прессуют в виде пеллет или брикетов и высушивают до содержания влаги менее 30% и предпочтительно менее 15%. Высушенную биомассу переносят в предварительно нагретый реактор высокого давления, в котором создают вакуум ниже 500 торр и предпочтительно ниже 200 торр на период времени, составляющий по меньшей мере 1 и не более 12 мин. В реактор вводят сухой, насыщенный или слегка перегретый пар,температура которого составляет по меньшей мере 180 и не более 235 С. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения катализатор, выбранный из группы жирных кислот, сложных эфиров или триглицеридов (т.е. растительное масло, такое как ятрофное масло,кукурузное масло или отработанный кулинарный жир) в количестве от 1 до 15% и предпочтительно от 2 до 7% от массы биомассы вводят в вакуумированный реактор, содержащий высушенную биомассу, непосредственно перед или одновременно с введением пара. Применение вакуумной предварительной обработки и необязательное применение гидрофобного масла в качестве катализатора в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает преимущества,включающие ускорение процесса паровой обработки, что позволяет преобразовывать биомассу при более низкой тепловой нагрузке и с более высокой степенью преобразования в щелочно-растворимые материалы, чем способ парового взрыва из предшествующего уровня техники. Это экономит энергию и снижает дегидратацию гемицеллюлозных Сахаров до производных фурфурола, являющихся летучими ароматическими соединениями (VOC - от англ. "Volatile Organic Compound"), обычно образующихся в процессах парового взрыва из предшествующего уровня техники. Биомасса находится в реакторе при выбранной температуре пара в течение 1-12 мин. В соответствии с предпочтительным вариантом (вариантами) осуществления изобретения время реакции для отходов злаковых и однолетних культур составляет от 2 мин при 220 С до 12 мин при 175 С; для щепы древесины большинства лиственных пород - от 3 мин при 225 С до 10 мин при 190 С и для щепы хвойной древесины - от 3 мин при 235 С до 12 мин при 195 С. Затем биомассу удаляют из реактора. При необходимости степень насыщения пара можно регулировать таким образом, чтобы содержание свободной влаги в извлеченной биомассе составило менее 30% и предпочтительно менее 20%. В случае изготовления пеллет в грануляторе содержание влаги составляет менее 12%. Биомасса, пригодная для изготовления продуктов, имеет общее содержание материала, растворимого в 10% NaOH, по меньшей мере 25% и предпочтительно более 35%. Из этого материала по меньшей мере четверть (1/4) и не более трх пятых (3/5) должно являться также растворимым в воде при 23 С. Затем биомасса может быть без дополнительной сушки перенесена в гранулятор, брикетирующую машину или экструдер-смеситель и пеллетирована или брикетирована с добавлением или без добавления до 50% мелкодисперсного углеродного материала, такого как уголь, коксовая пыль или необработанная биомасса, такая как опилки или резаная бумага. Для улучшения вязкостных свойств биомассы может быть добавлено до 10% от массы биомассы технологических добавок, таких как масло, предпочтительно растительное масло, или жир. Хотя изготовление пеллет в грануляторе может соответствовать установленному способу, следует заметить, что термин "экструзия" обычно применяют для описания любого процесса, в котором пеллеты изготавливают путем проталкивания биомассы через матрицу. Однако здесь термин "экструзия" применяют к процессу изготовления пеллет в связи с гранулятором, а не с экструдером-смесителем. Применение такого экструдера соответствует только одному варианту осуществления настоящего изобретения. Обычный экструдер, отвечающий требованиям одного из вариантов осуществления настоящего изобретения, включает один или два шнека, вращающихся в барабане, снабженном нагревающими элементами, одну или более зон сжатия, одну или более зон смешивания, одну или более зон дегазации и матрицу, которая может быть нагрета или охлаждена, имеющую профиль, через который экструдируют материал. Экструдер также может иметь дозирующее устройство для добавления гидрофобных технологических добавок. Специалисту в данной области техники должно быть ясно, что возможно применение различных экструдеров, если они выполняют описанные функции в соответствии с настоящим изобретением. Обработанную паром биомассу транспортируют в первую нагретую зону смешивания экструдера,где влага удаляется путем дегазации. Затем могут быть добавлены технологические добавки, и все вместе при нагреве по меньшей мере до 125 С переносится в первую зону смешивания, которая также может быть нагрета, и затем в зону сжатия, где масса дополнительно сжимается в расплавленном или полурасплавленном состоянии. Затем все переносится необязательно через вторую зону смешивания во вторую вакуумную зону дегазации, где летучие соединения удаляются перед переносом массы в зону матрицы и преобразованием в пеллеты. Продукты, изготовленные в соответствии с этим вариантом осуществления изобретения, имеют очень высокую твердость, долговечность, плотность и энергоемкость и очень низкое содержание воды,обычно менее 3% после погружения в воду при комнатной температуре на 1 ч. Продукты, изготовленные в соответствии с настоящим изобретением, могут, необязательно, содержать до 50 мас.% мелкодисперсного углеродного материала, такого как уголь, коксовая пыль или биомасса, такая как опилки, не обработанная паром, при условии, что химический состав экструдированного продукта попадает в упомянутый диапазон. Топливные пеллеты, изготовленные способом в соответствии с настоящим изобретением, имеют значительно более низкое содержание воды, чем уголь, даже после продолжительного хранения на открытом воздухе и имеют довольно много практических преимуществ в качестве топлива для электростанций по сравнению с углем и другим ископаемым топливом, применяемым в энергетике, таким как нефтяной кокс (нефтекокс) или уголь. Помимо очевидного преимущества от снижения выбросов двуокиси углерода по сравнению с ископаемым топливом, топочный газ, образуемый от сжигания этих пеллет, является значительно более чистым, чем от угля, кокса и мазута, поскольку практически не содержит сернистых и токсичных элементов,таких как мышьяк, меркурий, ванадий и т.д. Это означает, что не требуется его десульфуризация перед выпуском в атмосферу, процесс, обычно на 10% или более повышающий стоимость выработки электроэнергии из ископаемого топлива, а также создающий продукт, часто рассматриваемый как токсичные отходы, который соответственно должен быть удален. Другое преимущество этих пеллет состоит в том, что топочный газ, образуемый от их сгорания, в отличие от образуемого от сгорания угля, совсем не содержит мышьяка, отравляющего катализаторы,применяемые для снижения уровня NOx в топочных газах электростанций. Таким образом, сжигание пеллет из биомассы, изготовленных способом в соответствии с изобретением, обеспечивает более на-3 024805 дежное удаление NOx по сравнению с применением угля. Кроме того, в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения применение вентиляции в экструдере-смесителе в процессе экструзии позволяет удалять летучие ароматические соединения,такие как фурфуролы, и органические кислоты, которые могут образовываться в процессе паровой обработки и экструзии, до образования продукта. Следует заметить, что эти ароматические соединения являются наиболее нежелательными в таких продуктах, как строительные панели и формованные изделия. Создание вакуума в реакторе перед введением пара обеспечивает более полное проникновение пара и любого добавленного катализатора во внутреннюю структуру биомассы, что отменяет необходимость энергоемкой измельчающей предварительной обработки, такой как размол или молотковое дробление,применяемой в других технологиях для преобразования биомассы в топливные пеллеты. Кроме того, применение вакуума, необязательно совместно со слегка перегретым паром, позволяет пеллетировать продукт непосредственно после паровой обработки без промежуточного этапа сушки. Это существенное преимущество, поскольку сушка обработанных паром материалов до уровня, оптимального для пеллетирования (7%), является трудной и дорогостоящей. Ни один из способов предшествующего уровня техники не соответствует этому требованию без сушки. Топливные пеллеты, изготовленные описанным здесь способом, содержат биомассу, приобретшую хрупкость. Таким образом, размалывать их легче, чем белые пеллеты. По сравнению с имеющимися на рынке белыми пеллетами они имеют значительно более низкое содержание влаги (обычно 2% по сравнению с са. 10%) и, следовательно, более высокую энергоемкость на единицу массы и значительно более низкое водопоглощение. Кроме того, они устойчивы к удару и, следовательно, по существу, не содержат пыли. В соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления изобретения пеллета или брикет содержат менее 5 % влаги, по меньшей мере 8% и предпочтительно от 10 до 15% веществ, растворимых в воде при 23 С, и по меньшей мере 12%, предпочтительно от 15 до 30% веществ, нерастворимых в воде при 23 С, но растворимых в 10% растворе гидроксида натрия, так что отношение между веществами, растворимыми только в щелочи, и веществами, растворимыми только в воде, составляет не менее 1,0 и предпочтительно от 1,3 до 1,7, и общее их количество составляет не менее 20%, предпочтительно по меньшей мере 25% от общего содержания сухого вещества в пеллете или брикете. Кроме того,пеллеты или брикеты, удовлетворяющие этим требованиям, содержат менее 1% веществ, таких как фурфуролы, имеющих неприятные запахи и являющихся летучими при температуре от 120 до 170 С."Черные" пеллеты, изготовленные в соответствии с настоящим изобретением, обладают значительными преимуществами перед аналогичными пеллетами, изготовленными в грануляторе, включая более низкое содержание воды, обеспечивающее способность продолжительного хранения на открытом воздухе, значительное снижение потерь при хранении на открытом воздухе, значительно более высокую объемную плотность и долговечность и отсутствие запаха. Возможность включения мелкодисперсной необработанной биомассы, такой как опилки, в обработанный паром материал, полученный способом в соответствии с настоящим изобретением, получая при этом пеллеты с высокой прочностью и влагостойкостью, позволяет минимизировать энергию, затрачиваемую на изготовление единицы массы пеллеты. В таблице приведены свойства топливных пеллет, изготовленных описанными здесь способами путем обработки паром дубовой щепы, высушенной до содержания влаги 15% в вакууме 250 торр в течение 2 мин в предварительно нагретом реакторе перед введением сухого пара при температуре 210 С, и нахождения при этой температуре в течение 6 мин перед выгрузкой, высушенной до содержания влаги 9% и затем преобразованной в пеллеты диаметром 6 мм в матрице гранулятора, степень сжатия которой равна 8. Свойства топливных пеллет, изготовленных обычным способом и способом в соответствии с изобретением Содержание влаги после изготовления. В качестве летучих органических соединений в процессе сушки и пеллетирования. 3 В соответствии с методом испытаний ххх. 4 При поставке, включая влагу от изготовления. 5 Потеря сухого вещества после погружения в воду на 24 ч; NA = нет сведений. 6 После погружения на 1 ч в воду при температуре 23 С. 7 Включая 4% технологической добавки (кукурузное масло). 2 В способе в соответствии с одним из предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения топливные пеллеты изготавливают в шнековом экструдере-смесителе таким образом, что топливные пеллеты имеют высокую энергоемкость, низкое содержание влаги и улучшенную прочность и податливость к дроблению при минимальной необходимой энергии и без необходимости сушки обработанной паром биомассы перед пеллетированием. В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения лигноцеллюлозный материал, наименьший размер которого (толщина) не превышает 15 мм, вводят в реактор. Сухой, насыщенный или слегка перегретый пар вводят в реактор. Необязательно, перед введением пара или одновременно с ним вводят масло, например растительное масло, или жир в количестве от 1 до 15%, предпочтительно от 2 до 7% от массы биомассы. Насыщенный пар вводят в реактор при температуре не ниже 170 и не выше 230 С, предпочтительно от 185 до 215 С. Температура пара зависит от лигноцеллюлозного материала и общей продолжительности реакции от введения пара до удаления обработанного паром материала. Лигноцеллюлозный материал находится в реакторе не более 15 и не менее 2 мин, предпочтительно от 3 до 10 мин. Способ в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает получение обработанного паром продукта, в котором часть, растворимая в 10% NaOH, составляет по меньшей мере 25%, предпочтительно по меньшей мере 40%, из которой по меньшей мере две пятых (2/5) являются растворимыми в воде при 23 С. Содержание влаги в биомассе в процессе паровой обработки регулируют при помощи сочетания вакуумной предварительной обработки с последующим введением сухого или слегка перегретого пара таким образом, что обработанная паром биомасса содержит менее 30 мас.% и предпочтительно не более 15 мас.% свободной влаги. Биомассу пеллетируют в экструдере таким образом, что температура в экструдере является достаточной для пластификации биомассы путем дегазации в ходе одного или предпочтительно двух этапов для удаления водяного пара и органических летучих соединений (VOC) соответственно. Объемная плотность пеллет составляет более 800 кг/м 3, содержание влаги 3% или менее, поглощение менее 3% воды после полного погружения в течение 1 ч и потеря менее 2 мас.% сухого вещества после погружения в воду на 24 ч. В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения экструдированные продукты изготавливают при помощи плоской матрицы в случае панелей с обработанными паром материалами, которые могут содержать не менее 30% или более тонкой древесной щепы, волокон или стружек, или в случае с более тонкими листами, например для ламинирования, при помощи обработанного паром материала, содержащего вплоть до 30% мелкодисперсной биомассы, не обработанной паром. В соответствии сдругим вариантом осуществления изобретения любой лигноцеллюлозный материал, наименьший размер которого (толщина) не превышает 15 мм, может быть преобразован в грануляторе в топливные пеллеты. Лигноцеллюлозный материал вводят в реактор. Реактор вакуумируют вместе с находящимся в нем лигноцеллюлозным материалом. Сухой, насыщенный или слегка перегретый пар,температура которого не ниже 170 и не выше 230 С, предпочтительно от 185 до 215 С, в зависимости от поданного материала, вводят в реактор. Необязательно, как указано выше, в реактор может быть добавлен катализатор. Общая продолжительность реакции от введения пара до удаления обработанного паром материала не превышает 15 и не менее 2 мин, предпочтительно от 3 до 10 мин. Способ в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает получение обработанного паром продукта, в котором часть, растворимая в 10% NaOH составляет по меньшей мере 25%, предпочтительно по меньшей мере 40%, из которой по меньшей мере две пятых (2/5) являются растворимыми в воде при 23 С. Содержание влаги в биомассе регулируют до и в процессе паровой обработки при помощи вакуумной предварительной обработки с последующим введением сухого или слегка перегретого пара, таким образом, что обработанная паром биомасса содержит менее 15 мас.% и предпочтительно не более 12 мас.% свободной влаги. Хотя приведенное описание относится к частным вариантам осуществления настоящего изобретения, должно быть ясно, что возможны многие модификации без отклонения от сущности настоящего изобретения, ограниченной прилагаемой формулой изобретения. Таким образом, раскрытые здесь варианты осуществления изобретения должны рассматриваться как иллюстративные и неограничивающие,сущность изобретения ограничена не приведенным описанием, а прилагаемой формулой изобретения, и все изменения, подпадающие под определения и серию эквивалентов формулы изобретения, должны рассматриваться как охваченные формулой изобретения. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ изготовления топливных пеллет, включающий следующие этапы: введение в реактор лигноцеллюлозной биомассы с содержанием влаги менее приблизительно 30 мас.%; вакуумирование реактора; введение в реактор пара, температура которого составляет от приблизительно 180 до приблизительно 235 С; нахождение биомассы в реакторе в течение от приблизительно 1 до приблизительно 12 мин; удаление обработанной биомассы из реактора; формирование пеллеты из обработанной биомассы. 2. Способ по п.1, в котором в биомассу добавляют менее 50 мас.% углеродного материала. 3. Способ по п.2, в котором углеродным материалом является угольная пыль, коксовый порошок или необработанная биомасса. 4. Способ по п.1, в котором перед введением материала в реактор биомассу высушивают до содержания влаги менее 15 мас.%. 5. Способ по п.1, в котором вакуум, созданный в реакторе, составляет менее 500 торр, предпочтительно менее 200 торр. 6. Способ по п.1, дополнительно включающий этап введения в реактор катализатора. 7. Способ по п.6, в котором катализатор является жирной кислотой, сложным эфиром или триглицеридом. 8. Способ по п.6, в котором катализатор вводят либо а) до введения пара, либо б) одновременно с введением пара. 9. Способ по п.1, в котором содержание влаги в обработанной биомассе составляет приблизительно менее 30 мас.%. 10. Способ по п.1, в котором обработанную биомассу экструдируют в пеллету при помощи экструдера-смесителя.
МПК / Метки
МПК: C10L 5/02, B01J 31/02, B30B 11/22, C10B 53/02, C10L 5/40
Метки: топливных, пеллет, способ, других, изготовления, биомассы, лигноцеллюлозной, продуктов
Код ссылки
<a href="https://eas.patents.su/7-24805-sposob-izgotovleniya-toplivnyh-pellet-i-drugih-produktov-iz-lignocellyuloznojj-biomassy.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ изготовления топливных пеллет и других продуктов из лигноцеллюлозной биомассы</a>