KR20160044477A - Process for preparing torrefied biomass material using a combustible liquid - Google Patents
Process for preparing torrefied biomass material using a combustible liquid Download PDFInfo
- Publication number
- KR20160044477A KR20160044477A KR1020167004015A KR20167004015A KR20160044477A KR 20160044477 A KR20160044477 A KR 20160044477A KR 1020167004015 A KR1020167004015 A KR 1020167004015A KR 20167004015 A KR20167004015 A KR 20167004015A KR 20160044477 A KR20160044477 A KR 20160044477A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- semi
- biomass
- high density
- oil
- minutes
- Prior art date
Links
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 title claims abstract description 368
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 237
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 120
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 14
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims abstract description 223
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 219
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 127
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 claims description 217
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims description 172
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims description 108
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 83
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 68
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 56
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 55
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims description 50
- 239000000828 canola oil Substances 0.000 claims description 43
- 235000019519 canola oil Nutrition 0.000 claims description 43
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 claims description 27
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 20
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 18
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 claims description 16
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 13
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 10
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 claims description 10
- 235000019486 Sunflower oil Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000002600 sunflower oil Substances 0.000 claims description 7
- 235000019483 Peanut oil Nutrition 0.000 claims description 6
- 238000010000 carbonizing Methods 0.000 claims description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 6
- 235000005687 corn oil Nutrition 0.000 claims description 6
- 239000002285 corn oil Substances 0.000 claims description 6
- 239000000312 peanut oil Substances 0.000 claims description 6
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 5
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 5
- 235000012424 soybean oil Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000003549 soybean oil Substances 0.000 claims description 4
- 239000010902 straw Substances 0.000 claims description 4
- 235000019482 Palm oil Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000019484 Rapeseed oil Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000019485 Safflower oil Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000019864 coconut oil Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000003240 coconut oil Substances 0.000 claims description 3
- 235000012343 cottonseed oil Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000002385 cottonseed oil Substances 0.000 claims description 3
- 239000000944 linseed oil Substances 0.000 claims description 3
- 235000021388 linseed oil Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000003346 palm kernel oil Substances 0.000 claims description 3
- 235000019865 palm kernel oil Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000002540 palm oil Substances 0.000 claims description 3
- 235000005713 safflower oil Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000003813 safflower oil Substances 0.000 claims description 3
- 239000002916 wood waste Substances 0.000 claims description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 abstract description 28
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 abstract description 8
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 abstract description 7
- 239000003643 water by type Substances 0.000 abstract 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 75
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 56
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 44
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 44
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 32
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 31
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 27
- 235000019809 paraffin wax Nutrition 0.000 description 26
- 235000019271 petrolatum Nutrition 0.000 description 26
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 24
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 24
- 239000000047 product Substances 0.000 description 19
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 14
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 14
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 13
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 13
- 239000011122 softwood Substances 0.000 description 9
- 241000218657 Picea Species 0.000 description 8
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 description 8
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 description 8
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- 239000010913 used oil Substances 0.000 description 8
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 8
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 7
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 7
- 239000012208 gear oil Substances 0.000 description 7
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 7
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 6
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 6
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 5
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 5
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 5
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 4
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 4
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 4
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 4
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 4
- 238000005453 pelletization Methods 0.000 description 4
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 3
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 3
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 3
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 3
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004484 Briquette Substances 0.000 description 2
- 241001520808 Panicum virgatum Species 0.000 description 2
- 240000000111 Saccharum officinarum Species 0.000 description 2
- 235000007201 Saccharum officinarum Nutrition 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 2
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000021053 average weight gain Nutrition 0.000 description 2
- 239000005539 carbonized material Substances 0.000 description 2
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 2
- NRUQNUIWEUZVLI-UHFFFAOYSA-O diethanolammonium nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O.OCC[NH2+]CCO NRUQNUIWEUZVLI-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 2
- 239000003925 fat Substances 0.000 description 2
- 235000019197 fats Nutrition 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 2
- 239000011121 hardwood Substances 0.000 description 2
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 2
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010742 number 1 fuel oil Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 244000144977 poultry Species 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000008159 sesame oil Substances 0.000 description 2
- 235000011803 sesame oil Nutrition 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 description 2
- 244000283070 Abies balsamea Species 0.000 description 1
- 235000007173 Abies balsamea Nutrition 0.000 description 1
- 235000017060 Arachis glabrata Nutrition 0.000 description 1
- 244000105624 Arachis hypogaea Species 0.000 description 1
- 235000010777 Arachis hypogaea Nutrition 0.000 description 1
- 235000018262 Arachis monticola Nutrition 0.000 description 1
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 description 1
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 description 1
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 241000218631 Coniferophyta Species 0.000 description 1
- 240000008620 Fagopyrum esculentum Species 0.000 description 1
- 235000009419 Fagopyrum esculentum Nutrition 0.000 description 1
- 244000020551 Helianthus annuus Species 0.000 description 1
- 235000003222 Helianthus annuus Nutrition 0.000 description 1
- 206010021143 Hypoxia Diseases 0.000 description 1
- 239000005662 Paraffin oil Substances 0.000 description 1
- 244000082204 Phyllostachys viridis Species 0.000 description 1
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 description 1
- 241000124033 Salix Species 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003034 coal gas Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 1
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 description 1
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 235000021323 fish oil Nutrition 0.000 description 1
- ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N furosemide Chemical compound C1=C(Cl)C(S(=O)(=O)N)=CC(C(O)=O)=C1NCC1=CC=CO1 ZZUFCTLCJUWOSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 230000001146 hypoxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000004816 latex Substances 0.000 description 1
- 229920000126 latex Polymers 0.000 description 1
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 235000020232 peanut Nutrition 0.000 description 1
- 239000013520 petroleum-based product Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 235000021081 unsaturated fats Nutrition 0.000 description 1
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 239000010698 whale oil Substances 0.000 description 1
- -1 without limitation Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
- C10L5/44—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
- C10L5/447—Carbonized vegetable substances, e.g. charcoal, or produced by hydrothermal carbonization of biomass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L5/00—Solid fuels
- C10L5/40—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin
- C10L5/44—Solid fuels essentially based on materials of non-mineral origin on vegetable substances
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
- C10B53/02—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form of cellulose-containing material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L9/00—Treating solid fuels to improve their combustion
- C10L9/08—Treating solid fuels to improve their combustion by heat treatments, e.g. calcining
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L9/00—Treating solid fuels to improve their combustion
- C10L9/08—Treating solid fuels to improve their combustion by heat treatments, e.g. calcining
- C10L9/083—Torrefaction
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2200/00—Components of fuel compositions
- C10L2200/04—Organic compounds
- C10L2200/0461—Fractions defined by their origin
- C10L2200/0469—Renewables or materials of biological origin
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/06—Heat exchange, direct or indirect
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/24—Mixing, stirring of fuel components
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/32—Molding or moulds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/54—Specific separation steps for separating fractions, components or impurities during preparation or upgrading of a fuel
- C10L2290/545—Washing, scrubbing, stripping, scavenging for separating fractions, components or impurities during preparation or upgrading of a fuel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
-
- Y02E50/14—
-
- Y02E50/15—
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
-
- Y02E50/32—
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/141—Feedstock
- Y02P20/145—Feedstock the feedstock being materials of biological origin
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Abstract
본 발명은 약 2% 내지 약 25% w/w 가연성 액체를 포함하는 반탄화 고밀도 바이오매스 및/또는 반탄화 고밀도 바이오솔리드를 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 바이오매스 및/또는 바이오솔리드를 고밀화하는 단계, 또는 고밀도 바이오매스 및/또는 고밀도 바이오솔리드를 제공하는 단계, 및 고밀도 재료가 반탄화될때까지 고밀도 재료를 뜨거운 가연성 액체내에서 약 2분 내지 약 120분간 함침시키는 단계를 포함한다. 가연성 액체는 식물, 해양물 및 동물 공급원으로부터 유도된 것과 같은 오일, 또는 선택적으로 석유 제품으로 예시되는 임의의 공급원으로부터 유도될 수 있다. 가연성 액체는 고밀도 바이오매스 재료의 함침전에 약 160℃ 내지 약 320℃ 범위의 온도로 가열된다. 또한, 본 발명은 약 2% 내지 약 25% w/w 가연성 액체를 포함하는 반탄화 고밀도 바이오매스 및/또는 반탄화 고밀도 바이오솔리드에 관한 것이다.The present invention is directed to a process for making semi-carbonized high density biomass and / or semi-carbonated high density biosolids comprising from about 2% to about 25% w / w flammable liquid. The method includes the steps of densifying biomass and / or biosolids, or providing dense biomass and / or dense biosolids, and densifying the dense material in a hot combustible liquid for about 2 minutes until the dense material is half- For about 120 minutes. Flammable liquids can be derived from any source, such as oils derived from plants, marine waters and animal sources, or alternatively as petroleum products. The combustible liquid is heated to a temperature in the range of about 160 ° C to about 320 ° C prior to impregnation of the high density biomass material. The present invention also relates to semi-carbonated high density biomass and / or semi-carbonated high density biosolids comprising from about 2% to about 25% w / w flammable liquid.
Description
본 발명은 반탄화 바이오매스 및/또는 바이오솔리드, 및 특히 가연성 액체를 포함하는 반탄화 고밀도 바이오매스 및/또는 반탄화 고밀도 바이오솔리드, 및 가연성 액체를 사용한 상기 반탄화 고밀도 바이오매스 및/또는 바이오솔리드의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to semi-carbonated high density biomass and / or semi-carbonated high density biosolids comprising semi-carbonated biomass and / or biosolids and in particular a flammable liquid, and to semi-carbonated high density biomass and / And a method for producing the same.
바이오매스 및 바이오솔리드는 화석연료 공급이 감소함에 따라 에너지의 중요한 공급원이 되고 있다. 석유, 석탄 및 다른 화석연료들을 연소시키면, 오염물질들 및 온실가스들이 공기와 수중에 배출된다. 바이오매스 및 바이오솔리드는 재생가능하며, 화석연료들보다 매우 적은 온실가스를 생성하며, 폭넓게 사용가능하다. 그러나, 비가공 바이오매스 및 바이오솔리드는 일반적으로, 낮은 밀도를 가져서 저장 및 수송이 비효율적이다. 비가공 바이오매스 및 바이오솔리드의 낮은 에너지 밀도 및 높은 수분함량은 비가공 바이오매스 및 바이오솔리드를 열 에너지의 공급원으로서, 또는 석탄 대체원으로서 광범위하게 사용하는 것을 방해한다.Biomass and biosolids are becoming important sources of energy as fossil fuel supplies decline. Burning petroleum, coal and other fossil fuels releases pollutants and greenhouse gases into the air and water. Biomass and biosolids are renewable and produce much less greenhouse gases than fossil fuels and are widely available. However, unprocessed biomass and biosolids generally have low density and are inefficient to store and transport. The low energy density and high moisture content of unprocessed biomass and biosolids hinder the widespread use of unprocessed biomass and biosolids as a source of heat energy or as a coal substitute.
비가공 바이오매스 및 바이오솔리드의 반탄화는 무산소 또는 저산소환경에서 바이오매스 및 바이오솔리드를 약 300℃의 최대 온도로 천천히 가열함으로써 바이오매스 및 바이오솔리드를 숯-유사 상태로 변화시키기 위해 최근에 개발되었다. 산소의 부재는 바이오매스 및/또는 바이오솔리드가 연소되는 것을 막으며, 대신에 재료는 반탄화된다. 바이오매스 및 바이오솔리드를 천천히 가열하면, 비가공 바이오매스 및 바이오솔리드내 휘발성 유기 화합물(VOC)이 가스화(gassified)됨으로써 질량이 손실된다. 반탄화는 또한, 물질의 세포구조에 화학적 변화를 야기하여, 질량이 부분적으로 손실되고, 기계적 강도 및 탄성이 손실된다. 그러므로, 반탄화는 마손도(friability) 및 분쇄성(grindability)이 증가된 생성물을 생성시킨다. 따라서, 반탄화 물질은 소수성이어서 건조상태를 유지하며, 대기의 습도에 둔감하다. 이는 저장할때 물질의 부패, 과열 및 자동점화의 위험을 감소시킨다.Semi-carbonization of unprocessed biomass and biosolids has been recently developed to slowly convert biomass and biosolids to a charcoal-like state by slowly heating biomass and biosolids to a maximum temperature of about 300 ° C in anaerobic or hypoxic environments . The absence of oxygen prevents the biomass and / or biosolids from burning, and instead the material is semi-carbonated. Slow heating of biomass and biosolids results in mass loss due to gassification of volatile organic compounds (VOCs) in unprocessed biomass and biosolids. Semi-carbonation also causes chemical changes in the cell structure of the material, resulting in partial loss of mass and loss of mechanical strength and elasticity. Therefore, semi-carbonization results in products with increased friability and grindability. Thus, the semi-carbonized material is hydrophobic and remains dry, and is insensitive to atmospheric humidity. This reduces the risk of spoilage, overheating and auto-ignition of the material when stored.
종래 기술의 반탄화 방법들은 일반적으로 열처리 방법들에서 고압 증기, 고온 비활성가스 또는 과열된 증기 중 하나를 포함한다. 가스 또는 압력 또는 진공 방법들을 사용한 다른 반탄화 방법들도 또한 사용될 수 있다. 그러나, 상기 대부분의 종래 기술들은 간단한, 용이한, 신속한, 실용적인, 안전한, 균일한 및 경제적인 방법으로 바이오매스를 반탄화 목재로 효율적으로 및 현실적으로 전환시키는데 실패한다. 특히, 임의의 종류의 비활성 가스 또는 증기를 사용하는 것은 결과적인 높은 제조비용과 함께, 다량의 표면적, 높은 장비 비용, 높은 에너지 비용, 느린 처리속도 및 낮은 전체 가동률을 갖는 큰 오염 시스템들을 포함한다. 이 시스템들 및 장비는 비활성 가스 또는 증기 열전달 매질을 함유하기 위해 복잡하고 크며, 증기가 필요한 높은 가동압력이 주어진 헤비급 물질들을 종종 요구한다. 그리고, 상기 시스템들은 종종 바이오매스를 반탄화하기 위해 1시간 이상을 필요로 한다. 결과적으로, 종래의 기술들은 또한, 확장성으로 도전받고 있다.Prior art semi-carbonization methods generally include one of high pressure steam, high temperature inert gas or superheated steam in heat treatment processes. Other semiconducting methods using gas or pressure or vacuum methods may also be used. However, most of the above conventional techniques fail to efficiently and realistically convert the biomass into semicarbonated wood in a simple, easy, fast, practical, safe, safe, uniform and economical way. In particular, the use of any kind of inert gas or vapor involves large contamination systems with large surface area, high equipment cost, high energy cost, slow process speed and low overall utilization rate, with resulting high manufacturing costs. These systems and equipment are often complex and bulky to contain inert gas or vapor heat transfer media and often require heavyweight materials given high operating pressures that require steam. And, these systems often require more than an hour to half-carbonize the biomass. As a result, conventional techniques are also challenged with scalability.
최근의 반탄화 방법들은 또한, 바이오매스를 가열 및 반탄화하기 위해 바이오-액체들(예를 들면, 식물성 오일, 대두유, 카놀라유 또는 수지), 파라핀계 탄화수소, 오일, 용융염 또는 파라핀을 사용하였다. 그러나, 상기 기술들 중 일부는 액체를 고정하고, 바이오매스를 반탄화하기 위한 복잡하게 설계된 하우징들을 포함하며, 반탄화 과정동안 액체들을 고정하는 다수의 풀들, 리버들(rivers) 또는 액체 구획들을 통해 바이오매스를 통과시키는 것을 필요로 한다. 그러므로, 상기 방법들은 추가의 가공 노력들, 복잡한 디자인들 및 다량의 반탄화 액체들을 필요로 할 수 있다. 게다가, 상기 방법들은 종종, 반탄화 처리 전에 예열단계 및/또는 건조단계를 포함하며, 따라서 동작하는데 비용이 많이 들며, 시간-소모적이다.Recent semi-carbonization methods also used bio-liquids (e.g., vegetable oil, soybean oil, canola oil or resin), paraffinic hydrocarbons, oils, molten salts or paraffins to heat and semi-carbonize the biomass. Some of the techniques, however, include complicatedly designed housings for securing the liquid, semi-carbonizing the biomass, and through a number of pools, rivers or liquid compartments that secure the liquids during the semi-carbonization process It is necessary to pass the biomass. Therefore, these methods may require additional processing efforts, complex designs, and large amounts of semi-carbonized liquids. In addition, the methods often involve a pre-heating and / or drying step prior to the semi-carbonization treatment, and thus are costly and time-consuming to operate.
요약summary
본 발명의 예시 구현예는 가연성 액체를 포함하는 반탄화 고밀도 바이오매스 및/또는 바이오솔리드, 및 가연성 액체, 예를 들면 식물-유도성 오일들, 해양-유도성 오일들, 동물-유도성 오일들, 석유 생성물들 및 역청-계 생성물들과 같은 탄화수소들을 사용한 상기 반탄화 고밀도 바이오매스 및/또는 바이오솔리드의 제조 방법에 관한 것이다.Exemplary embodiments of the invention include semi-carbonated high density biomass and / or biosolids comprising a flammable liquid, and flammable liquids such as plant-derived oils, marine-derived oils, animal-derived oils Carbonaceous high density biomass and / or biosolids using hydrocarbons such as petroleum products, bitumen-based products, and the like.
본 발명의 반탄화 고밀도 바이오매스 및/또는 반탄화 고밀도 바이오솔리드의 제조 방법이 본 명세서에 개시되어 있으며, 고밀도 바이오매스 물질 및/또는 고밀도 바이오솔리드 물질을 반탄화하기 위해 가연성 액체가 사용된다. 예시 방법은 2개의 개시 물질들 중 하나를 포함할 수 있다: (i)초기 개시 물질은 가연성 액체에서 가열하기 전에 고밀화를 겪는 비가공 바이오매스 및/또는 바이오솔리드일 수 있거나; 또는 (ii) 초기 개시 물질은 시장에서 쉽게 사용가능한 고밀도 바이오매스 및/또는 고밀도 바이오솔리드일 수 있다.A method of making the semi-carbonated high density biomass and / or semi-carbonized high density biosolids of the present invention is disclosed herein and a combustible liquid is used to semi-carbonize high density biomass material and / or high density biosolid material. The exemplary method may include one of two starting materials: (i) the initial starting material may be unprocessed biomass and / or biosolid undergoing densification prior to heating in a combustible liquid; Or (ii) the initial starting material may be high density biomass and / or high density biosolids that are readily available in the market.
본 발명의 예시 방법은 비가공 바이오매스 및/또는 바이오솔리드의 고밀화 단계; 약 160℃ 내지 약 320℃ 범위의 온도로 가열된 가연성 액체에 고밀도 물질을 함침(submerging)시키는 단계; 및 상기 가열된 가연성 액체내에서 고밀도 물질을 약 2분 내지 약 120분간 반탄화하여, 반탄화 고밀도 바이오매스 및/또는 바이오솔리드를 생성하는 단계를 포함한다. 결과적으로 얻은 반탄화 고밀도 물질은 약 2% w/w 내지 약 25% w/w 가연성 액체를 포함한다. 고밀도 바이오매스 및/또는 바이오솔리드는 바이오매스/바이오솔리드 고밀화에 의해 얻은 열손실을 최소화하기 위해 고밀화 과정으로부터 가연성 액체로 직접 전달될 수 있다. 이것은 가열된 고밀도 바이오매스 및/또는 고밀도 바이오솔리드가 가연성 액체내에서 거의 가열될 필요가 없을 것이므로 방법의 효율을 증가시킬 수 있다.Exemplary methods of the present invention include the steps of densifying raw biomass and / or biosolids; Submerging a high density material in a combustible liquid heated to a temperature in the range of about 160 ° C to about 320 ° C; And semi-carbonizing the high density material in the heated combustible liquid for about 2 minutes to about 120 minutes to produce semi-carbonated high density biomass and / or biosolids. The resulting semiconducting high density material comprises from about 2% w / w to about 25% w / w flammable liquid. High density biomass and / or biosolids can be delivered directly from the densification process to the combustible liquid to minimize heat loss resulting from biomass / biosolid densification. This can increase the efficiency of the process since heated high density biomass and / or high density biosolids will not need to be nearly heated in a combustible liquid.
이러한 방법은 고밀화 후에, 또는 고밀도 물질을 가연성 액체로 전달하기 전에, 건조단계를 추가로 포함할 수 있다. 건조는 고밀화와 함께 결합하여 수행될 수 있다.This method may further comprise a drying step after densification, or before transferring the high density material to the combustible liquid. Drying can be carried out in combination with densification.
개시 공급원료는 또한, 상업용으로 사용가능한 고밀도 바이오매스 및/또는 고밀도 바이오솔리드를 포함할 수도 있다. 상기 공급원료들에 의하면, 본 명세서에 개시된 초기 고밀화 단계가 요구되지 않는다.The starting feedstock may also include high density biomass and / or high density biosolids available for commercial use. With the above feedstocks, the initial densification steps disclosed herein are not required.
반탄화되는 바이오매스 물질은 생물 또는 최근 생물들로부터 유도된 임의의 종류의 물질을 포함할 수 있으며, 그 예로는 사탕수수 버개스, 옥수수 대, 볏짚, 밀짚, 대나무, 스위치그라스 및 삼과 같은 식물 바이오매스가 있다. 바이오매스 물질은 또한, 연목, 경목, 톱밥, 호그 연료 및 목재 부산물들을 포함할 수 있다. 바이오솔리드는 하수처리공정동안 하수 또는 폐수로부터 회수될 수 있으며, 선택적으로 도시하수처리공정으로부터 얻어지며, 선택적으로 청과물 가공처리공장 및 섬유 가공처리공장으로 예시되는 산업용 폐기물 스트림으로부터 얻어질 수 있거나, 또는 가축 및 가금류 생산으로부터의 농업 폐기물들일 수 있다. 바이오매스 및/또는 바이오솔리드는 또한, 본 명세서에 설명된 공급원료들의 임의 조합일 수 있다.Semi-carbonated biomass materials can include any kind of material derived from organisms or recent organisms, including plant biomass such as sugar cane burgundy, cornstalks, straw, straw, bamboo, switchgrass, There is a mass. The biomass material may also include softwood, hardwood, sawdust, hog fuel, and wood byproducts. The biosolids may be recovered from the sewage or wastewater during the sewage treatment process and may be obtained from an industrial waste stream optionally obtained from a municipal sewage treatment process and optionally exemplified by a vegetable processing plant and a fiber processing processing plant, Agricultural waste from livestock and poultry production. Biomass and / or biosolids may also be any combination of feedstocks described herein.
본 명세서에 개시된 예시 공정들은 연속식 공정, 반-연속식 공정, 또는 배치공정들일 수도 있다. 상기 공정에서, 바이오매스 물질을 펠리터(pelleter) 또는 브리퀘터(briquetter)에 공급하는 것은 연속식 또는 반-연속식, 또는 배치식일 수 있다. 선택적으로, 상업용으로 사용가능한 고밀도 바이오매스 및/또는 고밀도 바이오솔리드가 사용된다면, 상기 고밀도 물질을 가연성 액체에 공급하는 것이 연속식 또는 반-연속식, 또는 배치식일 수 있다.Exemplary processes disclosed herein may be continuous processes, semi-continuous processes, or batch processes. In this process, feeding the biomass material to a pelleter or briquetter may be continuous or semi-continuous, or batchwise. Alternatively, if high density biomass and / or high density biosolids available for commercial use are used, feeding the high density material to the combustible liquid may be continuous or semi-continuous or batchwise.
가연성 액체는 바람직하게 약 320℃ 이하의 온도로 가열가능한 식물-유도성 오일들, 해양-유도성 오일들, 동물-유도성 오일들, 석유 생성물들 및 역청계 생성물들을 예로서 갖는 탄화수소를 포함한다. 가연성 액체는 예를 들면 식물공급원, 해양공급원, 동물공급원, 석유생성물 및 역청계 생성물로부터 유도된 오일과 같이, 임의의 공급원으로부터 유도될 수 있다. 예를 들면, 가연성 액체는 카놀라유, 아마인유, 해바라기유, 홍화유, 옥수수유, 땅콩유, 야자유, 대두유, 평지씨유, 면실유, 팜커넬유, 코코넛유, 참기름, 올리브유, 수지, 어유, 간유, 및 이들의 혼합물들일 수 있다. 선택적으로, 가연성 액체는 석유계 오일 또는 역청계 오일, 예를 들면 5W-30 및 10W-30 엔진 오일과 같은 합성 모터 오일 또는 엔진 오일; 체인톱 바 오일(chainsaw bar oil); 체인 오일; 오토매틱 트랜스미션액(ATF)과 같은 트랜스미션액 오일 및 유액들; 유압액(hydraluic fluid); 기어 오일; 디젤 연료; 파라핀 왁스; 파라핀 오일; 케로센, 스토브 오일; 및 이들의 혼합물들일 수 있다.The flammable liquids include hydrocarbons, which have been exemplified by plant-inducible oils, marine-derived oils, animal-derived oils, petroleum products and decatmospheric products which are preferably heatable to a temperature below about 320 ° C . Flammable liquids may be derived from any source, such as, for example, oils derived from plant sources, marine sources, animal sources, petroleum products and decontamination products. For example, flammable liquids can be selected from canola oil, linseed oil, sunflower oil, safflower oil, corn oil, peanut oil, palm oil, soybean oil, rapeseed oil, cottonseed oil, palm kernel oil, coconut oil, sesame oil, And mixtures thereof. Optionally, the combustible liquid may be a synthetic motor oil or engine oil, such as petroleum-based or decatrix-based oils, such as 5W-30 and 10W-30 engine oils; Chainsaw bar oil; Chain oil; Transmission fluid oils and fluids such as automatic transmission fluid (ATF); Hydraluic fluid; Gear oil; Diesel fuel; Paraffin wax; Paraffin oil; Kerosene, stove oil; And mixtures thereof.
본 명세서에 개시되어 있고, 본 명세서에 설명된 방법들로부터 얻어진 반탄화 고밀도 바이오매스 및/또는 바이오솔리드는 반탄화 공정동안 약 2% w/w 내지 25% w/w 가연성 액체를 흡수할 수 있으며, 완전건조 기준부 약 6,000BTU/파운드 내지 완전건조 기준부 약 13,000BTU/파운드, 또는 그 사이의 임의의 양의 열에너지값을 가질 수 있다. 열에너지값은 또한, 미터톤당 기가쥴(GJ/t)로 표시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 공정들로부터 얻어진 반탄화 고밀도 바이오매스 및/또는 바이오솔리드는 완전건조 기준부 약 22GJ/t 내지 완전건조 기준부 약 27GJ/t, 또는 그 사이의 임의의 양의 열에너지값을 가진다.The semi-carbonated high density biomass and / or biosolids disclosed herein and obtained from the methods described herein are capable of absorbing from about 2% w / w to 25% w / w flammable liquid during the semi-carbonization process , A full drying reference of about 6,000 BTU / pound to a full drying reference of about 13,000 BTU / pound, or any amount there between. The thermal energy value may also be expressed in gigajoules per metric ton (GJ / t), and the semi-carbonated high density biomass and / or biosolids obtained from the processes described herein can have a total dry basis of about 22 GJ / A drying reference of about 27 GJ / t, or any amount of thermal energy in between.
본 명세서에 개시되고, 본 명세서에 설명된 방법들로부터 얻어진 반탄화 고밀도 바이오매스 및/또는 바이오솔리드는 완전건조 기준부 약 50탄소% 내지 완전건조 기준부 약 65탄소%의 탄소함량을 포함할 수 있으며, 본래 소수성일 수도 있다.The semi-carbonated high density biomass and / or biosolids disclosed herein, and obtained from the methods described herein, may comprise a carbon content of about 50 carbon% to a completely dry basis and about 65 carbon% And may be inherently hydrophobic.
본 명세서에 개시된 예시 방법들은 또한, 재생 에너지 공급원들로 응축 및 분리하기 위해, 고밀도화, 건조 및 반탄화 공정동안 축출 및/또는 발생된 VOC, 수증기 및 증기를 수집 및 분리하기 위한 가스 수집 및 응축기 시스템을 포함할 수도 있다.Exemplary methods disclosed herein also include a gas collection and condenser system for collecting and separating VOCs, vapors, and vapors evolved and / or generated during the densification, drying, and half-carbonization processes to condense and separate into renewable energy sources .
본 발명은 하기 도면들을 참조하여 설명될 것이다:
도 1은 반탄화 고밀도 바이오매스 물질 및/또는 반탄화 고밀도 바이오솔리드 물질을 제조하기 위한 예시 방법을 도시하는 도식 플로우차트이며;
도 2는 반탄화 고밀도 바이오매스 물질 및/또는 반탄화 고밀도 바이오솔리드 물질을 제조하기 위한 제2의 예시 방법을 도시하는 도식 플로우차트이며;
도 3은 바이오매스 공급원료의 고밀도화 및 반탄화를 위한 예시 방법을 도시하는 도식 플로우차트이며;
도 4는 호그 연료 공급원료의 고밀도화 및 반탄화를 위한 예시 방법을 도시하는 도식 플로우차트이며;
도 5(A)는 본 발명의 연속식, 반-연속식 또는 배치 스루풋(throughput) 반탄화 방법에 사용하기 위한 반탄화 반응기의 예시 구현예의 투시 상면(perspective top-side)도이며, 반탄화 펠릿이 가연성 액체 밖으로 이송되는 것을 보여주며; 도 5(B)는 본 발명의 연속식, 반-연속식 또는 배치 스루풋 반탄화 방법에 사용하기 위한 반탄화 반응기의 예시 대체 구현예의 투시 상면도이며, 고밀도 바이오매스 및/또는 고밀도 바이오솔리드는 고밀도 바이오매스/바이오솔리드 계측통에 적재되는 것을 보여주며;
도 6(A)는 도 5(B)에 도시된 반탄화(torrefusion) 반응기의 투시 상면도이며, 반탄화 펠릿이 가연성 액체 밖으로 이송되는 것을 보여주며; 및 도 6(B)는 도 5(B)에 도시된 반탄화 반응기의 투시 상면도이며, 고밀도 바이오매스 및/또는 고밀도 바이오솔리드가 본 발명의 연속식, 반-연속식 또는 배치 스루풋 반탄화 방법을 통해 진행함에 따른, 반탄화 반응기의 컨베이어의 회전방향을 보여주며;
도 7은 본 명세서에 개시된 예시 반탄화 공정에 의해 처리하는동안 시간에 대한 바이오매스 공급원료에서 발생하는 물리화학적 변화들을 보여주는 차트이며;
도 8은 본 명세서에 개시된 예시 반탄화 방법에 의해 처리된 바이오매스 공급원료의 열량값을 보여주는 그래프이며, 상기 바이오매스 공급원료는 다른 시간동안 다른 온도에서 처리되며;
도 9는 본 명세서에 개시된 예시 반탄화 방법에 의해 처리된 바이오매스 공급원료의 열량값을 보여주는 그래프이며, 상기 바이오매스 공급원료는 다른 시간동안 다른 온도에서 처리되며;
도 10은 본 명세서에 개시된 예시 반탄화 방법에 의해 처리된 바이오매스 공급원료의 탄소함량을 보여주는 그래프이며, 상기 바이오매스 공급원료는 다른 시간동안 다른 온도에서 처리되며;
도 11은 가연성 액체로서 카놀라유를 사용하여, 다른 시간동안 처리된 바이오매스 공급원료에 의한 오일 흡수 및 바이오매스 공급원료의 질량을 도시하는 그래프이며;
도 12는 가연성 액체로서 파라핀 왁스를 사용하여, 다른 시간동안 처리된 바이오매스 공급원료에 의한 오일 흡수 및 바이오매스 공급원료의 질량을 도시하는 그래프이며;
도 13은 본 발명에 따른 예시 반탄화 방법에서 가연성 액체 카놀라유 및 파라핀 왁스의 총 손실들 사이의 비교를 나타내는 그래프이며;
도 14는 본 발명에 따른 예시 반탄화 방법에서 가연성 액체로서 카놀라유 또는 파라핀 왁스가 사용될때, 바이오매스 공급원료의 중량(%) 감소들 사이의 비교를 나타내는 그래프이며;
도 15는 본 발명에 따른 예시 반탄화 방법에서 다른 시간동안 다른 온도에서 처리된 바이오매스 공급원료에 의한 물 흡수의 비교를 나타내는 그래프이며;
도 16은 본 발명의 예시 반탄화 방법에 의해, 증가된 시간동안 및 증가된 시간에 처리된 바이오매스 공급원료에 의한 물 흡수의 비교를 나타내는 그래프이며;
도 17은 본 발명의 예시 반탄화 방법에 의해, 가연성 액체로서 다른 종류의 오일로 처리된 바이오매스 공급원료에 의한 총 오일 흡수를 나타내는 그래프이며;
도 18은 본 발명의 예시 반탄화 방법에 의해, 가연성 액체로서 다른 종류의 오일로 처리된 바이오매스 공급원료에 의한 총 오일 흡수를 나타내는 그래프이며;
도 19는 본 명세서에 개시된 예시 반탄화 방법들 중 일부에 사용하기에 적당한 소규모 반탄화 반응기의 투시 측면도이다.The invention will now be described with reference to the following drawings:
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a schematic flow chart illustrating an exemplary method for making a semi-carbonated high density biomass material and / or a semi-carbonated high density biosolid material;
Figure 2 is a schematic flow chart illustrating a second exemplary method for making a semi-carbonated high density biomass material and / or a semi-carbonated high density biosolid material;
3 is a schematic flow chart illustrating an exemplary method for densification and semi-carbonization of biomass feedstock;
4 is a schematic flow chart illustrating an exemplary method for densification and semi-carbonization of hog fuel feedstock;
Figure 5 (A) is a perspective top-side view of an exemplary embodiment of a half-carbonization reactor for use in a continuous, semi-continuous, or batch throughput half-carbonization process of the present invention, Lt; RTI ID = 0.0 > flammable < / RTI >liquid; Figure 5 (B) is a perspective top view of an exemplary alternative embodiment of a half-carbonation reactor for use in the continuous, semi-continuous, or batch throughput half-carbonization process of the present invention, wherein the high density biomass and / or high density biosolid Biomass / biosolid measurement vessel;
Figure 6 (A) is a perspective top view of the torrefusion reactor shown in Figure 5 (B), showing the semi-cured pellets being transported out of the combustible liquid; And FIG. 6 (B) is a perspective top view of the half-carbonation reactor shown in FIG. 5 (B), wherein high density biomass and / or high density biosolids are used in the continuous, semi-continuous or batch throughput half- Showing the direction of rotation of the conveyor of the semi-carbonation reactor as it progresses through;
Figure 7 is a chart showing the physicochemical changes occurring in the biomass feedstock over time during processing by the exemplary semi-carbonation process disclosed herein;
8 is a graph showing calorific value of the biomass feedstock treated by the exemplary semi-carbonization process disclosed herein, wherein the biomass feedstock is treated at different temperatures for different times;
Figure 9 is a graph showing the calorific value of the biomass feedstock treated by the exemplary semi-carbonization process disclosed herein, wherein the biomass feedstock is treated at different temperatures for different times;
10 is a graph showing the carbon content of a biomass feedstock treated by the exemplary semi-carbonization process disclosed herein, wherein the biomass feedstock is treated at different temperatures for different times;
11 is a graph showing the mass of oil absorption and biomass feedstock by the biomass feedstock treated for different times using canola oil as a flammable liquid;
12 is a graph showing the mass of oil absorption and biomass feedstock by the biomass feedstock treated for different times using paraffin wax as a flammable liquid;
13 is a graph showing a comparison between the total losses of combustible liquid canola oil and paraffin wax in an exemplary semi-carbonization process according to the present invention;
Figure 14 is a graph showing a comparison between weight (%) reductions of biomass feedstock when canola oil or paraffin wax is used as a combustible liquid in the exemplary semi-carbonization process according to the present invention;
15 is a graph showing a comparison of water uptake by a biomass feedstock treated at different temperatures for different times in an exemplary semi-carbonization process according to the present invention;
Figure 16 is a graph showing a comparison of water uptake by treated biomass feedstock during an increased time and at an increased time by the exemplary semi-carbonization process of the present invention;
Figure 17 is a graph showing total oil uptake by biomass feedstock treated with different types of oil as a flammable liquid by the exemplary semi-carbonization process of the present invention;
18 is a graph showing total oil uptake by a biomass feedstock treated with another type of oil as a flammable liquid by the exemplary semi-carbonization process of the present invention;
Figure 19 is a perspective side view of a small scale semi-carbonation reactor suitable for use in some of the exemplary semi-carbonization methods disclosed herein.
본 발명의 예시 구현예는 탄화수소에 의해 예시된 가연성 액체를 포함하는 반탄화 고밀도 바이오매스 및/또는 반탄화 고밀도 바이오솔리드에 관한 것이다. 일부 예시 구현예는 가연성 액체를 포함하는 반탄화 고밀도 바이오매스 및/또는 반탄화 고밀도 바이오솔리드의 제조 방법에 관한 것이다. 적당한 가연성 액체는 식물-유도성 오일, 해양-유도성 오일, 동물-유도성 오일, 석유계 생성물, 및 역청계 생성물로 예시된다.Exemplary embodiments of the present invention are directed to semi-carbonated high density biomass and / or semi-carbonated high density biosolids comprising combustible liquids exemplified by hydrocarbons. Some exemplary embodiments are directed to a method of making semi-carbonated high density biomass and / or semi-carbonated high density biosolids comprising a combustible liquid. Suitable flammable liquids are exemplified by plant-derived oils, marine-derived oils, animal-derived oils, petroleum-based products, and decontaminated products.
본 명세서에 개시된 예시 반탄화 방법들은 종래 방법들과 비교하여, 감소된 에너지 소모를 필요로 하는 반면, 공정 효율 및 공급원료 처리량(throughput)이 개선된다. 공정동안 생성된, VOC 및 증기로 예시된 에너지는 가연성 액체를 가열하기 위한, 및/또는 반탄화를 위한 펠릿을 생성하기 위한, 및/또는 고밀도 바이오매스를 반탄화하기 위한 시스템을 통해 재순환될 수 있다. 놀랍게도, 본 반탄화 공정들동안 고밀도 바이오매스에 의해 최소의 오일이 실제로 흡수된다는 것을 발견하였다. 따라서, 반탄화 단계들동안 사용된 가연성 액체들은 추가의 바이오매스 공급원료들을 처리하기 위해 반복적으로 재순환 및 재사용될 수 있어서, 투입비용을 감소시킬 수 있다. 게다가, 높은 함량의 불포화 지방을 가질 수 있는 덜 가치있고 저렴한 오일들을 포함하는, 임의의 종류의 오일이 상기 공정들을 위해 사용될 수 있어서, 투입비용을 더욱 감소시킬 수 있다. 본 명세서에 개시된 실시예들에서 입증되는 바와 같이, 고밀도 물질을 바이오매스 공급원료로서 사용하는 것은 반탄화 처리시간을 감소시킬 것이라는 점을 주목한다.The exemplary semi-carbonization methods disclosed herein require reduced energy consumption compared to conventional methods, while improving process efficiency and feedstock throughput. The energy produced by the VOCs and vapors produced during the process can be recycled through a system for heating the combustible liquid and / or for producing pellets for semi-carbonization, and / or for semi-carbonizing high density biomass have. Surprisingly, it has been found that minimal oil is actually absorbed by high-density biomass during the present semi-carbonization processes. Thus, the combustible liquids used during the half-carbonization steps can be recycled and reused repeatedly to process additional biomass feedstock, thereby reducing the cost of input. In addition, any kind of oil can be used for these processes, including less valuable and less expensive oils that can have a higher content of unsaturated fats, thereby further reducing the input cost. It is noted that, as demonstrated in the examples disclosed herein, the use of high density materials as the biomass feedstock will reduce the half-carbonation treatment time.
본 명세서에 개시된 반탄화 방법들은 다양한 처리단계들이 전체연결된 시스템내에서 일어날 필요가 없다는 점을 특별히 고려하면, 막대한 양의 작동공간을 필요로 하지 않으며, 용이하게 조립 및 사용된다. 건조기, 고밀화기, 반탄화를 위한 수용 용기, 및 냉각 시스템이 모두 별도로 보관될 수 있으며, 독립적인 위치에 설치될 수 있다.The semi-carbonization methods disclosed herein do not require a significant amount of working space and are readily assembled and used, especially considering that the various processing steps need not occur within an entirely connected system. The dryer, the densifier, the container for semi-carbonization, and the cooling system can all be stored separately and can be installed in independent locations.
게다가, 반탄화 고밀도 바이오매스의 표면 상의 잔류 오일이 바이오매스의 표면 상의 먼지 및 다른 가연성 물질들의 양을 감소시키므로, 본 명세서에 개시된 반탄화 방법들은 반탄화 고밀도 바이오매스의 품질을 개선시킨다. 그러므로, 예시 방법들에 의해 생성된 반탄화 고밀도 바이오매스는 소수성이다. 따라서, 예시 방법들은 폭발위험이 없으므로, 용이하게 수송가능하고 선적가능한 반탄화 고밀도 생성물을 생성한다. 반탄화 고밀도 생성물은 바이오연료로서 손쉽게 사용될 수 있다.In addition, the semi-carbonization methods disclosed herein improve the quality of semi-carbonated high density biomass because the residual oil on the surface of the semi-carbonized high density biomass reduces the amount of dust and other combustible materials on the surface of the biomass. Therefore, the semi-carbonated high density biomass produced by the exemplary methods is hydrophobic. Thus, the exemplary methods have no danger of explosion, thus producing a semi-carbonized high density product that is easily transportable and shippingable. Semicarbonated high density products can be easily used as biofuels.
본 명세서에 개시된 예시 방법들 및 생성물들을 위한 적당한 바이오매스 공급원료들은 목재-가공 작업으로부터의 탄(briquettes), 및/또는 잔해 및 목재 폐기물을 포함한, 칩, 및/또는 톱밥 및/또는 펠릿들로 가공될 수 있는 활엽수 및 침엽수, 버드나무속(Salix), 스위츠그라스, 옥수수대, 곡류 및/또는 유지작물들의 수확에서 생성된 짚들과 같은 섬유질 연년생 또는 다년생 작물들; 또는 과일 가공공장 또는 야채 가공공장, 또는 곡류 가공공장 또는 오일시드 가공공장으로부터 생성된 폐기 스트림으로부터 얻어진, 또는 사탕수수로부터의 버개스로부터 얻어진 물질로 예시되는 수확된 식물 재료들을 포함한다. 또한, 바이오솔리드 물질들도 적당하다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "바이오솔리드"는 하수처리공정동안 하수 또는 폐수로부터 회수된, 도시하수처리공정으로부터 얻어진, 임의의 고형 또는 반고형 유기물질을 의미하며, 또는 선택적으로 가축 및 가금류 생산으로부터의 농업 폐기물들일 수 있다.Suitable biomass feedstock for the exemplary methods and products disclosed herein are chips and / or sawdust and / or pellets, including wood-briquettes from processing operations, and / or debris and wood waste Fiber perennial or perennial crops such as hardwoods and conifers that can be processed, straws produced from the harvest of salix, swiss grass, cornstalks, cereals and / or preserved crops; Or harvested plant materials exemplified by materials obtained from a waste processing plant or vegetable processing plant, or from a waste stream produced from a cereal processing plant or an oil seed processing plant, or from buckwheat from sugar cane. Also, biosolid materials are suitable. As used herein, "biosolid" means any solid or semi-solid organic material obtained from a municipal sewage treatment process, recovered from sewage or wastewater during a sewage treatment process, or alternatively may be produced from livestock and poultry production Lt; / RTI > from agricultural wastes.
바이오매스는 일반적으로 전형적인 화석연료들과 대조되는, 낮은 에너지 함량 및 낮은 에너지밀도를 가지므로, 바이오매스 물질들의 사용은 제한되어 왔다. 본 발명은 비가공 바이오매스 물질의 개시 에너지를 증가시키기 위해, 반탄화를 위한 개시 물질로서 탄으로 고밀화된 바이오매스를 포함하는, 고밀도 또는 펠릿화 바이오매스 물질에 관한 것이다(예를 들면, 건조기준부 탄과 같은 펠릿화 또는 그렇지 않으면 고밀도 바이오매스는 루스한 바이오매스 물질에 대하여 8lbs/cu ft와 대조적으로 40lbs/cu ft 이하의 에너지 값을 가질 수 있음). 당 분야에 이해되어 있는 바와 같이, 고밀화는 바이오매스의 밀도를 증가시키는 방법이며, 및 목재 펠릿 및 탄과 같은 고밀도 바이오매스의 많은 형태들이 용이하게 사용가능하다. 게다가, 바이오매스를 고밀화하기 위한 다양한 과정들이 당 분야에 공지되어 있으며, 압출, 단광법(briquetting), 펠릿화 및 응집과 같은 본 방법에 사용될 수 있으며, 여기에 제한되지 않는다.The use of biomass materials has been limited since biomass has a low energy content and a low energy density, which are generally contrasted with typical fossil fuels. The present invention relates to a high density or pelleted biomass material comprising a biomass that is densified by carbon as an initiating material for semi-carbonization to increase the initiation energy of the raw biomass material (e.g., Pelletized, such as butane, or otherwise dense biomass may have an energy value of less than 40 lbs / cu ft, as opposed to 8 lbs / cu ft for loose biomass material). As is understood in the art, densification is a method of increasing the density of biomass, and many forms of high density biomass such as wood pellets and coal are readily available. In addition, various processes for densifying biomass are known in the art and can be used in the present methods such as extrusion, briquetting, pelleting, and agglomeration, but are not limited thereto.
본 명세서에 사용된 "고밀도"라는 용어는 그의 밀도를 증가시키기 위해 압축된 바이오매스 물질을 의미한다. 고밀도 바이오매스 물질은 다양한 형태의 바이오매스 분자들인 것으로 이해될 것이며, 각 조각들은 균일형태 또는 비-비-균일 형태를 갖는다.As used herein, the term "high density" means a compressed biomass material to increase its density. High density biomass materials will be understood to be various types of biomass molecules, with each piece having a uniform or non-uniform shape.
본 명세서에 사용된 "펠릿화(pelletized)"라는 용어는 펠릿으로 압착 또는 농축되거나, 탄으로 압축된 바이오매스 물질을 의미한다. 펠릿들은 큐브, 펠릿, 퍽(puck), 탄 및 합성 로그들로 예시되는 것들과 같은 임의의 형태를 가질 수 있으며, 각 조각들은 균일형태 또는 비-비-균일 형태를 가진다. 탄들은 정사각형, 직사각형, 삼각형, 사변형, 또는 임의의 정다각형(예를 들면, 오각형, 칠각형, 팔각형 등), 또는 선택적으로 불규칙 다각형들로 예시되는 것들과 같은 임의의 형태를 가질 수도 있다. 각 조각들은 균일형태 또는 비-균일 형태, 비대칭 형태 또는 대칭 형태를 가질 수 있다.As used herein, the term " pelletized "refers to a biomass material that is compressed or concentrated into pellets or compressed into a shot. The pellets may have any shape, such as those exemplified by cubes, pellets, pucks, shots, and synthetic logs, with each piece having a uniform or non-uniform shape. Shots may have any shape, such as those illustrated as square, rectangular, triangular, quadrilateral, or any regular polygon (e.g., pentagonal, hexagonal, octagonal, etc.), or alternatively, irregular polygons. Each piece may have a uniform or non-uniform shape, an asymmetric shape, or a symmetrical shape.
이하에, 용어 "고밀도"는 적어도 약 1%의 고밀도 바이오매스 및/또는 바이오솔리드 물질내 초기 수분함량과 같은 일정 수분함량을 보유하는, 펠릿들 및 탄들을 제한없이 포함하는 고밀도 및 펠릿화 물질들을 통칭하여 의미한다. 고밀도 바이오매스 및/또는 바이오솔리드 물질은 적어도 약 1.5%, 적어도 약 2%, 적어도 약 2.5%, 적어도 약 3%, 적어도 약 3.5%, 적어도 약 4%, 적어도 약 4.5%, 적어도 약 5%, 적어도 약 5.5%, 적어도 약 6%, 적어도 약 6.5%, 적어도 약 7%, 적어도 약 7.5%, 적어도 약 8%, 적어도 약 8.5%, 적어도 약 9%, 적어도 약 9.5%, 적어도 약 10%, 적어도 약 11%, 적어도 약 12%, 적어도 약 13%, 적어도 약 14%, 적어도 약 15%, 적어도 약 16%, 적어도 약 17%, 적어도 약 18%, 적어도 약 19%, 적어도 약 20%의 초기 수분 함량, 또는 그 사이의 임의의 수분 함량을 가질 수 있다.Hereinafter, the term "high density" refers to high density and pelletized materials, including, without limitation, pellets and carbons, having a constant moisture content such as at least about 1% high density biomass and / or initial moisture content in the biosolid material Collectively. The high density biomass and / or biosolid material may comprise at least about 1.5%, at least about 2%, at least about 2.5%, at least about 3%, at least about 3.5%, at least about 4%, at least about 4.5% , At least about 5.5%, at least about 6%, at least about 6.5%, at least about 7%, at least about 7.5%, at least about 8%, at least about 8.5%, at least about 9%, at least about 9.5% At least about 11%, at least about 12%, at least about 13%, at least about 14%, at least about 15%, at least about 16%, at least about 17%, at least about 18%, at least about 19% An initial moisture content, or any moisture content therebetween.
본 명세서에 사용된 용어 "고밀화"는 고밀화(densification), 펠릿화(pelletization) 및 탄화(briquetting) 공정들을 의미한다. 게다가, 고밀도 바이오매스 물질은 본 명세서에서 "펠릿", "큐브" 또는 "탄"으로 언급될 수도 있다. 그러나, 본 명세서에 언급된 고밀도 바이오매스는 이미 반탄화되어서 임의로 더욱 반탄화될 수 없어, 숯연탄을 포함하지 않는다고 이해되어야 한다.The term "densification" as used herein refers to densification, pelletization and briquetting processes. In addition, high density biomass materials may be referred to herein as "pellets "," cubes " It should be understood, however, that the high density biomass referred to herein is already semi-carbonized and can not optionally be further semi-carbonized, and does not include charcoal briquettes.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "습식 기준부" 또는 "일반적으로 인정되는 기준"은 샘플의 분석으로부터 얻은, 고밀도 바이오매스 물질의 샘플, 또는 반탄화 고밀도 바이오매스의 샘플의 실제 값들 또는 화학적 측정값들을 의미하며, 수분 함량, %재, %휘발성 물질, %고정탄소, %황, %탄소, %질소, %산소 및 열량값, 예를 열에너지값(Btu/lb,GJ/t, Kcal/kg)을 제한없이 포함한다.As used herein, the term " wet basis, "or" generally accepted criterion "refers to the actual values of a sample of high density biomass material, or a sample of semi-carbonized high density biomass, (Btu / lb, GJ / t, Kcal / kg), for example, moisture content,% ash,% volatile matter,% fixed carbon,% sulfur,% carbon,% nitrogen, ).
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "건조 기준부"는 샘플내에 수분이 없는 경우, 고밀도 바이오매스 물질의 샘플 또는 반탄화 고밀도 바이오매스의 샘플에 대한 결과를 제공하기 위한 "습식 기준" 또는 "일반적으로 인정되는 기준"값들로부터 계산된 이론값(즉, 완전건조된 경우; 건조한 것처럼 총 열량값)들을 의미한다. 따라서, 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "완전 건조 기준부"는 검출가능한 수분함량이 0인 고밀도 바이오매스 물질의 샘플 또는 반탄화 고밀도 바이오매스의 샘플에 대한 이론값을 의미한다.As used herein, the term "dry basis" refers to a "wet basis" or "wet basis " for providing a result for a sample of high density biomass material or a sample of semi-carbonized high density biomass, (I.e., in the case of a completely dried, total calorific value as if dried). Thus, as used herein, the term " completely dried reference "means a theoretical value for a sample of high density biomass material with a detectable moisture content of zero or a sample of semi-carbonized high density biomass.
본 발명의 반탄화 과정들은 일반적으로, 약 160℃ 내지 약 320℃ 범위의 온도에서, 약 2분 내지 약 120분, 약 5분 내지 약 120분, 약 8분 내지 약 90분, 약 10분 내지 약 60분, 약 12분 내지 약 45분, 또는 약 15분 내지 약 30분 범위의 시간동안 유지된 가연성 액체에 고밀도 바이오매스 물질을 함침시키는 단계와 관련되어 있다.The semi-carbonation processes of the present invention are generally carried out at a temperature in the range of about 160 ° C to about 320 ° C for about 2 minutes to about 120 minutes, about 5 minutes to about 120 minutes, about 8 minutes to about 90 minutes, Density biomass material to a combustible liquid held for a period of time ranging from about 10 minutes to about 60 minutes, from about 12 minutes to about 45 minutes, or from about 15 minutes to about 30 minutes.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "가연성 액체"는 고밀도 바이오매스 물질이 접촉 및 함침된후, 고밀도 바이오매스 물질을 가연성 액체내에서 반탄화하기 위한 액체를 의미한다. 용어 "가연성 액체"는 탄화수소계 오일, 예를 들면 식물-유도성 오일, 해양-유도성 오일, 동물-유도성 오일, 석유 생성물 및 역청계 생성물을 포함할 수 있으며, 합성 연료 또는 합성 오일을 포함할 수도 있다. 적당한 식물-유도성 오일들은 카놀라유, 아마인유, 해바라기유, 홍화유, 옥수수유, 땅콩유, 야자유, 대두유, 평지씨유, 면실유, 팜커넬유, 코코넛유, 참기름, 올리브유, 및 식물-유도성 오일들의 혼합물들로 예시된다. 적당한 동물-유도성 오일은 수지, 프라이어 그리이스(fryer grease), 다른 것들 중에서 간유, 및 이들의 혼합물들로 예시된다. 적당한 해양-유도성 오일은 고래유, 물개 오일, 어유, 조류 오일 및 해양-유도성 오일들의 혼합물들로 예시된다. 적당한 석유 생성물은 다른 것들중에서, 5W-30 및 10W-30 엔진 오일과 같은 합성 모터 오일 또는 엔진 오일, 체인톱 바 오일(chainsaw bar oil), 체인 오일, 오토매틱 트랜스미션액(ATF)과 같은 트랜스미션액 오일 및 유액들, 유압액(hydraluic fluid), 기어 오일, 디젤 연료, 파라핀 왁스, 파라핀 오일, 케로센, 및 스토브 오일; 및 이들의 혼합물로 예시된다. 적당한 합성 연료 또는 합성 오일은 피셔 트롭스크(Fischer Tropsch) 전환방법에 의해 생성될 수 있으며, 열분해 오일 등으로 예시된다. 가연성 액체는 또한, 식물-유도성 오일, 해양-유도성 오일, 동물-유도성 오일, 석유 생성물 및 합성 연료 또는 오일들의 임의의 조합들일 수도 있다. 본 발명에 사용된 가연성 액체는 320℃ 이하의 온도로 추가로 가열될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 가연성 액체는 고밀도 바이오매스 물질을 가연성 액체와 인퓨젼하거나, 또는 선택적으로 고밀도 바이오매스 물질에 의해 가연성 액체의 흡수율을 크게 증가시키기 위한 것이라기 보다는, 그것을 연소하지 않고도 고밀도 물질을 반탄화하기 위한 무산소 환경에서 고밀도 바이오매스 물질을 가열하기 위한 것이다.As used herein, the term "combustible liquid" means a liquid for semi-carbonising high density biomass material in a combustible liquid after the high density biomass material has been contacted and impregnated. The term "combustible liquid" may include hydrocarbon-based oils, such as plant-derived oils, marine-derived oils, animal-derived oils, petroleum products, You may. Suitable plant-derived oils include those derived from canola oil, linseed oil, sunflower oil, safflower oil, corn oil, peanut oil, palm oil, soybean oil, rapeseed oil, cottonseed oil, palm kernel oil, coconut oil, sesame oil, ≪ / RTI > Suitable animal-derived oils are exemplified by resins, fryer grease, liver oil among others, and mixtures thereof. Suitable marine-derived oils are exemplified by mixtures of whale oil, seals oil, fish oil, bird oil and marine-derived oils. Suitable petroleum products include, among others, synthetic motor oils such as 5W-30 and 10W-30 engine oils or transmission fluid oils such as engine oils, chainsaw bar oils, chain oils, automatic transmission fluids (ATF) Latex oils, hydraluic fluids, gear oils, diesel fuels, paraffin waxes, paraffin oils, kerosene, and stove oils; And mixtures thereof. Suitable synthetic fuels or synthetic oils can be produced by the Fischer Tropsch conversion process, exemplified by pyrolysis oils and the like. The flammable liquids may also be any combination of plant-derived oils, marine-derived oils, animal-derived oils, petroleum products and synthetic fuels or oils. The combustible liquid used in the present invention may be further heated to a temperature of 320 DEG C or less. As used herein, a flammable liquid is not intended to infuse a high density biomass material with a flammable liquid, or alternatively to significantly increase the rate of absorption of a flammable liquid by a high density biomass material, To heat dense biomass material in an anaerobic environment to half-carbonize the material.
본 명세서에 개시된 반탄화 과정들의 생성물은 가연성 액체의 일부를 보유하는 반탄화/고밀도 바이오매스 및/또는 바이오솔리드 물질이며, 고도의 소수성을 가진다. 본 명세서에 설명된 공정들로부터 얻어진 반탄화 고밀도 바이오매스 및/또는 바이오솔리드는 반탄화 공정동안 약 2% 내지 약 25% w/w, 또는 그 사이의 임의의 양의 가연성 액체를 흡수할 수 있다. 예를 들면, 제한없이, 반탄화 고밀도 바이오매스내에 흡수 및 보유된 가연성 액체의 양은 약 2% 내지 약 25% w/w, 또는 그 사이의 임의의 양의 가연성 액체; 약 2% 내지 약 24% w/w, 또는 그 사이의 임의의 양의 가연성 액체; 약 2% 내지 약 23% w/w, 또는 그 사이의 임의의 양의 가연성 액체; 약 2% 내지 약 22% w/w, 또는 그 사이의 임의의 양의 가연성 액체; 약 2% 내지 약 21% w/w, 또는 그 사이의 임의의 양의 가연성 액체; 약 2% 내지 약 20% w/w, 또는 그 사이의 임의의 양의 가연성 액체; 약 2% 내지 약 19% w/w, 또는 그 사이의 임의의 양의 가연성 액체; 약 2% 내지 약 18% w/w, 또는 그 사이의 임의의 양의 가연성 액체; 약 2% 내지 약 17% w/w, 또는 그 사이의 임의의 양의 가연성 액체; 예를 들면 3% w/w 가연성 액체, 4% w/w 가연성 액체, 5% w/w 가연성 액체, 6% w/w 가연성 액체, 7% w/w 가연성 액체, 8% w/w 가연성 액체, 9% w/w 가연성 액체, 10% w/w 가연성 액체, 11% w/w 가연성 액체, 12% w/w 가연성 액체, 13% w/w 가연성 액체, 14% w/w 가연성 액체, 15% w/w 가연성 액체, 16% w/w 가연성 액체, 또는 그 사이의 임의의 양일 수 있다.The products of the semi-carbonation processes disclosed herein are semi-carbonated / dense biomass and / or biosolid materials that retain a portion of the combustible liquid and have a high degree of hydrophobicity. The semi-carbonated high density biomass and / or biosolids obtained from the processes described herein may absorb from about 2% to about 25% w / w, or any amount of combustible liquid therebetween during the semi-carbonization process . For example, without limitation, the amount of combustible liquid absorbed and retained in the semi-carbonized high density biomass may be from about 2% to about 25% w / w, or any amount of combustible liquid therebetween; About 2% to about 24% w / w, or any amount of flammable liquid therebetween; About 2% to about 23% w / w, or any amount of flammable liquid therebetween; From about 2% to about 22% w / w, or any amount of flammable liquid therebetween; From about 2% to about 21% w / w, or any amount of flammable liquid therebetween; About 2% to about 20% w / w, or any amount of flammable liquid therebetween; About 2% to about 19% w / w, or any amount of flammable liquid therebetween; From about 2% to about 18% w / w, or any amount of flammable liquid therebetween; About 2% to about 17% w / w, or any amount of flammable liquid therebetween; For example, 3% w / w flammable liquid, 4% w / w flammable liquid, 5% w / w flammable liquid, 6% w / w flammable liquid, 7% w / , 9% w / w flammable liquid, 10% w / w flammable liquid, 11% w / w flammable liquid, 12% w / w flammable liquid, 13% w / % w / w flammable liquid, 16% w / w flammable liquid, or any amount therebetween.
당 분야에 통상의 기술을 가진 자들은 본 발명의 바이오매스 및/또는 바이오솔리드 물질들이 다양한 열에너지 값들을 가진다는 것을 이해하고 있다. 당 분야에 통상의 기술을 가진 자들은 공급원료 및 공급원료의 수분함량에 의존하여, 약 4,300BTU/파운드 내지 약 12,800BTU/파운드일 수 있다. 예를 들면, 당 분야에 통상의 기술을 가진 자는 목재가 20% 수분에 의해 약 6,400BTU/파운드(공기 건조 기준부) 내지 완전건조 기준부 약 7,600 내지 약 9,600BTU/파운드(또는 20% 수분에 의해 약 15GJ/t 내지 완전건조 기준부 약 18~22GJ/t)의 에너지 함량을 가진다는 점, 및 스위치그라스와 같은 농업 잔류물이 농업 잔류물의 수분함량에 의존하여, 약 4,300BTU/파운드 내지 약 7,300BTU/파운드(또는 약 10~17GJ/t)의 에너지 함량을 가진다는 점을 알고 있다. 게다가, 당 분야에 통상의 기술을 가진 자들은 숯이 약 12,800BTU/파운드의 에너지 함량을 가진다는 점을 알고 있다. 따라서, 당업자는 반탄화후 열에너지값들의 범위가 또한 다양할 수 있으며, 낮은 초기 열에너지값을 갖는 상기 바이오매스 및/또는 바이오솔리드 물질이 높은 초기 열에너지값을 갖는 바이오매스 및/또는 바이오솔리드 물질과 대조되는, 더 낮은 열에너지값을 갖는 최종 생성물을 생성한다는 점을 인지하고 있었다. 게다가, 본 명세서에 설명된 바와 같이, 제한없이, 본 발명의 반탄화 고밀도 바이오매스 및/또는 바이오솔리드 물질을 위한 특정 열에너지값을 얻기 위한, 고밀도 바이오매스의 밀도, 가연성 액체의 온도, 가연성 액체내 고밀도 바이오매스의 함침 시간, 및 사용된 가연성 액체의 종류와 같은 다른 요소들이 다양할 수 있다.Those of ordinary skill in the art understand that the biomass and / or biosolid materials of the present invention have a variety of thermal energy values. Those of ordinary skill in the art can be between about 4,300 BTU / pound and about 12,800 BTU / pound, depending on the feedstock and the moisture content of the feedstock. For example, those of ordinary skill in the art will appreciate that wood can be used at temperatures from about 6,400 BTU / pound (air drying basis) to about 7,600 BTU / pound (or 20% moisture) , And an agricultural residue such as switchgrass has an energy content of between about 4,300 BTU / pound and about 4,300 BTU / pound, depending on the moisture content of the agricultural residues, It has an energy content of 7,300 BTU / pound (or about 10-17 GJ / t). In addition, those of ordinary skill in the art know that charcoal has an energy content of about 12,800 BTU / pound. Thus, those skilled in the art will appreciate that the range of thermal energy values after half-carbonization may also vary and that the biomass and / or biosolid material having a low initial thermal energy value may be compared with a biomass and / or biosolid material having a high initial thermal energy value Lt; RTI ID = 0.0 > thermal < / RTI > Moreover, as described herein, the density of high density biomass, the temperature of the flammable liquid, the temperature of the flammable liquid, the temperature of the flammable liquid, and the temperature of the flammable liquid, to obtain a specific thermal energy value for the semi-carbonated high density biomass and / Other factors such as the time of impregnation of high density biomass, and the type of combustible liquid used may vary.
본 발명의 반탄화 고밀도 바이오매스 및/또는 바이오솔리드는 완전건조 기준부 약 6,000BTU/파운드 내지 완전건조 기준부 약 13,000BTU/파운드의 열에너지값, 또는 그 사이의 임의의 열에너지값, 예를 들면, 완전건조 기준부 약 6,000BTU/파운드 내지 완전건조 기준부 약 12,000BTU/파운드, 또는 그 사이의 임의의 열에너지값; 완전건조 기준부 약 6,000BTU/파운드 내지 완전건조 기준부 약 11,000BTU/파운드, 또는 그 사이의 임의의 열에너지값; 완전건조 기준부 약 6,000BTU/파운드 내지 완전건조 기준부 약 10,000BTU/파운드, 또는 그 사이의 임의의 열에너지값; 완전건조 기준부 약 6,000BTU/파운드 내지 완전건조 기준부 약 9,000BTU/파운드, 또는 그 사이의 임의의 열에너지값; 완전건조 기준부 약 9,000BTU/파운드 내지 완전건조 기준부 약 13,000BTU/파운드, 또는 그 사이의 임의의 열에너지값, 예컨대, 예를 들면, 완전건조 기준부 약 9,500BTU/파운드; 완전건조 기준부 약 10,000BTU/파운드; 완전건조 기준부 약 10,500BTU/파운드; 완전건조 기준부 약 11,000BTU/파운드; 완전건조 기준부 약 11,500BTU/파운드; 완전건조 기준부 약 12,000BTU/파운드; 완전건조 기준부 약 12,500BTU/파운드; 완전건조 기준부 약 13,000BTU/파운드, 또는 그 사이의 임의의 열에너지값을 가질 수 있다. 열에너지값은 또한, 미터톤당 기가쥴(GJ/t)의 관점으로 표시될 수도 있다. 따라서, 반탄화 고밀도 바이오매스 및/또는 바이오솔리드는 완전건조 기준부 약 22GJ/t 내지 완전건조 기준부 약 27GJ/t, 또는 그 사이의 임의의 열에너지값, 예를 들면, 완전건조 기준부 약 22GJ/t 내지 완전건조 기준부 약 26.5GJ/t, 또는 그 사이의 임의의 열에너지값; 완전건조 기준부 약 22GJ/t 내지 완전건조 기준부 약 26GJ/t 또는 그 사이의 임의의 열에너지값; 완전건조 기준부 약 22GJ/t 내지 완전건조 기준부 약 26GJ/t 또는 그 사이의 임의의 열에너지값; 완전건조 기준부 약 22GJ/t 내지 완전건조 기준부 약 25GJ/t 또는 그 사이의 임의의 열에너지값; 완전건조 기준부 약 22GJ/t 내지 완전건조 기준부 약 24GJ/t 또는 그 사이의 임의의 열에너지값; 또는 완전건조 기준부 약 22GJ/t 내지 완전건조 기준부 약 23GJ/t 또는 그 사이의 임의의 열에너지값을 포함할 수 있다.The semi-carbonated high density biomass and / or biosolids of the present invention may have a thermal energy value of between about 6,000 BTU / pound full drying reference and about 13,000 BTU / pound full drying reference, or any thermal energy value therebetween, A value of about 6,000 BTU / pound of complete drying reference to about 12,000 BTU / pound of complete drying reference, or any thermal energy value in between; A value of about 6,000 BTU / pound of complete drying reference to about 11,000 BTU / pound of complete drying reference, or any thermal energy value in between; A value of about 6,000 BTU per pound of complete drying reference to about 10,000 BTU per pound of total drying reference, or any thermal energy value in between; A value of about 6,000 BTU / pound of complete drying reference to about 9,000 BTU / pound of complete drying reference, or any thermal energy value in between; About 9,000 BTU per pound full dry reference to about 13,000 BTU per pound full dry reference, or any thermal energy value therebetween, e.g., about 9,500 BTU per pound of complete drying reference; Approximately 10,000 BTU / pound of complete drying standards; Approximately 10,500 BTU / pound of complete drying standard; Approximately 11,000 BTU / pound of complete drying standards; Approximately 11,500 BTU / pound of complete drying standards; Approximately 12,000 BTU / pound of complete drying standards; Approximately 12,500 BTU / pound dry basis; And a total dry basis of about 13,000 BTU / pound, or any thermal energy value therebetween. The thermal energy value may also be expressed in terms of gigajoules per metric ton (GJ / t). Thus, the semi-carbonated high density biomass and / or biosolid may have a total dry basis of about 22 GJ / t to a full dry basis of about 27 GJ / t, or any thermal energy value therebetween, for example, / t to a full drying reference of about 26.5 GJ / t, or any thermal energy value in between; A total dry energy reference value of about 22 GJ / t to a total dry reference of about 26 GJ / t or any thermal energy value therebetween; A total dry energy reference value of about 22 GJ / t to a total dry reference of about 26 GJ / t or any thermal energy value therebetween; Any thermal energy value between about 22 GJ / t for a complete drying reference to about 25 GJ / t for a complete drying reference; A total dry energy reference value of about 22 GJ / t to a total dry reference of about 24 GJ / t or any thermal energy value therebetween; Or from about 22 GJ / t for a complete drying reference to about 23 GJ / t for a complete drying reference, or any thermal energy value therebetween.
그리고, 본 명세서에 개시된 반탄화 고밀도 바이오매스는 완전건조 기준부 약 50탄소% 내지 완전건조 기준부 약 65탄소%의 탄소함량 또는 그 사이의 임의의 양을 가질 수 있다. 예를 들면, 제한없이, 반탄화 고밀도 바이오매스의 탄소 함량은 완전건조 기준부 약 51탄소%, 완전건조 기준부 52탄소%, 완전건조 기준부 53탄소%, 완전건조 기준부 54탄소%, 완전건조 기준부 55탄소%, 완전건조 기준부 56탄소%, 완전건조 기준부 57탄소%, 완전건조 기준부 58탄소%, 완전건조 기준부 59탄소%, 완전건조 기준부 60탄소%, 완전건조 기준부 61탄소%, 완전건조 기준부 62탄소%, 완전건조 기준부 63탄소%, 완전건조 기준부 64탄소%, 완전건조 기준부 65탄소%, 또는 그 사이의 임의의 양일 수 있다.And, the semi-carbonated high density biomass disclosed herein can have a carbon content of between about 50 carbon% complete dry reference and about 65 carbon% complete dry reference, or any amount therebetween. For example, without limitation, the carbon content of the semi-carbonated high density biomass is approximately 51% carbon basis of complete drying reference, 52% carbon base of complete drying reference, 53% carbon base of complete drying reference, 54
반탄화 최종 생성물은 분말 및/또는 열의 생성을 위한 연료로서 사용하기에 특히 적당한 과립 및/또는 분말 형태로 용이하게 분쇄가능하다. 게다가, 반탄화 물질은 용이하게 수송 및 저장되며, 본래 소수성이다.The semi-carbonated end product is readily pulverizable in granular and / or powder form particularly suitable for use as a fuel for the production of powders and / or heat. In addition, the semi-carbonized material is easily transported and stored, and is inherently hydrophobic.
비-반탄화 바이오매스 물질과 대조적으로 높은 에너지 밀도값을 갖는 반탄화 고밀도 바이오매스 및/또는 바이오솔리드 물질을 제조하기 위한, 본 발명의 예시 방법을 설명하는 도 1에 도식 플로우차트가 도시되어 있다. 본 구현예에서, 개시 비가공 바이오매스 물질(2)이 고밀화되어 있지 않으며, 반탄화 고밀도 바이오매스 물질의 제조방법은 비가공 바이오매스 물질(2)을 고밀도 바이오매스 물질(20)로 건조 및 고밀화하는 초기 단계들을 포함한다. 반탄화 방법을 위해, 상기 설명한 바와 같이 수용 용기(10)에 가연성 액체(12)를 채운다. 가연성 액체(12)를 약 160℃ 내지 약 320℃ 범위의 온도로 가열하고, 및 고밀도 바이오매스 물질(20)을 수용 용기(10)내 뜨거운 가연성 액체(12)에 함침한다. 고밀도 바이오매스 물질(20)이 뜨거운 가연성 액체(12)에 완전히 함침되어, "무산소" 환경이 형성된다. 뜨거운 가연성 액체(12)는 약 160℃ 내지 약 320℃ 범위의 온도 또는 그 사이의 임의의 온도에서 유지될 수 있다. 선택적으로, 뜨거운 가연성 액체(12)의 온도는 약 160℃ 내지 약 320℃에서 공정동안 다양할 수 있다. 가연성 액체(12)가 특정 온도에서 유지되든, 공정동안 변화되든, 고밀도 바이오매스(20)의 온도는 초기 온도로부터 약 160℃ 내지 약 320℃ 범위의 온도, 또는 그 사이의 임의의 온도로 증가된다. 상기 가열공정동안, 고밀도 바이오매스(20) 밖으로 대부분의 수분이 빠져나가고, 고밀도 바이오매스(20)는 흡열반응에서 열에너지를 흡수한다. 고밀도 바이오매스(20)는 또한, 화학적 및 구조적 변화들을 겪으며, 고밀도 바이오매스(20)내에 함유된 일부 VOC들을 배출한다. 얻어진 반탄화 고밀도 바이오매스(30)를 수용 용기(10)로부터 제거하고, 냉각 시스템(32)에서 냉각한다.There is shown a schematic flow chart in Figure 1 illustrating an exemplary method of the present invention for producing semi-carbonated high density biomass and / or biosolid materials in contrast to non-semi- carbonated biomass materials having high energy density values . In this embodiment, the starting unprocessed biomass material 2 is not densified, and the method of making the semi-carbonized high density biomass material includes drying and densifying the unprocessed biomass material 2 with the high
반탄화를 위한 고밀도 바이오매스 물질(20)을 생성하기 위해 당 분야에 설명된 임의의 고밀화 방법의 종류가 본 발명의 방법에 사용될 수 있다. 예를 들면, 고밀화기(5)는 당 분야에 공지된 바와 같이, 펠리타이저(pelletizer)일 수 있으며, (예를 들면, 가공사료 압출기(pellet mill extruder), 스크류 압출기(screw extruder)를 포함하는) 펠릿제조용 압출방법, 해머 밀, 피스톤 프레스 또는 바이오매스를 탄으로 압착하기 위한 휠 프레스 또는 브리케터를 포함할 수 있으며, 또는 응집을 포함할 수 있다. 고밀화는 또한, 펠릿 품질이 유지되도록 고밀화 방법동안 펠릿 결합제의 첨가단계를 포함할 수 있다. 고밀화 방법은 또한, 기계적 작용 및 마찰과 가열을 통해 비가공 바이오매스 물질(2)을 예열 및 용융하여, 부피를 크게 감소시키고, 일부 수분 및 공기를 제거하고, 바이오매스의 온도를 증가시키는 단계를 포함할 수 있다. 비가공 바이오매스 물질(2)이 고밀화된 후, 얻어진 고밀도 바이오매스(20)가 반탄화 방법을 통해 진행한다.Any kind of densification method described in the art for producing high
본 발명은 또한, 고밀화 전 및/또는 후, 및 반탄화 전에, 비가공 바이오매스 물질(2)내 수분 함량을 감소시키기 위해 건조기(7)가 사용될 수 있음을 제공한다. 당 분야에 통상의 기술을 가진 자들은 당 분야에 공지된 임의의 건조기, 예컨대 예를 들면, 알텐테크(Altentech)™ 바이오버티드라이어(Biovertidryer)™(Altentech™ Power Inc.제, Vancouver, BC, 캐나다)가 고밀화기(5)와 함께 사용될 수 있음을 인지할 것이다. 건조 방법은 반탄화 이전에 고밀도 바이오매스 물질(20)의 추가 가열에 사용가능하며, 그럼으로써 반탄화 방법의 효율이 증가한다.The present invention also provides that the dryer 7 can be used to reduce the moisture content in the raw biomass material 2 before and / or after densification and before semi-carbonization. Those skilled in the art will appreciate that any dryer known in the art may be used, such as, for example, Altentech ™ Biovertidryer ™ (Altentech ™ Power Inc., Vancouver, BC, Canada ) May be used with the
건조기(7) 및/또는 고밀화기(5)(또는 조합된 건조기/고밀화기)는 가연성 액체(12)를 함유하는 수용 용기(10) 부근에 위치될 수 있다. 상기 배열에 의해, 고밀도 바이오매스(20)는 고밀화기(5) 및/또는 건조기(7)(또는 조합된 건조기/고밀화기)로부터 수용 용기(10)로, 그 사이에 고밀도 바이오매스(20)를 냉각시키지 않으면서 직접 옮길 수 있다. 당 분야에 통상의 기술을 가진 자들은 고밀화기의 작용 및 비가공 물질을 압축 생성물로 용융하는 것을 통해, 고밀화기가 상당한 열을 발생시켜, 가열된 고밀도 생성물이 얻어진다는 것을 인지할 것이다. 당 분야에 공지된 건조기들은 비가공 바이오매스로부터 수분을 추출하기 위해 상당한 열을 사용하므로, 고밀도 생성물의 열을 더욱 증가시킨다. 따라서, 고밀도 바이오매스(20)는 고밀화 및/또는 건조 직후 주위 온도 이상의 온도로 있다. 고밀화기(5) 및/또는 건조기(7)(또는 조합된 건조기/고밀화기)로부터 수용 용기(10)로 고밀도 바이오매스(20)를 직접 수송하는 것은 바이오매스를 반탄화하는 비용을 더욱 감소시키는 것을 도우며, 가연성 액체(12)에 들어가는 고밀도 바이오매스(20)의 초기 온도가 주위 온도보다 높기 때문에 방법의 효율을 증가시킬 수 있다. 선택적으로, 고밀도 바이오매스(20)는 고밀화기(5) 및/또는 건조기(7)(또는 조합된 건조기/고밀화기)로부터 수용 용기(10)로 옮기기 전에 냉각될 수 있다.The dryer 7 and / or the densifier 5 (or a combined dryer / densifier) may be located near the
중요하게는, 본 발명은 임의의 오일 종류와 접촉하기 전에 고밀화를 제공하며; 즉 비가공 바이오매스 물질(2)은 가연성 액체의 임의의 오일과 접촉하기 전에 고밀화된다(또는, 고밀도 바이오매스(20)가 개시 물질로서 사용된다). 당 분야에 통상의 기술을 가진 자들은 지방 및 오일이 증기 흡수를 방해할 수 있어서 펠릿화능력(pelletability)을 감소시킬 수 있음을 인지할 것이다. 지방 및 오일들은 펠릿화동안 사용될 수 있지만, 일반적으로 다이스(the die)를 윤활하고, 다이스가 냉각된후 부드럽게 개시되도록 할 수 있다. 셧다운 이전에 다이스를 퍼지(purge)하기 위해 고밀화후 오일이 비가공 바이오물질과 혼합되며, 바이오매스의 실제 펠릿화를 위해 혼합되지 않는다. 실제로, 펠릿 프레스로부터 오일-포화된 바이오매스가, 이후 셧다운 순서로 재사용하기 위해 펠릿화후 저장될 수 있다(예를 들면, Kofman, PD. “The production of wood pellets.” Coford Connects, Processing/Products No. 10, pages 1-6, 2012 참조). 따라서, 본 발명은 고밀화 이전에 바이오매스를 오일로 코팅하는 종래의 방법들과 대조적으로, 개선된 반탄화 고밀도 바이오매스를 제공한다.Importantly, the present invention provides densification prior to contact with any oil type; The raw biomass material 2 is densified prior to contact with any oil of the combustible liquid (or
수용 용기(10)는 약 320℃ 이하의 온도로 가열될 수 있는 임의의 용기 종류일 수 있으며, 연장된 시간동안 약 320℃ 이하의 온도에서 뜨거운 가연성 액체를 유지할 수 있다. 따라서, 수용 용기(10)는 간단한 디자인을 가지는 것으로 이해된다. 예를 들면, 수용 용기(10)는 PITCO® 프라이어(PITCO는 Pitco Frialator, Inc.의 등록 상표명임, Burlington, Vermont, U.S.A.), VULCAN® 프라이어 (VULCAN은 Vulcan-Hart Corporation 의 등록 상표명임, Chicago, Illinois, U.S.A.), FRYMASTER®(FRYMASTER는 Frymaster LLC 의 등록 상표명임, Shreveport, Louisiana, U.S.A.), Southbend 프라이어, 또는 DEAN® 프라이어 (DEAN은 Frymaster LLC 의 등록 상표명임, Shreveport, Louisiana, U.S.A.)로 예시되는 상업용으로 사용가능한 딥 프라이어일 수 있으며; 또는 수용 용기(10)는 연장된 시간동안 가연성 액체를 약 320℃의 온도로 유지할 수 있는 임의의 크기의 드럼, 탱크, 포트 또는 다른 용기일 수 있다. 수용 용기(10)는 가연성 액체(12)와 함께 원하는 양의 고밀도 바이오매스(20)를 수용하기 위해 충분한 크기를 가진다.The
가연성 액체(12)는 수용 용기(10) 아래에 열공급원을 직접 사용하거나, 가연성 액체(12)를 가열하기 위한 외부 열공급원을 사용하여 가열될 수 있으며, 일단 그의 작업온도에 도달하면, 수용 용기(10)로 옮길 수 있다. 외부 열공급원은 추가의 열교환기와 함께 또는 없이, 예를 들면, 보통의 열 생성량을 갖는 원자로, 석탄 또는 천연가스를 연소시키는 용광로(furnace), 또는 생성된 바이오석탄의 일부일 수 있다.The
본 명세서에 설명된 예시 방법들의 비용을 최소화하기 위해, 사용된 수용 용기(10)의 크기 및 가연성 액체(12)의 양이 반탄화되는 특정 정량의 고밀도 바이오매스를 완전히 함침시키기에 충분한 크기 및 양으로 제한될 수 있다는 것이 이해된다. 게다가, 고밀도 바이오매스(20)가 소형 펠릿 또는 탄을 포함한다면, 소량의 가연성 액체가 사용될 수도 있다. 따라서, 본 명세서에 설명된 예시 방법들은 방법을 보다 효율적이고 비용이 적게 들도록 하기 위해 변화될 수 있으며, 사용자의 필요에 따라 조정될 수 있다.To minimize the cost of the exemplary methods described herein, the size of the
상기 설명한 바와 같이, 가연성 액체(12)는 약 160℃ 내지 약 320℃ 범위의 온도, 또는 그 사이의 임의의 온도로 가열될 수 있으며, 및 가연성 액체(12)는 반탄화 공정동안 상기 온도에서 유지될 수 있다. 추가의 실시예에 의하면, 가연성 액체(12)가 가열되고 유지될 수 있는 온도는 약 180℃ 내지 약 320℃ 범위의 온도 또는 그 사이의 임의의 온도에서; 약 180℃ 내지 약 300℃ 범위의 온도, 또는 그 사이의 임의의 온도에서; 약 200℃ 내지 약 320℃ 범위의 온도 또는 그 사이의 임의의 온도에서; 약 200℃ 내지 약 310℃ 범위의 온도 또는 그 사이의 임의의 온도에서; 약 200℃ 내지 약 300℃ 범위의 온도 또는 그 사이의 임의의 온도에서; 약 200℃ 내지 약 290℃ 범위의 온도 또는 그 사이의 임의의 온도에서; 약 200℃ 내지 약 280℃ 범위의 온도 또는 그 사이의 임의의 온도에서; 약 200℃ 내지 약 270℃ 범위의 온도 또는 그 사이의 임의의 온도에서; 약 200℃ 내지 약 260℃ 범위의 온도 또는 그 사이의 임의의 온도에서; 약 200℃ 내지 약 250℃ 범위의 온도 또는 그 사이의 임의의 온도에서; 약 200℃ 내지 약 240℃ 범위의 온도 또는 그 사이의 임의의 온도에서; 약 220℃ 내지 약 300℃ 범위의 온도 또는 그 사이의 임의의 온도에서; 약 220℃ 내지 약 290℃ 범위의 온도 또는 그 사이의 임의의 온도에서; 약 220℃ 내지 약 280℃ 범위의 온도 또는 그 사이의 임의의 온도에서; 약 220℃ 내지 약 270℃ 범위의 온도 또는 그 사이의 임의의 온도에서; 약 220℃ 내지 약 260℃ 범위의 온도 또는 그 사이의 임의의 온도에서; 약 220℃ 내지 약 250℃ 범위의 온도 또는 그 사이의 임의의 온도에서; 약 220℃ 내지 약 240℃ 범위의 온도 또는 그 사이의 임의의 온도에서 변화할 수 있거나; 또는 약 162℃, 165℃, 168℃, 170℃, 172℃, 175℃, 178℃, 180℃, 181℃, 182℃, 183℃, 184℃, 185℃, 186℃, 187℃, 188℃, 189℃, 190℃, 191℃, 192℃, 193℃, 194℃, 195℃, 196℃, 197℃, 198℃, 199℃, 200℃, 201℃, 202℃, 203℃, 204℃, 205℃, 206℃, 207℃, 208℃, 209℃, 210℃, 211℃, 212℃, 213℃, 214℃, 215℃, 216℃, 217℃, 218℃, 219℃, 220℃, 221℃, 222℃, 223℃, 224℃, 225℃, 226℃, 227℃, 228℃, 229℃, 230℃, 231℃, 232℃, 233℃, 234℃, 235℃, 236℃, 237℃, 238℃, 239℃, 240℃, 241℃, 242℃, 243℃, 244℃, 245℃, 248℃, 250℃, 252℃, 255℃, 258℃, 260℃, 262℃, 264℃, 266℃, 268℃, 270℃, 272℃, 274℃, 276℃, 278℃, 280℃, 282℃, 284℃, 286℃, 288℃, 290℃, 292℃, 294℃, 296℃, 298℃, 300℃, 302℃, 304℃, 306℃, 308℃, 310℃, 312℃, 314℃, 316℃, 318℃, 320℃, 또는 그 사이의 임의의 온도일 수 있다.As described above, the
가연성 액체(12)의 온도가 단계식으로 가열될 수 있음을 추가로 고려한다. 상기 단계식 가열은 동일한 가연성 액체가 초기 온도로 가열된후, 고밀도 바이오매스(20)를 반탄화하기 위해 증가된 온도로 가열되도록 단일의 수용 용기(10)에서 실시될 수 있다. 단일의 수용 용기(10)를 사용하면, 여러개의 수용 용기들(10) 사이에 고밀도 바이오매스(20)를 옮기고, 다중 부피의 가연성 액체(12)를 사용하고, 및 다중 부피의 가연성 액체(12)를 가열하는 것과 관련된 임의의 비용이 감소된다.It is further contemplated that the temperature of the
가연성 액체(12)는 고밀도 바이오매스(20)로 적재하기 전에 초기 저온으로 가열될 수 있다. 일단 고밀도 바이오매스(20)가 특정 시간동안 낮은 초기 온도에서 가연성 액체(12)내에 함침된다면, 가연성 액체(12)는 반탄화를 위한 높은 온도로 가열될 수 있다. 가연성 액체(12) 및 고밀도 바이오매스(20)의 상기 단계식 가열에 의해, 보다 효율적이고 비용이 더 적은 방법이 얻어지며, 고밀도 바이오매스(20)를 그의 개시 온도로부터 높은 온도로 가열하기 위해, 및 고밀도 바이오매스로부터 대부분의 수분을 배출시키기 위해 초기의 저온이 사용될 수 있으며; 한편 고밀도 바이오매스(20)를 반탄화하기 위한 보다 짧은 시간동안 더 높은 온도가 사용될 수 있다. 따라서, 짧은 시간동안 높은 온도가 요구됨에 따라, 에너지가 거의 필요하지 않을 수 있다. 예로서, 가연성 액체(12)는 약 110℃ 내지 약 200℃ 범위의 온도, 또는 그 사이의 임의의 온도, 예를 들면 약 110℃, 112℃, 114℃, 116℃, 118℃, 120℃, 122℃, 124℃, 126℃, 128℃, 130℃, 132℃, 134℃, 136℃, 138℃, 140℃, 142℃, 144℃, 148℃, 150℃, 151℃, 152℃, 153℃, 154℃, 155℃, 156℃, 157℃, 158℃, 159℃, 160℃, 161℃, 162℃, 163℃, 164℃, 165℃, 166℃, 167℃, 168℃, 169℃, 170℃, 171℃, 172℃, 173℃, 174℃, 175℃, 176℃, 177℃, 178℃, 179℃, 180℃, 182℃, 185℃, 188℃, 190℃, 192℃, 195℃, 198℃, 200℃, 또는 그 사이의 임의의 온도로 초기에 가열될 수 있다. 고밀도 바이오매스(20)는 약 2분 내지 약 30분, 또는 그 사이의 임의의 시간량동안, 예를 들면 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5, 8, 8.5, 9, 9.5, 10, 10.5, 11, 11.5, 12, 12.5, 13, 13.5, 14, 14.5, 15, 15.5, 16, 16.5, 17, 17.5, 18, 18.5, 19, 19.5, 20, 20.5, 21, 21.5, 22, 22.5, 23, 23.5, 24, 24.5, 25, 25.5, 26, 26.5, 27, 27.5, 28, 28.5, 29, 29.5, 30분, 또는 그 사이의 임의의 시간량동안 저온내에 함침될 수 있다. 초기 열처리 기간후, 그 안에 함침된 고밀도 바이오매스(20)를 함유하는 가연성 액체(12)는 약 180℃ 내지 약 320℃의 온도, 또는 그 사이의 임의의 온도, 예를 들면 약 181℃, 182℃, 183℃, 184℃, 185℃, 186℃, 187℃, 188℃, 189℃, 190℃, 191℃, 192℃, 193℃, 194℃, 195℃, 196℃, 197℃, 198℃, 199℃, 200℃, 201℃, 202℃, 203℃, 204℃, 205℃, 206℃, 207℃, 208℃, 209℃, 210℃, 211℃, 212℃, 213℃, 214℃, 215℃, 216℃, 217℃, 218℃, 219℃, 220℃, 221℃, 222℃, 223℃, 224℃, 225℃, 226℃, 227℃, 228℃, 229℃, 230℃, 231℃, 232℃, 233℃, 234℃, 235℃, 236℃, 237℃, 238℃, 239℃, 240℃, 241℃, 242℃, 243℃, 244℃, 245℃, 248℃, 250℃, 252℃, 255℃, 258℃, 260℃, 262℃, 264℃, 266℃, 268℃, 270℃, 272℃, 274℃, 276℃, 278℃, 280℃, 282℃, 284℃, 286℃, 288℃, 290℃, 292℃, 294℃, 296℃, 298℃, 300℃, 302℃, 304℃, 306℃, 308℃, 310℃, 312℃, 314℃, 316℃, 318℃, 320℃, 또는 그 사이의 임의의 온도로 추가로 가열될 수 있으며, 여기에 제한되지 않는다. 고밀도 바이오매스(20)는 약 2분 내지 약 60분, 또는 그 사이의 임의의 시간량동안, 예를 들면 2.5분, 3분, 3.5분, 4분, 4.5분, 5분, 5.5분, 6분, 6.5분, 7분, 7.5분, 8분, 8.5분, 9분, 9.5분, 10분, 10.5분, 11분, 11.5분, 12분, 12.5분, 13분, 13.5분, 14분, 14.5분, 15분, 15.5분, 16분, 16.5분, 17분, 17.5분, 18분, 18.5분, 19분, 19.5분, 20분, 20.5분, 21분, 21.5분, 22분, 22.5분, 23분, 23.5분, 24분, 24.5분, 25분, 25.5분, 26분, 26.5분, 27분, 27.5분, 28분, 28.5분, 29분, 29.5분, 30분, 32분, 34분, 36분, 38분, 40분, 42분, 44분, 46분, 48분, 50분, 52분, 54분, 56분, 58분, 60분, 또는 그 사이의 임의의 시간량동안 높은 온도에서 반탄화될 수 있다.The
본 발명은 수용 용기(10)로 직접 적재되는 고밀도 바이오매스 물질(20)을 고려한다. 선택적으로, 바이오매스 물질(20)은 홀더(22)에 적재될 수 있으며, 그후 수용 용기(10)내에 함침된다.The present invention contemplates a high density biomass material (20) that is loaded directly into the containment vessel (10). Alternatively, the
홀더(22)가 예시 방법에 사용될 때, 고밀도 바이오매스 물질(20)을 가연성 액체(12)와 직접 접촉시키기 위해, 홀더(22)는 반탄화되는 고밀도 공급원료와 맞을 수 있고, 수용 용기(10)내에 맞을 수 있고, 수용 용기(10)내 가연성 액체(12)로 다공성이지만, 고밀도 공급원료로는 다공성이 아닌, 임의의 종류의 홀더일 수 있다. 상기와 같이, 홀더(22)는 홀더(22)내에 함유되어 있는 고밀도 바이오매스(20) 또는 반탄화 고밀도 바이오매스(30)가 홀더(22) 밖으로 빠지는 것을 방지하며, 고밀도 바이오매스(20)를 가열 및 반탄화하기 위해 홀더(22)를 통해 가연성 액체(12)가 흐르도록 한다. 예를 들면, 제한없이, 홀더(22)는 그의 외벽에 천공을 갖는 와이어 체 바스켓 또는 철망 바스켓 또는 다른 종류의 바스켓일 수 있다. 홀더(22)는 가연성 액체(12)의 열을 견딜 수 있으며, 연장된 시간동안 약 320℃ 이하의 온도로 가열될 수 있음을 이해하고 있다.When the
고밀도 바이오매스(20)가 가연성 액체(12)내에 완전히 함침되는 것을 고려하면, 약 160℃ 내지 약 280℃ 범위의 온도, 또는 그 사이의 임의의 온도로 가열되며, 고밀도 바이오매스(20)는 반탄화 방법의 완료에 의해, 약 160℃ 내지 약 320℃ 범위의 온도, 또는 그 사이의 임의의 온도로 가열된다. 추가의 실시예에 의하면, 예시 방법의 끝부분에 반탄화 고밀도 바이오매스(30)의 온도는 약 180℃ 내지 약 320℃ 범위, 또는 그 사이의 임의의 온도; 약 180℃ 내지 약 300℃, 또는 그 사이의 임의의 온도; 약 200℃ 내지 약 320℃, 또는 그 사이의 임의의 온도; 약 200℃ 내지 약 310℃, 또는 그 사이의 임의의 온도; 약 200℃ 내지 약 300℃, 또는 그 사이의 임의의 온도; 약 200℃ 내지 약 290℃, 또는 그 사이의 임의의 온도; 약 200℃ 내지 약 280℃, 또는 그 사이의 임의의 온도; 약 200℃ 내지 약 270℃, 또는 그 사이의 임의의 온도; 약 200℃ 내지 약 260℃, 또는 그 사이의 임의의 온도; 약 200℃ 내지 약 250℃, 또는 그 사이의 임의의 온도; 약 200℃ 내지 약 240℃, 또는 그 사이의 임의의 온도; 약 220℃ 내지 약 300℃, 또는 그 사이의 임의의 온도; 약 220℃ 내지 약 290℃, 또는 그 사이의 임의의 온도; 약 220℃ 내지 약 280℃, 또는 그 사이의 임의의 온도; 약 220℃ 내지 약 270℃, 또는 그 사이의 임의의 온도; 약 220℃ 내지 약 260℃, 또는 그 사이의 임의의 온도; 약 220℃ 내지 약 250℃, 또는 그 사이의 임의의 온도; 약 220℃ 내지 약 240℃, 또는 그 사이의 임의의 온도에서 변화할 수 있거나, 또는 약 162℃, 165℃, 168℃, 170℃, 172℃, 175℃, 178℃, 180℃, 181℃, 182℃, 183℃, 184℃, 185℃, 186℃, 187℃, 188℃, 189℃, 190℃, 191℃, 192℃, 193℃, 194℃, 195℃, 196℃, 197℃, 198℃, 199℃, 200℃, 201℃, 202℃, 203℃, 204℃, 205℃, 206℃, 207℃, 208℃, 209℃, 210℃, 211℃, 212℃, 213℃, 214℃, 215℃, 216℃, 217℃, 218℃, 219℃, 220℃, 221℃, 222℃, 223℃, 224℃, 225℃, 226℃, 227℃, 228℃, 229℃, 230℃, 231℃, 232℃, 233℃, 234℃, 235℃, 236℃, 237℃, 238℃, 239℃, 240℃, 241℃, 242℃, 243℃, 244℃, 245℃, 248℃, 250℃, 252℃, 255℃, 258℃, 260℃, 262℃, 264℃, 266℃, 268℃, 270℃, 272℃, 274℃, 276℃, 278℃, 280℃, 282℃, 284℃, 286℃, 288℃, 290℃, 292℃, 294℃, 296℃, 298℃, 300℃, 302℃, 304℃, 306℃, 308℃, 310℃, 312℃, 314℃, 316℃, 318℃, 320℃, 또는 그 사이의 임의의 온도일 수 있다. 당업자는 수용 용기(10)로부터 제거하기 전에, 반탄화 방법의 끝부분에 반탄화 고밀도 바이오매스(30)의 온도가 개시 원료물질, 고밀도 바이오매스(20)이 가열된 가연성 액체(12)내에 함침되는 시간, 사용된 가연성 액체(12)의 종류, 및 가연성 액체(12)의 온도에 따라 다를 것이라는 것을 인지할 것이다.
가연성 액체(12)내에 고밀도 바이오매스(20)를 함침하는 동안, 및 반탄화 방법동안, 얻어진 반탄화 고밀도 바이오매스(30)이 일부 흡수된 가연성 액체(12)를 보유하도록, 고밀도 바이오매스(20)가 가연성 액체(12)를 흡수한다. 고밀도 바이오매스(20)에 의해 흡수되고, 후-반탄화 고밀도 바이오매스(30)내에 보유된 가연성 액체(12)의 양은 예를 들면, 개시 공급원료의 물리화학적 특성, 고밀도 바이오매스(20)의 밀도, 개시 공급원료의 양, 가연성 액체(12)내 고밀도 바이오매스(20)의 함침 시간, 사용된 가연성 액체(12), 및 가연성 액체(12)의 온도를 포함하는 여러 다른 요소들에 따라 다르다. 실시예 4 및 5에서 설명 및 추가로 기술될 바와 같이, 고밀도 바이오매스(20)에 의한 가연성 액체(12)의 흡수는 일정한 속도로 일어나지 않는다. 가연성 액체(12)는 반탄화 방법에서 후반에 발생하는 흡수 속도와 대조되는 높은 속도로 초기에 흡수된다. 예를 들면, 반탄화 방법 초반에 흡수속도는 투입되는 완전건조 고밀도 바이오매스의 질량당 약 9% 내지 약 18% w/w 가연성 액체일 수 있거나, 제한없이, 약 10%, 11%, 12%, 13%, 14%, 15%, 16%, 17%와 같은 그 사이의 임의의 속도, 또는 그 사이의 임의의 속도일 수 있다. 가연성 액체(12)의 초반 높은 흡수속도이후, 흡수 속도가 감소하며, 반탄화 방법동안 일정시간동안 상당히 일정한 속도로 유지된다. 반탄화 방법의 중간부분동안 일어나는 상기 낮은 속도는 투입되는 완전건조 고밀도 바이오매스의 질량당 약 6% 내지 약 14% w/w 가연성 액체일 수 있거나, 제한없이 약 7%, 8%, 9%, 10%, 11%, 12%, 13%와 같은 그 사이의 임의의 속도, 또는 그 사이의 임의의 속도일 수 있다. 가연성 액체(12)내에 고밀도 바이오매스(20)가 긴 시간동안 함침된다면, 고밀도 바이오매스(20)에 의한 가연성 액체(12)의 흡수 속도가 실질적으로 감소한다는 사실이 발견되었다. 예를 들면, 반탄화 방법의 후반 기간동안 흡수 속도는 초기 흡수 속도의 고밀도 바이오매스의 질량당 약 2% 내지 약 10% w/w 가연성 액체일 수 있거나, 제한없이 약 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%와 같은 그 사이의 임의의 속도, 또는 그 사이의 임의의 속도일 수 있다. 고밀도 바이오매스(20)가 가연성 액체(12)내에 긴 시간동안 함침된다면, 고밀도 바이오매스(20)에 의한 가연성 액체(12)의 흡수 속도는 음성 속도로 떨어지지 않을 수도 있다. 반탄화 방법이 점점 더 연장된 시간동안 유지됨에 따라, 반탄화 방법의 초기 단계동안 고밀도 바이오매스(20)에 의해 흡수된 가연성 액체(12)의 일부는 반탄화 고밀도 바이오매스(30)으로부터 방출될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 상기 설명한 바와 같이, 흡수 속도가 고속에서, 일정한 속도로, 낮은 흡수속도, 또는 음성 속도에서 일어나는 시간 범위들; 즉 반탄화 고밀도 바이오매스(20)에 의한 가연성 액체의 손실은 가연성 액체(12)의 온도, 개시 공급원료의 물리-화학적 특성들, 개시 공급원료의 양, 가연성 액체(12), 사용된 가연성 액체(12)의 종류, 및 다른 요소들 중 하나 또는 이상에 따라 다를 것이다. 그러나, 고밀도 바이오매스(20)에 의한 가연성 액체(12)의 흡수 속도가 반탄화 방법동안 변화하여, 흡수 속도가 초기에 더 높고, 이후에 시간이 경과하면서 감소하고, 및 궁극적으로, 잠재적으로 공정 초반에 흡수된 일부 가연성 액체(12)가 손실된다는 점은 분명하다. 상기 밝혀진 사실들에 기초하여, 반탄화 방법의 지속은 그 안에 흡수된 다른 양의 가연성 액체(12)에 의해, 반탄화 고밀도 바이오매스(30)를 얻기 위해 변화될 수 있다.The high-density biomass 20 (20) is formed so as to retain the partially absorbed combustible liquid (12) during impregnation of the high-density biomass (20) in the combustible liquid (12) ) Absorbs the combustible liquid (12). The amount of combustible liquid 12 that is absorbed by the
고밀도 바이오매스(20)이 가연성 액체(12)내에 함침되는 시간량은 다른 변수들, 예를 들면 크기 및 초기 온도를 포함하는, 개시 공급원료의 특성들, 수용 용기(10)의 사이즈, 반탄화를 위한 개시 공급원료의 양, 가연성 액체(12)의 양, 가연성 액체(12)의 종류, 및 원하는 반탄화 고밀도 바이오매스(30)의 물리-화학적 특성들, 예를 들면 질량, 그 안에 함유된 오일의 양, 탄소 함량, 소수성 성질 및 열에너지값(BTU/파운드 또는GJ/t)에 따라 변화될 수 있다. 실시예에 의하면, 가연성 액체(12)내 고밀도 바이오매스(20)의 함침 시간은 약 2분 내지 약 120분, 또는 그 사이의 임의의 시간량; 예를 들면 약 2분 내지 약 110분, 또는 그 사이의 임의의 시간량; 약 2분 내지 약 100분, 또는 그 사이의 임의의 시간량; 약 2분 내지 약 90분, 또는 그 사이의 임의의 시간량; 약 2분 내지 약 80분, 또는 그 사이의 임의의 시간량; 약 2분 내지 약 75분, 또는 그 사이의 임의의 시간량; 약 2분 내지 약 70분, 또는 그 사이의 임의의 시간량; 약 2분 내지 약 65분, 또는 그 사이의 임의의 시간량; 약 2분 내지 약 60분, 또는 그 사이의 임의의 시간량; 약 2분 내지 약 55분, 또는 그 사이의 임의의 시간량; 약 2분 내지 약 50분, 또는 그 사이의 임의의 시간량; 약 2분 내지 약 45분, 또는 그 사이의 임의의 시간량; 약 2분 내지 약 40분, 또는 그 사이의 임의의 시간량; 약 2분 내지 약 35분, 또는 그 사이의 임의의 시간량; 약 2분 내지 약 30분, 또는 그 사이의 임의의 시간량; 약 2분 내지 약 25분, 또는 그 사이의 임의의 시간량; 약 2분 내지 약 20분, 또는 그 사이의 임의의 시간량; 약 5분 내지 약 60분, 또는 그 사이의 임의의 시간량; 약 5분 내지 약 55분, 또는 그 사이의 임의의 시간량; 약 5분 내지 약 50분, 또는 그 사이의 임의의 시간량; 약 5분 내지 약 45분, 또는 그 사이의 임의의 시간량; 약 5분 내지 약 40분, 또는 그 사이의 임의의 시간량; 약 5분 내지 약 35분, 또는 그 사이의 임의의 시간량; 약 5분 내지 약 30분, 또는 그 사이의 임의의 시간량; 약 5분 내지 약 25분, 또는 그 사이의 임의의 시간량; 약 5분 내지 약 20분, 또는 그 사이의 임의의 시간량; 약 5분 내지 약 15분, 또는 그 사이의 임의의 시간량; 또는 약 2분, 2.5분, 3분, 3.5분, 4분, 4.5분, 5분, 5.5분, 6분, 6.5분, 7분, 7.5분, 8분, 8.5분, 9분, 9.5분, 10분, 11분, 12분, 13분, 14분, 15분, 16분, 17분, 18분, 19분, 20분, 21분, 22분, 23분, 24분, 25분, 26분, 27분, 28분, 29분, 30분, 32분, 34분, 36분, 38분, 40분, 42분, 44분, 46분, 48분, 50분, 52분, 54분, 56분, 58분, 60분, 또는 그 사이의 임의의 시간량에서 변화할 수 있다.The amount of time that high-
원하는 시간동안 가연성 액체(12)내에 고밀도 바이오매스(20)를 함침시킨 후, 반탄화 고밀도 바이오매스(30)는 수용 용기(10)로부터 회수된다. 고밀도 바이오매스(20)가 수용 용기(10)내에 직접 적재된다면, 수용 용기(10)로부터 반탄화 고밀도 바이오매스(30)을 회수하기 위해 임의의 도구가 사용될 수 있다. 바람직하게는, 본 방법이 가연성 액체(12)의 재사용을 고려하기 때문에, 사용된 도구는 반탄화 고밀도 바이오매스(30)와 함께 제거되는 가연성 액체(12)의 양을 제한할 것이다. 실시예에 의하면, 상기 도구는 제한없이 구멍이 많은 스푼과 같은 천공형 도구일 수 있으며, 또는 한쌍의 겸자, 핀셋, 집게 등일 수 있다. 수용 용기(10)에 고밀도 바이오매스(20)를 적재하기 위해 홀더(22)가 사용된다면, 그후 그 안에 함유된 반탄화 고밀도 바이오매스(30)에 따른 홀더(22)는 수용 용기(10)로부터 제거된다.After impregnating the
반탄화 고밀도 바이오매스(30)에 따라 제거되는 가연성 액체(12)의 양을 최소화함으로써, 가연성 액체(12)를 가능한한 많이 재사용할 수 있기 위해, 반탄화 고밀도 바이오매스(30), 또는 반탄화 고밀도 바이오매스(30)를 함유하는 홀더(22)는 약 15초 내지 약 150초, 또는 그 사이의 임의의 시간동안 상기 수용 용기(10)에 수용될 수 있어, 가연성 액체(12)의 반탄화 고밀도 바이오매스(30)를 배수하고, 재사용을 위해 수용 용기(10)로 가연성 액체(12)를 떨어뜨릴 수 있다. 예를 들면, 제한없이, 반탄화 고밀도 바이오매스(30) 또는 홀더(22)는 약 15초, 16초, 17초, 18초, 19초, 20초, 21초, 22초, 23초, 24초, 25초, 26초, 27초, 28초, 29초, 30초, 31초, 32초, 33초, 34초, 35초, 36초, 37초, 38초, 39초, 40초, 41초, 42초, 43초, 44초, 45초, 48초, 50초, 52초, 55초, 58초, 60초, 65초, 70초, 75초, 80초, 85초, 90초, 95초, 100초, 105초, 110초, 115초, 120초, 125초, 130초, 135초, 140초, 145초, 150초, 또는 그 사이의 임의의 시간량동안 상기 수용 용기(10)에 수용될 수 있다. 시간이 허락한다면, 당업자는 반탄화 고밀도 바이오매스(30), 또는 홀더(22)가 수용 용기(10)내에 보유된 가연성 액체(12)의 양을 극대화하기 위해 긴 시간동안 상기 수용 용기(10)에 고정될 것이라는 것을 인지할 것이다. 따라서, 본 명세서에 설명된 예시 방법은 각 주기에 의한 반탄화동안 오일을 보충하는 비용을 감소시키기 위해, 반탄화 고밀도 바이오매스로 흡수하기 보다는, 수용 용기(10)내에 오일 또는 가연성 액체(12)를 보유하는 것을 극대화한다.Carbonized
본 예시 방법은 냉각 단계를 추가로 제공하며, 포장, 보관, 사용, 또는 수송을 위해 안전하게 취급될 수 있을 때까지, 반탄화 고밀도 바이오매스(30)를 주위근접 온도로 냉각시키기 위한 냉각 시스템(32)에 넣는다. 냉각 시스템(32)은 예를 들면, 반탄화 고밀도 바이오매스(30)를 주위근접 온도로 냉각시키기 위해 충분하 차가운 온도의 물을 채운 냉수조일 수 있다. 예를 들면, 제한없이, 냉수조는 약 0℃ 내지 약 100℃, 또는 그 사이의 임의의 온도, 예를 들면 제한없이, 약 0℃, 2℃, 4℃, 6℃, 8℃, 10℃, 12℃, 14℃, 16℃, 18℃, 20℃, 22℃, 24℃, 26℃, 28℃, 30℃, 32℃, 34℃, 36℃, 38℃, 40℃, 42℃, 44℃, 46℃, 48℃, 50℃, 52℃, 54℃, 56℃, 58℃, 60℃, 62℃, 64℃, 68℃, 70℃, 72℃, 74℃, 76℃, 78℃, 80℃, 82℃, 84℃, 86℃, 88℃, 90℃, 92℃, 94℃, 96℃, 98℃, 100℃, 또는 그 사이의 임의의 온도의 물을 가질 수 있다. 반탄화 고밀도 바이오매스(30)는 약 0.5 내지 약 20분, 또는 그 사이의 임의의 시간량동안, 예를 들면 제한없이, 0.5분, 1분, 2분, 3분, 4분, 5분, 6분, 7분, 8분, 9분, 10분, 11분, 12분, 13분, 14분, 15분, 16분, 17분, 18분, 19분, 20분, 또는 그 사이의 임의의 시간량동안 냉수조에 함침될 수 있다. 반탄화 고밀도 바이오매스(30)는 긴 시간동안 냉수조에 남아있을 수 있으며, 시간량은 많은 요소들, 예를 들면 반탄화 고밀도 바이오매스(30)의 크기, 냉수조의 크기 및 온도, 반탄화 고밀도 바이오매스(30)의 개시 온도(즉, 수용 용기(10)로부터 회수되는 지점에서의 온도), 및 취급을 위한 반탄화 고밀도 바이오매스(30)의 소망온도에 따라 변할 수 있다. 반탄화 방법은 소수성 반탄화 바이오매스를 생성한다. 따라서, 수중에서 반탄화 고밀도 바이오매스(30)를 냉각시키면, 상당량의 물을 흡수하거나, 반탄화 고밀도 바이오매스(30)의 중량이 증가된다. 그러나, 반탄화 고밀도 바이오매스(30)에 의해 흡수된 고밀도 바이오매스(20)가 뜨거운 가연성 액체(12)내에 보유되는 시간량 및 가연성 액체(12)의 온도에 대하여 비례한다. 반탄화 고밀도 바이오매스가 단계식으로 냉각될 수 있어서, 약 50℃ 내지 약 100℃의 온도, 또는 그 사이의 임의의 온도의 물을 갖는 초기 냉수조가 사용된 후, 약 0℃ 내지 약 50℃의 온도, 또는 그 사이의 임의의 온도의 냉수조가 사용된다는 사실을 추가로 고려한다. 이러한 단계식 냉각은 냉각단계의 효율을 증가시킬 수 있으며, 그럼으로써 비용을 감소시키고, 처리량을 증가시킬 수 있다.The present example method further provides a cooling step and is followed by a cooling system 32 for cooling the semi-carbonated
반탄화 고밀도 바이오매스(30)는 홀더(22)없이 냉각 시스템(32)에 직접 넣을 수 있거나, 그 안의 반탄화 고밀도 바이오매스(30)를 함유하는 홀더(22)를 냉각 시스템(32)에 넣을 수 있다. 따라서, 반탄화 고밀도 바이오매스(30)가 상기 설명한, 수용 용기(10)로부터 회수되는 방법과 유사한 방법으로 냉수조로부터 추출될 수 있다. 냉수조와 같은 냉각 시스템(32)의 용도는 동작하기 위한 큰 에너지 또는 공급원들을 필요로 하지 않으며, 따라서 추가의 비용-절감 및 효율을 제공한다. 그리고, 냉각공정동안 추출되는 임의의 증기를 수집하는 것도 또한, 이하에 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 공정의 다른 단계들에서 사용될 수 있다.The semi-carbonized
그리고, 상기 언급된 바와 같이, 반탄화 고밀도 바이오매스(30)내에 흡수 및 보유된 가연성 액체(12)의 양은 다른 요소들 중에서도, 반탄화 방법의 지속 및 가연성 액체(12)내 고밀도 바이오매스(20)의 함침, 가연성 액체(12)의 온도, 개시 공급원료의 특성들, 개시 공급원료의 양, 및 사용된 가연성 액체(12)의 종류를 포함하는 여러 요소들에 따라 다양할 수 있다. 결과적으로, 반탄화 고밀도 바이오매스(30)의 열에너지값은 또한, 다른 요소들 중에서도, 반탄화 방법의 지속 및 가연성 액체(12)내 고밀도 바이오매스(20)의 함침, 가연성 액체(12)의 온도, 개시 공급원료의 특성들, 개시 공급원료의 양, 및 사용된 가연성 액체(12)의 종류와 같은 변수들을 조정함으로써 조정될 수 있다.And, as mentioned above, the amount of combustible liquid 12 absorbed and retained in the semi-carbonated
본 발명의 다른 예시 방법은 도 2에 도시되어 있다. 본 구현예에서, 가연성 액체(12)내에 함침하기 전에 고밀화 단계가 불필요하도록 개시 비가공 바이오매스 물질이 고밀화된다. 고밀도 바이오매스(20)는 고밀도 바이오매스 생성물로서 상업용으로 용이하게 사용가능한 임의의 바이오매스 물질일 수 있다. 초기의 개시 물질과는 달리, 본 구현예의 남은 단계들은 도 1과 관련하여 설명된 것과 동일하다.Another exemplary method of the present invention is shown in Fig. In this embodiment, the starting unprocessed biomass material is densified such that a densification step is not required prior to impregnation into the
도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 다수의 파이프들을 포함하는 가스 수집 및 응축기 시스템(40)이 수용 용기(10) 및 냉각 시스템(32)에 연결하기 위해 사용될 수 있다. 시스템(40)은 냉각 시스템(32)에서 가연성 액체(12) 및 냉각수 각각의 액체 수준 이상으로, 수용 용기(10) 및 냉각 시스템(32) 각각에 배치된 입구와 함께, 일련의 입구들 및 출구들을 포함할 수 있다. 수용 용기(10)내에 배치된 입구는 VOC 및 증기를 수집하기 위한 것이며, 냉각 시스템(32)내에 배치된 입구는 반탄화 고밀도 바이오매스를 냉각시킬때 증기를 수집하기 위한 것이다. 입구는 또한, 고밀화 및 건조 공정들동안 추출되는 임의의 증기를 포획하기 위해, 고밀화기(5) 또는 건조기(7)(또는 조합된 건조기/고밀화기)내에 배치될 수도 있다. VOC와 증기의 혼합물이 시스템(40)에서 추가로 처리 및 응축될 수 있다. 상기 혼합물은 CO, CO2, 및 아마도 H2, CH4, 및 다른 미량의 휘발물질들을 함유하는 바이오-액체 및 가스들로 분리될 수 있다. 수용 용기(10)내 가연성 액체(12)를 가열하는 것을 돕거나, 건조기(7) 또는 고밀화기(5)(또는 조합된 건조기/고밀화기)를 위한 에너지를 공급하기 위해, 가스들이 연소될 수 있다. 예시 공정들에 가스가 사용된다면, 가연성 액체(12)를 가열하기 위한 열공급원 및 상기 기계들이 동작하는 것을 도와주기 위한 건조기(7) 및 고밀화기(5)(또는 조합된 건조기/고밀화기)내에 시스템(40)의 출구들이 배치될 것이다. 선택적으로, 다른 화학합성 공정들을 위한 공급원료로서 가스가 사용되거나 별도로 시판될 수 있다. 비-휘발성 수증기 및 증기로부터 얻어진 바이오-액체는 냉각 시스템(32), 또는 가연성 액체(12)를 가열하기 위한 증기 발생기 또는 보일러에서 재사용될 수 있다. 따라서, 본 발명은 보다 에너지-효율적인 방법이 얻어지는 열교환 시스템을 위해 제공한다.As shown in FIGS. 1 and 2, a gas collection and
본 명세서에 설명된 예시 공정들은 연속식, 반-연속식 또는 배치식 공정들일 수 있음이 추가로 고려된다. 연속식, 반-연속식 또는 배치식 공정에 의해, 여러 공정단계들이 본 명세서에 설명된 본 공정들을 통해 그 안에 고밀도 바이오매스(20)를 함유하는 홀더(22) 또는 고밀도 바이오매스(20)를 연속 수송하기 위해, 컨베이어-타입 시스템 또는 다른 타입의 시스템에 의해 연결될 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 개시된 예시 반탄화 방법들을 실시하기 위한 시스템을 고려한다. 상기 시스템에서, 도 1 및 2에 설명된 공정들을 통해, 고밀화되기 시작하던지, 컨베이어 또는 다른 타입의 수송 시스템이 비가공 바이오매스 물질을 운반하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 비가공 바이오매스 물질(2)은 냉각 시스템(32)으로의 공정을 통해, 고밀화기(5)/건조기(7) 또는 수용 용기(10)로부터 가져오며, 거기에서 반탄화 고밀도 바이오매스(30)이 회수되어, 취급, 수송, 사용, 선적 등에 사용가능하다. 본 명세서에서 고려되는 임의의 타입의 연속 시스템, 반-연속식 시스템 또는 배치 시스템은 직선이며, 디자인하기에 간단하고, 쉽게 조작가능한 효율적인 시스템이며, 제한된 복잡도 및 조작이 요구된다.It is further contemplated that the exemplary processes described herein may be continuous, semi-continuous or batch processes. By means of a continuous, semi-continuous or batch process, several process steps can be carried out through the processes described herein to form a
본 명세서에 설명된 예시 공정들은 반탄화 고밀도 바이오매스(30)를 크리닝하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 크리닝 단계는 스크리닝 공정을 포함할 수 있으며, 반탄화 고밀도 바이오매스(30)로부터 미세한 입자들 및 임의의 다른 폐기 입자들을 분리하기 위해 스크리닝 장치가 사용된다. 선택적으로, 상기 크리닝 단계는 세척단계를 포함할 수 있으며, 반탄화 고밀도 바이오매스(30)는 수조에서 세척되어, 반탄화 고밀도 바이오매스(30)에 부착한 잔류 가연성 오일을 제거한다. 반탄화 고밀도 바이오매스(30)의 크리닝은 또한, 스크리닝 단계 및 세척 단계를 모두 포함할 수도 있다.The exemplary processes described herein may further include the step of cleaning the semi-carbonized
본 발명의 다른 구현예는 도 3에 도시된 예시 방법(100)에 관한 것이며, 선택된 바이오매스 또는 바이오솔리드 공급원료는 펠릿 프레스 또는 브리케터(105)로 전달되고, 공급원료가 펠릿으로 고밀화 및 압출되거나, 탄(즉, 고밀화 바이오매스(20))으로 압착되어, 펠릿 피드 컨베이어(110)에 의해 반탄화 반응기(115)로 옮겨진다. 선택된 바이오매스 또는 바이오솔리드 공급원료를 펠릿 프레스 또는 브리케터(105)에 공급하는 것은 연속식, 반-연속식, 또는 배치식일 수 있으며, 그럼으로써 연속식, 반-연속식 또는 배치 스루풋 공정(100)이 얻어진다. 반탄화 반응기(115)는 다량의 가열된 가연성 오일(12)을 함유하며, 여기에서 펠릿(20)들이 선택시간동안 함침 및 반탄화된다. 반탄화 반응기(115)에 함유된 가연성 오일(12)은 약 160℃ 내지 약 320℃ 범위의 온도에서 유지된다. 반탄화 반응기(115)는 가열된 가연성 오일(12)내에 함침된 펠릿들(20)을 조절가능하게 유지하면서, 반탄화 반응기(115)의 입력단부로부터 출력단부까지 상기 함침된 펠릿들(20)을 조절가능하게 이송하는 부품들을 가진다. 함침된 펠릿들(20)은 컨베이어(110)(또는 공정(100)을 통해 펠릿들을 연속식 또는 반-연속식으로 수송하는 임의의 다른 적당한 컨베이어 벨트)를 통해 반탄화 반응기(115)의 입력단부로부터 출력단부까지 수송하는 동안 반탄화된다. 반탄화 반응기(115)의 입력단부로부터 출력단부까지 상기 함침된 펠릿들(20)을 수송하기 위한 시간을 지속하는 것은 약 2분 내지 약 120분(또는 원한다면 더 길게)에서 조절가능하게 변화될 수 있다. 반탄화 반응기(115)의 출력단부를 나온 후, 반탄화 펠릿들은 컨베이어(110)(또는, 공정(100)을 통해 펠릿들을 연속식또는 반-연속식 수송하는 임의의 다른 적당한 컨베이어 벨트) 상에서 냉각기(120)로 이송되어, 반탄화 펠릿들로부터 미세분들을 분리하는 스크리닝 장치(125)로 및 이 장치를 통해 이송된다. 마지막으로, 스크리닝된 반탄화 펠릿들은 컨베이어(110)(또는 공정(100)을 통해 펠릿들을 연속식 또는 반-연속식 수송하는 임의의 다른 적당한 컨베이어 벨트)를 통해 최종 생성물 통(130)으로 이송된다.Another embodiment of the present invention relates to the
반탄화 반응기(115)내에서 펠릿들을 반탄화하는 동안 생성된 열 및 가스들은 반탄가스 팬(170)에 의해 생성된 진공힘 하에 반탄가스 수집 후드(160)에 수집되어, 열 및 반탄화 가스를 반탄가스 버너(torgas burner)(145)로 이송한다. 반탄가스 버너(145)는 반탄화 가스와 조합하고, 연소하여, 예열된 공기를 생성하며, 그후 에어-투-오일(air-to-oil) 열교환기(150)의 방열부로 이송된다. 열교환기(150) 이전에, 반탄가스 버너(145) 및 외부 버너로부터의 열 에너지가 조합된다. 반탄화 반응기(115)내에 함유된 가연성 오일은 오일 필터(154)를 통해 및 에어-투-오일 열교환기(150)의 냉각부로, 오일 펌프(152)에 의한 끊임없는 순환에 의해 선택 온도에서 유지된다. 그후, 가열된 가연성 오일이 반탄화 반응기(115)로 역이송된다. 에어-투-오일 열교환기(150)는 대기로 환기(158)된다. 선택적으로, 스크리닝된 미세분들(135)은 또한, 열에너지 생성을 위해 버너(140)로 이송될 수 있으며, 그후 열에너지가 반탄가스 버너(145)로 전송된다.The heat and gases generated during the half-carbonization of the pellets in the semi-carbonation reactor 115 are collected in the barn gas collection hood 160 under the vacuum force generated by the barn gas fan 170, And transferred to a torgas burner 145. The blanket gas burner 145 combines with the semi-carbonized gas and burns to produce preheated air which is then transferred to the heat sink of the air-to-
본 발명의 다른 구현예는 도 4에 도시된 예시 방법(200)에 관한 것이며, 선택된 바이오매스 또는 바이오솔리드 공급원료가 펠릿 프레스 또는 브리케터(202)로 전달되고, 공급원료가 펠릿으로 고밀화 및 압출되거나, 탄으로 압착되어, 펠릿 피드 컨베이어(205)에 의해 반탄화 반응기(210)로 옮겨진다. 선택된 바이오매스 또는 바이오솔리드 공급원료를 펠릿 프레스 또는 브리케터(202)에 공급하는 것은 연속식, 반-연속식, 또는 배치식일 수 있으며, 그럼으로써 연속식, 반-연속식 또는 배치 스루풋 공정(200)이 얻어진다. 반탄화 반응기(210)는 다량의 가열된 가연성 오일을 함유하며, 여기에서 펠릿들이 선택시간동안 함침 및 반탄화된다. 반탄화 반응기(210)에 함유된 가연성 오일은 약 160℃ 내지 약 320℃ 범위의 온도에서 유지된다. 반탄화 반응기(210)는 가열된 가연성 오일내에 함침된 펠릿들을 조절가능하게 유지하면서, 컨베이어(205) 또는 공정(200)을 통해 펠릿들을 연속식 또는 반-연속식으로 수송하는 다른 컨베이어 벨트를 통해, 반탄화 반응기(210)의 입력단부로부터 출력단부까지 상기 함침된 펠릿들을 조절가능하게 이송하는 부품들을 가진다. 함침된 펠릿들은 반탄화 반응기(210)의 입력단부로부터 출력단부까지 수송하는 동안 반탄화된다. 반탄화 반응기(210)의 입력단부로부터 출력단부까지 상기 함침된 펠릿들을 수송하기 위한 시간을 지속하는 것은 약 2분 내지 약 120분(또는 원한다면 더 길게)에서 조절가능하게 변화될 수 있다. 반탄화 반응기(210)의 출력단부를 나온 후, 반탄화 펠릿들은 컨베이어(205)(또는, 공정(200)을 통해 펠릿들을 연속식또는 반-연속식 수송하는 임의의 다른 적당한 컨베이어 벨트)에 의해 수조 냉각기(215)로 이송되어, 신선한 물(212)을 지속적으로 공급받는다. 반탄화 반응기(210)로부터 이송되는 반탄화 펠릿들의 표면에 부착하는 잔류 가연성 오일은 반탄화 펠릿들로부터 세척수로 세척제거되며, 그후 세척된 반탄화 펠릿들로부터 분리된다. 세척된 반탄화 펠릿들은 컨베이어(205)(또는 공정(200)을 통해 펠릿들을 연속식 또는 반-연속식 수송하는 임의의 다른 적당한 컨베이어 벨트)를 통해 최종 생성물 통(220)으로 이송된다.Another embodiment of the present invention is directed to the
반탄화 반응기(210)내에서 펠릿들을 반탄화하는 동안 생성된 열 및 가스들은 반탄가스 팬(255)에 의해 생성된 진공힘 하에 반탄가스 수집 후드(250)에 수집되어, 열 및 반탄화 가스를 반탄가스 버너(torgas burner)(260)로 이송한다. 외부 버너(262)로부터 열에너지를 공급함으로써, 반탄가스 버너(260)는 반탄화 가스와 조합하고, 연소하여, 예열된 공기를 생성하며, 그후 에어-투-오일(air-to-oil) 열교환기(253)의 방열부로 이송된다. 반탄화 반응기(210)내에 함유된 가연성 오일은 오일 필터(230)를 통해 및 에어-투-오일 열교환기(235)의 냉각부로, 오일 펌프(225)에 의한 끊임없는 순환에 의해 선택 온도에서 유지되며, 반탄가스 버너(260)로부터 들어오는 가열된 공기에 의해 가열된다. 그후, 가열된 가연성 오일이 반탄화 반응기(210)로 역이송된다. 에어-투-오일 열교환기(235)는 대기로 환기(237)된다.The heat and gases generated during the semi-carbonization of the pellets in the semi-carbonation reactor 210 are collected in the barn
수조 냉각기(215)로부터의 신선한 물 또는 세척수는 선택적으로, 도 4에서 탈염처리를 필요로 할 수 있는, "비가공 짠 호그(hog)"(270)로 인용되는 호퍼(hopper)로부터 들어오는 바이오매스 공급원료를 수용할 수 있는 장비(275)로 전송된다. 상기 바이오매스 공급원료는 염수 수로 상에 수송 및/또는 저장된 수확된 로그들의 처리로부터 생성된 호그 연료 폐기스트림들에 의해 예시되며, 탈염을 요구할 수 있다. 세척수는 탈염 및 탈수 장비(275)내 바이오매스 공급원료와 함께 혼합된다. 탈염 및 탈수 장비로부터 회수된, 염처리된 세척수는 선택적으로 폐수(272)로 처리될 수 있는 반면, 탈염 및 탈수된 바이오매스 공급원료는 펠릿으로서 고밀화 및 압출하기 위해 펠릿 프레스(202)로 이송된다.Fresh water or wash water from the water tank cooler 215 may optionally be introduced into a biomass (not shown) from a hopper cited as a "non-woven hog" 270, And is transferred to equipment 275 capable of receiving the feedstock. The biomass feedstock is exemplified by hog fuel waste streams generated from the treatment of harvested logs transported and / or stored on saline water and may require desalination. The wash water is mixed with the biomass feedstock in the desalination and dewatering equipment (275). The saline treated wash water recovered from the desalination and dehydration equipment can optionally be treated with waste water 272 while the desalted and dehydrated biomass feedstock is transferred to the
반탄화 반응기(115, 210)로서 사용하기 위한 소규모 반탄화 반응기의 대표 도면은 도 5(A, 5(B), 6(A) 및 6(B)에 도시되어 있다. 반탄화 반응기(115, 210)는 반응기(115, 210)를 통해 고밀도 바이오매스(20)를 연속적 또는 반-연속적으로 이송하기 위한, 또는 컨베이어(110, 205)(또는 공정(100, 200)을 통해 고밀도 바이오매스(20)를 연속적 또는 반-연속적으로 수송하는 임의의 다른 적당한 컨베이어 벨트)에 의한 방법과 같이, 반응기(115, 210)를 통해 배치내 고밀도 바이오매스(20)를 이송하기 위한 메카니즘을 포함할 수 있다. 컨베이어(110, 205)는 수동조작되거나, 전기적-동작되거나, 배터리-동작되거나, 태양열-조작되거나, 그렇지않으면 전동으로 동작하여, 고밀도 바이오매스(20)를 반탄화 반응기(115, 210)로 및 이를 통해 이송하고, 반탄화 반응기(115, 210) 밖으로 반탄화 고밀도 바이오매스(30)를 이송한다. 도 5b, 6a 및 6b에 도시된 바와 같이, 반탄화 반응은 고밀도 바이오매스/바이오솔리드 계측통으로서 동작하는 홀더(22) 또는 다른 종류의 흡수 호퍼/피더를 포함할 수 있으며, 및 고밀도 바이오매스(20)가 이동 컨베이어(110, 205) 상으로, 상기 컨베이어가 이동함에 따라, 홀더(22)로부터 공급된 그래비티(gravity)가 될 수 있도록, 홀더(22)의 바닥과 컨베이어(110, 205) 사이에서 컨베이어(110, 205)와 접촉하는 지점에 노치(notch), 슬릿(slit), 홀, 공간 또는 임의의 다른 타입의 구멍(280)을 포함한다. 컨베이어(110, 205) 상으로, 및 공정(100, 200)을 통한 고밀도 바이오매스(20)의 처리량은 홀더(22)내에서, 또는 홀더의 바닥에서, 노치, 슬릿, 홀, 공간 또는 임의의 다른 타입의 구멍(280)의 크기를 조정함으로써, 및/또는 홀더(22)내에 위치한 고밀도 바이오매스(20)의 베드의 양, 크기, 중량 및 두께를 조정함으로써 조절될 수 있다. 컨베이어(110, 205)의 회전방향은 도 6b에 도시되어 있다. 화살표 (A)는 고밀도 바이오매스(20)를 특정 시간동안 가연성 액체로 운반한후, 반탄화 고밀도 바이오매스(30)를 가연성 액체 밖으로 이송하기 위한 컨베이어(110, 205)의 회전방향을 나타낸다. 음영으로 나타낸 화살표 (B)는 컨베이어(110, 205)가 본 명세서에 개시된 반탄화 공정들을 통해 고밀도 바이오매스(20)를 연속적 또는 반-연속적으로 이동시킬 수 있는 무한 컨베이어 벨트일 수 있음을 표시한다. 실물크기의 동작 처리량 공정에서, 상기 컨베이어(110, 205)는 반탄화 고밀도 바이오매스(30)를 수조 냉각기(215)로 계속 이송할 수 있다. 소규모 반탄화 반응기(115, 210)를 위한 예시 사이즈는 하기 표 A에 나타나 있다.5 (A), 5 (B), 6 (A) and 6 (B), representative representations of the small scale half-carbonation reactors for use as the half-carbonization reactors 115, 210 may be used to continuously or semi-continuously convey high-
본 명세서에 설명된 방법들에 의해 생성된 반탄화 고밀도 바이오매스(30)는 반탄화후 약 2% 내지 약 25% w/w, 또는 그 사이의 임의의 양의 가연성 액체(즉, 반탄화 고밀도 바이오매스(30)는 공정동안 약 2% 내지 약 25% w/w 가연성 액체를 흡수함)를 포함한다. 예를 들면, 제한없이, 반탄화 고밀도 바이오매스(30)내에 흡수 및 보유된 가연성 액체(12)의 양은 약 2% 내지 약 25% w/w 가연성 액체, 또는 그 사이의 임의의 양; 약 2% 내지 약 24% w/w 가연성 액체, 또는 그 사이의 임의의 양; 약 2% 내지 약 23% w/w 가연성 액체, 또는 그 사이의 임의의 양; 약 2% 내지 약 22% w/w 가연성 액체, 또는 그 사이의 임의의 양; 약 2% 내지 약 21% w/w 가연성 액체, 또는 그 사이의 임의의 양; 약 2% 내지 약 20% w/w 가연성 액체, 또는 그 사이의 임의의 양; 약 2% 내지 약 19% w/w 가연성 액체, 또는 그 사이의 임의의 양; 약 2% 내지 약 18% w/w 가연성 액체, 또는 그 사이의 임의의 양; 약 2% 내지 약 17% w/w 가연성 액체, 또는 그 사이의 임의의 양; 예컨대, 예를 들면, 3% w/w 가연성 액체, 4% w/w 가연성 액체, 5% w/w 가연성 액체, 6% w/w 가연성 액체, 7% w/w 가연성 액체, 8% w/w 가연성 액체, 9% w/w 가연성 액체, 10% w/w 가연성 액체, 11% w/w 가연성 액체, 12% w/w 가연성 액체, 13% w/w 가연성 액체, 14% w/w 가연성 액체, 15% w/w 가연성 액체, 16% w/w 가연성 액체, 또는 그 사이의 임의의 양일 수 있다.The semi-carbonated high-
본 발명의 방법들에 의해 생성된 반탄화 고밀도 바이오매스(30)는 완전건조 기준부 약 6,000BTU/파운드 내지 완전건조 기준부 약 13,000BTU/파운드의 열에너지값, 또는 그 사이의 임의의 열에너지값, 예를 들면 완전건조 기준부 약 6,000BTU/파운드 내지 완전건조 기준부 약 12,000BTU/파운드의 열에너지값, 또는 그 사이의 임의의 열에너지값; 완전건조 기준부 약 6,000BTU/파운드 내지 완전건조 기준부 약 11,000BTU/파운드, 또는 그 사이의 임의의 열에너지값; 완전건조 기준부 약 6,000BTU/파운드 내지 완전건조 기준부 약 10,000BTU/파운드, 또는 그 사이의 임의의 열에너지값; 완전건조 기준부 약 6,000BTU/파운드 내지 완전건조 기준부 약 9,000BTU/파운드, 또는 그 사이의 임의의 열에너지값; 또는 완전건조 기준부 약 9,000BTU/파운드 내지 완전건조 기준부 약 13,000BTU/파운드, 또는 그 사이의 임의의 열에너지값; 예컨대, 예를 들면 완전건조 기준부 약 9,500BTU/파운드; 완전건조 기준부 약 10,000BTU/파운드; 완전건조 기준부 약 10,500BTU/파운드; 완전건조 기준부 약 11,000BTU/파운드; 완전건조 기준부 약 11,500BTU/파운드; 완전건조 기준부 약 12,000BTU/파운드; 완전건조 기준부 약 12,500BTU/파운드; 완전건조 기준부 약 13,000BTU/파운드, 또는 그 사이의 임의의 열에너지값을 추가로 가질 수 있다. 선택적으로, 반탄화 고밀도 바이오매스(30)는 완전건조 기준부 약 22GJ/t 내지 완전건조 기준부 약 27GJ/t의 열에너지값, 또는 그 사이의 임의의 열에너지값, 예를 들면, 완전건조 기준부 약 22GJ/t 내지 완전건조 기준부 약 26.5GJ/t 또는 그 사이의 임의의 열에너지값; 완전건조 기준부 약 22GJ/t 내지 완전건조 기준부 약 26GJ/t 또는 그 사이의 임의의 열에너지값; 완전건조 기준부 약 22GJ/t 내지 완전건조 기준부 약 26GJ/t 또는 그 사이의 임의의 열에너지값; 완전건조 기준부 약 22GJ/t 내지 완전건조 기준부 약 25GJ/t 또는 그 사이의 임의의 열에너지값; 완전건조 기준부 약 22GJ/t 내지 완전건조 기준부 약 24GJ/t 또는 그 사이의 임의의 열에너지값; 또는 완전건조 기준부 약 22GJ/t 내지 완전건조 기준부 약 23GJ/t, 또는 그 사이의 임의의 열에너지값을 포함할 수 있다.The semi-carbonated high density biomass 30 produced by the methods of the present invention has a thermal energy value of between about 6,000 BTU / pound full drying reference to about 13,000 BTU / pound full drying reference, or any thermal energy value therebetween, For example, a thermal energy value of between about 6,000 BTU / pound full drying reference to about 12,000 BTU / pound full drying reference, or any thermal energy value therebetween; A value of about 6,000 BTU / pound of complete drying reference to about 11,000 BTU / pound of complete drying reference, or any thermal energy value in between; A value of about 6,000 BTU per pound of complete drying reference to about 10,000 BTU per pound of total drying reference, or any thermal energy value in between; A value of about 6,000 BTU / pound of complete drying reference to about 9,000 BTU / pound of complete drying reference, or any thermal energy value in between; Or about 9,000 BTU / pound full drying reference to about 13,000 BTU / pound full drying reference, or any thermal energy value in between; For example, a full drying standard of about 9,500 BTU / pound; Approximately 10,000 BTU / pound of complete drying standards; Approximately 10,500 BTU / pound of complete drying standard; Approximately 11,000 BTU / pound of complete drying standards; Approximately 11,500 BTU / pound of complete drying standards; Approximately 12,000 BTU / pound of complete drying standards; Approximately 12,500 BTU / pound dry basis; A full drying reference of about 13,000 BTU / pound, or any thermal energy value in between. Alternatively, the semi-carbonated
본 명세서에 개시된 방법들에 의해 제조된 반탄화 고밀도 바이오매스(30)는 완전건조 기준부 약 50탄소% 내지 완전건조 기준부 약 65%탄소%의 탄소함량, 또는 그 사이의 임의의 양을 가질 수도 있다. 예를 들면, 제한없이, 반탄화 고밀도 바이오매스(30)의 탄소함량은 완전건조 기준부 약 51탄소%, 완전건조 기준부 52탄소%, 53탄소%, 완전건조 기준부 54탄소%, 완전건조 기준부 55탄소%, 완전건조 기준부 56탄소%, 완전건조 기준부 57탄소%, 완전건조 기준부 58탄소%, 완전건조 기준부 59탄소%, 완전건조 기준부 60탄소%, 완전건조 기준부 61탄소%, 완전건조 기준부 62탄소%, 완전건조 기준부 63탄소%, 완전건조 기준부 64탄소%, 완전건조 기준부 65탄소%, 또는 그 사이의 임의의 양일 수 있다.The semi-carbonated high density biomass (30) produced by the methods disclosed herein has a carbon content of about 50% carbon to about 65% complete dry reference to about 50% complete dry reference, or any amount therebetween It is possible. For example, without limitation, the carbon content of the semi-carbonated high density biomass (30) is about 51% complete dry basis, 52% complete dry basis, 53% carbon, 55% carbon standard, 55% full drying standard, 56% carbon standard, 60% complete drying standard, 57% carbon standard, 60% complete drying standard, 58% carbon standard, 61 carbon%,
상기 개시된 바와 같이, 반탄화 고밀도 바이오매스(30)내에 흡수 및 보유된 가연성 액체(12)의 양은 다른 요소들 중에서, 반탄화 방법의 지속, 가연성 액체(12)내 고밀도 바이오매스(20)의 함침, 가연성 액체(12)의 온도, 개시 공급원료의 물리-화학적 특성들, 개시 공급원료의 양, 및 사용된 가연성 액체(12)의 종류를 포함하는 여러 요소들에 따라 다양할 수 있다. 결과적으로, 반탄화 고밀도 바이오매스(30)의 열에너지값 및 반탄화 고밀도 바이오매스(30)의 임의의 다른 물리-화학적 특성, 예를 들면 탄소 함량, 또는 반탄화 고밀도 바이오매스(30)의 소수성 성질은 또한, 다른 요소들 중에서도, 반탄화 방법의 지속, 가연성 액체(12)내 고밀도 바이오매스(20)의 함침, 가연성 액체(12)의 온도, 개시 공급원료의 특성들, 개시 공급원료의 양, 및 사용된 가연성 액체(12)의 종류와 같은 변수들을 조정함으로써 조정될 수 있다.The amount of combustible liquid 12 absorbed and retained in the semi-carbonated
실시예Example
이하 실시예들은 본 명세서에 설명된 내용들을 보다 잘 이해할 수 있도록 제공된다.The following examples are provided to enable a better understanding of what has been described herein.
실시예 1:Example 1:
재료들 및 방법들Materials and Methods
본 실시예에서, 시험 목적을 위해 소형 테스트 유닛을 디자인하였다. 테스트 유닛은 식물성 오일과 같은, 가연성 액체를 담기 위한 소형 용기; 소형 용기를 놓을 수 있는 가스 버너; 및 소형 용기의 내벽내에 와이어 바스켓이 맞도록 하는, 소형 용기의 윤곽을 갖는 와이어 바스켓으로 구성되어 있다. 게다가, 0.001kg 증가로 10kgs 이하를 측정할 수 있는 소형 저울접시 및 열전대 및 온도게이지가 각각 중량 및 온도계산을 위해 사용되었다.In this embodiment, a small test unit was designed for testing purposes. The test unit may be a small container for containing a flammable liquid, such as vegetable oil; Gas burners capable of placing small containers; And a wire basket having a contoured contour of small containers that fit the wire basket into the inner wall of the small container. In addition, a small scale dish and thermocouple and temperature gauge that can measure less than 10kgs in 0.001 kg increments were used for weight and temperature calculations, respectively.
본 실시예를 위해, 가문비나무, 소나무 및 전나무의 혼합으로 제조된 고밀도 연목 펠릿들 10kg을 시험하였다. (측정을 위한 소형 저울접시를 사용하여) 10kg을 1kg 샘플들로 분배하였으며, 1개의 샘플을 시험 목적을 위해 챙겨뒀다. 초기 단계로서, 소형 용기를 저울접시위에 놓고, 빈 소형 용기의 순 중량을 측정하였다. 그후, 식물성 오일을 소형 용기에 붓고, 소형 용기와 식물성 오일의 총 중량을 측정함으로써, 식물성 오일에 대한 순 중량을 제공하였다. 비가열 오일 1kg을 추가 측정을 위해 챙겨뒀다.For this example, 10 kg of high density softwood pellets made from a mixture of spruce, pine and fir were tested. (Using a small scale pan for the measurements) were dispensed in 1 kg samples, and one sample was taken for testing purposes. As an initial step, a small vessel was placed on a balance dish and the net weight of an empty small vessel was measured. The vegetable oil was then poured into a small vessel and the net weight of the vegetable oil was provided by measuring the total weight of the small vessel and the vegetable oil. 1 kg of unheated oil is taken for further measurement.
일단, 식물성 오일의 측정이 완료되면, 가스 버너를 약 270℃의 온도로 켜고, 열전대 및 온도 게이지를 사용하여 소형 용기내 식물성 오일의 온도를 모니터링하였다. 식물성 오일의 온도를 약 260℃ 내지 약 270℃에서 안정화한 후, 고밀도 목재 펠릿의 1-Kg 샘플을 와이어 체 바스켓에 적재하고, 소형 용기내 가열된 식물성 오일내에 약 5분간 함침하였다. 그후, 그안에 고밀도 목재 펠릿들이 함유된 와이어 체 바스켓을 소형 용기내 식물성 오일로부터 제거하여, 소형 용기 상에서 5분간 배수 및 드립-건조하였다. 냉수 함침없이, 와이어 체 바스켓으로부터 반탄화 고밀도 바이오매스가 회수되고, 그의 중량을 측정하여, 반탄화 고밀도 바이오매스에 의한 임의의 물 흡수 및 그에 의한 오염을 피하였다. 그후, 샘플의 순 중량 손실 또는 증가를 건조기준부 고밀도 목재 펠릿들의 개시 중량을 대조함으로써 계산하였다. 사용된 오일을 함유하는 소형 용기를 측정하고, 및 소형 용기의 중량을 빼서, 사용된 오일의 순 중량을 측정하였다. 흡수에 의한 오일 손실 및 펠릿의 질량 손실을 계산하였다. 각각 고밀도 목재 펠릿들의 1kg 샘플로, 이 과정을 8회 더 반복하였다. 오일을 함유하는 소형 용기의 총 중량을 각 실험 전에 측정하였다. 소형 용기내 사용된 식물성 오일 1kg을 추가의 시험 목적을 위해 수집하였다.Once the measurement of the vegetable oil was completed, the gas burner was turned on at a temperature of about 270 DEG C and the temperature of the vegetable oil in the small vessel was monitored using a thermocouple and a temperature gauge. After stabilizing the temperature of the vegetable oil at about 260 ° C to about 270 ° C, a 1-Kg sample of high density wood pellets was loaded into the wire baskets and impregnated in heated vegetable oil in a small vessel for about 5 minutes. The wire baskets containing the high density wood pellets therein were then removed from the vegetable oil in the small vessel and drained and drip-dried on the small vessel for 5 minutes. Without the cold water impregnation, the semi-carbonized high density biomass was recovered from the wire baskets and its weight was measured to avoid any water uptake by the semi-carbonated high density biomass and contamination thereof. The net weight loss or increase of the sample was then calculated by comparing the starting weight of the dry basis high density wood pellets. The small vessel containing the used oil was measured, and the net weight of the used oil was measured by subtracting the weight of the small vessel. The oil loss due to absorption and the mass loss of pellets were calculated. This process was repeated eight more times with 1 kg samples of each of the high density wood pellets. The total weight of the small containers containing oil was measured before each experiment. 1 kg of the vegetable oil used in the small vessel was collected for further testing purposes.
9개의 모든 시험 실험으로부터 얻은 반탄화 고밀도 바이오매스를 수집하고, 함께 혼합하여, 샘플 배치를 형성하였다. 샘플 배치 1kg을 시험을 위해 수집하였다.The semi-carbonated high density biomass from all nine test runs was collected and mixed together to form a sample batch. One kilogram of the sample batch was collected for testing.
결과:result:
실시예 1에 설명된 방법에 따라 제조된 2개의 샘플 배치들로부터의 결과는 표 1에 나타나 있다. 시험 결과들은 약 260℃ 내지 약 270℃로 가열된 식물성 오일내에서 약 5분내에, 고밀도 목재 펠릿들이 평균 약 10%의 중량이 증가되고, 평균 15%까지 BTU 값이 증가되었음을 나타냈다. 게다가, 반탄화 목재 펠릿들은 소수성이고, 비반탄화 목재 펠릿들과 대조되는, 증가된 분쇄성(즉, 높은 하드그로브 분쇄성 지수)을 가지는 것으로 밝혀졌다. "하드그로브 분쇄성 지수"("HGI")는 석탄의 분쇄성 측정값이다. 분쇄성은 단위 °H, 예를 들면, "40°H" 또는 "55°H"를 사용하여 표시된다. HGI 값이 높을 수록, 보다 용이하게 분쇄되거나 또는 보다 분쇄할 수 있는 생성물임을 가리킨다.The results from the two sample batches prepared according to the method described in Example 1 are shown in Table 1. The test results showed that within about 5 minutes in the vegetable oil heated to about 260 ° C to about 270 ° C, the high density wood pellets had an average weight gain of about 10% and an average BTU value of up to 15%. In addition, semi-carbonized wood pellets have been found to be hydrophobic and have increased crushability (i. E., High hard grab grindability index), contrasted with non-carbonated wood pellets. "Hard Groove Grindability Index" ("HGI") is a measure of the grindability of coal. The grindability is expressed in units of ° H, for example, using "40 ° H" or "55 ° H". The higher the HGI value, the more easily the product can be crushed or milled.
하기 표 1에 나타난 바와 같이, 공정으로부터 얻은 반탄화 펠릿들의 2개의 배치들의 저위 발열량(LHV)는 각각 23.11 및 22.76GJ/톤이었다. 이는 샘플 1에 대하여 약 14.8% 및 샘플 2에 대하여 약 16.1%의 LHV 증가를 나타낸다. 당 분야에 통상의 기술을 가진 자들은 목재 펠릿 연료에 대한 평균 LHV가 최저 18.14GJ/톤 내지 최고 19.72GJ/톤이며, 개시된 방법의 반탄화 목재 펠릿들이, 양호한 품질의 바이오 연료에 대조되는, 약 17.5% 높은 열량값이 되도록 한다는 것을 알 것이다.As shown in Table 1 below, the lower calorific values (LHV) of the two batches of semi-carbonized pellets from the process were 23.11 and 22.76 GJ / ton, respectively. Which represents an increase in LHV of about 14.8% for Sample 1 and about 16.1% for Sample 2. Those having ordinary skill in the art will appreciate that the average LHV for wood pellet fuel is at least 18.14 GJ / ton up to 19.72 GJ / ton, and the semi-carbided wood pellets of the disclosed method are characterized by a 17.5% < / RTI > high calorie value.
* "반탄화 목재 펠릿들"에 대한 "% 수분"은 반탄화 공정 직후(즉, 5분간 드립건조후), 반탄화 목재 펠릿들내 물의 양을 의미한다.* "% Moisture" for "semi-carbonized wood pellets" means the amount of water in the semi-carbonized wood pellets immediately after the semi-carbonization process (ie after 5 minutes of drip drying).
"개시 고밀도 목재 펠릿"은 시험 목적을 위해 초반에 챙겨둔 샘플이다. "Initially high density wood pellets" are samples taken early for testing purposes.
실시예 2:Example 2:
재료들 및 방법들Materials and Methods
본 실시예에서, 연안 독미나리 탄(coastal hemlock briquette)을 네조각으로 나누고, 각 4분의 1을 시험을 위해 사용하였다. 4분의 3은 반탄화 과정에 사용하고, 4분의 1은 챙겨뒀다. 반탄화 과정에 사용된 네조각으로 나눠진 탄들의 초기 중량은 하기 표 2에 설정되어 있다.In this example, the coastal hemlock briquette was divided into four pieces, one quarter of which was used for the test. Three-quarters of them were used for the semi-carbonization process, and a quarter was kept. The initial weight of the four-piece shots used in the semi-carbonization process is set forth in Table 2 below.
상기 실시예 1에서 설명된 바와 같이, 본 실시예에 소형 시험 유닛을 사용하였다. 초기 단계로서, 소형 용기를 저울접시위에 놓고, 빈 소형 용기의 순 중량을 측정하였다. 그후, 식물성 오일을 소형 용기에 붓고, 소형 용기와 식물성 오일의 총 중량을 측정함으로써, 식물성 오일에 대한 순 중량을 제공하였다. 비가열 오일 1kg을 추가 측정을 위해 챙겨뒀다.As described in the first embodiment, a small test unit was used in this embodiment. As an initial step, a small vessel was placed on a balance dish and the net weight of an empty small vessel was measured. The vegetable oil was then poured into a small vessel and the net weight of the vegetable oil was provided by measuring the total weight of the small vessel and the vegetable oil. 1 kg of unheated oil is taken for further measurement.
식물성 오일의 측정이 완료된후, 가스 버너를 약 260℃의 온도로 켜고, 소형 용기내 식물성 오일의 온도를 모니터링하였다. 식물성 오일의 온도를 약 260℃에서 안정화한 후, 1/4 탄(briquette) 샘플을 와이어 체 바스켓에 적재하고, 딥 프라이어내 가열된 식물성 오일내에 약 7.5분간 함침하였다. 그후, 그안에 1/4 탄 샘플이 함유된 와이어 체 바스켓을 소형 용기내 식물성 오일로부터 제거하여, 딥 프라이어 상에서 5분간 배수하였다. 냉수 함침없이, 와이어 체 바스켓으로부터 반탄화 고밀도 바이오매스가 회수되고, 그의 중량을 측정하여, 반탄화 고밀도 바이오매스에 의한 임의의 물 흡수 및 그에 의한 오염을 피하였다. 그후, 샘플의 순 중량 손실 또는 증가를 건조기준부 고밀도 목재 펠릿들의 개시 중량과 대조함으로써 계산하였다. 사용된 오일을 함유하는 소형 용기를 측정하고, 및 소형 용기의 중량을 빼서, 사용된 오일의 순 중량을 측정하였다. 흡수에 의한 오일 손실 및 펠릿의 질량 손실을 계산하였다. 그후, 다른 2개의 1/4 탄 샘플들에 대하여 이 과정을 2회 더 반복하였으며, 1/4 탄을 약 10분간 반탄화하고, 나머지를 약 15분간 반탄화하는 것은 제외하였다. 오일을 함유하는 소형 용기의 총 중량을 각 실험 전에 측정하였다. 소형 용기내 사용된 식물성 오일 1kg을 추가의 시험 목적을 위해 수집하였다. 각 실험으로부터 얻은 반탄화 고밀도 바이오매스를 시험을 위해 수집하였다.After the measurement of the vegetable oil was completed, the gas burner was turned on at a temperature of about 260 ° C and the temperature of the vegetable oil in the small vessel was monitored. After stabilizing the temperature of the vegetable oil at about 260 占 폚, a 1/4 briquette sample was loaded into a wire basket and impregnated in heated vegetable oil in a deep fryer for about 7.5 minutes. Thereafter, the wire baskets containing the 1/4 carbon sample were removed from the vegetable oil in the small vessel and drained on the deep fryer for 5 minutes. Without the cold water impregnation, the semi-carbonized high density biomass was recovered from the wire baskets and its weight was measured to avoid any water uptake by the semi-carbonated high density biomass and contamination thereof. The net weight loss or increase of the sample was then calculated by comparing the starting weight of the dry basis pellets to the starting weight of the high density wood pellets. The small vessel containing the used oil was measured, and the net weight of the used oil was measured by subtracting the weight of the small vessel. The oil loss due to absorption and the mass loss of pellets were calculated. This procedure was then repeated two more times for the other two 1/4 shot samples, except that the 1/4 shot was half-carbonized for about 10 minutes and the rest was half-carbonized for about 15 minutes. The total weight of the small containers containing oil was measured before each experiment. 1 kg of the vegetable oil used in the small vessel was collected for further testing purposes. The semi-carbonated high density biomass from each experiment was collected for testing.
결과:result:
실시예 2의 결과는 표 2에 나타나 있다. 시험 결과들은 모든 1/4 탄 샘플들이 각 1/4 탄의 원래 중량과 대조하여, 약 10%까지 평균적으로 중량이 증가했음을 보여주며, 이는 샘플들에 의해 흡수된 오일의 대략적인 양을 나타낸다. 게다가, 반탄화 목재 펠릿들은 소수성이고, 비반탄화 목재 펠릿들과 대조하여, 증가된 분쇄성(즉, 높은 하드그로브 규모 점수)을 가지는 것으로 밝혀졌다.The results of Example 2 are shown in Table 2. The test results show that all of the 1/4 shot samples have an average weight gain of up to about 10%, in contrast to the original weight of each 1/4 shot, representing the approximate amount of oil absorbed by the samples. In addition, semi-carbonized wood pellets have been found to be hydrophobic and have increased millability (i. E., High hard-grove scale score), as opposed to non-carbonated wood pellets.
실시예 3:Example 3:
재료들 및 방법들Materials and Methods
본 실시예에서, 가문비나무, 소나무 및 전나무의 혼합물로 이루어진 고밀도 연목 펠릿의 1-Kg 샘플들 2개를 상기 실시예 1에 설명된 소형 시험 유닛에서 시험하였다.In this example, two 1-Kg samples of high-density softwood pellets consisting of a mixture of spruce, pine and fir were tested in the small test unit described in Example 1 above.
초기 단계로서, 소형 용기를 저울접시위에 놓고, 빈 소형 용기의 순 중량을 측정하였다. 그후, 식물성 오일을 소형 용기에 붓고, 소형 용기와 식물성 오일의 총 중량을 측정함으로써, 식물성 오일에 대한 순 중량을 제공하였다. 비가열 오일 1kg을 추가 측정을 위해 챙겨뒀다.As an initial step, a small vessel was placed on a balance dish and the net weight of an empty small vessel was measured. The vegetable oil was then poured into a small vessel and the net weight of the vegetable oil was provided by measuring the total weight of the small vessel and the vegetable oil. 1 kg of unheated oil is taken for further measurement.
식물성 오일의 측정이 완료된후, 가스 버너를 약 250℃ 내지 약 260℃의 온도로 켜고, 소형 용기내 식물성 오일의 온도를 모니터링하였다. 식물성 오일의 온도를 약 250℃ 내지 약 260℃에서 안정화한 후, 고밀도 목재 펠릿의 1-kg 샘플을 와이어 체 바스켓에 적재하고, 제1 샘플에 대하여 소형 용기내 가열된 식물성 오일내에 약 20분간 함침하였다. 그후, 그안에 고밀도 목재 펠릿들이 함유된 와이어 체 바스켓을 소형 용기내 식물성 오일로부터 제거하여, 딥 프라이어 상에서 5분간 배수하였다. 냉수조 함침없이, 와이어 체 바스켓으로부터 반탄화 고밀도 바이오매스가 회수되고, 그의 중량을 측정하여, 반탄화 고밀도 바이오매스에 의한 임의의 물 흡수 및 그에 의한 오염을 피하였다. 그후, 샘플의 순 중량 손실 또는 증가를 건조기준부 고밀도 목재 펠릿들의 개시 중량과 대조함으로써 계산하였다. 사용된 오일을 함유하는 소형 용기를 측정하고, 및 소형 용기의 중량을 빼서, 사용된 오일의 순 중량을 측정하였다. 흡수에 의한 오일 손실 및 펠릿의 질량 손실을 계산하였다.After the measurement of the vegetable oil was completed, the gas burner was turned on at a temperature of about 250 ° C to about 260 ° C and the temperature of the vegetable oil in the small vessel was monitored. After stabilizing the temperature of the vegetable oil at about 250 ° C to about 260 ° C, a 1-kg sample of the high-density wood pellets is loaded into the wire baskets and the first sample is impregnated in heated vegetable oil in a small vessel for about 20 minutes Respectively. The wire baskets containing the high density wood pellets therein were then removed from the vegetable oil in the small vessel and drained on a deep fryer for 5 minutes. Without the cold water tank impregnation, semi-carbonated high density biomass was recovered from the wire baskets and its weight was measured to avoid any water uptake and contamination by semi-carbonated high density biomass. The net weight loss or increase of the sample was then calculated by comparing the starting weight of the dry basis pellets to the starting weight of the high density wood pellets. The small vessel containing the used oil was measured, and the net weight of the used oil was measured by subtracting the weight of the small vessel. The oil loss due to absorption and the mass loss of pellets were calculated.
상기 과정후, 와이어 체 바스켓에 제2 1-kg 샘플을 적재하고, 소형 용기내 가열된 식물성 오일내에 약 30분간 함침하였다. 그안에 고밀도 목재 펠릿들이 함유된 와이어 체 바스켓을 소형 용기로부터 제거하여, 딥 프라이어 상에서 5분간 배수하였다. 샘플의 순 중량 손실 또는 증가를 건조기준부 고밀도 목재 펠릿들의 개시 중량과 대조함으로써 계산하였다. 사용된 오일을 함유하는 소형 용기를 측정하고, 및 소형 용기의 중량을 빼서, 사용된 오일의 순 중량을 측정하였다. 흡수에 의한 오일 손실 및 펠릿의 질량 손실을 계산하였다. 딥 프라이어내 사용된 식물성 오일 1kg을 추가의 시험 목적을 위해 수집하였다.After the above procedure, a second 1-kg sample was loaded into the wire baskets and impregnated in heated vegetable oil in a small vessel for about 30 minutes. The wire baskets containing the high density wood pellets therein were removed from the small vessel and drained on a deep fryer for 5 minutes. The net weight loss or increase of the sample was calculated by contrasting with the opening weight of the dry basis pellet high density wood pellets. The small vessel containing the used oil was measured, and the net weight of the used oil was measured by subtracting the weight of the small vessel. The oil loss due to absorption and the mass loss of pellets were calculated. 1 kg of the vegetable oil used in the deep fryer was collected for further testing purposes.
결과:result:
식물성 오일내에서 약 260℃ 내지 약 270℃로 20분 가열함으로써, 반탄화 펠릿들은 약 2.20%의 중량의 순 손실을 가졌음을 발견하였다. 가열된 식물성 오일내에서 30분에 의하면, 반탄화 펠릿들이 약 6.16%의 순 중량손실을 가졌음을 발견하였다. 게다가, 반탄화 목재 펠릿들은 소수성이고, 비반탄화 목재 펠릿들과 대조하여, 증가된 분쇄성(즉, 높은 하드그로브 규모 점수)을 가졌다.By heating in vegetable oil at about 260 ° C to about 270 ° C for 20 minutes, it was found that the semi-carbonated pellets had a net loss of about 2.20% by weight. In 30 minutes in heated vegetable oil, semi-carbonated pellets were found to have a net weight loss of about 6.16%. In addition, semi-carbonized wood pellets were hydrophobic and had increased crushability (i.e., high hard-grove scale score), as opposed to non-carbonated wood pellets.
이론에 구애받으려 하지 않으면서, 처음 몇분 반탄화하는 동안 일부 오일 흡수가 발생하며, 바이오매스의 중량의 순 증가가 얻어질 수 있다고 생각된다. 처음 몇분후, 바이오매스는 점차적으로 반탄화되며, 그럼으로써 VOC를 축출하고, 중량을 손실하여, 초기 개시 물질과 대조하여, 순 중량 손실을 갖는 반탄화 고밀도 바이오매스가 얻어진다.Without wishing to be bound by theory, it is believed that some oil absorption occurs during the first few minutes of carbonization and a net increase in weight of biomass can be obtained. After the first few minutes, the biomass is progressively semi-carbonized, thereby evacuating the VOC, losing weight, and obtaining a semi-carbonized high density biomass with net weight loss, as opposed to the initial starting material.
실시예 4:Example 4:
재료들 및 방법들Materials and Methods
본 실시예에서, 가문비나무, 소나무 및 전나무의 혼합물로 이루어진 고밀도 연목 펠릿의, 각 약 0.5kg의 중량을 갖는, 4개의 다른 샘플들을 상기 실시예 1에 설명된 소형 시험 유닛에서 시험하였다. 식물성 오일을 소형 용기내에서 220℃ 내지 약 240℃로 가열하였다. 오일을 채우기 전 및 오일을 채운 후에 소형 용기의 중량을 측정하여, 반탄화 과정 전 오일의 중량을 측정하였다. 4개의 다른 샘플들 중 하나를 예정된 양의 시간동안 오일내에 함침시킨 후, 소형 용기상에서 약 5분간 드립 건조시켰다. 오일을 함유하는 소형 용기를 반탄화 과정후 다시 측정하여, 샘플에 의해 흡수된 오일의 양을 측정하였다. 이 과정을 3개의 다른 샘플들에 대하여 반복하였다.In this example, four different samples of high density softwood pellets, consisting of a mixture of spruce, pine and fir, each weighing about 0.5 kg, were tested in the small test unit described in Example 1 above. The vegetable oil was heated in a small vessel to 220 캜 to about 240 캜. Before filling the oil and filling the oil, the weight of the small vessel was measured and the weight of the oil before the half-carbonization process was measured. One of four different samples was impregnated into the oil for a predetermined amount of time and then drip-dried for about 5 minutes on a small vessel. The small vessel containing the oil was again measured after the semi-carbonization process and the amount of oil absorbed by the sample was measured. This process was repeated for three different samples.
결과들Results
본 결과들은 상기 실시예 3에 설명된 바와 같이, 가열된 오일내에 있는 시간이 길수록 흡수가 적었음을 가리킨다. 하기 표 3에 나타난 바와 같이, 뜨거운 식물성 오일내에서 약 10분간 반탄화된 샘플 1이 약 9.6% 오일 흡수를 나타냈으며, 뜨거운 식물성 오일내에서 약 15분간 반탄화된 샘플 2가 약 6.7% 오일 흡수를 나타냈다.These results indicate that the longer the time in the heated oil, the less the absorption, as described in Example 3 above. As shown in Table 3 below, Sample 1, which was semi-carbonized for about 10 minutes in hot vegetable oil, exhibited about 9.6% oil absorption, and Sample 2, which was semi-carbonized for about 15 minutes in hot vegetable oil, showed about 6.7% Respectively.
* "수분 함유량"은 반탄화 공정직후(즉, 5분간 드립 건조후), 반탄화 목재 펠릿들내 물의 양(%)을 의미한다.* "Moisture content" means the amount of water in semi-carbonized wood pellets immediately after the semi-carbonization process (ie, after 5 minutes drip-drying).
실시예 5:Example 5:
재료들 및 방법들Materials and Methods
본 실시예에서, 각 샘플이 각 약 250g(0.250kg)의 개시중량을 갖는, 가문비나무, 소나무 및 전나무의 혼합물로 이루어진 고밀도 연목 펠릿의, 4개의 다른 샘플들을 시험하였다. 각 샘플들을 상기 실시예 1에 설명된 방법 및 하기 표 4에 명시된 온도, 시간 및 중량 파라미터들을 사용하여 시험하였다.In this example, four different samples of dense softwood pellets made of a mixture of spruce, pine and fir, each sample having a starting weight of about 250 g (0.250 kg) were tested. Each sample was tested using the method described in Example 1 above and the temperature, time and weight parameters specified in Table 4 below.
결과들Results
결과들은 펠릿들에 의한 오일의 흡수 속도가 시간에 따라 변화함을 보여줬다. 하기 표 4에 나타난 바와 같이, 뜨거운 식물성 오일내에서 약 15분간 반탄화된 샘플 1은 완전건조 펠릿들의 투입 질량당 약 14.31% 오일흡수를 나타냈으며; 뜨거운 식물성 오일내에서 약 30분간 반탄화된 샘플 2는 완전건조 펠릿들의 투입 질량당 약 14.00% 오일흡수를 나타냈으며; 뜨거운 식물성 오일내에서 약 45분간 반탄화된 샘플 3은 완전건조 펠릿들의 투입 질량당 약 13.88% 오일흡수를 나타냈으며; 및 뜨거운 식물성 오일내에서 약 60분간 반탄화된 샘플 4는 완전건조 펠릿들의 투입 질량당 약 11.87% 오일흡수를 나타냈다.The results showed that the rate of absorption of oil by the pellets varied with time. As shown in Table 4 below, Sample 1, which was semi-carbonized for about 15 minutes in hot vegetable oil, exhibited about 14.31% oil absorption per mass input of fully dried pellets; Sample 2, which was semi-carbonized for about 30 minutes in hot vegetable oil, showed about 14.00% oil uptake per input mass of fully dried pellets;
도 7에 도시된 바와 같이, 반탄화의 처음 몇분동안 오일 흡수가 초기에 높은 속도로 일어났으며, 그후 흡수 속도가 감소된 후 일정시간동안 일정 속도로 유지되었다. 반탄화 기간이 추가로 진행됨에 따라, 흡수 속도가 정지한 후, 음의 값을 나타냈으며, 이는 연장된 반탄화 기간동안 반탄화 바이오매스로부터 오일이 축출되었음을 가리킨다. 본 실시예에서, 반탄화 처음 15분동안 가장 높은 흡수속도가 발생했으며, 그후 오일의 흡수속도가 느려지고, 그후 반탄화 45분 내내 일정한 속도를 유지하였으며, 그후 고밀도 바이오매스는 고밀도 바이오매스에 의해 이미 흡수된 오일을 축출하기 시작한 것으로 나타난다.As shown in FIG. 7, the oil absorption initially occurred at a high rate during the first few minutes of semi-carbonization, and then was maintained at a constant rate for a period of time after the absorption rate was reduced. As the half-carbonization period further progressed, it showed a negative value after the absorption rate had ceased, indicating that the oil was evacuated from the semi-carbonated biomass during the extended half-carbonization period. In this example, the highest absorption rate occurred during the first fifteen minutes of semi-carbonization, then the absorption rate of the oil slowed, and then maintained a constant rate throughout the half-carbonization period of 45 minutes, after which the high density biomass It appears to have begun to evacuate the absorbed oil.
도 7은 반탄화 과정후 반탄화 펠릿들의 열량값이 반탄화 과정의 실질적으로 0 내지 15분에 증가했으며, 그후 반탄화 15분 내지 45분에 느리고, 거의 일정하게 증가했으며, 및 반탄화 45분후 거의 감소하기 시작했음을 보여준다. 표 4에서 "샘플들의 열량값-종료할때" 및 도 7에서 "최종 생성물의 열량값"은 반탄화 바이오매스 플러스 흡수된 오일의 총합이다. 따라서, 본 실시예의 결과들은 펠릿화 바이오매스가 반탄화함에 따라, 바이오매스가 오일을 축출한다는 사실을 제시한다(최종 생성물내에 오일이 거의 없는 것은 오일로부터 유도된 최종 생성물내 열량값이 적은 것을 의미함). 장시간동안 반탄화 펠릿의 열량값이 순증가되므로, 오일이 축출됨에도, 바이오매스 자체는 공정동안 열량값을 얻으며, 그냥 오일 흡수로 인한 것이 아니다.Figure 7 shows that the calorific value of the semi-carbonated pellets after the semi-carbonization process increased substantially from 0 to 15 minutes of the semi-carbonization process, then slowed to almost half-carbonization from 15 to 45 minutes, Shows that it began to decline almost. In Table 4, "calorific value of samples-terminated" and "calorific value of final product" in FIG. 7 are the sum of semi-carbonated biomass plus absorbed oil. Thus, the results of this example suggest that biomass evacuates oil as the pelleted biomass is semi-carbonated (little oil in the final product means that the calorific value in the final product derived from the oil is low box). Since the calorific value of the semi-carbonized pellets is increased over a long period of time, the biomass itself obtains the calorie value during the process, even though the oil is evacuated.
* "수분 함유량"은 반탄화 공정직후(즉, 5분간 드립 건조후), 반탄화 목재 펠릿들내 물의 양(%)을 의미한다.* "Moisture content" means the amount of water in semi-carbonized wood pellets immediately after the semi-carbonization process (ie, after 5 minutes drip-drying).
실시예 6:Example 6:
재료들 및 방법들Materials and Methods
본 실시예에서, 가문비나무, 소나무 및 전나무의 혼합물로 이루어진 고밀도 연목 펠릿의 20kg을 시험하였다. 20kg을 1kg 샘플들로 분할하고, 20개의 1kg 샘플들을 모두 상기 실시예 1에 설명된 방법을 사용하여 특정 온도(즉, 240, 245, 250, 255, 250, 265 또는 270℃)에서, 및 각 온도에 대하여 특정의 함침시간(즉, 10, 15, 20, 25 또는 30분)동안 시험하였으며, (가스 버너를 갖춘 소형 용기보다는) PITCO® 상업용 딥 프라이어를 공정에 사용한 것은 제외하였다. 게다가, 5분간 반탄화 공정후 각 샘플을 수조에서 냉각하고, 그후 냉수조로부터 제거하여, 큰 튜브내에 샘플을 수집하기 전에 5분간 배수하였다. 각 다른 온도 및 함침 시간조건에 대하여 20개의 1-kg 샘플들에 대하여 상기 방법을 반복하였다. 따라서, 각 온도 및 함침 시간 조합에 대하여, 1-kg 샘플에 의해 각 시간에 상기 방법을 20회 반복하였다. 게다가, 280℃에서 30분간 상기 실시예 1에 설명된 방법을 사용하여 10개의 1-kg 샘플들을 시험하고, 290℃에서 30분간 상기 실시예 1에 설명된 방법을 사용하여 6개의 1-kg 샘플들을 시험하였으며; 즉, 280℃에서 30분의 온도-시간 조합에 대하여 방법을 10회 반복하고, 290℃에서 30분의 온도-시간 조합에 대하여 방법을 6회 반복하였으며, 각 온도-시간 조합에 대한 결과를 평균내었다.In this example, 20 kg of high density softwood pellets consisting of a mixture of spruce, pine and fir were tested. 20 kg were divided into 1 kg samples and all 20 1 kg samples were tested at a specified temperature (i.e. 240, 245, 250, 255, 250, 265 or 270 ° C) using the method described in Example 1 above, (
각 온도-시간 조건에 대한 다른 시험 실험으로부터 얻은 반탄화 고밀도 바이오매스를 수집하고, 함께 혼합하여, 샘플 배치를 형성하였다. 샘플 배치 1kg을 시험을 위해 수집하였다. 얻어진 1-kg 샘플 배치를 분석하여, 각 온도-시간 조건후 반탄화 펠릿들의 열량값을 측정하였다.The semi-carbonated high density biomass from different test runs for each temperature-time condition was collected and mixed together to form a sample batch. One kilogram of the sample batch was collected for testing. The resulting 1-kg sample batch was analyzed to determine the calorific value of the semi-carbonized pellets after each temperature-time condition.
결과들Results
본 실시예 6에 대한 데이터는 표 5~13에 나타나 있으며, 도 8 및 9에 반영되어 있다. 본 실시예 6은 실시예 5의 결과들(표 4 및 도 7)을 입증하고 있다. 결과들은 가열된 카놀라유내 함침/보유 시간 및 가열된 오일의 온도가 공정 후반에 반탄화 목재 펠릿의 열량값과 실질적으로 상관관계가 있음을 가리켰다. 하기 표 5~13에 나타난 바와 같이, 일반적으로, 카놀라유의 온도가 높을 수록, 가열된 카놀라유내에 머무르는 시간이 길수록, 반탄화 과정후 반탄화 펠릿들의 열량값이 커졌다.The data for the sixth embodiment is shown in Tables 5 to 13 and reflected in FIGS. Example 6 demonstrates the results of Example 5 (Table 4 and Figure 7). The results indicated that the impregnation / retention time in the heated canola oil and the temperature of the heated oil were substantially correlated with the caloric value of the semi-carbonized wood pellet in the second half of the process. As shown in the following Tables 5 to 13, generally, the higher the temperature of the canola oil, the longer the stay in the heated canola oil, the greater the calorific value of the semi-carbonized pellets after the half-carbonization process.
고밀도 펠릿들이 290℃ 카놀라유내에 30분간 함침되었을때 가장 높은 열에너지값(완전건조 기준부 26.04GJ/t)이 얻어졌으며, 고밀도 펠릿들이 240℃ 카놀라유내에 10분간 함침되었을때 가장 낮은 열에너지값(완전건조 기준부 22.78GJ/t)이 얻어졌다. 반탄화 펠릿들에 대한 모든 열에너지값들은 반탄화되지 않은 고밀도 바이오매스에 대하여 계산된 열에너지값(즉, 완전건조 기준부 20.49GJ/t)보다 높았다. 250℃에서 펠릿들을 반탄화하면, 측정된 모든 시간에 255℃에서 펠릿들을 반탄화할때보다 약간 높은 열에너지가 생성되었다. 게다가, 20분의 함침시간은 265℃의 온도에서 카놀라유를 사용할때 가장 높은 열에너지값을 생성하였다. 따라서, 본 데이터는 반탄화 과정이 카놀라유의 온도 및 가열된 오일내에 함침된 시간을 변화시킴으로써 원하는대로 조정될 수 있음을 가리켰다.When the high density pellets were impregnated in canola oil at 290 ° C for 30 minutes, the highest thermal energy value (complete drying reference value of 26.04 GJ / t) was obtained and when the high density pellets were impregnated in canola oil at 240 ° C for 10 minutes, Part 22.78 GJ / t) was obtained. All thermal energy values for the semi-carbonized pellets were higher than the calculated thermal energy values for the high-density biomass that was not semi-carbonated (i.e., the full dry basis part was 20.49 GJ / t). Carbonizing the pellets at 250 ° C produced slightly higher thermal energy than half-curing the pellets at 255 ° C at all times measured. In addition, the 20 minute impregnation time produced the highest thermal energy value when using canola oil at a temperature of 265 ° C. Thus, this data indicated that the semi-carbonization process can be tailored as desired by changing the temperature of the canola oil and the time impregnated in the heated oil.
* "습식 기준부"로 "반탄화 목재 펠릿들"에 대하여 "% 수분"은 방법들에 설명한 바와 같이 수조내에서 5분간 냉각한후, 5분간 배수한 샘플내 물의 양(%)을 의미한다."% Moisture" for "semi-carbonized wood pellets" as "wet basis" means the amount of water in the sample that has been cooled for 5 minutes in a water tank and then drained for 5 minutes as described in methods .
* "습식 기준부"로 "반탄화 목재 펠릿들"에 대하여 "% 수분"은 방법들에 설명한 바와 같이 수조내에서 5분간 냉각한후, 5분간 배수한 샘플내 물의 양(%)을 의미한다."% Moisture" for "semi-carbonized wood pellets" as "wet basis" means the amount of water in the sample that has been cooled for 5 minutes in a water tank and then drained for 5 minutes as described in methods .
* "습식 기준부"로 "반탄화 목재 펠릿들"에 대하여 "% 수분"은 방법들에 설명한 바와 같이 수조내에서 5분간 냉각한후, 5분간 배수한 샘플내 물의 양(%)을 의미한다."% Moisture" for "semi-carbonized wood pellets" as "wet basis" means the amount of water in the sample that has been cooled for 5 minutes in a water tank and then drained for 5 minutes as described in methods .
* "습식 기준부"로 "반탄화 목재 펠릿들"에 대하여 "% 수분"은 방법들에 설명한 바와 같이 수조내에서 5분간 냉각한후, 5분간 배수한 샘플내 물의 양(%)을 의미한다."% Moisture" for "semi-carbonized wood pellets" as "wet basis" means the amount of water in the sample that has been cooled for 5 minutes in a water tank and then drained for 5 minutes as described in methods .
* "습식 기준부"로 "반탄화 목재 펠릿들"에 대하여 "% 수분"은 방법들에 설명한 바와 같이 수조내에서 5분간 냉각한후, 5분간 배수한 샘플내 물의 양(%)을 의미한다."% Moisture" for "semi-carbonized wood pellets" as "wet basis" means the amount of water in the sample that has been cooled for 5 minutes in a water tank and then drained for 5 minutes as described in methods .
* "습식 기준부"로 "반탄화 목재 펠릿들"에 대하여 "% 수분"은 방법들에 설명한 바와 같이 수조내에서 5분간 냉각한후, 5분간 배수한 샘플내 물의 양(%)을 의미한다."% Moisture" for "semi-carbonized wood pellets" as "wet basis" means the amount of water in the sample that has been cooled for 5 minutes in a water tank and then drained for 5 minutes as described in methods .
* "습식 기준부"로 "반탄화 목재 펠릿들"에 대하여 "% 수분"은 방법들에 설명한 바와 같이 수조내에서 5분간 냉각한후, 5분간 배수한 샘플내 물의 양(%)을 의미한다."% Moisture" for "semi-carbonized wood pellets" as "wet basis" means the amount of water in the sample that has been cooled for 5 minutes in a water tank and then drained for 5 minutes as described in methods .
* "습식 기준부"로 "반탄화 목재 펠릿들"에 대하여 "% 수분"은 방법들에 설명한 바와 같이 수조내에서 5분간 냉각한후, 5분간 배수한 샘플내 물의 양(%)을 의미한다."% Moisture" for "semi-carbonized wood pellets" as "wet basis" means the amount of water in the sample that has been cooled for 5 minutes in a water tank and then drained for 5 minutes as described in methods .
* "습식 기준부"로 "반탄화 목재 펠릿들"에 대하여 "% 수분"은 방법들에 설명한 바와 같이 수조내에서 5분간 냉각한후, 5분간 배수한 샘플내 물의 양(%)을 의미한다."% Moisture" for "semi-carbonized wood pellets" as "wet basis" means the amount of water in the sample that has been cooled for 5 minutes in a water tank and then drained for 5 minutes as described in methods .
실시예 7:Example 7:
재료들 및 방법들Materials and Methods
본 실시예에서는 실시예 6에 설명된 방법과 동일한 방법을 사용하였으며, 가열된 카놀라유내 다른 함침시간(즉, 10, 15, 20, 25 또는 30분) 및 공정에 사용된 카놀라유의 다른 온도(즉, 240, 245, 250, 255, 250, 265 또는 270℃; 및 280℃ 또는 290℃에서 30분간 함침)를 포함한다.In this example, the same method as described in Example 6 was used, except that different impregnation times (i.e. 10, 15, 20, 25 or 30 minutes) in heated canola oil and other temperatures of canola oil used in the process , 240, 245, 250, 255, 250, 265 or 270 占 폚, and 280 占 폚 or 290 占 폚 for 30 minutes).
본 실시예에서, 얻어진 데이터는 각 온도-시간 조합후 반탄화 펠릿들의 탄소 함량을 측정하기 위해 분석되었다.In this example, the data obtained were analyzed to determine the carbon content of the semi-carbonized pellets after each temperature-time combination.
결과들Results
본 실시예 7에 대한 데이터는 상기 표 5~13 및 도 10에 나타나 있다. 결과들은 반탄화 공정 후반에 반탄화 목재 펠릿의 탄소%가 가열된 카놀라유내 함침/보유 시간 증가 및 가열된 오일의 온도 증가와 함께 일반적으로 증가했음을 가리켰다. 도 10에 도시된 바와 같이, 반탄화 목재 펠릿들의 탄소 함량은 카놀라유의 온도 증가와 함께 일반적으로 상향 증가하는 경향이 있었다. 탄소 함량과 가열된 오일내 함침 시간 사이에도 실질적으로 상관관계가 있었다.The data for the seventh embodiment is shown in Tables 5 to 13 and FIG. The results indicated that in the latter half of the semi-carbonization process, the carbon percentage of the semi-carbonized wood pellets generally increased with the increase in the impregnation / retention time in the heated canola oil and the temperature of the heated oil. As shown in FIG. 10, the carbon content of the semi-carbonized wood pellets tended to increase generally with the temperature increase of canola oil. There was also a substantial correlation between the carbon content and the impregnation time in the heated oil.
고밀도 목재 펠릿들이 290℃ 카놀라유내에 30분간 함침되었을때 가장 높은 탄소함량(완전건조 기준부 62.15탄소%)이 얻어졌으며, 고밀도 목재 펠릿들이 240℃ 카놀라유내에 10분간 함침되었을때 가장 낮은 탄소함량(완전건조 기준부 54.80탄소%)이 얻어졌다. 모든 반탄화 펠릿들에 대한 탄소함량은 반탄화되지 않은 고밀도 바이오매스에 대하여 계산된 탄소함량(즉, 완전건조 기준부 50.62탄소%)보다 높았다.When the high density wood pellets were impregnated in canola oil at 290 ° C for 30 minutes, the highest carbon content (62.15 carbon% complete dry basis) was obtained and when the high density wood pellets were impregnated in 240 ° C canola oil for 10 minutes, the lowest carbon content 54.80% carbon) was obtained. The carbon content for all semi-carbonized pellets was higher than the calculated carbon content for the high-density biomass that was not semi-carbonated (i.e., 50.62 carbon% complete dry basis).
실시예 8:Example 8:
재료들 및 방법들Materials and Methods
다른 종류의 가연성 액체들의 증발량을 시험하였다. 각 가연성 액체를 하기 증발 시험을 사용하여 시험하였다. 실시예 1에 대하여 상기 설명된 것과 같은 소형 시험 유닛을 본 시험에 사용하였다. 소형 용기를 저울접시위에 놓고, 빈 소형 용기의 순 중량을 측정하였다. 오일의 부피를 측정하고, 오일을 소형 용기에 붓고, 소형 용기의 상부에 뚜껑을 닫았다. 그후, 가스 버너를 약 270℃로 켜고, 오일의 온도를 모니터링하였다. 일단 270℃의 원하는 온도에 도달하면, 식물성 오일이 담긴 소형 용기를 가스 버너에서 제거하고, 식물성 오일이 담긴 소형 용기를 계산하였다. 그후, 식물성 오일을 담은 소형 용기를 가스 버너에 다시 놓고, 270℃에서 30분간 가열하였다. 30분 가열후 식물성 오일을 담은 소형 용기의 중량을 측정하고, 증발에 의해 일어난 중량감소를 기록하였다.The evaporation amount of different kinds of flammable liquids was tested. Each flammable liquid was tested using the following evaporation test. A small test unit as described above for Example 1 was used in this test. The small vessel was placed on a balance dish and the net weight of the empty small vessel was measured. The volume of the oil was measured, the oil was poured into a small vessel, and the lid was closed at the top of the small vessel. The gas burner was then turned on at about 270 ° C and the temperature of the oil was monitored. Once the desired temperature of 270 [deg.] C was reached, the small vessel containing the vegetable oil was removed from the gas burner and a small vessel containing the vegetable oil was calculated. The small vessel containing the vegetable oil was then placed back in the gas burner and heated at 270 DEG C for 30 minutes. After 30 minutes of heating, the small vessel containing the vegetable oil was weighed and the weight loss caused by evaporation was recorded.
시험된 다른 가연성 액체들은: 카놀라유, 해바라기유, 옥수수유, 땅콩유, 바 및 체인 오일, 5W30 오일, 오토매틱 트랜스미션액, 유압액 AW32, 기어 오일 80W90, 및 파라핀 왁스였다.Other combustible liquids tested were: canola oil, sunflower oil, corn oil, peanut oil, bar and chain oil, 5W30 oil, automatic transmission fluid, hydraulic fluid AW32, gear oil 80W90, and paraffin wax.
결과들Results
결과들은 270℃에서 30분간 가열한 후, 각각의 다른 가연성 액체들의 증발이 무시할 수 있을 정도로 소량이었음을 가리켰다. 따라서, 가연성 액체의 증발은 반탄화 공정후 반탄화 고밀도 바이오매스에 의한 오일 흡수를 계산할때 고려되지 않았다.The results indicated that after heating for 30 minutes at 270 ° C, the evaporation of each of the other flammable liquids was negligible. Therefore, evaporation of the flammable liquid was not taken into account when calculating the oil absorption by the semi-carbonized high density biomass after the semi-carbonization process.
실시예 9:Example 9:
재료들 및 방법들Materials and Methods
가연성 액체로서 카놀라유를 사용할때와 가연성 액체로서 파라핀 왁스를 사용할때 고밀도 펠릿들에 의한 오일 흡수를 대조하기 위해, 본 실시예 9를 수행하였다.In order to compare the oil absorption by high density pellets when using canola oil as a flammable liquid and when using paraffin wax as a flammable liquid, Example 9 was carried out.
본 실시예에서, 가문비나무, 소나무 및 전나무의 혼합으로 제조된 고밀도 연목 펠릿들(SPF 목재 펠릿들)을 시험하였다. SPF 목재 펠릿들의 샘플 250g을 중량재고, 고밀도 재료를 수용하기 위한 와이어 체를 별도로 중량을 쟀다. 그후, 고밀도 재료의 샘플을 와이어 체에 담고, 체와 고밀도 재료의 총 중량을 측정한 후, 시험 목적을 위해 챙겨뒀다. 실시예 1에 설명된 소형 시험 유닛을 본 실시예에 사용하였다. 초기 단계로서, 소형 용기를 저울접시위에 놓고, 소형 용기의 순 중량을 측정하였다. 그후, 오일(카놀라유 또는 파라핀 왁스)의 부피를 측정하고, 소형 용기에 붓고, 소형 용기와 오일의 총 중량을 측정함으로써, 오일에 대한 순 중량을 제공하였다.In this example, high density softwood pellets (SPF wood pellets) made from a mixture of spruce, pine and fir were tested. 250 g of a sample of SPF wood pellets was weighed, and the wire for accommodating the high-density material was separately weighed. A sample of high-density material was then placed in the wire, the total weight of the sieve and the high-density material was measured and stored for testing purposes. The small test unit described in Example 1 was used in this example. As an initial step, a small vessel was placed on a balance dish and the net weight of the small vessel was measured. The volume of oil (canola oil or paraffin wax) was then measured, poured into a small container, and the total weight of the small container and oil was measured to provide a net weight for the oil.
일단 오일 측정을 완료하면, 가스 버너를 특정 온도(250℃, 260℃ 또는 270℃)로 켜고, 오일 온도를 모니터링하였다.Once the oil measurement was complete, the gas burner was turned on at a specific temperature (250 ° C, 260 ° C or 270 ° C) and the oil temperature monitored.
오일 온도가 원하는 온도에서 안정화된 후, 하기 중량들을 측정하였다: (a)소형 용기 + 가열된 오일의 중량; (b)소형 용기 + 가열된 오일 + 소형 용기용 뚜껑 + 소형 용기에 삽입된 온도 프로브의 중량; 및 (c)소형 용기의 중량 + 가열된 오일 + 소형 용기용 뚜껑 + 소형 용기에 삽입된 온도 프로브 + 와이어 체에 담기고 소형 용기의 상부에 넣은 고밀도 재료의 샘플 250g(즉, 소형 용기내에 아직 함침되지 않음).After the oil temperature stabilized at the desired temperature, the following weights were measured: (a) the weight of the small vessel + heated oil; (b) Small container + heated oil + lid for small container + weight of temperature probe inserted in small container; And (c) the weight of the small vessel + the heated oil + the lid for the small vessel + the temperature probe inserted in the small vessel + the 250 g sample of the high density material placed on top of the small vessel (ie, Not).
상기 측정들을 완료했을때, 고밀도 재료를 담은 와이어 체를 가열된 오일 및 뚜껑덮은 소형 용기내에 함침하였다. 특정 시간량(15분 또는 30분)동안 고밀도 재료를 가열된 오일내에 함침하였다. 원하는 시간동안 함침한 후, 가스버너를 끄고, 소형 용기, 오일, 뚜껑, 온도 프로브, 체 및 고밀도 재료의 총 중량을 측정하였다(체와 고밀도 재료는 오일내에 여전히 함침되어 있음). 그 안에 고밀도 재료가 담긴 와이어 체를 소형 용기와 오일로부터 제거하고, 약 5분간 소형 용기위에서 배수하였다. 그 안에 고밀도 재료가 담긴, 배수된 와이어 체를 중량재고, 이후에 고밀도 재료를 별도로 중량재었다. 체 및 고밀도 재료를 제거한후, 소형 용기, 오일, 뚜껑, 및 온도 프로브의 총 중량을 잰 후, 소형 용기 + 오일의 총 중량을 계속해서 별도로 중량재었다.Upon completion of the measurements, the wire body containing the high-density material was impregnated into the heated oil and small capped lid. The high density material was impregnated in the heated oil for a certain amount of time (15 minutes or 30 minutes). After impregnation for the desired period of time, the gas burner was turned off and the total weight of the small vessel, oil, lid, temperature probe, sieve and high density material was measured (sieve and high density material still impregnated in the oil). The wire body containing the high-density material therein was removed from the small vessel and the oil, and drained over a small vessel for about 5 minutes. The wastewater containing the high-density material was weighed, and then the high-density material was separately weighed. After removing the sieve and dense material, the total weight of the small vessel, oil, lid, and temperature probe was measured and then the total weight of the small vessel plus oil was continuously weighted separately.
그후, (반탄화 펠릿들에 대하여 완전건조 기준부를 제공하기 위해) 반탄화 펠릿들의 완전건조 중량을 계산하고, 펠릿들의 완전건조 중량을 오일의 손실량 및 계산된 오일흡수율(%)과 대조하였다.The complete dry weight of the semi-carbonized pellets was then calculated (to provide a complete drying reference for the semi-carbonized pellets) and the complete dry weight of the pellets was compared to the loss of oil and the calculated percent oil absorption.
각 온도, 시간 및 오일 조합에 대하여 상기 공정을 2회 완료하였으며(즉, 각 다른 온도 및 함침 시간에 시험된 오일의 각 다른 종류에 대하여 2회 시험을 진행함), 각 공정은 고밀도 펠릿들의 샘플 250g으로 개시하였다.The process was completed twice for each temperature, time and oil combination (i. E., Two different tests were run for each different type of oil tested at each different temperature and time of impregnation), each process was performed on a sample of high density pellets Lt; / RTI >
결과들Results
도 11에 도시된 바와 같이, 반탄화 공정을 위한 가연성 액체로서 카놀라유가 사용되었을때, 카놀라유의 온도가 250℃로부터 260℃로 증가했을때, 고밀도 바이오매스에 의한 오일 흡수는 일반적으로 증가하는 경향이 있지만, 270℃의 온도에서 반탄화될때는 약간 감소하였다. 또한, 온도가 증가함에 따라 반탄화 고밀도 바이오매스의 중량도 일반적으로 감소하는 것으로 나타났지만; 250℃에서 30분간 반탄화 공정을 실시했을때(개시 중량과 대조하여 +8.53g, 246.4g의 최종 중량으로 측정됨)와 대조적으로, 260℃에서 30분간 반탄화 공정을 실시했을때 중량이 증가하였다(즉, 개시 중량과 대조하여, +11.48g, 249.35g의 중량으로 측정됨). 이러한 중량증가는 상기 온도-시간 조건에 대하여 오일 흡수 증가에 대응되며(즉, 250℃에서 30분간 16.65%의 오일 흡수와 대조적으로, 260℃에서 30분간 완전건조 펠릿들의 투입질량당 21.02%의 오일 흡수), 260℃에서 30분간 반탄화할때 증가된 오일 흡수로 인해 중량이 증가된다는 것을 제시한다. 270℃의 온도가 사용될때 오일 흡수의 약간 감소(즉, 15분에 16.86%, 및 30분에 17.11%)는 상기 온도에서 반탄화 고밀도 바이오매스의 중량 감소(즉, 15분에 -1.28g, 및 30분에 -5.47g)에 대응하며, 이는 오일 흡수가 반탄화 고밀도 바이오매스의 중량과 서로 관련되어 있음을 추가로 제시하고 있다. 이 데이터는 또한, 실시예 3 및 4로부터 얻은 데이터와 서로 관련있다.As shown in Fig. 11, when canola oil is used as a flammable liquid for the semi-carbonization process, the oil absorption by high density biomass generally tends to increase when the temperature of the canola oil is increased from 250 DEG C to 260 DEG C But slightly decreased when semi-carbonized at a temperature of 270 ° C. Also, as the temperature increases, the weight of the semi-carbonated high density biomass generally decreases as well; In contrast to the half-carbonization process at 250 ° C (measured at a final weight of + 8.53 g, 246.4 g in comparison with the initial weight), the weight increased when the semi-carbonization process was carried out at 260 ° C for 30 minutes (I.e., measured at a weight of +11.48 g, 249.35 g, as opposed to the starting weight). This weight increase corresponds to an increase in oil absorption for the temperature-time conditions (i.e., 21.02% oil per mass of feed of fully dried pellets at 260 占 폚 for 30 minutes, in contrast to 16.65% oil absorption for 30 minutes at 250 占 폚) Absorption), weight increases due to increased oil absorption when half-carbonized at 260 ° C for 30 minutes. A slight decrease in oil absorption (i.e., 16.86% at 15 minutes, and 17.11% at 30 minutes) when a temperature of 270 DEG C is used indicates that the weight loss of semi-carbonated high density biomass at that temperature (i.e., -1.28 g at 15 minutes, And -5.47 g in 30 minutes), further suggesting that the oil absorption is correlated with the weight of the semi-carbonated high density biomass. This data is also correlated with the data obtained from Examples 3 and 4.
도 12는 가연성 액체로서 파라핀 왁스가 사용될때 유사한 결과들이 얻어졌음을 보여주고 있다. 고밀도 바이오매스에 의한 오일 흡수는 파라핀 왁스의 온도가 250℃에서 260℃로 증가할때 점차 증가하는 경향이 있지만, 그후 270℃의 온도에서 반탄화될때 감소된다. 오일 흡수의 증가속도는 온도가 250℃로부터 260℃로 증가할때, 및 각 온도지점에서 함침시간이 증가할때, 카놀라유에 대한 것보다 파라핀 왁스에 대한 것이 더 컸다. 카놀라유에 의하면, 온도가 증가함에 따라 반탄화 고밀도 바이오매스의 중량이 점차 감소하는 것으로 나타났다. 그러나, 카놀라유에 의해 보여지는 것처럼 공정 종료시에 반탄화 고밀도 바이오매스의 중량과 반탄화 고밀도 바이오매스에 의해 흡수된 오일 사이에는 상관관계가 있는 것으로 보이지 않았다.Figure 12 shows that similar results were obtained when paraffin wax was used as a flammable liquid. Oil uptake by high density biomass tends to increase as the temperature of the paraffin wax increases from 250 ° C to 260 ° C, but then decreases when it is semi-carbonated at a temperature of 270 ° C. The rate of increase in oil absorption was greater for paraffin waxes as the temperature increased from 250 ° C to 260 ° C, and as the impregnation time at each temperature point increased, for canola oil. According to Canola Oil, the weight of semi-carbonated high density biomass decreased gradually with increasing temperature. However, as shown by canola oil, there was no correlation between the weight of semi-carbonated high density biomass at the end of the process and the oil absorbed by semi-carbonated high density biomass.
도 13 및 표 14 및 15는 가연성 액체로서 카놀라유가 사용될때, 반탄화 공정동안 점점 더 많은 카놀라유가 손실되었음을 설명하고 있다. 250℃에서 반탄화할때를 제외하고는, 카놀라유 또는 파라핀 왁스를 사용할때 오일 손실량이 점차 유사했다. 250℃에서 15분간 반탄화할때 파라핀 왁스 손실량은 파라핀 왁스에 의해 매우 적었다. 게다가, 가연성 액체로서 파라핀 왁스가 사용될때 250℃에서 15분 반탄화와 30분 반탄화 사이의 오일 손실속도는 카놀라유가 사용될때보다 훨씬 더 큰 것으로 나타났다.Figure 13 and Tables 14 and 15 illustrate that when canola oil is used as a flammable liquid, more and more canola oil is lost during the semi-carbonization process. The oil loss was gradually similar when using canola oil or paraffin wax, except when half-carbonated at 250 ° C. Paraffin wax loss was significantly reduced by paraffin wax when semi-carbonized at 250 ° C for 15 minutes. In addition, when paraffin wax was used as a flammable liquid, the oil loss rate between half-carbonization at 30 minutes and half-hour carbonization at 250 ° C was much greater than when canola oil was used.
도 14에 도시된 바와 같이, 가연성 액체로서 파라핀 왁스보다는 카놀라유를 사용할때, 개시 바이오매스와 대조적으로 반탄화 펠릿의 중량 감소가 상이했다. 둘 다에 대하여, 표 14 및 15에 나타나고, 상기 설명한 바와 같이, 반탄화 펠릿들의 중량은 일반적으로 온도 증가에 따라 감소하는 경향이 있었다. 그러나, 반탄화 공정이 250℃ 내지 260℃에서 실시될때, 카놀라유에 의해, 반탄화 펠릿들의 중량은 개시 고밀도 펠릿들보다 컸다. 270℃에서 반탄화할때, 개시 고밀도 펠릿들과 대조적으로 중량 감소만 있었다. 250℃에서 15분간 반탄화할때 외에는, 파라핀 왁스에 의해, 반탄화 펠릿의 최종 중량은 고밀도 펠릿의 개시 중량보다 일반적으로 적었다. 파라핀 왁스는 일반적으로 모든 시간 지점 및 온도에서 큰 중량감소를 야기한다. 이론에 구애받지 않으면서, 상기 결과들은 반탄화 공정동안 카놀라유가 사용될때보다 파라핀 왁스를 덜 흡수하는 바이오매스로 인한 것일 수 있다. 파라핀 왁스의 적은 흡수는 파라핀 왁스의 더 긴 분자사슬 및 파라핀 왁스의 더 긴 증발속도의 결과일 수 있다.As shown in Fig. 14, when using canola oil rather than paraffin wax as a flammable liquid, the weight loss of the semi-carbonized pellets was different in contrast to the initiation biomass. For both, as shown in Tables 14 and 15, and as described above, the weight of the semi-carbonized pellets generally tended to decrease with increasing temperature. However, when the semi-carbonization process was carried out at 250 ° C to 260 ° C, the weight of the semi-carbonized pellets was greater than the starting high density pellets by canola oil. When semi-carbonized at 270 ° C, there was only a reduction in weight in contrast to the starting high density pellets. By the paraffin wax, the final weight of the semi-cured pellets was generally less than the starting weight of the high density pellets, except when half-carbonated at 250 ° C for 15 minutes. Paraffin wax generally causes a large weight loss at all time points and temperatures. Without being bound by theory, these results may be due to the biomass that absorbs less paraffin wax than canola oil during the semi-carbonization process. Little absorption of paraffin wax may result in longer molecular chains of paraffin wax and longer evaporation rates of paraffin wax.
* "수분 함량"은 (즉, 5분간 드립 건조후) 반탄화 공정직후 샘플내 물의 양을 의미한다.* "Moisture content" means the amount of water in the sample immediately after the semi-carbonization process (ie, after 5 minutes of drip drying).
* "수분 함량"은 (즉, 5분간 드립 건조후) 반탄화 공정직후 샘플내 물의 양을 의미한다.* "Moisture content" means the amount of water in the sample immediately after the semi-carbonization process (ie, after 5 minutes of drip drying).
실시예 10:Example 10:
재료들 및 방법들Materials and Methods
다른 온도(240℃, 245℃, 250℃, 260℃, 265℃, 270℃, 280℃ 또는 290℃)에서 다른 함침시간들(10분, 15분, 20분, 25분, 또는 30분)동안의 반탄화 공정을 통해 진행된, 실시예 6으로부터의 반탄화 펠릿들을 반탄화 펠릿들의 소수성 성질을 측정하기 위해 시험하였다. 이 시험을 실시하기 위해, 특정 온도-시간 조건에 대응하는 처리된 반탄화 고밀도 바이오매스의 각 배치로부터 샘플 953.63g을 측정하고, 2주(즉, 14일)간 물에 함침하였다. 일단 물로부터 제거되면, 샘플을 5분간 체에서 배수시키고, 그후 각 샘플을 중량을 재어서, 샘플의 중량변화를 측정하였다. 이러한 측정을 물의 중량과 대조하고, 각 샘플에 의해 흡수된 물의 양을 계산하였다.During different impregnation times (10, 15, 20, 25, or 30 minutes) at different temperatures (240, 245, 250, 260, 265, 270, 280, Carbonated pellets from Example 6, proceeding through a semi-carbonization process, were tested to determine the hydrophobic nature of the semi-carbonized pellets. To carry out this test, 953.63 g of a sample was measured from each batch of treated semi-carbonized high density biomass corresponding to a specific temperature-time condition and impregnated with water for two weeks (i.e., 14 days). Once removed from the water, the sample was drained from the sieve for 5 minutes, and then each sample was weighed to determine the weight change of the sample. These measurements were compared against the weight of water and the amount of water absorbed by each sample was calculated.
결과들Results
표 16의 데이터는 반탄화 공정 온도(즉, 가열된 카놀라유의 온도)가 증가함에 따라, 얻어진 생성물의 소수성 성질이 증가함을 나타냈다. 이 데이터는 도 15 및 16에 나타나 있으며, 이는 반탄화 공정후 반탄화 고밀도 펠릿들에 의해 흡수된 물의 양이 반탄화 공정의 온도와 서로 관련있음을 보여준다. 낮은 온도(예를 들면, 240℃)보다는 높은 온도(예를 들면, 270℃, 280℃ 또는 290℃)에서 반탄화할때, 얻어지는 반탄화 고밀도 펠릿들은 펠릿들로 물을 거의 흡수하지 않았다.The data in Table 16 show that as the half-carbonization process temperature (i.e., the temperature of the heated canola oil) increases, the hydrophobic nature of the resulting product increases. This data is shown in Figures 15 and 16, which show that the amount of water absorbed by the semi-carbonized high density pellets after the semi-carbonization process correlates with the temperature of the semi-carbonization process. The semi-carbonated high density pellets obtained when semi-carbonating at a temperature higher than a low temperature (e.g. 240 DEG C) (e.g., 270 DEG C, 280 DEG C or 290 DEG C) hardly absorbed water with the pellets.
가열된 카놀라유내 함침 시간은 얻어진 생성물의 소수성 성질이 적은 요소인 것으로 나타났지만; 결과는 더 짧은 함침 시간(예를 들면, 10분)동안, 반탄화 공정을 위해 더 긴 함침시간(예를 들면, 30분)이 사용될때와 대조적으로 얻어진 반탄화 고밀도 펠릿들에 의해 보다 많은 물이 흡수되었다는 것을 보여줬다.The impregnation time in the heated canola oil was shown to be a less hydrophobic property of the product obtained; The results show that for shorter impregnation times (e.g., 10 minutes), more water (for example, 30 minutes) is obtained by the semi-carbonated high density pellets obtained in contrast to when a longer impregnation time Has been absorbed.
실시예 11:Example 11:
재료들 및 방법들Materials and Methods
본 실시예에서, 가문비나무, 소나무 및 전나무의 혼합으로 제조된 고밀도 연목 펠릿들(SPF 목재 펠릿들) 및 고밀도 호그 연료를 시험하였다. SPF 목재 펠릿들 또는 고밀도 호그 연료의 샘플 250g을 중량재고, 고밀도 재료를 수용하기 위한 와이어 체를 별도로 중량을 쟀다. 그후, 고밀도 재료의 샘플을 와이어 체에 담고, 체와 고밀도 재료의 총 중량을 측정한 후, 실시예 1에 설명된 소형 시험 유닛을 사용하여, 시험 목적을 위해 챙겨뒀다.In this example, high density softwood pellets (SPF wood pellets) made from a mixture of spruce, pine and fir and high density hog fuel were tested. 250 grams of SPF wood pellets or samples of high density hog fuel were weighed and the wire bodies for accommodating high density materials were separately weighed. A sample of high density material was then loaded into the wire body and the total weight of the sieve and the high density material was measured and then packed for testing purposes using the small test unit described in Example 1.
초기 단계로서, 소형 용기를 저울접시위에 놓고, 소형 용기의 순 중량을 측정하였다. 그후, 오일(하기 오일중 하나: 해바라기유, 옥수수유, 땅콩유, 카놀라유, 바 및 체인 오일, 5W30 오일, 오토매틱 트랜스미션액, 유압액 AW32, 기어 오일 80W90, 또는 파라핀 왁스)의 부피를 측정하고, 소형 용기에 붓고, 소형 용기와 오일의 총 중량을 측정함으로써, 오일에 대한 순 중량을 제공하였다.As an initial step, a small vessel was placed on a balance dish and the net weight of the small vessel was measured. Thereafter, the volume of oil (one of the following oils: sunflower oil, corn oil, peanut oil, canola oil, bar and chain oil, 5W30 oil, automatic transmission fluid, hydraulic fluid AW32, gear oil 80W90 or paraffin wax) Pouring into a vessel, measuring the total weight of the small vessel and oil, provided a net weight for the oil.
일단 오일 측정을 완료하면, 가스 버너를 270℃의 시험온도로 켜고, 오일 온도를 모니터링하였다.Once the oil measurement was completed, the gas burner was turned on at a test temperature of 270 DEG C and the oil temperature was monitored.
오일 온도가 270℃에서 안정화된 후, 하기 중량들을 측정하였다: (a)소형 용기 + 가열된 오일의 중량; (b)소형 용기 + 가열된 오일 + 소형 용기용 뚜껑 + 소형 용기에 삽입된 온도 프로브의 중량; 및 (c)소형 용기의 중량 + 가열된 오일 + 소형 용기용 뚜껑 + 소형 용기에 삽입된 온도 프로브 + 와이어 체에 담기고 소형 용기의 상부에 넣은 고밀도 재료의 샘플 250g(즉, 소형 용기내에 아직 함침되지 않음).After the oil temperature stabilized at 270 캜, the following weights were measured: (a) the weight of the small vessel + heated oil; (b) Small container + heated oil + lid for small container + weight of temperature probe inserted in small container; And (c) the weight of the small vessel + the heated oil + the lid for the small vessel + the temperature probe inserted in the small vessel + the 250 g sample of the high density material placed on top of the small vessel (ie, Not).
상기 측정들을 완료했을때, 고밀도 재료를 담은 와이어 체를 가열된 오일 및 뚜껑덮은 소형 용기내에 함침하였다. 30분동안 고밀도 재료를 가열된 오일내에 함침하였다. 30분동안 함침한 후, 소형 용기를 끄고, 소형 용기, 오일, 뚜껑, 온도 프로브, 체 및 고밀도 재료의 총 중량을 측정하였다(체와 고밀도 재료는 오일내에 여전히 함침되어 있음). 그 안에 고밀도 재료가 담긴 와이어 체를 소형 용기와 오일로부터 제거하고, 약 5분간 소형 용기위에서 배수하였으며, 호그 연료의 경우 10분간 배수하였다. 그 안에 고밀도 재료가 담긴, 배수된 와이어 체를 중량재고, 이후에 고밀도 재료를 별도로 중량재었다. 체 및 고밀도 재료를 제거한후, 소형 용기, 오일, 뚜껑, 및 온도 프로브의 총 중량을 잰 후, 소형 용기 + 오일의 총 중량을 계속해서 별도로 중량재었다.Upon completion of the measurements, the wire body containing the high-density material was impregnated into the heated oil and small capped lid. The high density material was impregnated in the heated oil for 30 minutes. After 30 minutes of impregnation, the small vessel was turned off and the total weight of the small vessel, oil, lid, temperature probe, sieve, and high density material was measured (sieve and dense material still impregnated in the oil). The wire body containing the high-density material was removed from the small vessel and oil, drained over a small container for about 5 minutes, and drained for 10 minutes in the case of hog fuel. The wastewater containing the high-density material was weighed, and then the high-density material was separately weighed. After removing the sieve and dense material, the total weight of the small vessel, oil, lid, and temperature probe was measured and then the total weight of the small vessel plus oil was continuously weighted separately.
그후, 반탄화 펠릿들의 완전건조 중량을 계산하고, 펠릿들의 완전건조 중량을 오일의 손실량(오일의 순 증발량) 및 계산된 카놀라 오일의 손실율과 대조하였다.The complete dry weight of the semi-carbonized pellets was then calculated and the complete dry weight of the pellets was compared to the loss of oil (net oil evaporation) and the calculated loss of canola oil.
사용된 오일의 각 다른 종류에 대하여 상기 공정을 2회 완료하였으며(즉, 시험된 오일의 각 다른 종류에 대하여 2회 시험을 진행함), 각 공정은 고밀도 펠릿들의 샘플 250g으로 개시하였다.The process was completed twice for each different type of oil used (i.e., twice for each different type of oil tested), and each process was initiated with 250 g sample of high density pellets.
결과들Results
본 실시예의 데이터는 식물-유도성 오일들에 대하여 표 17 및 도 17에 나타나 있으며, 석유-계 오일들에 대하여 표 18 및 도 18에 나타나 있다. 이러한 결과들은 식물-유도성 오일들내에서 고밀도 바이오매스의 반탄화는 일반적으로, 석유-계 오일들내에서 고밀도 바이오매스의 반탄화와 대조할때, 얻어진 반탄화 고밀도 바이오매스에 의한 오일흡수가 거의 없는 경향이 있음을 나타냈다.The data of this example are shown in Table 17 and FIG. 17 for plant-derived oils and shown in Table 18 and FIG. 18 for petroleum-based oils. These results indicate that the half-carbonization of high-density biomass in plant-derived oils generally results in oil absorption by the resulting semi-carbonated high density biomass when compared to half-carbonization of high-density biomass in petroleum- There is a tendency that there is almost no tendency.
식물-유도성 오일들 중에서, 270℃에서 30분간 해바라기유에서 SPF 펠릿들을 반탄화하면, 고밀도 바이오매스에 의해 최소량의 오일이 흡수되었다(평균 약 11.38% 오일 흡수). 카놀라유내에서 하면, 270℃에서 30분간 카놀라유내에서 반탄화한후, 반탄화 고밀도 바이오매스에 의해 최고량의 오일 흡수가 얻어졌다(평균 약 12.12% 오일 흡수).Of the plant-inducible oils, the semi-carbonization of the SPF pellets in sunflower oil at 270 ° C for 30 minutes resulted in a minimal amount of oil being absorbed by the high density biomass (average oil absorption of about 11.38%). In canola oil, after half-carbonization in canola oil at 270 캜 for 30 minutes, the highest amount of oil absorption was obtained by semi-carbonated high density biomass (average oil absorption of about 12.12%).
석유-계 오일들 중에서, 파라핀 왁스후 5W30 모터 오일이 반탄화 고밀도 바이오매스에 의한 최소량의 오일 흡수를 얻었다(각각 평균 약 16.48% 및 17.10% 오일 흡수). 기어 오일(80W90)은 270℃에서 30분간 기어 오일내에서 반탄화한후, 반탄화 고밀도 바이오매스에 의한 최고량의 오일 흡수를 얻었다(평균 약 24.32% 오일 흡수).Of the petroleum-based oils, 5W30 motor oil after paraffin wax achieved the minimum amount of oil absorption by semi-carbonated dense biomass (average oil absorption of about 16.48% and 17.10% respectively). Gear oil (80W90) was semi-carbonized in gear oil at 270 ° C for 30 minutes and then obtained the maximum amount of oil absorption by semi-carbonated high density biomass (average oil absorption of about 24.32%).
표 17 및 18의 데이터는 또한, 식물-유도성 오일들이 석유-계 오일들내 반탄화와 대조적으로 바이오매스의 중량에 있어서 일반적으로 더 적은 평균 순 손실을 얻었다. 식물-유도성 오일들 중에서, 땅콩유내 반탄화는 최소 평균 중량 순 손실(즉, 약 7.70g의 중량 순 손실)을 얻었으며, 및 해바라기유내 반탄화는 최고 평균 중량 순 손실(즉, 약 10.85g의 중량 순 손실)을 얻었다. 석유-계 오일들 중에서, 바 및 체인 오일 및 유압액(AW32)내 반탄화는 최소 평균 중량 순 손실(즉, 각각 약 10.70g 및 10.60g의 중량 순 손실)을 얻었으며, 및 오토매틱 트랜스미션 액(ATF)내 반탄화는 최고 평균 중량 순 손실(즉, 약 17.23g의 중량 순 손실)을 얻었다.The data in Tables 17 and 18 also show that plant-derived oils generally have a lower average net loss in weight of biomass in contrast to half-carbonation in petroleum-based oils. Among the plant-inducible oils, peanut semi-carbonization yielded a minimum average net weight loss (i.e., net net loss of about 7.70 g), and sunflower in-rice semi-carbonation resulted in a net average net weight loss (i.e., about 10.85 g Weight loss) was obtained. Among petroleum-based oils, semi-carbonization in bar and chain oils and hydraulic fluid (AW32) resulted in net minimum net weight loss (i.e. net loss of about 10.70 g and 10.60 g respectively) and automatic transmission fluid ATF) yielded the highest average net weight loss (ie, net loss of about 17.23 g).
표 17 및 18에 나타난 바와 같이, 개시 고밀도 바이오매스로서 호그 연료가 사용될때, 식물-유도성 오일(카놀라유) 및 석유-계 오일(파라핀 왁스)내 호그 연료 바이오매스에 의해 매우 큰 오일 흡수가 발생하며, 식물-유도성 오일(카놀라유) 및 석유-계 오일(파라핀 왁스)내에서 호그 연료 바이오매스가 반탄화될때, 매우 큰 평균 중량 순 손실이 발생하였다.As shown in Tables 17 and 18, when hog fuel is used as the starting high density biomass, very large oil absorption occurs by the hog fuel biomass in plant-derived oil (canola oil) and petroleum-based oil (paraffin wax) , And when the hog fuel biomass was semi-carbonized in plant-derived oil (canola oil) and petroleum-based oil (paraffin wax), a very large average net weight loss occurred.
실시예 12:Example 12:
재료들 및 방법들Materials and Methods
본 실시예에서, 가문비나무, 소나무 및 전나무의 혼합으로 제조된 고밀도 연목 펠릿들(SPF 목재 펠릿들) 2kg을 시험하였다. 2kg을 1kg 샘플들로 나눴으며, 및 각 1kg 샘플을 270℃의 온도로 30분간 가열된 가연성 액체(식물-유도성 오일 또는 석유-계 오일)내에서 실시예 1에 상기 설명된 바와 같은 방법을 사용하여 시험하였다. 각 다른 종류의 오일에 대하여 2개의 1-kg 샘플들로 상기 방법을 반복하였다. 따라서, 각 오일 종류에 대하여, 각 시간에 1-kg 샘플에 의해 상기 방법을 2회 반복하였다. 각 오일 종류에 대한 시험 실험으로부터 얻어진 반탄화 고밀도 바이오매스를 수집하고, 함께 혼합하여, 샘플 배치를 형성하였다. 샘플 배치 1kg을 시험을 위해 수집했다.In this example, 2 kg of high density softwood pellets (SPF wood pellets) made from a mixture of spruce, pine and fir were tested. 2 kg were divided into 1 kg samples, and each 1 kg sample was subjected to a method as described above in Example 1 in a flammable liquid (plant-derived oil or petroleum-based oil) heated to a temperature of 270 캜 for 30 minutes Lt; / RTI > The process was repeated with two 1-kg samples for each different kind of oil. Thus, for each type of oil, the process was repeated twice with a 1-kg sample at each time. The semi-carbonated high density biomass obtained from the test runs for each oil type was collected and mixed together to form a sample batch. One kilogram of the sample batch was collected for testing.
본 실시예에서, 얻어진 1-kg 샘플 배치를 분석하여, 각 온도-시간 조건후 반탄화 펠릿들의 열에너지값들을 측정하였다.In this example, the 1-kg sample batches obtained were analyzed and the thermal energy values of the semi-carbonized pellets were measured after each temperature-time condition.
본 실시예에 사용된 식물-유도성 오일들은 땅콩유, 해바라기유 및 옥수수유를 포함하였다. 본 실시예에 사용된 석유-계 오일들은 오토매틱 트랜스미션액, 기어 오일 80W90, 모터 오일(5W30), 바 및 체인 오일 및 유압액 AW32를 포함하였다.The plant-derived oils used in this example included peanut oil, sunflower oil and corn oil. The petroleum-based oils used in this example included an automatic transmission fluid, gear oil 80W90, motor oil 5W30, bar and chain oil, and hydraulic fluid AW32.
결과들Results
하기 표 19 및 20에 나타난 결과들은 석유-계 오일들이 일반적으로 식물-유도성 오일내에서 반탄화된 고밀도 바이오매스보다 약간 더 높은 열에너지값을 갖는 반탄화 고밀도 바이오매스를 얻는 경향이 있는 것을 보여줬다. 예를 들면, 석유-계 오일들내에서 처리된 반탄화 고밀도 바이오매스에 대한 열에너지값이 대략 26기가쥴/미터톤(GJ/t)인 반면; 식물-유도성 오일내에서 처리된 바이오매스에 대한 열에너지값들은 대략 약 24~25GJ/t이었다. 이러한 차이는 상기 실시예 10에 나타난 바와 같이, 석유-처리된 바이오매스에 의한 큰 오일 흡수에 기인할 수 있다.The results shown in Tables 19 and 20 below show that petroleum-based oils tend to obtain semi-carbonated dense biomass with a slightly higher thermal energy value than generally dense biomass that is semi-carbonized in plant-derived oil. For example, the value of thermal energy for semi-carbonated high density biomass treated in petroleum-based oils is approximately 26 g / t (GJ / t); The thermal energy values for the biomass treated in plant-inducible oil were approximately 24-25 GJ / t. This difference can be attributed to the large oil absorption by the petroleum-treated biomass, as shown in Example 10 above.
본 결과는 또한, 모든 식물-유도성 오일들이 대략 비슷한 열에너지값을 갖는 반탄화 생성물을 생성하며, 모든 석유-계 오일들이 대략 비슷한 열에너지값을 갖는 반탄화 생성물을 생성한다는 사실을 보여줬다.The results also show that all plant-derived oils produce semi-carbonated products with approximate thermal energy values, and that all petroleum-based oils produce semi-carbonated products with approximately similar thermal energy values.
* "수분 함량"은 (즉, 5분간 드립 건조후) 반탄화 공정직후 샘플내 물의 양을 의미한다.* "Moisture content" means the amount of water in the sample immediately after the semi-carbonization process (ie, after 5 minutes of drip drying).
* "수분 함량"은 (즉, 5분간 드립 건조후) 반탄화 공정직후 샘플내 물의 양을 의미한다.* "Moisture content" means the amount of water in the sample immediately after the semi-carbonization process (ie, after 5 minutes of drip drying).
실시예 13:Example 13:
재료들 및 방법들Materials and Methods
본 명세서에 개시된 연속식/반-연속식 방법을 시험하기 위해, 소규모 반탄화 반응기를 제조하였다. 반응기는 대형 금속탱크에 보관된 가연성 액체를 통해 펠릿들을 연속적으로 또는 반-연속적으로 이송할 수 있는 컨베이어 벨트로 구성되어 있다. 가연성 액체를 온도조절하면서 가열하였다. 펠릿들을 호퍼가 위치되어 있는, 반응기의 컨베이어 벨트 상에 전달하고, 그후 가연성 액체를 통해 및 그 밖으로 컨베이어 벨트를 따라 이송되었다. 반응기는 도 19에 도시되어 있다.To test the continuous / semi-continuous process disclosed herein, a small scale semi-carbonation reactor was prepared. The reactor consists of a conveyor belt capable of continuously or semi-continuously transferring pellets through a combustible liquid stored in a large metal tank. The flammable liquid was heated with temperature control. The pellets were conveyed onto the conveyor belt of the reactor, where the hopper was located, and thereafter transported along the conveyor belt through and out of the flammable liquid. The reactor is shown in Fig.
결과들Results
도 19에 도시된 반응기는 목재 펠릿들을 반탄화하기 위해 사용되었으며, 연속식/반-연속식 방법이 펠릿들을 반탄화하기 위해 사용될 수 있음을 증명하였다. 뜨거운 가연성 액체내에서 컨베이어 벨트로 고밀도 펠릿들이 전달되며(도 19의 우측편 상), 가연성 액체를 통해 및 다른 쪽 끝부분 밖으로 이송된다(즉, 도 19의 좌측편 상). 펠릿들이 컨베이어 벨트를 따라 가연성 액체를 통해 이송되고 반탄화 고밀도 바이오매스로서 다른 쪽 끝부분 상에 전달됨에 따라 완전히 함침되었다.
The reactor shown in Figure 19 has been used to semi-carbonize wood pellets and has demonstrated that a continuous / semi-continuous process can be used to semi-carbonize pellets. High-density pellets are delivered to the conveyor belt in the hot combustible liquid (right side of Fig. 19), and are conveyed through the combustible liquid and out of the other end (i.e. left side of Fig. 19). The pellets were completely impregnated along the conveyor belt as they were transported through the flammable liquid and transferred onto the other end as semi-carbonized high density biomass.
Claims (20)
(a) 바이오매스 공급원료의 공급물을 고밀화하여, 고밀도 바이오매스 재료를 얻는 단계;
(b) 약 160℃ 내지 약 320℃ 범위의 온도로 가열된 가연성 액체에 고밀도 바이오매스 재료를 함침시키는 단계;
(c) 상기 가연성 액체내에서 고밀도 바이오매스 재료를 약 2분 내지 약 120분간 반탄화하여, 반탄화 고밀도 바이오매스를 생성하는 단계; 및
(d) 반탄화 고밀도 바이오매스를 회수하는 단계를 포함하며,
반탄화 고밀도 바이오매스는 약 2% 내지 약 25% w/w의 가연성 액체를 포함하는, 방법.As a method for producing semi-carbonized high-density biomass,
(a) densifying a feed of biomass feedstock to obtain a dense biomass feedstock;
(b) impregnating the combustible liquid heated to a temperature in the range of about 160 ° C to about 320 ° C with a dense biomass material;
(c) half-carbonating the high density biomass material in the combustible liquid for about 2 minutes to about 120 minutes to produce a semi-carbonated high density biomass; And
(d) recovering the semi-carbonated high density biomass,
Wherein the semi-carbonated high density biomass comprises from about 2% to about 25% w / w of a combustible liquid.
(a) 고밀도 바이오매스 재료의 공급물을 제공하는 단계;
(b) 약 160℃ 내지 약 320℃ 범위의 온도로 가열된 가연성 액체에 고밀도 바이오매스 재료를 함침시키는 단계;
(c) 상기 가연성 액체내에서 고밀도 바이오매스 재료를 약 2분 내지 약 120분간 반탄화하여, 반탄화 고밀도 바이오매스를 생성하는 단계; 및
(d) 반탄화 고밀도 바이오매스를 회수하는 단계를 포함하며,
반탄화 고밀도 바이오매스는 약 2% 내지 약 20% w/w의 가연성 액체를 포함하는, 방법.As a method for producing semi-carbonized high-density biomass,
(a) providing a feed of high density biomass material;
(b) impregnating the combustible liquid heated to a temperature in the range of about 160 ° C to about 320 ° C with a dense biomass material;
(c) half-carbonating the high density biomass material in the combustible liquid for about 2 minutes to about 120 minutes to produce a semi-carbonated high density biomass; And
(d) recovering the semi-carbonated high density biomass,
Wherein the semi-carbonated high density biomass comprises from about 2% to about 20% w / w of a flammable liquid.
(a) 바이오매스 공급원료의 공급물을 고밀화하고, 고밀도 펠릿들로부터 압출하는 단계;
(b) 반탄화 반응기의 투입 단부로, 및 그의 투입 단부를 통해 고밀도 펠릿들을 이송하는 단계;
(c) 반탄화 반응기내에 함유되고 약 160℃ 내지 약 320℃의 온도를 갖는 가연성 액체에 고밀도 펠릿들을 함침시키는 단계;
(d) 약 2분 내지 약 120분의 시간동안 반탄화 반응기의 투입 단부로부터 출구 단부까지 상기 함침된 고밀도 펠릿들을 이송하는 단계, 여기에서 고밀도 펠릿들이 반탄화되고, 반탄화되는 동안 열 및 가스가 생성되며;
(e) 반탄화 반응기의 출구 단부로부터 반탄화 펠릿들을 배출시키고, 냉각기로, 및 냉각기를 통해 상기 반탄화 펠릿들을 이송하는 단계; 및
(f) 상기 냉각된 반탄화 펠릿들을 세척하여, 약 2% 내지 약 20% w/w의 가연성 액체를 포함하는, 세척된 반탄화 펠릿들을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.As a method for producing semi-carbonized pellets,
(a) densifying a feed of biomass feedstock and extruding it from high density pellets;
(b) transferring the high-density pellets to the input end of the semi-carbonation reactor and through the input end thereof;
(c) impregnating the high density pellets with a combustible liquid contained within the semi-carbonation reactor and having a temperature of from about 160 DEG C to about 320 DEG C;
(d) transferring the impregnated high-density pellets from the inlet end to the outlet end of the semi-carbonation reactor for a time of from about 2 minutes to about 120 minutes, wherein the high-density pellets are semi-carbonated, Generated;
(e) withdrawing the semi-carbonized pellets from the outlet end of the semi-carbonation reactor, transferring the semi-carbonated pellets to the cooler, and through the cooler; And
(f) washing said cooled semi-carbonized pellets to produce washed, semi-carbonated pellets comprising from about 2% to about 20% w / w of a combustible liquid.
(a) 반탄화하는 동안 생성된 반탄화 가스 및 열을 반탄가스(torgas) 히터내에 조합하고, 그 안에서 연소시켜 가열된 공기를 생성하는 단계; 및
(b) 반탄화 반응기내에 함유된 가연성 액체를 가열하기 위해 가열된 공기를 사용하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.15. The method according to any one of claims 12 to 14,
(a) combining the semi-carbonized gas and heat generated during the semi-carbonization in a torgas heater and burning therein to produce heated air; And
(b) using heated air to heat the combustible liquid contained in the semi-carbonation reactor.
(a) 분리된 미세분들로부터 열에너지를 생성하는 단계;
(b) 반탄가스 버너에서 열에너지를 반탄화동안 생성된 반탄화 가스 및 열과 조합하는 단계;
(c) 반탄가스 버너내에서 상기 조합된 열에너지 및 반탄가스 및 열을 연소시켜서, 가열된 공기를 생성하는 단계; 및
(d) 가열된 공기를 사용하여 반탄화 반응기내에 함유된 가연성 액체를 가열하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.17. The method of claim 16,
(a) generating thermal energy from separated fine particles;
(b) combining the thermal energy in the barn gas burner with the semi-carbonized gas and heat generated during the half-carbonization;
(c) burning said combined thermal energy and blanket gas and heat in a flame gas burner to produce heated air; And
(d) heating the combustible liquid contained in the semi-carbonation reactor using heated air.
17. The method of claim 16, wherein washing water is used to desalt the biomass feedstock.
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201361847399P | 2013-07-17 | 2013-07-17 | |
| US61/847,399 | 2013-07-17 | ||
| US201461953519P | 2014-03-14 | 2014-03-14 | |
| US61/953,519 | 2014-03-14 | ||
| PCT/CA2014/050679 WO2015006871A1 (en) | 2013-07-17 | 2014-07-17 | Process for preparing torrefied biomass material using a combustible liquid |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20160044477A true KR20160044477A (en) | 2016-04-25 |
Family
ID=52345656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020167004015A KR20160044477A (en) | 2013-07-17 | 2014-07-17 | Process for preparing torrefied biomass material using a combustible liquid |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20160152911A1 (en) |
| KR (1) | KR20160044477A (en) |
| CN (1) | CN105555928A (en) |
| CA (1) | CA2909200C (en) |
| MX (1) | MX2016000660A (en) |
| MY (1) | MY179131A (en) |
| PH (1) | PH12016500107A1 (en) |
| RU (1) | RU2650113C2 (en) |
| WO (1) | WO2015006871A1 (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200004243A (en) * | 2018-07-03 | 2020-01-13 | 지테크이엔지 주식회사 | Apparatus for manufacturing biomass molded fuel with high calorific value for thermoelectric power plant and steelworks using vegetable oil generation by-product |
| KR20200031890A (en) * | 2018-09-17 | 2020-03-25 | (주)이크로스 | Reactor for torrefaction and method for manufacturing solid refuse fuel using the same |
| KR20200041557A (en) | 2018-10-12 | 2020-04-22 | 이미애 | Fried crumbs-based pellet manufacturing apparatus capable of recovering waste cooking oil and method using the same |
| KR102354445B1 (en) | 2020-10-14 | 2022-01-25 | (주)진에너텍 | Sludge coal production device using waste mushroom medium and bagasse |
| KR102365646B1 (en) | 2020-10-14 | 2022-02-23 | (주)진에너텍 | Manufacturing method of sludge fuel coal using waste mushroom medium and bagasse |
| KR102569321B1 (en) * | 2022-10-05 | 2023-08-21 | 경상국립대학교산학협력단 | Mixed biochar of plant biomass and animal by-products and manufacturing method thereof |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3016867B1 (en) * | 2014-01-27 | 2016-07-15 | Areva Renouvelables | DEVICE FOR DISCHARGING BULK MATERIAL AND INSTALLATION COMPRISING A CONTAINER PROVIDED WITH SUCH A DISCHARGE DEVICE |
| CN105861099A (en) * | 2016-06-16 | 2016-08-17 | 安徽新生力生物科技有限公司 | Heat treatment forming method of clay-based modified biomass fuel |
| CA3038986A1 (en) * | 2016-10-14 | 2018-04-19 | Hm3 Energy, Inc. | Pretreatment of fiberous biomass |
| RU2676042C1 (en) * | 2018-01-09 | 2018-12-25 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВО "КНИТУ") | Method for producing charcoal |
| US10961459B2 (en) * | 2018-08-20 | 2021-03-30 | Marc A. Seidner | System for production of a renewable liquid fuel |
| WO2020097430A1 (en) * | 2018-11-08 | 2020-05-14 | Schweitzer-Mauduit International, Inc. | Oil remediation composition, process for producing said oil remediation composition, and process for remediating oil spills |
| US11124724B2 (en) | 2018-12-05 | 2021-09-21 | Hm3 Energy, Inc. | Method for producing a water-resistant, compressed biomass product |
| JP7212180B2 (en) * | 2019-07-04 | 2023-01-24 | インサイテック ファーティライザー プロプライエタリ リミテッド | improved fertilizer |
| US20220228080A1 (en) * | 2021-01-21 | 2022-07-21 | Carbon Technology Holdings, LLC | Biocarbon pellets with adjustable grindability index |
| FR3129614A1 (en) * | 2021-11-29 | 2023-06-02 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Installation and related process for the production of hydrophobic biomass granules. |
| CN116254124A (en) * | 2022-11-01 | 2023-06-13 | 国家电投集团科学技术研究院有限公司 | Bamboo biomass poly-generation method and system |
| PL442937A1 (en) * | 2022-11-25 | 2024-05-27 | Uniwersytet Rzeszowski | Sachet ethylene absorber with biomass torrefied bed and application of the sachet ethylene absorber |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1342741A (en) * | 2001-10-15 | 2002-04-03 | 李竹君 | Process for producing briquettes or shaped coke using quickly heated powdered coal as solid fuel heat-carrying parts |
| RU2006116714A (en) * | 2006-05-15 | 2007-11-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образовани "Сибирский государственный технологический университет" (RU) | METHOD FOR PRODUCING FUEL BRIQUETTES FROM CONIFEROUS WASTES |
| US7942942B2 (en) * | 2006-05-21 | 2011-05-17 | Paoluccio John A | Method and apparatus for biomass torrefaction, manufacturing a storable fuel from biomass and producing offsets for the combustion products of fossil fuels and a combustible article of manufacture |
| SE532746C2 (en) * | 2008-06-11 | 2010-03-30 | Bio Energy Dev North Ab | Process and apparatus for the production of dry-refined lignocellulosic material |
| CA2686099A1 (en) * | 2009-10-05 | 2011-04-05 | Mark A. Lowe | Oil impregnated particulate biomass, methods of manufacture and use thereof |
| WO2012101518A1 (en) * | 2011-01-25 | 2012-08-02 | Giuliano Grassi | Apparatus and process for torrefaction of ligno-cellulosic biomasses and mixtures with liquids |
-
2014
- 2014-07-17 WO PCT/CA2014/050679 patent/WO2015006871A1/en active Application Filing
- 2014-07-17 MY MYPI2016700153A patent/MY179131A/en unknown
- 2014-07-17 CA CA2909200A patent/CA2909200C/en not_active Expired - Fee Related
- 2014-07-17 RU RU2016105073A patent/RU2650113C2/en not_active IP Right Cessation
- 2014-07-17 CN CN201480051398.XA patent/CN105555928A/en active Pending
- 2014-07-17 KR KR1020167004015A patent/KR20160044477A/en not_active Application Discontinuation
- 2014-07-17 US US14/905,745 patent/US20160152911A1/en not_active Abandoned
- 2014-07-17 MX MX2016000660A patent/MX2016000660A/en unknown
-
2016
- 2016-01-18 PH PH12016500107A patent/PH12016500107A1/en unknown
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200004243A (en) * | 2018-07-03 | 2020-01-13 | 지테크이엔지 주식회사 | Apparatus for manufacturing biomass molded fuel with high calorific value for thermoelectric power plant and steelworks using vegetable oil generation by-product |
| KR20200031890A (en) * | 2018-09-17 | 2020-03-25 | (주)이크로스 | Reactor for torrefaction and method for manufacturing solid refuse fuel using the same |
| KR20200041557A (en) | 2018-10-12 | 2020-04-22 | 이미애 | Fried crumbs-based pellet manufacturing apparatus capable of recovering waste cooking oil and method using the same |
| KR102354445B1 (en) | 2020-10-14 | 2022-01-25 | (주)진에너텍 | Sludge coal production device using waste mushroom medium and bagasse |
| KR102365646B1 (en) | 2020-10-14 | 2022-02-23 | (주)진에너텍 | Manufacturing method of sludge fuel coal using waste mushroom medium and bagasse |
| KR102569321B1 (en) * | 2022-10-05 | 2023-08-21 | 경상국립대학교산학협력단 | Mixed biochar of plant biomass and animal by-products and manufacturing method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2909200C (en) | 2016-09-20 |
| PH12016500107A1 (en) | 2016-04-18 |
| CN105555928A (en) | 2016-05-04 |
| CA2909200A1 (en) | 2015-01-22 |
| RU2016105073A (en) | 2017-08-22 |
| MX2016000660A (en) | 2016-07-05 |
| WO2015006871A1 (en) | 2015-01-22 |
| RU2650113C2 (en) | 2018-04-09 |
| MY179131A (en) | 2020-10-28 |
| US20160152911A1 (en) | 2016-06-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2909200C (en) | Process for preparing torrefied biomass material using a combustible liquid | |
| Okot et al. | Effects of operating parameters on maize COB briquette quality | |
| Zubairu et al. | Production and characterization of briquette charcoal by carbonization of agro-waste | |
| Panwar et al. | Biomass residue briquetting and characterization | |
| Aina et al. | Heat energy from value-added sawdust briquettes of albizia zygia | |
| Arulprakasajothi et al. | Investigating the physio-chemical properties of densified biomass pellet fuels from fruit and vegetable market waste | |
| US20120192485A1 (en) | Apparatus and process for torrefaction of ligno-cellulosic biomasses and mixtures with liquid | |
| de Oliveira Maia et al. | Characterization and production of banana crop and rice processing waste briquettes | |
| JP2019502013A (en) | Biofuel | |
| Pestaño et al. | Production of solid fuel by torrefaction using coconut leaves as renewable biomass | |
| US20140250776A1 (en) | Dairy manure waste fiber to energy process | |
| DK2589648T3 (en) | Pelleting of torrefected biomass | |
| Anggraeni et al. | Effects of particle size and composition of cassava peels and rice husk on the briquette performance | |
| KR101722698B1 (en) | High calorific power fuel, apparatus and method for manufacturing the same for thermoelectric power plant and steelworks using palm oil by-product and wooden biomass | |
| Kaur et al. | Production, analysis and optimization of low cost briquettes from biomass residues | |
| Rambli et al. | Evaluation of biochar from sago (metroxylon spp.) as a potential solid fuel | |
| Ghiasisis | Steam-assisted pelletization and torrefaction of lignocellulosic biomass | |
| JP2019206684A (en) | Manufacturing method of biomass fuel and biomass fuel | |
| Obi | Effect of briquetting temperature on the properties of biomass briquettes | |
| Akam et al. | Physicochemical characterization of briquette fuel produced from cocoa pod husk case of Cameroon | |
| Gizaw et al. | Advances in solid biofuels production through torrefaction: Potential biomass, types of torrefaction and reactors, influencing process parameters and future opportunities–A Review | |
| Christoforou et al. | Solid biomass pretreatment processes | |
| Gbabo et al. | Evaluation of some combustion properties of rice husk briquettes produced at varying binder concentrations from a modified block briquetting machine | |
| Ige et al. | Production and Characterization of Bio-briquettes from Biochar Derived Pyrolysis of Rice Husk | |
| GANA | ENERGY ANALYSES OF BRIQUETTES PRODUCED FROM TORREFIED GROUNDNUT SHELL AND RICE HUSK |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |