專利名稱：由固體城市廢物生產(chǎn)生物油的方法
由固體城市廢物生產(chǎn)生物油的方法本發(fā)明涉及由固體城市廢物(SUW)生產(chǎn)生物油的方法。更具體地，本發(fā)明涉及由固體城市廢物(SUW)生產(chǎn)生物油的方法，所述方法包括將所述固體城市廢物進(jìn)行液化，將得自所述液化的水相進(jìn)行發(fā)酵并將得自所述發(fā)酵過(guò)程的發(fā)酵的生物質(zhì)進(jìn)料至所述液化過(guò)程。由此得到的生物油(或生物原油)能夠有利地用于生產(chǎn)生物燃料，所述生物燃料能夠以其自身或與其它燃料混合的形式用于汽車車輛。或者，所述生物油能夠以其自身 (生物易燃品)或與化石易燃品(易燃的油、煤等)混合的形式用于產(chǎn)生電能。將生物質(zhì)、尤其是植物來(lái)源的生物質(zhì)用于能量用途如用作生產(chǎn)生物易燃品的原料或用作生產(chǎn)能夠添加到易燃品中的組分，在本領(lǐng)域內(nèi)是已知的。因此，生物質(zhì)能夠代表可再生能源，以作為通常用于生產(chǎn)易燃品的化石來(lái)源的傳統(tǒng)原料的替代品。然而，使用所述生物質(zhì)，能夠減少用于動(dòng)物和/或人類的寶貴食物來(lái)源。為了將廢物和/或城市、工業(yè)和/或農(nóng)業(yè)殘余物用于能量用途，本領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)行了嘗試ο例如，美國(guó)專利4，618，736描述了一種由纖維素材料生產(chǎn)烴的方法，所述方法包括如下步驟形成纖維素材料在液體多環(huán)氫供體化合物中的懸浮液，相對(duì)于所述纖維素材料的重量，所述懸浮液含有的水的量等于至少5wt%，但不超過(guò)約10wt% ；在氫氣存在下將所述懸浮液經(jīng)歷高于200°C的溫度和提高到至少IOOOpsi的壓力，從而實(shí)現(xiàn)纖維素材料的加氫并生產(chǎn)氧含量低于10wt%且熱值高于15000Btu/lb的氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)烴的混合物； 將所述烴混合物分離成三相氣相、液相和固相；以及從所述液相中除去所述液體多環(huán)氫供體化合物并將其循環(huán)至所述纖維素材料的處理工藝。所述纖維素材料能夠得自家庭或城市或得自植物。所述液體多環(huán)氫供體化合物優(yōu)選為萘滿。美國(guó)專利US 4，670，613描述了一種制造含烴液體的方法，所述方法主要包括在水存在下在高于水的蒸氣分壓的壓力下并在至少300°C的溫度下將生物質(zhì)導(dǎo)入反應(yīng)區(qū)域中，并將所述生物質(zhì)在所述反應(yīng)區(qū)域內(nèi)停留超過(guò)30秒；將固體與離開(kāi)反應(yīng)區(qū)域的液體分離并將殘留在該區(qū)域內(nèi)的流體保持為單相；以及隨后將液體與殘余流體分離。所述生物質(zhì)能夠選自大范圍的不同來(lái)源的生物質(zhì)，例如植物來(lái)源的生物質(zhì)、得自農(nóng)業(yè)廢物或城市廢物的生物質(zhì)。Goudriaan 等人在〃 Chemical Engineering Science" (1990)，Vol. 45，No. 8，頁(yè) 2729-2734描述了稱作HTU或“水熱提質(zhì)”的方法。所述方法使得源自能源作物的生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成液體易燃品(例如生物油)，所述方法包括在水存在下在180巴的壓力下在高于300°C 的溫度下將所述生物質(zhì)處理5分鐘 15分鐘的時(shí)間。美國(guó)專利US 7，262，331描述了一種由生物質(zhì)連續(xù)生產(chǎn)具有改進(jìn)能量密度的烴的方法，所述方法包括第一步驟，其中將含生物質(zhì)的、未預(yù)熱的或在50°C 95°C溫度下預(yù)熱的含水進(jìn)料進(jìn)行處理，包括在單一步驟中將所述進(jìn)料的壓力從5巴以下變?yōu)?00巴 250 巴；在所述第一步驟之后的第二步驟，其中將在加壓下的進(jìn)料的溫度從95°C以下提高至 180°C以上，并將加壓的進(jìn)料保持在不高于280°C下且持續(xù)至多60分鐘的時(shí)間段，由此形成反應(yīng)混合物；反應(yīng)步驟，其中在至多60分鐘的時(shí)間段內(nèi)將反應(yīng)混合物加熱至高于280°C的溫度。所述生物質(zhì)能夠選自具有4 5的水/生物質(zhì)比的源自工業(yè)或城市廢物的需氧或厭氧發(fā)酵的生物質(zhì)/水混合物。還能夠使用具有1 4的水/生物質(zhì)比的得自農(nóng)業(yè)廢物或家庭和城市生物廢物的生物質(zhì)。然而，上述方法具有多種缺點(diǎn)。在稱作HTU或“水熱提質(zhì)”的方法中為了獲得合適的收率通常需要例如高溫和高壓，因此需要使用通常由能夠在這些高溫且尤其是在這些高壓下運(yùn)行的由特種金屬合金制成的特種設(shè)備且需要高能耗，由此提高了生產(chǎn)成本。此外，通過(guò)根據(jù)上述方法的運(yùn)行，包括在生物質(zhì)中的一部分有機(jī)材料仍溶于得自所述生物質(zhì)熱處理的水相中，因此烴的收率下降。本申請(qǐng)人面對(duì)的問(wèn)題是，尋找一種由固體城市廢物生產(chǎn)生物油的方法，所述方法可提高生物油的收率。特別地，本申請(qǐng)人面對(duì)的問(wèn)題是，尋找一種能夠利用如上所述溶于得自所述生物質(zhì)的熱處理的水相中的有機(jī)材料的方法。本申請(qǐng)人現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，利用一種方法能夠有利地實(shí)施由固體城市廢物、尤其是由固體城市廢物的有機(jī)組分生產(chǎn)生物油(即將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成可使用的液體產(chǎn)物，例如作為生物易燃品和/或生物燃料)，所述方法包括將所述固體城市廢物進(jìn)行液化，將得自所述液化的水相進(jìn)行發(fā)酵，以及將得自所述發(fā)酵的發(fā)酵的生物質(zhì)進(jìn)料至所述液化。特別地，本申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，使用進(jìn)行了液化的得自固體城市廢物且含有一部分有機(jī)材料的水相的可能性，提高了生物油的收率。此外，本申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，所述方法使得即使當(dāng)在比現(xiàn)有技術(shù)中所述方法所采用的那些要更溫和的溫度和壓力條件(例如在250°C的溫度和40巴的壓力)下仍可獲得生物油的良好收率，由此降低了生產(chǎn)成本。由此得到的生物油能夠有利地用于生產(chǎn)生物燃料，所述生物燃料能夠原樣使用或與其它燃料混合的形式用于汽車車輛?；蛘?，所述生物油能夠原樣使用(生物易燃品)或與化石易燃品(易燃的油、煤等)混合的形式用于產(chǎn)生電能或熱。因此，本發(fā)明的目標(biāo)涉及由固體城市廢物生產(chǎn)生物油的方法，所述方法包括以下步驟a)將所述固體城市廢物進(jìn)行液化以得到包括由生物油構(gòu)成的油相、固相和水相的混合物；b)將在所述液化步驟a)中得到的水相進(jìn)行發(fā)酵，以得到發(fā)酵的生物質(zhì)；c)將在所述發(fā)酵步驟b)中得到的發(fā)酵的生物質(zhì)進(jìn)料至所述液化步驟a)。應(yīng)注意，由所述發(fā)酵的生物質(zhì)的液化，可得到由生物油構(gòu)成的另外的油相，因此提高了生物油的收率。還應(yīng)注意，即使當(dāng)在比現(xiàn)有技術(shù)中所述方法中所采用的條件更溫和的操作溫度和壓力條件下(例如在250°C的溫度和40巴的壓力下)運(yùn)行時(shí)，由所述發(fā)酵的生物質(zhì)的液化得到的由生物油構(gòu)成的另外的油相在任何情況下都允許獲得良好的生物油收率。關(guān)于本說(shuō)明書(shū)和如下權(quán)利要求書(shū)，除非有其它說(shuō)明，否則數(shù)值范圍的定義始終包括端值。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述固體城市廢物能夠選自例如得自廢物分類收集的有機(jī)材料、選自未分類的固體城市廢物的有機(jī)材料、或它們的混合物；或所述有機(jī)材料與修枝和除草的垃圾和/或農(nóng)業(yè)殘余物的混合物。根據(jù)本發(fā)明另外的優(yōu)選實(shí)施方案，能夠?qū)⑺龉腆w城市廢物與其它材料進(jìn)行混合并加以使用，所述其它材料例如-廢水凈化廠產(chǎn)生的初級(jí)和生物學(xué)污泥；-得自農(nóng)業(yè)和/或畜牧活動(dòng)的殘余物和/或廢物；-得自農(nóng)業(yè)和食品工業(yè)的殘余物和/或廢物；-得自農(nóng)業(yè)加工、造林和/或林學(xué)殘余物和/或廢物；或它們的混合物。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述固體城市廢物，以其自身或與其它材料混合的形式，在進(jìn)行液化之前，通過(guò)被初步研磨或調(diào)節(jié)尺寸的加工來(lái)進(jìn)行處理。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述固體城市廢物是濕的。優(yōu)選地，相對(duì)于所述固體城市廢物的總重量，所述固體城市廢物能夠具有高于或等于50wt%、優(yōu)選55wt% 80wt% 的水含量。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，能夠在150°C 350°C、優(yōu)選200°C 320°C的溫度下實(shí)施所述液化步驟a)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，能夠在5巴 170巴、優(yōu)選15巴 115巴的壓力下實(shí)施所述液化步驟a)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述液化步驟a)實(shí)施5分鐘 240分鐘、優(yōu)選15分鐘 90分鐘的時(shí)間。在本領(lǐng)域中已知的反應(yīng)器例如高壓釜中實(shí)施所述液化步驟a)。通過(guò)以不同模式例如“間歇”或連續(xù)模式操作，能夠?qū)嵤┧鲆夯襟Ea)?？紤]到在所述液化步驟a)中所需要的熱能能夠部分或全部得自熱回收或得自傳統(tǒng)能量載體如甲烷氣體、LPG、礦物油、煤等的燃燒，所以不排除熱能能夠得自其它可再生來(lái)源例如太陽(yáng)或生物質(zhì)。通過(guò)本領(lǐng)域中已知的技術(shù)例如重力分離(例如沉降、傾析)、過(guò)濾、離心處理能夠?qū)⒃谒霾襟Ea)中得到的混合物中包括的油相、固相和水相進(jìn)行分離。所述相優(yōu)選通過(guò)重力分離來(lái)分離。在所述液化步驟a)期間，還形成氣相，相對(duì)于所述固體城市廢物的重量(干重)， 所述氣相等于約10wt% 25wt%。所述氣相主要由二氧化碳(約80mol% 95mol% )和具有1 4個(gè)碳原子的烴的混合物或其它氣體(約IOmol % 20mol% )構(gòu)成。所述氣相， 在分離之后，通常對(duì)其進(jìn)行傳送以做進(jìn)一步處理，從而將其提質(zhì)為易燃的有機(jī)組分，其中在將得到的混合物(油相+固相+水相)從所述液化步驟a)傳送至分離操作之前，通過(guò)降低實(shí)施所述液化步驟(a)的加壓容器的壓力來(lái)實(shí)施所述分離。分離之后得到的固相通常包含灰份和惰性產(chǎn)物。能夠?qū)⑺龉滔嘤米骼缃ㄖI(yè)或陶瓷工業(yè)中的無(wú)機(jī)起始材料。分離之后得到的水相通常包含在所述固體城市廢物中所包括的有機(jī)材料的一部分。相對(duì)于所述固體城市廢物干燥部分的總重量，所述水相通常具有高于或等于25wt %、優(yōu)選30wt% 50wt%的有機(jī)材料含量。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，能夠在至少一種油質(zhì)酵母的存在下實(shí)施所述發(fā)酵步驟b)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述油質(zhì)酵母能夠選自粘紅酵母(rhodotorula glutinis)、瘦酵母(rhodotorula gracilis)、禾本紅酵母 Crhodotorula graminis)、 Lypomices starkeyi> Lypomices lipofer、三角酵母(Trigonopsis variabilis) > ^L 假絲酵母(Candida kefyr)、彎假絲酵母(Candida curvata)、解脂假絲酵母(Candida lipolytica)、球面球擬酵母(Torulopsis sp.)、畢赤酵母(Pichia stipitis)、 Criptococcus albidus、Criptococcus sp.或它們的混合物。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，在從所述液化步驟a)中得到的水相中分離的至少一種微生物聚生體的存在下，能夠?qū)嵤┧霭l(fā)酵步驟b)?；谠撃繕?biāo)，將得自所述液化步驟 a)的水相在空氣中在室溫(25°C )下保持在攪拌下持續(xù)10天。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，能夠在20°C 40°C、優(yōu)選25°C 35°C的溫度下實(shí)施所述發(fā)酵步驟b)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，能夠?qū)⑺霭l(fā)酵步驟b)進(jìn)行10小時(shí) 120小時(shí)、優(yōu)選24小時(shí) 100小時(shí)的時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，能夠在4. 5 7. 5、優(yōu)選5 7的pH下實(shí)施所述發(fā)酵步驟b)。為了將pH保持在期望范圍內(nèi)，能夠以實(shí)現(xiàn)期望pH的量向用于發(fā)酵的培養(yǎng)介質(zhì)中添加至少一種無(wú)機(jī)堿例如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鎂或它們的混合物的水溶液。能夠以不同模式例如間歇(批次進(jìn)料發(fā)酵)或連續(xù)模式實(shí)施所述發(fā)酵步驟b)。在用于所述發(fā)酵步驟b)中之前，優(yōu)選在本領(lǐng)域中已知的培養(yǎng)介質(zhì)例如YEPG、營(yíng)養(yǎng)肉湯中對(duì)所述油質(zhì)酵母進(jìn)行培養(yǎng)。能夠有利地在本領(lǐng)域中已知的發(fā)酵桶中實(shí)施所述發(fā)酵步驟b)。為了濃縮在所述發(fā)酵步驟b)中得到的發(fā)酵的生物質(zhì)中的酵母細(xì)胞，能夠在進(jìn)料至液化步驟a)中之前，將所述發(fā)酵的生物質(zhì)進(jìn)行增稠處理。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，在所述發(fā)酵步驟b)結(jié)束時(shí)，在進(jìn)料至所述液化步驟 a)之前，能夠?qū)⑺霭l(fā)酵的生物質(zhì)進(jìn)行增稠處理。在該階段內(nèi)，相對(duì)于發(fā)酵的生物質(zhì)的總重量(干重)，使酵母細(xì)胞的濃度為5wt% 50wt%、優(yōu)選15wt% 30wt%的值。利用本領(lǐng)域中已知的技術(shù)如沉降、傾析、絮凝、過(guò)濾等能夠?qū)嵤┧鲈龀?。在增稠之后，將發(fā)酵的生物質(zhì)進(jìn)料至上述液化步驟a)。從所述增稠也可得到廢水，任選地將所述廢水冷卻至室溫(25°C ) 50°C的溫度， 并傳送至隨后處理例如需氧或厭氧生物處理。如上所述，從所述發(fā)酵的生物質(zhì)的液化得到了另外的油相，所述另外的油相由添加至由得自所述固體城市廢物的液化的生物油構(gòu)成的油相中的生物油構(gòu)成。由所述發(fā)酵的生物質(zhì)的液化還可得到另外的固相、另外的水相和另外的氣相，將它們添加至通過(guò)所述固體城市廢物的液化分別得到的固相、水相和氣相中。作為本發(fā)明目標(biāo)的本方法使得可在15% 50%總收率下生產(chǎn)生物油，所述收率是相對(duì)于最初固體城市廢物(SUW)的干燥部分的重量進(jìn)行計(jì)算的。應(yīng)注意，作為本發(fā)明目標(biāo)的本方法，由于使用得自液化步驟a)的水相，所以相對(duì)于僅有液化步驟a)，可將得到的生物油的收率提高了 5% 30%，所述收率的提高是相對(duì)于最初固體城市廢物(SUW)的干燥部分的重量來(lái)計(jì)算的。將通過(guò)所述方法得到的生物油傳送至隨后的加工階段，從而利用本領(lǐng)域中已知的處理例如加氫或裂化將其轉(zhuǎn)變?yōu)槔缟锶剂稀，F(xiàn)在參考下文中提供的

圖1，通過(guò)示例性實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。根據(jù)本發(fā)明目標(biāo)方法的典型實(shí)施方案，將固體城市廢物(SUW)(流股1)進(jìn)行液化， 得到包含如下三相的混合物(圖1中未示出)由生物油構(gòu)成的油相、固相(即殘余物)和水相。將所述混合物傳送至相分離段(圖1中未示出)，從而將上述三相分離以得到由生物油構(gòu)成的油相(流股6)；包含灰份、惰性產(chǎn)物的固相(即殘余物)(流股7)；和水相(流股2)。在油質(zhì)酵母(例如禾本紅酵母DBVPG 4620)或從得自如上所述液化步驟a)的水相中分離的微生物聚生體的存在下，將所述水相(流股2)進(jìn)行發(fā)酵。在發(fā)酵結(jié)束時(shí)，得到發(fā)酵的生物質(zhì)，將其進(jìn)行增稠處理(圖1中未示出)以對(duì)所述發(fā)酵的生物質(zhì)中所述油質(zhì)酵母的細(xì)胞進(jìn)行濃縮，從而得到相對(duì)于所述發(fā)酵的生物質(zhì)的總重量(干重)優(yōu)選為5wt% 30wt%的濃度值。從所述增稠處理也可得到廢水(流股3)，能夠?qū)⑺鰪U水傳送至后續(xù)處理例如需氧或厭氧生物處理(圖1中未示出)。在增稠處理結(jié)束時(shí)，將發(fā)酵的生物質(zhì)(流股4)與固體城市廢物一起進(jìn)料至液化階段。將由得自所述發(fā)酵的生物質(zhì)的液化的由生物油構(gòu)成的另外的油相回收在(流股6)。另外從所述發(fā)酵的生物質(zhì)的液化中可得到另外的固相、另外的水相和另外的氣相，分別將其回收在(流股7)、(流股2)和(流股5)中。在液化期間，也產(chǎn)生氣態(tài)流股(流股5)，其包括CO2、具有1 4個(gè)碳的氣態(tài)烴或其它氣體，例如通過(guò)在將液化之后得到的混合物(油相+固相+水相)傳送至相分離段之前，對(duì)在其中實(shí)施所述液化的加壓容器進(jìn)行減壓，能夠?qū)λ鰵鈶B(tài)流股進(jìn)行分離。對(duì)由此得到的氣相(流股7)進(jìn)行傳送以進(jìn)行進(jìn)一步處理，從而將其提質(zhì)為易燃的有機(jī)組分。將由此得到的生物油傳送至隨后的處理階段，從而例如通過(guò)例如加氫或裂化處理 (圖1中未示出)將其轉(zhuǎn)變?yōu)樯锶剂稀榱烁玫乩斫獗景l(fā)明及其實(shí)施方案，下文中提供了一些示例性且非限制性的實(shí)例。實(shí)施例1(比較)利用合適的計(jì)量系統(tǒng)，將500g固體城市廢物(SUW)的濕有機(jī)部分進(jìn)料至攪拌的1 升高壓釜中。該部分的干重等于25wt% (125g)。通過(guò)利用氮?dú)膺M(jìn)行的洗滌在高壓釜內(nèi)產(chǎn)生惰性氣氛之后，對(duì)高壓釜進(jìn)行快速加熱以達(dá)到310°C的內(nèi)部溫度。在這些條件下對(duì)其持續(xù)攪拌1小時(shí)，觀察到高壓釜內(nèi)的壓力達(dá)到 110巴的最大壓力。然后，將高壓釜快速冷卻至80°C以下并將氣相分離。通過(guò)氣相色譜技術(shù)單獨(dú)對(duì)所述氣相進(jìn)行分析，證明其等于22. 5g(初始SUW干部分的18wt% )。分析顯示，氣相的90% 由二氧化碳構(gòu)成。在重力分離器中在加熱下對(duì)由此得到的反應(yīng)混合物進(jìn)行分離，得到三相-由生物油構(gòu)成的油相，一旦除水，證明其等于43.7g(初始SUW干部分的35wt% )；-固相，其由等于18.8g的固體殘余物構(gòu)成(初始SUW干部分的15wt% )；-等于415g的水相，其具有等于40.Og的SUW內(nèi)含物(初始SUW干部分的32wt% )。實(shí)施例2采用與實(shí)施例1中相同的程序，但總共使用的水相等于415g且在后續(xù)發(fā)酵步驟中不使用任何稀釋劑作為生長(zhǎng)介質(zhì)在lg/Ι的濃度下僅添加酵母萃取物以作為維生素源并通過(guò)添加0. IM的氫氧化鉀(KOH)水溶液將PH調(diào)節(jié)至6. 5。隨后將水相進(jìn)料至具有1升工作體積的發(fā)酵罐中并利用先前在YEPG酵母介質(zhì)中生長(zhǎng)的禾本紅酵母DBVPG 4620菌株進(jìn)行接種(接種物等于2. 5g/l-干重)。在30°C的溫度下并在等于170rpm的攪拌下實(shí)施發(fā)酵。在發(fā)酵48小時(shí)之后，通過(guò)離心(5000rpm，持續(xù)30分鐘)回收發(fā)酵的生物質(zhì)，得到含有20wt%細(xì)胞的45g濕的發(fā)酵的生物質(zhì)(干重等于9. Og)。將由此得到的發(fā)酵的生物質(zhì)與500g固體城市廢物(SUW)的有機(jī)部分一起進(jìn)料至實(shí)施例1的攪拌的同一個(gè)1升高壓釜中在與實(shí)施例1相同的操作條件下實(shí)施液化。在類似的分離處理之后，由此得到另外的3. Ig生物油，導(dǎo)致總共形成46. 8g生物油，將生物油的收率提高了 7. 1%。實(shí)施例3利用合適的計(jì)量系統(tǒng)，將500g固體城市廢物(SUW)的濕有機(jī)部分進(jìn)料至攪拌的1 升高壓釜中。該部分的干重等于25wt% (125g)。通過(guò)利用氮?dú)膺M(jìn)行的洗滌在高壓釜內(nèi)產(chǎn)生惰性氣氛之后，對(duì)高壓釜進(jìn)行快速加熱以達(dá)到310°C的內(nèi)部溫度。在這些條件下對(duì)其持續(xù)攪拌1小時(shí)，觀察到高壓釜內(nèi)的壓力達(dá)到 110巴的最大壓力。然后，將高壓釜快速冷卻至80°C并將氣相分離。通過(guò)氣相色譜技術(shù)單獨(dú)對(duì)所述氣相進(jìn)行分析，證明其等于22. 5g(初始SUW干部分的18wt% )。分析顯示，氣相的90%由二氧化碳構(gòu)成。在重力分離器中在加熱下對(duì)由此得到的反應(yīng)混合物進(jìn)行分離，得到三相-由生物油構(gòu)成的油相，一旦除水，證明其等于42.Og(初始SUW干部分的 33. 6wt% )；-固相，其由等于18.7g的固體殘余物構(gòu)成(初始SUW干部分的15wt% )；-等于417g的水相，其具有等于41.7g的SUW內(nèi)含物(初始SUW干部分的32wt% )。全部使用上述水相且在隨后發(fā)酵步驟中不使用任何稀釋劑作為生長(zhǎng)介質(zhì)在Ig/ 1的濃度下僅添加酵母萃取物作為維生素源并通過(guò)添加0. IM的氫氧化鉀(KOH)水溶液將 PH值調(diào)節(jié)至6. 5。隨后將水相進(jìn)料至具有1升工作體積的發(fā)酵罐中并利用從源自上述SUW 液化處理的水相中分離的微生物聚生體進(jìn)行接種，在空氣中于室溫(25°C )下維持?jǐn)嚢?0 天。在用作接種物之前，將分離的微生物聚生體轉(zhuǎn)移至營(yíng)養(yǎng)瓊脂型細(xì)菌用瓊脂化介質(zhì)中并在營(yíng)養(yǎng)肉湯型介質(zhì)上生長(zhǎng)之后用作接種物(接種物等于2. 5g/l-干重)。在30°C的溫度下并在等于170rpm的攪拌下實(shí)施發(fā)酵。在發(fā)酵70小時(shí)之后，通過(guò)離心(5000rpm，持續(xù)30分鐘)回收生物質(zhì)，得到含有20wt%細(xì)胞的59. 5g濕生物質(zhì)(干重等于 11. 9g)。
將由此得到的發(fā)酵的生物質(zhì)與500g固體城市廢物(SUW)的有機(jī)部分一起進(jìn)料上述攪拌的1升高壓釜中在與上述相同的操作條件下實(shí)施液化。在類似的分離處理之后，由此得到另外的4. 2g生物油，導(dǎo)致總共形成46. 2g生物油，將生物油的收率提高了 10%。實(shí)施例4利用合適的計(jì)量系統(tǒng)，將500g固體城市廢物(SUW)的濕有機(jī)部分進(jìn)料至攪拌的1 升高壓釜中。該部分的干重等于25wt% (125g)。通過(guò)利用氮?dú)膺M(jìn)行的洗滌在高壓釜內(nèi)產(chǎn)生惰性氣氛之后，對(duì)高壓釜進(jìn)行快速加熱以達(dá)到250°C的內(nèi)部溫度。在這些條件下對(duì)其持續(xù)攪拌4小時(shí)，觀察到高壓釜內(nèi)的壓力達(dá)到 42巴的最大壓力。然后，將高壓釜快速冷卻至80°C并將氣相分離。通過(guò)氣相色譜技術(shù)單獨(dú)對(duì)所述氣相進(jìn)行分析，證明其等于約20. Og(初始SUW干部分的16wt% )。分析顯示，氣相的91%由二氧化碳構(gòu)成。在重力分離器中在加熱下對(duì)由此得到的反應(yīng)混合物進(jìn)行分離，得到三相-由生物油構(gòu)成的油相，一旦除水，證明其等于40.Og(初始SUW干部分的 32wt% )；-固相，其由等于18.7g的固體殘余物構(gòu)成(初始SUW干部分的15wt% )；-等于421g的水相，其具有等于46.3g的SUW內(nèi)含物(初始SUW干部分的37wt% )。全部使用上述水相且在隨后發(fā)酵步驟中不使用任何稀釋劑作為生長(zhǎng)介質(zhì)在Ig/ 1的濃度下僅添加酵母萃取物作為維生素源并通過(guò)添加0. IM的氫氧化鉀(KOH)水溶液將 PH值調(diào)節(jié)至6. 5。隨后將水相進(jìn)料至具有1升工作體積的發(fā)酵罐中并利用從源自上述SUW 的液化處理的水相中分離的微生物聚生體進(jìn)行接種，在空氣中于室溫(25°C )下維持?jǐn)嚢?10天。在用作接種物之前，將分離的微生物聚生體轉(zhuǎn)移至營(yíng)養(yǎng)瓊脂型細(xì)菌用瓊脂化介質(zhì)中并在營(yíng)養(yǎng)肉湯型介質(zhì)上生長(zhǎng)之后用作接種物(接種物等于2. 5g/l-干重)。在30°C的溫度下并在等于170rpm的攪拌下實(shí)施發(fā)酵。在發(fā)酵70小時(shí)之后，通過(guò)離心(5000rpm，持續(xù)30分鐘)回收生物質(zhì)，得到含有20wt%細(xì)胞的81. Ig濕生物質(zhì)(干重等于 16. 2g)。將由此得到的發(fā)酵的生物質(zhì)與500g固體城市廢物(SUW)的有機(jī)部分一起進(jìn)料至上述攪拌的1升高壓釜中在與上述相同的操作條件下實(shí)施液化。在同樣的分離處理之后， 由此得到另外的5. 4g生物油，導(dǎo)致總共形成45. 4g生物油，將生物油的收率提高了 13.5%。
權(quán)利要求
1.一種由固體城市廢物生產(chǎn)生物油的方法，所述方法包括a)對(duì)所述固體城市廢物進(jìn)行液化，得到包括固相、水相和由生物油構(gòu)成的油相的混合物；b)將在所述液化步驟a)中得到的所述水相進(jìn)行發(fā)酵，得到發(fā)酵的生物質(zhì)；c)將在所述發(fā)酵步驟b)中得到的發(fā)酵的生物質(zhì)進(jìn)料至所述液化步驟a)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述固體城市廢物選自得自廢物分類收集的有機(jī)材料、選自未分類的固體城市廢物的有機(jī)材料、或它們的混合物；或所述有機(jī)材料與修枝和除草的垃圾和/或農(nóng)業(yè)殘余物的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中將所述固體城市廢物以與其它材料的混合物的形式進(jìn)行使用，所述其它材料例如-廢水凈化廠產(chǎn)生的初級(jí)污泥和生物學(xué)污泥； -得自農(nóng)業(yè)和/或畜牧活動(dòng)的殘余物和/或廢物； -得自農(nóng)業(yè)和食品工業(yè)的殘余物和/或廢物； -得自農(nóng)業(yè)加工、造林和/或林學(xué)殘余物和/或廢物； 或它們的混合物。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中所述固體城市廢物，以其本身或與其它材料混合的形式，在進(jìn)行液化之前，通過(guò)被初步研磨或調(diào)節(jié)尺寸的加工來(lái)進(jìn)行處理。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中相對(duì)于所述固體城市廢物的總重量，所述固體城市廢物具有高于或等于50wt%的水含量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中相對(duì)于所述固體城市廢物的總重量，所述固體城市廢物具有55wt% 80wt%的水含量。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中在150°C 350°C的溫度下實(shí)施所述液化步驟a)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中在200°C 320°C的溫度下實(shí)施所述液化步驟a)。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中在5巴 170巴的壓力下實(shí)施所述液化步馬聚a) ο
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中在15巴 115巴的壓力下實(shí)施所述液化步驟a)。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中將所述液化步驟a)實(shí)施5分鐘 240分鐘。
12.權(quán)利要求11的方法，其中將所述液化步驟a)實(shí)施15分鐘 90分鐘。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中通過(guò)重力分離、過(guò)濾、離心處理對(duì)在所述步驟a)中得到的混合物中包括的所述油相、所述固相和所述水相進(jìn)行分離。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中在至少一種油質(zhì)酵母的存在下實(shí)施所述發(fā)酵步驟b)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述油質(zhì)酵母選自粘紅酵母(rhodotorula glutinis)、瘦酵母 Crhodotorula gracilis)、禾本紅酵母 Crhodotorula graminis) > Lypomices starkeyi> Lypomices lipofer、三角酵母(Trigonopsis variabilis) > ^L 假絲酵母(Candida kefyr)、彎假絲酵母(Candida curvata)、解脂假絲酵母(Candida lipolytica)、球面球擬酵母(Torulopsis sp.)、畢赤酵母(Pichia stipitis)、Criptococcus albidus、Criptococcus sp.或它們的混合物。
16.根據(jù)權(quán)利要求1 14中任一項(xiàng)的方法，其中在從所述液化步驟a)中得到的水相中分離的至少一種微生物聚生體的存在下實(shí)施所述發(fā)酵步驟b)。
17.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中在20°C 40°C的溫度下實(shí)施所述發(fā)酵步驟b)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中在25°C 35°C的溫度下實(shí)施所述發(fā)酵步驟b)。
19.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中將所述發(fā)酵步驟b)實(shí)施10小時(shí) 120小時(shí)的時(shí)間。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中將所述發(fā)酵步驟b)實(shí)施24小時(shí) 100小時(shí)的時(shí)間。
21.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中在4.5 7. 5的pH下實(shí)施所述發(fā)酵步驟b)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中在5 7的pH下實(shí)施所述發(fā)酵步驟b)。
23.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其中在所述發(fā)酵步驟b)結(jié)束時(shí)，將所述發(fā)酵的生物質(zhì)進(jìn)行增稠處理，然后進(jìn)料至所述液化步驟a)。
24.利用上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法得到的生物油。
全文摘要
本發(fā)明提供一種由固體城市廢物生產(chǎn)生物油的方法，所述方法包括如下步驟a)對(duì)所述固體城市廢物進(jìn)行液化，得到包括由生物油構(gòu)成的油相、固相和水相的混合物；b)將在所述液化步驟a)中得到的所述水相進(jìn)行發(fā)酵，得到發(fā)酵的生物質(zhì)；c)將在所述發(fā)酵步驟b)中得到的發(fā)酵的生物質(zhì)進(jìn)料至所述液化步驟a)。由此得到的生物油(或生物原油)能夠有利地用于生產(chǎn)生物燃料，所述生物燃料能夠以其本身或與其它汽車車輛燃料混合的形式使用?；蛘撸撋镉?生物原油)能夠以其本身(生物易燃品)或與化石易燃品(易燃的油、煤等)混合的形式用于產(chǎn)生電能或熱。
文檔編號(hào)C10G1/00GK102482581SQ201080039881
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月9日
發(fā)明者A·伯賽蒂, D·畢安馳, G·弗朗左希, M·里奇 申請(qǐng)人:艾尼股份公司