CN101578234A - 将有机和非有机废物解聚成有用产品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及以成本有效和能量有效的方式以可靠的纯度将废和低价值的物质转化成有用产品的方法。更具体地说，本发明提供可处理在其他情况下很少具有商业价值的各种原料，例如切碎机残渣、下脚料、动物粪肥、城市污水污泥、轮胎和塑料的混合物流成为有用产品，其中包括气体、油、特殊化学品和碳固体的方法。根据基于热或催化裂化的方法，该方法将原料置于热和压力下，分离出各种组分，然后进一步施加热和压力到这些组分中的一种或更多种上。本发明进一步包括进行将废物转化成有用物质的多段工艺的装置，和由该工艺得到的至少一种油产品。也可从该方法的不同点处分流的材料中获得或者衍生有用的产品。

Description

将有机和非有机废物解聚成有用产品

相关申请的交叉参考

本申请要求2005年9月28日提交的美国专利申请no.60/721836、2005年10月17日提交的美国专利申请no.60/727491、2006年2月28日提交的美国专利申请no.60/778034、2006年6月9日提交的美国专利申请no.60/812275和2006年8月25日提交的美国专利申请no.60/840207的优先权，其中每一篇在此通过参考全文引入。

发明领域

本发明一般性地涉及将废物或低值(low value)材料加工成有用产品。更具体地，本发明涉及将含有碳类化合物的工业、农业或其它废物或低值材料转化为商业上有用的产物(例如燃油、肥料和特殊有机化学品(specialtyorganic chemicals))的方法和设备。本发明还降低来自于无机废物物流的潜在的环境污染。

发明背景

早已认识到人类社会产生的许多废物产品可最终分解成具有其内在价值的少量简单有机材料。如果这种转变能以能量有效的方式以及足够大的规模进行，那么对于社会具有非常大的好处。

家庭和商业应用中使用的大部分生活材料以及大部分合成有机物质包括各种组成的碳类聚合物。在适当的条件下，这种材料(包括木材、煤、塑料、轮胎和动物废物)中的大部分会分解成气态产物、油和碳的混合物。例如农业废物的材料也含有分解成矿物产品的无机物质。不论是有机物或无机物，几乎所有这些产品可以在大量优势和通常的有利应用中获得新生。

不仅仅是从无用的废物中产生有用材料的原理是吸引人的：废料的循环对于人口膨胀应对21世纪的主要挑战的方法是非常重要的。人类面对的两种基本挑战是应对材料和能量的有限供应，和应对减少全球变暖对环境的日益增长的威胁。实际上，快速获得流行的创意是回收来自生物圈内的碳类材料而不是从地下石油、天然气和煤储藏中开发新的碳源，这能够减轻全球变暖。

然而，迄今为止，生成主要包括有机材料的大量废物产品的工业在处理和储存废物以及将其用于最大有利用途中面临挑战。

例如，世界范围内的食品加工工业每年产生几十亿磅的富含有机物的废物。这些废物与加工动物和植物产品有关，并且包括加工和繁殖火鸡、鱼、鸡、猪和牛产生的废物。食品加工工业继续增长，并且其成员面对显著的经济和环境压力来用它们的废物制备一些能生产的物品。这些废物产品带来了大量关键问题。问题之一是温室气体的产生如二氧化碳和甲烷的产生，温室气体是通过掩埋、土地存放(land applying)或消化食品废物而产生，而没有任何益处。理想地，食品工业必须采用有效和经济的方法管理它们的废物而不是排放有味或令人讨厌的污染物。

今年来，大面积储存无用副产物的成本显著增加。随着能够供应给农业牲畜的废物产品的类型日益受到限制。例如，随着在欧洲的BSE/CJD恐慌，许多废物产品被简单地储存起来，最终的适当命运是未知的。显然，另一迫切的需要是找到可接受的方式来清洁加工和利用这些材料。优选地，需要发现将食品加工废物转化为有用的高值产物的手段。

寻求处理手段的其它驱动力是废水排放法规的实行和污水附加费的扩大的结合。食品加工工业必须寻求经济有效的技术以对它们的废水和固体(湿态)废物提供预处理或完全处理。历史上，位于或邻近大城市的食品加工厂依赖地方公共拥有的处理工程(POTWs)，对废水进行处理和处置。这种选择越来越难以获得，这是因为更严格的执法。应付废水排放许可的压力增加了。对建造新的和升级POTWs的联邦经费的缩减也意味着这种选择不再吸引人。因此，食品加工工业对于如何有效处理其无用产品的压力日益增加。

永久化学品，例如二恶英(dioxin)的生物体内累积和扩散危害生命的疾病例如疯牛病(BSE)的潜在可能性是对食品加工者和食品消费者的另一威胁。对农场动物喂食食品加工残渣使得这种威胁更加明显加大。食品加工者需要经济的方法以阻断这种循环。

工业废物，亦即切碎机残渣(shredder residue)的处理同样存在另一挑战。尽管机动车、家庭和商业用具寿命最后时的大多数组件可以被循环、再使用或回收，但显著大的一部分从切碎工艺中保留下来并被掩埋。因在其内发现的有毒物质，例如镉、铅、汞和其他重金属导致更加难以处置切碎机残渣。由于掩埋应用可获得的空间有限，和有害的废物处置的成本增加，因此需要替代的解决方法。机动车和回收工业目前处于压力下要求发明以成本有效和能力有效的方式使用切碎机残渣的方法。

此外，城市和地方污水法规要求这些工业降低它们在污水中的有机生化需氧量(BOD)、化学需氧量(COD)和固体承载(solid loading)。由于高BOD浓度通常在高强度食品加工废水中发现，该废水中具有高水平的悬浮固体、氨和蛋白质化合物，食品加工工业受到另外的监视。食品加工厂需要成本有效和应用-特定处理(application-specific treatment)技术以有效地管理它们的废水和固体废物。

在其它工业中以不同方式产生、扩大和增强了相似的问题。例如，其中一个问题是产生与炼制工厂有关的恶臭气体排放，炼制工厂将动物废物通过加热转化为脂肪和蛋白质。另一问题是含有高浓度病原体的多种生物固体的土地存放。

已经开发了各种方法以将用过的废轮胎(来自卡车和乘用车辆)加工成为有用的产物，包括燃料、石油、碳、燃气和生成轮胎及其它橡胶产物的原料。通常，这些方案涉及在溶剂中加热和溶解轮胎。某些方案试图使轮胎橡胶脱硫，即使沿长度方向连接组成聚合物的硫键断裂。其它方案尝试使橡胶材料解聚。解聚将长链聚合物断裂成更易流动的短链聚合物，所以能够更容易地用作产物，例如燃油。某些方案涉及在接近或高于水临界点(约3,200psi和约370℃)的条件下使用水，其中水是非常好的溶剂用于和与橡胶材料反应。然而，该方案能量效率低，因为需要能量达到超临界条件。此外，在超临界条件下处理还需要高温合金操作装置。

已经研究过大量有机材料用于溶解轮胎材料以形成重油或脱硫橡胶产品。一般地，在适中条件下操作(小于200psi)的现存方案产生重质受污染产物，而使用较轻溶剂的那些产生更好的产物，但是必须使用昂贵的溶剂或者需要高压(＞2,000psi)或二者都需要。另外，使用溶剂溶解轮胎材料的大部分方案是不经济的，因为在加工过程中损失了一部分溶剂，并且存在与补充溶剂相关的成本，即使在可以进行回收溶剂和再利用的情况下也是如此。

已经在污水处理厂中使用需氧和厌氧消化者(digesters)以处理城市污水淤泥(municipal sewage sludge)。有许多与使用消化者有关的问题。操作它们的主要问题是富含生物质的材料输送了含有消化生物材料的大容器中。通常，将溶解的固体输送给需氧消化者，而将悬浮的固体输送给厌氧消化者。当营养性原料耗尽时，这些细菌不能再维持它们自己，因此死掉了。消化期间的最终产物是含有死掉的细菌的淤泥，必须以某种方式处理它们。与所得材料有关的一个问题是其仍然含有病原体。通常，与整个工艺有关的问题是在消化者容器中的保留时间可以长达17天，而且操作条件难以保持。例如，通过将相对大的容器(通常直径为20至30英尺)保持在85°F以上，有时在122°F以上。

目前工业(特别是食品加工工业)可以利用的所有处置技术具有显著的限制和缺点，这提供了寻求替代工艺的动力。这适用于除使用现有POTWs以外的技术。具体地，有四种方案，土地处置(地下掩埋、堆制积肥、土地存放)、生物处理、常规的热氧化处理(例如焚烧/燃烧)和热解/气化，所有这些都具有各自的缺点。

土地处置的缺点包括：托运或运输费用高、沥滤地下水污染物的潜在可能高和区域居民暴露于高浓度有毒污染物(例如在土地存放情况下的病原体)。地下掩埋产生能够导致空气污染的气体，包括产生温室气体。

生物处理废物的缺点包括难以控制和不能检验效果，因为难以充分检验浸入土壤的气流。如果使用需氧细菌必须保留气流以便提供氧气。例如，开发用于消耗特定化合物的细菌当放置在土壤中会活化其它酶系统以消耗最先获得的化合物。

进行焚烧或燃烧的较古老装置的缺点包括需要添加满足政府不断要求的更严格的空气污染排放标准的装置。由于重要的团体关注焚烧，与或其其它技术相比，也有可能需要更长的时间以获得焚烧的空气排放许可。而且，在排气中处理废物意味着处理大量气态，以致于需要非常大的工厂设备。原料也是低热值的。某些焚化炉与固体燃料或固体废物不相容，因为这些材料在炉中氧化得太高。相反地，原料中的高水含量也是有问题的，因为在焚烧或燃烧过程中，水挥发并除去-水挥发需要大约1,000Btu/lb的过程。这表示系统极大的热量/能量损失。

使用的最新一类技术-热解/气化-是吸引人的，因为与其它提及的技术不同，它试图将废物转化为可用材料，例如油和碳。当寻求分解废物产品的最佳途径所主要关注的是如何调节所得材料的组成同时使分解所需能量最小化。过去，使用的主要热解和气化法企图在一步法(single step process)中分解废物产品，但是发现一步法不能充分控制最终产品的纯度和组成。

使用裂解器将有机材料分解为气体、油和焦油和含碳材料。裂解器能够加热有机材料至约400至500℃的高温，但是能量效率低并且对于所得材料组成控制不足。特别是，大部分废物产品-尤其是来自农业的产品-含有高达50％的水。裂解器需要煮去水，该工艺非常需要能量。此外，为了使生产量最大，热解室通常尺寸大。但是使用大尺寸热解室带来了产生明显的温度梯度的副作用，导致废物产品的不均匀加热并导致所得最终产品中品质低劣或不纯的焦油和油。

已经使用气化器对废物产品进行部分燃烧。实际上，气体-通常是空气、氧气或蒸汽-以足以氧化全部可燃材料的量流经废物产品。因此，产生了一些燃烧产物例如CO₂、H₂O、CO、H₂和轻质烃，并且产生的热量将残余的废物产品转化为油、气体和含碳材料。产生的气体会含有某些输入气体(inputgas)，但是生产的任何气体都是体积太大而不能储存，并且必须立即使用或送到可以利用他们的场合。气化器还有一些与裂解器相同的缺点：例如含水废物产物在蒸发含有的水时会消耗大量能量。

热解和气化法的产物倾向于含有不可接收量的杂质。特别是废物产品中的含硫或含氯的材料分别在所得最终产品中产生含硫化合物(例如，硫醇)和有机氯化物。通常，在烃油中氯化烃含量为1至2ppm是可以承受的，但是气化或热解法都不能以任何可靠性确保如此低的含量。

此外，热解和气化法效率低，通常为约30％。其原因之一是产物在热含量方面都不是最优化的。另一原因是在一步法中，不能以容易使其能量在该工艺中再利用的方式制备该材料。例如，难以获得产生的固体产物中的热能，并重新供应热量以有助于加热反应容器。

总之，那么，热解/气化法都以某些方式受限制。油产品通常富含不需要的高粘度成分，例如焦油和沥青。热解和气化工艺的传热性能低并因此不能均匀加热。因此，对于经济回收而言，最终产品的数量变化很大，而没有足够的品质或质量。湿原料需要非常大的能量来挥发，并表现出非常大的系统能量损失，因为原料中水以气态离开。因此，总体而言，热解/气化的缺点是总操作成本高，该工艺是资本密集的并且某些副产物具有有限的价值或没有价值。

尽管热解和气化法存在多种变化形式，所有这些变化形式都具有大致相似的缺点，近来的进步之一使得加工效率显著增加。例如美国专利5,269,947、5,360,553和5,543,061公开了用两步工艺代替现有技术方法的一步法的系统。在第一阶段中(通常称作″湿″阶段)，在大约200至250℃和约20至120个大气压下对废物产品进行加热。在优选实施方式中，废物产品受到约50个大气压的压力。在该条件下，废物材料中的水水解多种生物高分子，例如脂肪和蛋白质，这些生物高分子可能存在形成油混合物。在第二阶段中(也称作″干″阶段)，将混合物闪降到低压，在闪降(flash down)期间，大约一半水以蒸汽形式排出系统。继续加热混合物以蒸发残余的水同时将混合物最终分解成气体产物、油和碳。

与先前的任何一步法相比，这些两步法的主要优势是能够形成高品质和更有用的油混合物。然而，该方法的产物仍然遭受来自例如含硫和含氯化合物的材料的污染，并且对蒸发绝大部分水的需要仍然需要耗费大量的能量。因此，现有的两步法难以经济可行地进行。

因此，需要在可接受的资金和操作成本下，加工废物和低价值产品生产可靠纯度与组成的有用物质的方法。

发明概述

本发明一般地涉及加工废物和低价值物质的方法。更具体地，本发明涉及在可接受的成本下，且没有产生恶臭味的排放和在高的能量效率下，将废物和低价值物质转化成具有可靠纯度与组成的有用产品的方法。

特别地，本发明的方法包括将在其他情况下很少具有商业价值或用途的各种原料转化成有用物质，例如气体、油、特殊化学品(例如脂肪酸)、肥料和碳固体的方法。本发明进一步包括进行多段法的装置，所述多段法将废物转化成有用物质，和来自于该工艺的至少一种油产品。本发明的装置与方法尤其可用于加工有机和无机废物，来自家禽(例如火鸡、鸡、鸵鸟)、牲畜、猪、鱼的下脚料(offal)，和其他废物，例如切碎机残渣、动物的粪肥、油脂、植物油和城市污水污泥以及轮胎和塑料。

总之，本发明的方法将合适地制备的原料置于热和压力下，分离所得原料中的各种组分，然后进一步施加热和压力到这些组分中的一种或多种上。在本发明的方法中，在不同点处产生的各种物质可被循环和使用，在本发明方法内扮演着其他作用。

本发明另外包括将原料转化成至少一种有用物质的装置，该装置包括制备单元，其中包括淤浆化装置，由原料产生原料的淤浆；与原料制备单元连通的容器，接受来自原料制备单元的原料淤浆；额外的设备，例如泵和被构造为加压和加热淤浆产生加热淤浆的换热器；与该容器相通的水解段反应器，以接受加热的淤浆，其中构造该水解段反应器，将加热的淤浆置于第一次增加的温度和第一次增加的压力下，产生含至少一种已反应的固体产品、至少一种已反应的液体产品和水的反应原料；与水解段反应器相通的至少一个分离单元，以接受至少一种固体产品、至少一种液体产品和水，其中构造该单元分离出至少一种已反应的固体产品和水和至少一种已反应的液体产品；和与分离单元相通的油整理段反应器，以接受至少一种已反应的液体产品，其中构造该油整理段反应器，使至少一种已反应的液体产品置于第二次增加的温度和任选的第二次增加的压力下，从而将至少一种已反应的液体产品转化成至少一种有用物质。

本发明进一步包括通过下述方法制造的燃料油，其中该方法包括：由含碳原料制备淤浆；在水解段中使该淤浆反应，产生含至少一种已反应的固体产品、至少一种已反应的液体产品和水的已反应原料；从所述已反应的原料中分离所述至少一种已反应的固体产品，所述水和所述至少一种已反应的液体产品；在第二反应中将所述至少一种已反应的液体产品转化成燃料油。

本发明还提供将有机液转化成烃和碳固体的混合物的装置，该装置包括：加热有机液，从而产生液体和气化油的混合物的加热器；将液体和气化油的混合物转化成碳固体，以及烃与气体的混合物的反应器；接受碳固体的第一冷却器；和接受烃与气体的混合物的第二冷却器。

本发明进一步包括一种装置，该装置包括：具有入口和出口的加热容器；具有入口和出口的第一加热的螺旋推运器(auger)，其中构造入口和出口并选定其尺寸，以允许在第一螺旋推运器中施加较高的压力，第一螺旋推运器的入口与容器出口相通；与第一螺旋推运器出口相通的流体-固体分离器，其中该分离器具有液体和气体的第一出口和固体的第二出口；和与固体连通的第二螺旋推运器，该第二螺旋推运器提供固体的冷却。

本发明仍进一步包括将有机液转化成烃和碳固体的混合物的方法，该方法包括：加热有机液，从而产生液体和气化油的混合物；将液体和气化油的混合物转化成碳固体，以及烃和气体的混合物；以及分离碳固体与烃和气体的混合物。

本发明还提供由原料生产燃料的方法，该方法包括：由原料制备淤浆；使该淤浆进行解聚工艺，形成含至少一种无机材料和液体混合物的组合物；分离所述至少一种无机材料与液体混合物；和由所述液体混合物衍生得到(deriving)燃料。

本发明进一步提供由原料生产肥料的方法，该方法包括：由原料制备淤浆；在足以解聚所述原料成含至少一种无机材料和液体混合物的温度下加热淤浆；分离所述至少一种无机材料与液体混合物；和由所述液体混合物衍生得到肥料。

本发明仍进一步提供由原料生产食品的方法，该方法包括由原料制备淤浆；在足以解聚所述原料成含至少一种无机材料和液体混合物的温度下加热该淤浆；分离所述至少一种无机材料与液体混合物；和由所述液体混合物衍生得到食品。

本发明还提供将切碎机残渣转化成油的方法，该方法包括：在溶剂内溶解切碎机残渣；由该切碎机残渣制备淤浆；使该淤浆与水在水解段中反应，产生含至少一种已反应的固体产品、至少一种已反应的液体产品的已反应的原料；从所述已反应的原料中分离所述至少一种已反应的固体产品、所述水和所述至少一种已反应的液体产品；在第二反应中将所述至少一种已反应的液体产品转化成油。

附图简述

图1示出了根据本发明的综合方法的流程图；

图2示出了在进行本发明的方法中所使用的装置的示意图；

图3示出了本发明方法的制备和水解段反应的流程图；

图4示出了本发明方法的第二分离段的流程图；

图5示出了本发明方法的油整理段反应的流程图；

图6示出了进行本发明方法的油整理段的装置；

图7示出了分离悬浮的微细固体与流体的装置；和

图8A和8B示出了采用本发明的方法中分别使用的油整理段反应器和冷却器/冷凝器。

图9示出了在各种温度下原料的粘度和剪切速度之间的关系。

图10示出了转化切碎机残渣所使用的本发明方法的流程图。

图11描述了解聚反应器和分离单元的实施方案。

图12描述了本发明所使用的台式规模的试验装置。

图13描述了切碎机残渣样品。

图14描述了各种尺寸的切碎机残渣碎片。

图15描述了应用到切碎机残渣上的本发明方法的解聚产品。

图16描述了本发明方法的中间产品。

图17描述了使用切碎机残渣作为未加工原料生产的水解中间油。

图18描述了本发明方法的各种起始材料、中间体和最终产品。

图19描述了可使用本发明方法生产的一些例举的蒸馏裂解油产品。

图20示出了根据应用到切碎机残渣上的本发明方法，在裂解燃料气体中发现的各种化学品的细分。

图21是显示基于5个轮次的水解段产率，本发明方法不同轮次的产率一致性(run to run yield consistency)的图表。

图22是追踪通过本发明方法的解聚、水解和油整理步骤，干燥的有机物转化成各种物质和气体的图表。

图23是应用到切碎机残渣上的本发明方法的物质平衡的图表。

图24概述了水如何在本发明的方法中使用和循环。

图25示出了在根据本发明设计的装置内水的移动。

详细说明

本发明的方法涉及从社会或者从常规国内实践或者从商业操作等产生的低值或废物产品生成一种或多种有用材料。通常，本发明的方法应用于废物或其它低值产物，例如主要含有有机材料的油脂。然而，本发明可以应用于将其它产物(通常不认为是低值的)转化为高值产物。

有机材料是本领域普通技术人员通常理解的材料。特别是，对于用于本发明而言，有机材料是其构成元素包括碳并结合有一种或多种其它元素的材料，其它元素例如氢、氧、氮、硫和磷和卤素元素，特别是氟、氯、溴和碘。对于本发明的目的而言，有机材料还包括含有碳的化合物，该化合物结合有诸如砷、硒和硅等元素，以及有机分子的盐和有机分子与金属的复合物，金属例如但不限于镁、汞、铁、锌、铬、铜、铅、铝和锡。用于本发明的许多有机材料来自生物来源并包括蛋白质、脂质、淀粉、核酸、碳水化合物、纤维素、木质素、和壳多糖(chitin)，以及全部细胞。用于本发明的其它有机材料具有人造或合成来源，例如塑料，和其它石油衍生产物。

在本发明的方法中，以断裂原料的长分子链所需水平施加热和压力。因此，在分子水平将原料材料断裂为一种或多种组成材料。在该方法中，原料从成本或低值转化为利润或明显的成本降低或高值。重要地，该方法能够摧毁可能存在于原料内的病原体。

本发明的基本方法被设计成潜在地处理任何废物或低值产品，包括：食品生产和分配的副产物，例如火鸡内脏、油炸物油(fryer oil)、玉米秆、稻壳、废渣，长期压榨的(last-press)食用油，例如菜籽油、大豆油、棕榈油、椰子油、油菜籽油、棉籽油、玉米油或橄榄油和其它油，食品加工废物和海产食品工业废物；纸和其它木材工业生成的副产物，例如纤维素和木质素副产物和纸浆污水；庭院废物，例如树叶和剪草废物(grass clippings)；轮胎；切碎机残渣；塑料瓶；港口捞取沉淀物(harbor-dredged sediments)；消费后塑料和电器，例如旧计算机；城市固体废物；炼油厂残渣；工业淤泥；甘蔗渣；海藻；研磨废料；黑液(black liquid)；炼煤废料；焦油砂；页岩油；钻探泥浆；棉废料；农业加工废物，例如动物粪便；传染性医疗废物；生物病原体；和甚至诸如可以用于生成生物武器的炭疽孢子等的材料。可以理解上面列出的材料并不是穷尽的。在前面的列举中，甘蔗渣是加工甘蔗的副产物，黑液是化学木质制桨的副产物，其来自溶解木片、释放木质素和解除纤维以得到木质素和半纤维素溶液。

本发明使用的废物通常是其它工业工艺、商业生产和国内或城市应用的副产物或最终产物，它们通常不具有其它直接用途和/或其一般被扔掉。相似地，低值产物可以是其它工业工艺、商业生产和国内或城市应用的副产物或最终产物，但是通常是具有低再售价值的材料和/或其需要某些进一步加工以便转化为可用物品的材料。

当使用本发明的方法时，废物和低值产物通常称作原料或新进料(rawfeed)。还可以理解本发明的方法使用的新进料可以包括来自大量来源并具有不同类型的废物和/或低值产物。例如，如果方便，食品加工废物可以与农业加工废物组合，并同时加工。

本发明使用的其它示例性的新进料材料包括城市污水淤泥、混合塑料(包括聚氯乙烯(″PVC″))，如从城市循环仓库获得的，和轮胎。

聚氯乙烯(PVC)发现于乙烯基树脂挡板和塑料自来水管道中。PVC含有约55wt％的氯和因此当降解时倾向于产生有害的含氯化合物。例如，燃烧PVC产生二氧芑，二氧芑是一些已知的最毒的化合物。在本发明方法的早期使用水的一个优势是在水中的氢离子与来自PVC的氯化物离子结合，得到增溶的产品，例如盐酸，一种相对友好且工业上有价值的可用于清洁剂和溶剂的化学品。

轮胎通常获自交通工具，例如汽车、公交车、卡车、飞机和其它公共交通工具，以及军队和其它商业交通工具。当对轮胎施用本发明的方法时，一部分生成的油优选循环到入口以辅助溶解引入的原料中的轮胎。

切碎机残渣(SR)是在从粉碎或者拆除的车辆、白色物品、消费品等中回收铁类金属之后残留的物质。在没有利用本发明优势的情况下，这些物质典型地被掩埋。“白色物品”的实例包括洗衣机、干燥器、制冷器、器皿洗涤器、电炉、空调、热水器；此处所使用的该术语还包括针对其金属内容物能废物处理的任何用具。以下示出了通过样品分析测定的两种SR样品组分和元素组成。

样品1

样品2

提供上述数据，仅仅是阐述可在给定的SR样品内发现的材料类型，不应当解释为限制本发明的应用。取决于其来源，切碎机残渣材料的组成针对不同的样品可能会变化。例如，SR可包括图14所示不同尺寸的塑料、橡胶、玻璃、织物、油漆、木材、泡沫体、微粒、弹性体、残留金属等碎片。旧电视机和制冷器的SR例如可能含有重金属或多氯化联苯(PCB)(一种有害的氯化化合物的混合物)。在SR中潜在地发现的其他有毒组分包括多溴化的二苯醚(PBDE)，它常常用作阻燃剂和在化学上类似于PCB，和在PVC中发现的邻苯二甲酸酯(一种在机动车制造中的重要组分)。

本发明的方法可处理和加工混合的低价值废物且不需要预先分类该物质为纯的物流。另外，本发明的方法可水解PVC内的氧-氯键，并将金属和卤化物转移到水中。关于PVC的水解，在水中的氢离子与卤离子，例如Br和Cl结合，产生相对友好使用的化学品。在其他情况下，从SR中浸提出的有毒的化学品，例如PCB、PBDE在该方法中被破坏，从而产生不含这种污染物和其他碎屑的油。在下表中提供了两个批次的SR裂化油产品的特征。本发明的另一优点是它能处理并有效地加工不均匀尺寸和组成的物质。通过本发明的解聚步骤省去了颗粒尺寸的筛分/减小，其机理根据下述公开内容将变得很明显。

当将本发明的方法应用到SR上时，所产生的油的一部分优选被循环到入口中，以辅助在进入的原料内溶解SR。图10描述了应用到SR上的方法的流程图。未加工的原料进行制备步骤110、解聚或“熔融步骤”，接着机械分离，于是从混合物中除去固体。解聚还原(reduce)固体SR内的有机物成液体，从而使得能分离金属物体和其他固体有机物以及在随后的水解步骤中有机物与水改进的接触。在本发明的优选实施方案中，在范围为约690°F-约785°F的温度下，更优选范围为约700°F-约775°F，最优选范围为约720°F-约750°F下进行解聚。

然后对所得混合物进行相当于此处所述的水解段120的水解步骤。在该混合物中氯化和/或溴化有机物的水解使碳-卤化物键断开，并将卤化物转移到水相中，从而有效地破坏了诸如PCB之类的化合物。水解还允许金属离子转移到水相中，从而使得所得油基本上不含污染物。在本发明的优选实施方案中，在范围为约430°F-约510°F，更优选范围为约440°F-约500°F，最优选范围为约450°F-约480°F下进行水解。

所产生的已反应的原料然后经历热和机械分离步骤。在类似于延迟焦化的方法中，加热水解油到约500℃。热量转移到油是快速且等温的，且仅仅加热“干燥”有机油到最终的温度。从中获得的燃料油或有机液500被喂入到油整理段中供整理。可通过或者就地或者在炼油厂焦化有机液来生产燃料气体146、碳固体142或油144。或者，可在最小的就地加工情况下生产具有与#4柴油机油类似成分的烃油。

以下提供了应用到SR上的本发明方法的裂化油产品的两个不同的批次的特征。

批次1                                                              批次2

在本发明的方法中，通过逆流换热，实现高的能量效率。使用大部分能量加热液体水；在水解中闪蒸的水生成蒸汽，分离出所述蒸汽，并分流以预热进入的原料。正如图23和图25的示意图所示的，于是在水解步骤过程中闪蒸的水得以循环。若改变未加工的原料的化学组成，则可在不同的轮次中改变能量效率。然而，使用在多个轮次下进行的试验，测定该方法的能量效率为约91％，正如下表中详述的。对于这些轮次来说，选择900°F的温度，这是因为对该方法来说，它是足够的，且证明甚至当加热混合物到极高的温度下时可实现高的能量效率。

应用到SR上的方法能量效率
	有机物的热值：～15,000Btu/lb
与水50∶50的混合物具有Cp～0.75Btu/lb
	加热到900°F：675Btu/lb混合物(1,30Btu/lb油)
效率＝100％-(1,350/15,000)＝91％

另外，可使用可商购的部件，构造本发明的装置。可在环境条件下，使用活底料斗、常规的螺旋输送器和/或斗式提升机，进行起始的未加工材料的处理。可视需要使用振动筛用于微粒的级筛，以除去松散的脏物和碎屑。强力的解聚步骤还省去了对额外的未加工原料的颗粒筛分的任何需求。根据下述公开内容很明显的是，在目前的商业应用中常用的温度和压力，例如750°F，150psig对于解聚未加工的原料来说是足够的。因此当在本发明的方法中使用相对低的压力时，可使用简单的已有技术，例如间歇或直流的夹套式反应器实施解聚反应器设计。可容易获得的装置，例如振动筛、单和双螺杆压机和现成的离心机也可用于进行解聚分离。同样地，可使用可商购的装置与方法，例如蒸汽再压缩/蒸馏、焙烧、流化床体系，和脱盐与离心分离单元进行后水解加工。

本发明的实施方式加工的废物和低值材料通常被转化为三种有用材料，所有这三种都是有价值的并且本身对于环境无害：高品质油；清洁燃烧气体；和纯化固体包括矿物，和可以用作燃料、肥料或生成原料的碳固体。此外，在本发明的工艺过程中生产的各种侧流(side-streams)，在某些情况下包括与″浓缩鱼汁(fish solubles)″类似的浓缩物。通常，有用材料认为是具有比作为原料的废物、低值或其它材料更高经济价值的材料。与衍生出有用材料的原料相比，这些有用材料可以具有更高热含量，或者可以具有更广的应用。

本发明的方法包括许多阶段，如图1和2所示。图1示出了本发明实施方案的原理性特征的概述。图3示出了实施本发明方法的例举装置200。

图1所示的未加工的原料100可潜在地为任何废物或者低价值的有机和/或无机物流。优选地，未加工的原料含有显著量的含碳材料。

将未加工的原料100置于制备段110中。制备段的一个方面是使用制浆和其他粉碎技术，降低未加工的原料的尺寸到适合于泵送的尺寸。制备段可包括一个或更多个步骤，且可包括添加材料或者从未加工的原料中驱走材料，并导致流过水解段120的淤浆112。淤浆化可牵涉添加水(或其他合适的流体)到未加工的原料100中，这取决于其起始水含量。使用淤浆是有益的，是因为在制备段110中的湿法粉碎会降低摩擦和能耗，且因为淤浆可容易地从一个容器通过泵转移到另一个容器。合适的淤浆化装置包括：碎浆机、在线粉碎机或maserator。从制备段110中释放出蒸汽和气体的混合物121。

骨头和其他无机矿物质是动物和动物废物的完整的一部分。蛋白质、脂肪和碳水化合物形式的有机物质被物理和化学固定到这一无机矿物质上，从而使得该有机物难以加工成有价值的产品，除非分离二者。因此，在步骤114中，淤浆经历解聚步骤，在此它被加热到275°F至380°F，优选275°F至325°F，和甚至更优选300°F至325°F的温度，以便分离无机物质，例如骨头和其他固体物质，与有机成分。本领域的技术人员会意识到无机和有机物质的组成对于不同批次来说是不同的，这取决于所使用的原料的性质。骨头物质116仅仅打算用来阐述在本发明的一些实施方案中提供的无机物质的类型。在其中例如切碎机残渣、轮胎、塑料或橡胶构成未加工的原料的情况下，无机物质不可能包括骨头物质。

解聚步骤(也称为加热步骤114)进行至少15分钟和优选45分钟。加热时间取决于温度，在较高的温度下要求少至15分钟，和在较低温度范围内要求大于1小时。加热到这一温度下急剧地降低淤浆的总粘度且与原料内蛋白质物质水解成氨基酸结构单元(或二-和三-肽)一致，结果与无机物质之间的物理和化学键断裂。这种粘度的下降允许分离固定的不溶性固体，例如含不想要矿物质和碎骨头的骨头物质116与淤浆，从而得到随后进入水解段的液体混合物118。

在这一阶段中分离出的矿物质主要包括粉化和粒状的骨头物质以及来自进入原料内的砂子、土壤或其他污染物中的一定含量的矿物。可通过重力分离实现矿物质与其余物质的分离，或者可利用本领域的技术人员熟悉的其他分离装置，例如液体/固体离心机、筛子或过滤器。如此分离的矿物质可用作矿物肥料。通过分离工艺，所分离的矿物质优选不含有机物，但在实践中，存在痕量的有机物。

来自于分离的液体混合物118典型地包括含有脂肪和碳水化合物的油相，和由蛋白质降解获得的氨基酸与小肽在其内溶解的水相。液体混合物可另外包括一些不溶物，所述不溶物包括一些矿物和没有分解的一些肽。鉴于上述情况，液体混合物的组成使得它可从水解120路径分流(divert)并直接或者以浓缩形式用作食品、肥料、燃料或其他产品。在本发明的一些实施方案中，浓缩的液体混合物可作为锅炉或发动机燃料使用，或者可例如在炼油厂中进行进一步加工。在本发明使用烃基原料，例如废塑料、橡胶、用过轮胎等的一些实施方案中，可结合有机溶剂与未加工的原料100，以最大化原料的有机功能并进而提高有用的液体混合物的产率。

正如本领域的技术人员所理解的，解聚步骤114也可应用到其他工艺上，例如其中含有骨头和矿物质的动物废物分解形成其他有用物质的动物的提炼与加工上。一般地，与迄今为止可能的方法相比，施加275°F至380°F，优选275°F至325°F，和甚至更优选300°F至325°F的热量到这一原料上将进行有机物质与骨头和矿物更加有效的分离。这一方法于是有助于分离骨头和矿物质与其余的原料，并导致更加纯的有机部分，以及降低因固定到无用的矿物质上而变废的有机物质含量。

因此，本发明进一步包括提炼与加工(rendering)含有有机物质固定到不溶固体上的动物体部分的方法，该方法包括，由动物体部分制备淤浆；加热该淤浆到275°F至380°F，优选275°F至325°F，和甚至更优选300°F至325°F，以产生液体混合物和不溶物；和除去骨头物质。要注意之前已有的动物提炼与加工方法典型地没有加热原料到这一高的温度下，和通常仅仅加热到212°F(100℃)的温度。此外，事先已有的动物提炼与加工方法典型地产生两个批次的产品：在一个批次中的肉和骨粉，和在第二个批次中的脂肪。相反，本发明的方法产生不同成分的两个批次：主要含有骨头，亦即完全分离且可用作例如矿物肥料的固体物质；和本身包括分离油部分的液体部分，所述分离油部分可用于生成脂肪酸和可用作动物食品饲料的含水部分(它含有在水中溶解的氨基酸)。

在水解段120中，将淤浆置于加热和增加的压力下，其中淤浆经历水解步骤，也称为水解段反应。这一加热和压力条件导致淤浆中生物组分的细胞结构分解，释放诸如蛋白质、脂肪、核酸和碳水化合物之类的构成分子。另外，通过在淤浆内的水，水解许多聚合物有机物质成比较简单的有机产品的混合物。特别地，脂肪可部分分解，得到可飘浮的有机物质，例如脂肪酸(它含有羧酸基)，和水溶性甘油(即含有3个羟基的分子)。蛋白质典型地分解成比较简单的多肽、肽和成分氨基酸。碳水化合物大多数分解成比较简单的水溶性糖类。诸如PET和PVC之类塑料中的氧和氯键也在水解段中断裂。在水解段中存在水特别有利，这是因为它辅助传输热量到原料上。

要理解，当结合本发明的实施方案使用的术语反应(react，reacting，reaction)可包括许多不同类型的化学变化。特别地，术语反应可包括来自于两种或更多种物质的结合或缔合的化学变化，所述化学变化将得到一种或多种产品，和可包括其他类型的分解或转化，所述分解或转化牵涉通过温度、压力条件诱导或者电磁辐射影响的简单物种的分解或转化，且可进一步包括牵涉溶剂的转换，例如水解。进一步要理解，当此处使用术语“反应”描述过程或过程中的一个段时，可同时进行大于一个化学变化。因此，反应可同时牵涉例如水解和分解。

典型地在水解段120中，从淤浆中释放蒸汽和气体产品的混合物126。来自于水解段的已反应的原料122典型地由已反应的固体产品的混合物和已反应的液体产品的混合物组成。这些各种产品典型地特征在于油相、水相和湿的矿物相。水相和油相典型地含有各种溶解了的有机物质。优选通过冷凝器分离在水解段120中产生的蒸汽和气体的混合物126，并使用蒸汽预热进入的淤浆。

然后将已反应的原料1222置于分离段130中，在此驱走蒸汽和气体的进一步的混合物132，并分离出矿物的混合物134或其他固体物质。优选地，这一段中获得的固体物质不包括碳固体，除非碳固体存在于输入的原料内。分离段130可包括大于一个单独的分离。在本发明的一些实施方案中，固体物质可在焙烧器中经历进一步的加工，使来自其中的任何残留的有机物烧掉并焙烧。在此处所述的方法的各个点处生成的其他物质，例如浓缩的不可冷凝的气体，固体无机物116，和含水的浓缩燃料同样可喂入到焙烧器中以供进一步加工。在本发明的一些实施方案中，在生产焙烧的固体和生产热油和/或蒸汽以供在各种应用中使用时，焙烧器起到双重的功能。例如，热蒸汽可例如在发电厂或者其他工业和制造业中用于供应蒸汽涡轮机。

来自分离段130的残渣物质由液体产品和有机液500的混合物组成，所述液体产品包括所产生的水138(具有可溶物的水)。有机液500典型地为含有含碳物种的混合物，例如来自于水解段中已反应的液体产品的液体。优选地，分离掉大多数所产生的水138，并将液体产品，例如有机液500导引到油整理段140中。因此，有机液优选包括与水相分离和在大多数情况下还与已反应的固体产品相分离的已反应的液体产品。所产生的水138含有许多化合物，其中包括含硫和含氯的物质且优选分流以供浓缩139。希望分离出这些化合物，和在优选的实施方案中，浓缩得到冷凝物151(其纯度通常好于城市为主的废水(municipal-strength waste water))，和浓缩物153(在许多情况下，它可用作有机燃料或类似于浓鱼汁的液体肥料)。

一些有机液500可分流到任选的分离137中，例如借助有机液的分馏，形成特殊有机化学品143，例如脂肪酸或氨基酸。残留的馏分、常常称为“重质母液”的分馏液145(它可包括不可用作特殊化学品的馏分)可再导引到油整理段140中。

当原料是城市污水污泥时，来自水解段反应的已反应的原料122典型地包括所产生的水、有机和无机物质的固体基体，和小量的有机液。来自城市污水淤泥的所产生的水然后被分流以供浓缩，形成可用作肥料的产品。

在还称为“油整理”的油整理段140中，将有机液500置于其中它经历第二反应的条件下。第二反应可牵涉本领域已知的一个或更多个过程，例如简单的脱水、蒸馏脂肪酸、热裂化、催化裂化、除去淤泥等。还可能的情况是，有机液含有还流动到油整理段中的一定量的已反应的固体产品。有机液和已反应的固体产品一起可被称为固体基体。在第二反应中，有机液转化成通常包括碳固体142的有用物质的混合物，和典型地以烃蒸气和气体148形式释放的烃的混合物。这一转化可牵涉分解有机液中的一种或多种物质。油整理段内的合适的条件典型地使用相对于水解段升高的温度，和使用相对于水解段下降的压力。油整理段典型地不牵涉使用外加的水。可使用许多不同的装置进行油整理段，正如本发明进一步描述的。

碳固体142典型地类似于焦炭，即通常适合于用作燃料的具有高卡路里值的硬质含碳材料。碳固体142优选含有很少(如果有的话)不可燃的矿物，所述不可燃的矿物典型地来自于在缺氧氛围内焚烧含碳物质。碳固体142中的矿物含量优选小于10wt％，更优选小于5wt％，仍更优选小于2wt％。和最优选小于1wt％。在碳固体142含有矿物的情况下，它们也被称为碳-矿物基体。

当生物材料是本发明方法的原料时，烃蒸气和气体148被称为“生物衍生的烃”。若未加工的原料分别包括轮胎、橡胶或塑料，则烃蒸气和气体可以变化地称为“轮胎衍生”、“橡胶衍生”或“塑料衍生”。烃蒸气和气体148典型地包括烃气体和可能地一些痕量的非烃气体杂质。烃气体包括诸如燃料气体146之类的气体；烃蒸气可容易冷凝成液体或油144，例如#2柴油机油的较轻成分。本领域的技术人员会理解#2柴油机油是具有相对低粘度或密度的油。

当原料是城市污水污泥时，来自油整理段的固体产品典型地包括烃油、燃料气体的混合物，和矿物与碳以固体形式的混合物。

要理解，可在一种或多种情况下调节本发明的方法的操作参数，以适应不同类型的未加工的原料。例如，在未加工的原料，例如火鸡下脚料的情况下，主要的组分是动物脂肪、蛋白质、碳水化合物和矿物。因此，主要组分的余量可决定本发明的操作条件的一些方面。此外，可控制第一和油整理段反应器的温度范围，产生特定产品，从而最大化可由各种产品的生产获得的经济价值。

图2示出了实施本发明方法的装置200。基于本发明的教导，装置200的各组件的组装在工艺工程或化学工程领域的普通技术人员的能力范围内。因此，这一技术的细节是本领域的技术人员熟悉的，因此从本发明的描述中省去。此外，正如此处所述的，本领域的技术人员能用装置的各个工件替代图2所示的单个工件，并实施本发明的方法。

可在原料制备装置210内进行原料制备和淤浆化。在原料制备和原料淤浆化之后，淤浆流动到称为原料储罐的低压放空的容器220内。优选地，在原料储罐内或之前对原料进行加热，产生加热的淤浆，对所述加热的淤浆任选的进行加压，之后进入水解段反应器内。典型地在包括保留淤浆的容器，增加淤浆压力的泵和加热淤浆的换热器的设备内进行这一加热和加压。典型地使用约140°F和1PSI的条件，以保持淤浆为液态，和限制生物活性。在优选的实施方案中，加热第一罐到约140°F(约60℃)的温度并置于约1p.s.i.的压力下。在第一罐内的这一条件有效地引起生物活性终止。在例举的实施方案中，第一罐的容量可以是约1,000,000U.S.加仑；因此对于100-150加仑/分钟的流通量来说，在这一罐内的有效停留时间为约700分钟。在这一实施方案中的第二罐可维持在约300°F的温度下并使内容物置于最多约100p.s.i.的压力下。压力通常略高于在给定温度下混合物的饱和压。例如，混合物的饱和压在约300°F(约150℃)下为66p.s.i。第二罐内的条件典型地足够苛刻以分解淤浆内的含蛋白质的物质，使淤浆松散，和驱走氨气。第二罐的容量典型地小于第一罐，和可以小至2500U.S.加仑。因此，在一个实施方案中，在第二罐内约40加仑/分钟的流速得到约1小时的停留时间。在较低的流速下，可实现对于特定的原料来说，较长的优选停留时间，例如在第二罐内数小时。

在水解段反应器230内进行本发明的水解段，所述水解段反应器230优选包括多腔室容器，以便存在淤浆各成分物质停留时间的窄分布。在替代的实施方案中，水解段反应器也可以是螺旋反应器。优选地，该容器配有挡板，和可在每一腔室内同时搅拌淤浆的电动的多个刀片的搅拌器。在优选的实施方案中，在这一容器内存在四个腔室。在另一优选的实施方案中，在这一容器之前的数段内进行淤浆的加热。

可在具有通风口的闪蒸容器240(“第二段分离器”)内实现在水解段之后已反应的原料的闪蒸。优选地，在闪蒸容器240内的压力显著低于水解段反应器230。在一个实施方案中，在闪蒸容器内的压力为约300psi，其中在水解段反应器内的压力为约600psi。

可使用各种设备实现从水解段反应器230中流出的原料的各种第二段分离。优选地，这种分离提供蒸汽和气体132、有机液500、矿物134和所产生的具有可溶物138的水的混合物。蒸汽和气体132优选分流回到制备段中，以辅助原料加热。

可采用离心、旋风分离器或采用静态罐(static tank)，实现矿物与有机液和水的分离。可采用例如干燥炉或其他矿物干燥器，例如“环形”干燥器(图2中未示出)，实现矿物134的干燥。(在替代的实施方案中，可通过添加化学品使乳液破乳，从而促进分离。)

所产生的具有可溶物138的水(它来自于有机液与水的分离)可在工业上典型地可获得的蒸发器250内浓缩。与矿物和水相分离的有机液500可包含在有机液储存容器252内，之后转移到油整理段反应器260内。这一储存容器可以是在工业上典型地使用的普通储存容器。

在本发明的例举实施方案中，一些或全部的有机液500可分流，以得到一种或多种特殊化学品。典型地，这牵涉对有机液进行分馏。典型地在蒸馏塔254内蒸馏进行过分馏的有机液。在流入到蒸馏塔内之前，可对有机液进行酸洗，以分离出痕量的氨基酸。来自有机液的大多数挥发性物质，例如脂肪酸被蒸馏出并被收集。在蒸馏塔底部发现的任何重质材料，例如非挥发性的脂肪和脂肪衍生物输送到油整理段反应器260内。

在本发明的其他例举实施方案中，可分流一些或全部的有机液500，以得到羧酸油(carboxylic oil)。羧酸油可在锅炉、加热器或发动机内直接用作可使用的燃料资源。在本发明的一些实施方案中，例如在炼油厂内对羧酸油进行进一步的加工。或者，可在使用之前，通过过滤和/或离心，进一步加工或纯化羧酸油。例如，羧酸油可经历加氢处理(炼油厂中常用的方法)，从粗的石油中除去氮和硫，得到清洁器燃烧的燃料，因为氮和硫的存在可导致在燃烧过程中形成Nox和SOx。正如实施例部分所述的，通过本发明提供的羧酸油的硫含量低，典型地＜0.2％，因此要求很少量的氢气以供加氢处理目的。羧酸油的等级提升的容易程度还归因于低的氮含量，大多数氮以胺形式而不是以杂环存在。

可在本发明方法的这一点处使用各种原料生成有用的羧酸油。优选含脂肪/油脂的原料，例如动物脂肪、油种子-大豆、菜籽油(canola)、trap grease和蛋白质源，以最大化有用羧酸油的产率。适合于这一目的的材料不排除地包括动物废物、植物废物、废物和来自乙醇生产设施的低价值的物流(DDG)。

来自于第二段分离的有机液也可流动到油整理段反应器260内。其中在其内进行有机液转化成一种或多种有用物质，例如油和碳固体142的第二反应。从油整理段反应器中流出的油可在分离器270中进行进一步的分离，以产生油144和燃料气体146。分离可包括在各步骤中冷凝油，并将其分流到储存容器内储存油280。冷却来自于油整理段反应器的碳固体142并且也可储存，或者根据本领域的技术人员已知的方法进一步加热，然后处理，以活化它们。例如，可在额外的反应器内加热碳固体，并通过注入过热蒸汽来活化。

如上所述，例举的未加工的原料包括来自农业和食品加工工业的废物。这种废物可包括动物的一部分，例如翅膀、骨头、羽毛、器官、皮肤、头、血液和颈部、软组织、爪子和毛发。典型的动物部分是在火鸡下脚料中发现的那些和来自于屠宰场的尸体残余物。适合于采用本发明方法加工的来自食品加工工业的其他废物包括来自快餐企业，例如汉堡包代销商的无用的油脂，和诸如来自食品加工厂的溶气浮选(“DAF”)淤泥之类的材料。农业废物可包括动物粪肥或绵羊、猪和奶牛的粪肥，以及诸如鸡的杂物(chickenlitter)和庄稼残渣之类的其他材料，在图3-5所示的例举实施方案中，未加工的原料100是食品加工的副产品，例如火鸡下脚料。

如图3所示，未加工的原料100最初进行制备和淤浆化110，产生原料淤浆112并伴随有蒸汽和气体121。淤浆112可经换热器114转移到原料储罐(“FST”或均化器)内原料储存320，在所述换热器114内加热原料使固定到骨头上的含蛋白质的材料和混合物内其他硬质主体部分分解。对于诸如食品加工废物或城市污水污泥之类的原料来说，用于这一目的的加热是达到275°F至380°F的温度，优选275°F至325°F，和甚至更优选300°F至325°F。在范围为300°F-325°F内加热应当优选持续约1小时。这一加热的结果是降低淤浆的粘度，使内容物生物失活，并产生矿物质混合物(其中包括粉化和粒状的骨头)和液体混合物。在步骤310中，例如通过重力分离或者通过液体/固体离心，或者筛网或者过滤器，分离含矿物和骨头物质116的不溶性固体与液体混合物118。使包括水和水不溶性有机组分与某些痕量矿物的混合物的液体混合物冷却并导引到原料储存罐320(“FST”或均化器)内。在FST内加热内容物到约275-280°F，并置于约50p.s.i.的压力下，以便产生调节过的原料322，一种适合于流入到水解段反应器内的相对均匀的原料。在原料储存过程中，蒸汽和气体杂质338优选被放空336。

因此，本发明的一个优点是在FST内进行脱气，在本发明的通用方法的早期除去不想要的气体杂质。原料淤浆112可保持在原料储存320任何方便的时间，直到它通过本发明的方法被进一步加工。优选地，FST供应恒定的原料物流到高压淤浆泵中，使原料加压并输送到水解段反应器内。在优选的实施方案中，原料淤浆112可保持在大的储罐内任何方便的时间，直到它通过本发明的方法被进一步加工。

对于含有显著量氨气(NH₃)的未加工的原料，例如火鸡下脚料来说，有利的是或者在制备段110中(在这一情况下，它是蒸汽和气体121的一种组分)或者在储存段320(在此它与蒸汽和气体杂质338一起放空)中除去游离氨气。氨气的一个来源是在残留量的尿内发现的尿酸分解，所述尿常常存在于动物体部分的骨料(aggregate)内。除去氨气的方法在本领域技术人员的知识范围内，和包括，但不限于，在淤浆化之前分离尿内容物，使用酶降解，和施加热量。另外，可通过酸化转化氨气成盐，例如硫酸铵或磷酸铵。在优选的实施方案中，FST包括维持在不同条件下的两个容器。第一个这样的容器起到储存的作用，第二个容器进行蛋白质的分解并释放氨气。

从原料储罐320中流出的调节过的原料淤浆322置于水解段330中，其中在调节过的原料淤浆322内的水含量影响所存在的许多生物聚合物的水解。提供充足的搅拌(通过混合器和/或循环装置来提供)，以便固体保持悬浮。水解段典型地花费约5-约60分钟。来自水解段的输出物是已反应的原料122。典型地蒸汽和气体339也从水解段中释放。

在水解段330中，进行一定的脱气，其中进行氮气和硫化合物的部分除去，且可进行其中显著大量的蛋白质也解离为诸如氨和潜在的二氧化碳之类的产品的脱胺和脱羧反应。在实践中，对于本发明的方法来说，脱羧反应是不想要的，因为除了二氧化碳以外的产品是胺，胺倾向于具有水溶性且挥发。因此，一般脱胺反应优于脱羧反应，和当原料包括诸如蛋白质和脂肪之类的物质时，由水解段获得的已反应的液体产品典型地包括羧酸。因此，由于脱羧反应典型地在比脱胺反应高的温度下进行，水解段优选在脂肪分子分解时可能的最低温度下运行。作为替代方案，可通过添加酸改变水解段内的pH，从而阻止脱羧反应。

若允许通过某些类型的油整理段反应器加工，则在这一段和前面的预热段中除去氮和硫化合物，将防止形成有机氮化合物、氨和各种硫化合物，这些可能是所得生物衍生的烃中非所需的组分。

在这一实例中进行水解段的典型条件是150℃-330℃，但优选约250℃，和约50atm的压力或约600psi，诸如水解段反应器中可获得的一样。一般地，水解段反应器内的压力范围为20-120atm。总的预热和水解段加热时间为最多约120分钟。根据所使用的原料来改变这一条件。在本发明的一个方面中，正如应用到含有PVC的原料上一样，水解段内的操作温度足够高，和接着进行洗涤步骤，以便除去含氯产品。

一般地，在范围为约150℃-约330℃的温度下进行水解段，以便可实现下述三个转化中的至少一个。第一，蛋白质降解成单独的氨基酸残基，所述蛋白质由这些氨基酸残基组成。这可通过在范围为约150-220℃的温度下水解蛋白质主链内每一对氨基酸残基之间的肽酰胺键来实现。第二，脂肪分子可分解成脂肪酸分子，一种可在范围为200-290℃内进行的过程。脂肪被水解，使甘油三酯分解，形成游离脂肪酸和甘油。第三，可在水解段中进行氨基酸的脱胺和脱羧。若允许进行油整理段反应器反应的话，则仍然固定到它们各自的氨基酸部分上的羧酸基将在相对温和的操作条件下全部转化成烃。另外，可存在脱胺化的一些氨基酸，所述脱胺反应是典型地在210-320℃的温度范围内进行的过程。因此，在单独的水解段中，存在于淤浆内的基本上所有蛋白质在相对低的水解段操作温度下转化成氨基酸。此外，可通过合适地选择水解段的操作温度来控制氨基酸的脱胺程度。

正如本领域的技术人员所理解的，水解段反应器运行的实际条件随所使用的原料而变化。例如，动物的下脚料典型地使用范围为约200℃-约250℃的水解段温度。城市污水污泥典型地使用范围为约170℃-约250℃的水解段温度。含混合塑料的原料典型地使用范围为约200℃-约250℃的水解段温度。轮胎典型地使用范围为约250℃-约400℃的水解段温度。在本发明方法的水解段反应器内用于轮胎加工的的典型操作条件是在275℃和300psi下，且溶剂与轮胎之比以重量计为1∶1或更低。对于给定温度来说，这一加工压力远低于在其他的轮胎加工方法中报道的压力，因此是比较经济的。

轮胎加工的水解段也可牵涉水以除去含诸如氯之类元素的物质。优选地，在正常的操作条件下，这一材料几乎完全被除去。对于水解段来说，可一起混合轮胎材料、溶剂和水，或者可使溶剂和水相继接触轮胎。

典型地选择水解段反应器内的压力接近于所讨论的操作温度下水的饱和压。饱和压是在给定的温度下保持水避免沸腾时需要施加的压力，且还取决于在纯化的原料淤浆内其他气体的存在和量。反应器内的总压力大于淤浆混合物内水的蒸汽压，以便水没有沸腾掉。压力范围优选为45-55atm，可以是在40-60atm范围内，和也可以是在30-70atm范围内。典型地，通过在饱和压以上最多0-100psi和在0-100psi范围内的数量来调节压力，以便可从原料制备、原料储存或水解段反应器中放空不想要的气体336。

本发明的一个优点是，在原料制备110、原料储存320和水解段过程中放空允许除去气体杂质，例如氨气、二氧化碳和含硫气体。典型地，水解段330产生来自于各种生物材料内含硫部分分解得到的含硫气体。硫的主要来源是蛋白质分子，许多蛋白质具有在半胱氨酸残基之间的硫桥。含硫气体典型地是硫化氢(H₂S)和硫醇(烷基硫化合物)，例如甲基硫醇。另外，可产生一些盐，例如硫化钙(CaS)，和在后面的阶段期间通常分离这些盐。

在水解段之后，典型地闪蒸340包括至少一种已反应的液体产品和至少一种已反应的固体产品和水的已反应的原料122到较低压力，并允许释放过量的热返回到水解段之前的加热段中。典型地，优选在两个或三个阶段中，通过多次压力下降来实现闪蒸。闪蒸的效果是放空与已反应的原料有关的残留的蒸汽和气体132。借助减压脱水是有效的，因为在没有使用热的情况下驱走了水。有效地利用过量的热量被称为热量回收且代表本发明方法的进一步进展。水解段一起使用水(它可以以蒸汽形式放空)与其他气体339的事实使得可有效地回收能量。水和蒸汽在换热中是有效的，且可使用一个或更多个冷凝器，再导引到水解段之前的加热段中。冷凝器是相当紧凑的且有助于效率。因此，还优选使用从已反应的原料122中排放的蒸汽和气体132辅助加热流入的原料并维持水解段的温度，从而降低本发明方法的能量损失。蒸汽和气体339也可流动到原料储存320之前或之后放置的一个或更多个换热器中。在一些情况下，蒸汽也可直接注回到进入的原料100内。优选地，结合来自水解段330的蒸汽和气体339与在流动到换热器114内之前的蒸汽和气体132。

在换热器114中，蒸汽和气体彼此分离。大多数蒸汽冷凝，得到冷凝物151。优选地，再导引这一冷凝物与来自于本发明方法的后期阶段“所产生的水”结合，正如以下进一步描述的。残留的少量蒸汽与气体一起放空116。优选地，这些放空的气体与本发明方法的后期阶段产生的其他气体结合，得到燃料气体。

在闪蒸340已反应的原料并回收热量之后，中间原料400典型地包括至少一种已反应的液体产品，至少一种已反应的固体产品和水。至少一种已反应的液体产品典型地为有机液成分；至少一种已反应的固体产品典型地包括矿物。中间原料优选基本上不含气体产品。

图4示出了应用到中间原料上的分离顺序。本发明方法的另一优点是，将来自于水解段的中间原料置于一个或更多个分离段下，除去矿物和水，之后在油整理段反应中加工。分离段使用分离设备，例如离心机、旋风分离器、蒸馏塔、过滤装置和筛子，且也可使用蒸馏，从中间原料400中除去非常微细的碳固体。一般地，进一步的压降将回收更多的蒸汽，并促进固体/液体分离，回收矿物和其他固体。

典型地包括有机液、水和矿物的中间原料400优选置于第一分离410下，所述第一分离410将除去大多数矿物412并产生灰分低的有机液和水的混合物414。这一分离表征为固体/液体分离，且可采用第一离心机或借助固体/液体分离装置，例如机械或非机械的方法，例如重力沉降来实现。分离出的矿物412典型地是湿润的，因此置于干燥段420中，之后输送到干燥的矿物储存430。干燥段典型地在常压条件下进行。所得干燥的矿物作为土壤改良剂或其他工业前体可具有相当大的商业应用。

将有机液/水混合物414置于第二分离440中，以驱走水并留下有机液500。可使用第二液体/液体离心机(或其他分离装置)实现这样的第二分离。重力差允许离心分离所产生的水和有机液。被驱走的所产生的水138含有显著量的溶解的有机小分子，例如甘油和衍生于蛋白质分解的一些水溶性氨基酸。所产生的水典型地包括氯化物杂质。在油整理段反应之前分离出这种杂质代表本发明额外的优势，因为不会因此污染随后的产品。

所产生的水138可例如通过蒸发进行浓缩139，从而产生可在本发明的方法内循环的水冷凝物151，和输送到浓缩物储存460的浓缩物153。典型地通过施加轻微的真空实现蒸发。主要包括氨基酸、甘油和潜在的铵盐，例如硫酸铵或磷酸铵的淤浆的浓缩物典型地具有商业价值，例如在家庭式花园商店内销售的称为“浓鱼汁”的肥料。

要理解本发明不限于包括两个步骤的分离段。本发明也不限于进行任何分离步骤的顺序。因此，与本发明一致的是，中间原料400分离成诸如有机液、矿物和水之类的产品在单一步骤内或者在大于两个步骤内进行。此外，在一些情况下，矿物可通过设计残留在有机原料内，因此在油整理段加工之前不需要分离它们。

当采用本发明的实施方案加工轮胎时，一部分有机液可用作最终产品，所述最终产品是用于制造橡胶产品的脱硫轮胎原料。

图5示出了本发明方法的阶段，其中来自于图4的分离段的有机液500置于油整理段140下，产生一种或多种有用的产品。有机液500通常进入储存容器，之后进一步加工。本领域的技术人员要理解，由油整理段140获得的产品的确切分布随油整理段中所使用的条件而变化，其中包括所使用的装置的类型。例如，在一些油整理段反应中，主要的产品是烃蒸气和气体148，存在很少或者没有碳固体。

可任选地导引一部分或者所有的有机液500以供在油整理段140之前加工，得到一种或多种特殊化学品143。根据这一任选的方法，一些所需的有机液部分500典型地置于分离工艺，例如分馏510中或者与诸如醇之类的化合物反应，形成另一化合物，正如本领域的技术人员所理解的。这一分离工艺产生特殊化学品143，并留下常常称为“重质母液”的分馏母液145，所述分馏母液145包括较高分子量的有机分子，例如甘油三酯油。分馏母液145可再导引到油整理段140中以供用类似的方式加工到有机液500中。

特殊化学品143典型地为有机化合物，例如脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪酰胺或某一范围的氨基酸。优选地，特殊化学品143是脂肪酸。更优选，特殊化学品143是范围为C_12-20的脂肪酸。甚至更优选，特殊化学品143是范围为C_16-20的脂肪酸。当特殊化学品143是脂肪酰胺和脂肪酸酯时，它们典型地通过与脂肪酸反应形成。来自于诸如火鸡下脚料之类原料的特殊化学品143可用作润滑剂和涂料与油漆。

在油整理段140中，有机液500的水含量几乎为0，以便油整理段的条件使得主要通过采用高温而不是通过过量的水或蒸汽或者添加水或蒸汽水解，从而分解残留的有机分子。进行油整理段的典型条件是约400℃。正如在油整理段反应器或其他容器内可获得的一样。最佳的温度根据总的反应条件而变化。油整理段典型地花费约5-约120分钟，但精确的时间根据所使用的反应器的类型而变化。在实践中，母液的各相在油整理段反应器内花费各种时间量。例如。蒸汽相对快速穿过，和液体花费较长的时间。来自油整理段的排出物独立地包括烃蒸气和气体148的混合物，其中非烃气体可包括二氧化碳、CO和氮气与含硫化合物和碳固体142。碳固体142优选类似于高质量的焦炭。烃蒸气和气体的混合物148典型地含有油蒸气。优选选择油整理段的条件，优化碳固体142的纯度，以及烃蒸气和气体的混合物148。在油整理段之后，快速骤冷热蒸汽，例如烃蒸气和气体的混合物148终止反应并最小化形成焦炭。在优选的实施方案中，可通过将蒸气导引到充满水的转鼓内，或者使用热流体和冷却介质，通过多次骤冷步骤，实现蒸汽的快速骤冷。在其中使用这种多次骤冷步骤的情况下，有利的是从油中获取多级馏分(柴油、汽油等)，以便可分流各种馏分，以分离商业应用。或者，在另一实施方案中，可在进入的有机液存在下，骤冷油蒸气，从而还促进能量的回收。

一般地，在范围为约310℃-约510℃的温度下进行油整理段，以便可实现下述两个转化中的至少一个。第一，脂肪酸分解成烃。这可通过在范围为约316-400℃的温度下从每一脂肪酸分离中除去羧基来实现。第二，烃分子本身“裂解”，形成较低分子量的分子的分布，这一过程可在约450-510℃的范围内进行。然而，典型地，在480℃以上的温度下进行烃的裂解。优选地，在比水解段高的温度下进行油整理段。要理解，在没有显著脱离本发明原理的情况下，可以改变此处所述的可应用到油整理段上的温度。例如，可在范围为约300-525℃的温度下，以及在400-600℃的范围内进行油整理段。在一些实施方案中，油整理段反应器的温度为约400℃至约510℃。

此外，在至少一个实施方案中，油整理段反应器轻微加压到约15psig至约70psig的压力，即大气压以上约15psi到大气压以上约70psi。优选地，在油整理段反应器内的压力低于水解段反应器。

由油整理段生成的任何碳固体142典型地首先输送到碳固体冷却器630中，其中允许碳损失其残热。在冷却之后，碳固体142输送到碳储存540处，且可以销售用于许多有用的应用中。例如，以“土壤改良剂”形式销售碳以供在家庭园艺中使用，这是因为土壤内的许多细菌需要碳源。特别地，所产生的碳具有类似于许多形式“活性炭”的质量，因此也可用作吸收机动车的蒸汽排放物的材料，或者在家庭滤水器中使用。另外，由于其纯度导致碳与煤一样可用作固体燃料，但不具有下述缺点：产生来自于燃烧在煤产品中典型地发现的污染物导致的有毒排放物。此外，可通过使用碳添加剂，例如来自于本发明方法的碳固体，中和在土壤基体内许多环境有毒物质。

除了或替代碳固体142以外，通过本发明方法生成的有用的产品可以是清洁的煤。当未加工的原料是未加工的煤时，生成清洁的煤。已发现，与典型地可获得的未加工的煤相比，本发明方法所产生的煤微粒有利地不具有含硫和含氯的污染物。通过本发明方法生成的煤的这些性能使得它们作为清洁燃烧的燃料源尤其具有吸引力。

通过油整理段反应器产生的烃蒸气和气体的混合物148典型地导引到冷却器/冷凝器850中，在此分离混合物成燃料气体146和烃油144。燃料气体146具有卡路里值且本身可在内部再分配到本发明的方法内，为的是在各个阶段中提供加热能量或者可用于发电或者产生其他形式的能量以供外部或内部使用。油144典型地包括其碳链具有小于或等于20个碳原子的烃。在这一方面中，该混合物类似于燃料油，例如#2等级的柴油机油中的轻质组分。这一产品在商业上也可销售。然而，要理解，油144的精确组成取决于原料，以及还取决于油整理段的反应条件。因此油可包括烷属烃、α-烯烃和芳烃，以及饱和脂族烃。例如，当原料由轮胎组成时，所得油的组成不同于当原料是火鸡下脚料时所得的组成。已发现，来自于具有脂肪含量高的原料的油富含烯烃和二烯烃。不过不期望的话，可通过再饱和或者通过本领域的技术人员熟悉的各种分离方法，从油中除去这种烯烃。

当未加工的原料是轮胎时，已发现与本领域中目前使用的其他溶剂相比，从烃油144中获得的最终阶段的油，在此情况下轮胎衍生的烃，是用于轮胎的优异溶剂。按照化学中“相似相溶”的一般原理，由于最终阶段的油最终来自于轮胎，因此其化学性质类似于起始的轮胎，因此它是轮胎的良溶剂。当与本发明方法一起使用的未加工的原料是轮胎时，在淤浆制备之前或之中，至少一些轮胎衍生的烃被再导引到输入的未加工原料内，以辅助溶解它。典型地，轮胎衍生的烃的沸程为约100℃-约350℃。在优选的实施方案中，在施加到轮胎上之前，加热轮胎衍生的烃。在另一实施方案中，轮胎衍生的烃施加到轮胎上并加热该混合物到约200℃至350℃的温度。使用最终阶段的油产品省去了其他溶剂的循环(recurring)成本及其补充(make-up)用量。

在本发明的各种实施方案中，使用最终阶段的油的全部范围的成分，或者这些成分中的仅仅一部分，以溶解轮胎。优选地，所有轮胎衍生的烃被再导引到输入的未加工的原料中。在另一实施方案中，仅仅最终阶段的重油产品按照这一方式再导引。若使用一部分的成分，则可在或者最终阶段或者第一段的加工过程中将溶剂分成多个部分。使用最终的油产品作为溶剂使得本发明的方法比其他方法经济得多。由于对于在任何给定的时刻加工的第一批次的轮胎来说，通常得不到这种油，因此可另外使用另一溶剂辅助轮胎的起始分解。这一溶剂是甲苯，其他是本领域的技术人员已知的。

当未加工的原料是城市污水污泥时，优选促进有机物与无机物质的分离。因此，在优选的实施方案中，一些烃油144，在这一情况下生物衍生的烃，被再导引到未加工的原料或者水解段的产品中，以便辅助飘浮该物质。在其他实施方案中，可使用诸如trap grease之类的物质，它们例如从快餐食品出口获得。使物质飘浮的原理是比水轻的物质引入到未加工的原料中，或者水解段的产品中，以辅助比水重的有机物质飘浮，从而有助于分离有机物与无机物质。结果是比在其他情况下更加容易离心的淤泥。

本发明方法的进一步的优点是所有产品是DNA且不含致病原。也就是说，它们不具有衍生于动物细胞、细菌、病毒或朊病毒的致病原物质。这种材料在本发明的方法中没有完整地存活下来。这是重要的结果，因为在其中具有这种分子可能再进入食品链中的危险的农业应用中不存在使用本发明方法任何产品的危险。

转化来自分离段的已反应的液体产品，例如有机液成烃和碳固体的混合物的装置是与本发明方法一起使用的合适的油整理段反应器。正如图6所示，根据本发明一个实施方案的优选的油整理段反应器600包括加热器610加热有机液，从而产生液体和气化油的混合物；反应器620，转化液体和气化油的混合物成碳固体142，和烃蒸气与气体的混合物148；第一冷却器630，接受碳固体142；和第二冷却器640，接受烃蒸气和气体。油整理段反应器600另外可包括与反应器620相通以供分离烃蒸气和气体148与碳固体142的流体-固体分离器624。

加热器610优选高效且紧凑，包括大量的内部管道，所述内部管道产生大的换热面积。加热器610典型地为“火焰加热器”。加热器610典型地具有接受有机液和蒸汽602的入口，和导引加热的有机液/蒸汽混合物到反应器620中的出口。含量为约2-5wt％的蒸汽602当进入加热器610内时与有机液相伴。这一用量的蒸汽辅助均匀加热并防止残渣累积在加热器内侧。在优选的实施方案中，使用一个或多个预热器加热有机液500，之后混合它与蒸汽和/或转移它到加热器610中。通过在储存500之后的泵体系赋予油整理段压力。

反应器620优选包括至少一个加热的螺旋推进器，且分别具有接受来自加热器610的液体和气化油的加热的混合物以及导引碳固体和烃与气体的混合物到流体-固体分离器内而构造的入口和出口。液体和气化油的加热的混合物与蒸汽流入到反应器620内，在此它分解成碳固体，和优选含有油和燃料气体成分的烃气体的混合物。典型地，碳固体的产生量为液体和气化油混合物重量的约10wt％。在其他实施方案中，取决于未加工的原料的成分，所产生的碳固体为液体和气化油混合物重量的约5％至约20％。在本发明的一些实施方案中，为了避免过量的碳固体在反应器620内累积，调节所加工的原料量。

螺旋推进器适合于生产碳固体，和各种烃的混合物，这是因为它允许控制进入的有机液的停留时间和温度，和因为它允许碳固体和挥发性产品有效分离。优选地，选择螺旋推进器的尺寸，以便优化所得烃混合物和碳固体的纯度。例如，螺旋推进器的截面直径主要决定了蒸汽流过其中的速度。优选地，流速没有如此高到灰分与蒸汽一起被携带，产生不纯的烃混合物。有机液、蒸气和水蒸气的加热的混合物的停留时间，在反应时，还决定了螺旋推进器的尺寸。优选地，油整理段反应器能加工至少1000吨有机液/天。

优选地，油整理段反应器600包括与反应器620的出口相通的流体-固体分离器。流体-固体分离器优选具有烃和气体的第一出口和碳固体的第二出口。来自烃和气体混合物的一些燃料气体优选再导引回加热器610并燃烧，以辅助维持加热器内的温度，从而有助于本发明方法的总体效率。

温度常常高达约500℃的碳固体被导引到第一冷却器、即碳固体冷却器630内，所述碳固体冷却器630优选是通过气闸装置与反应器或者任选的流体-固体分离器连通的冷却的螺旋推进器。在本发明的一些实施方案中，可使用多于一个冷却螺旋推进器630。优选引入水到碳固体冷却器630内，以辅助冷却过程。将碳固体任选的借助输送螺旋或一些其他的输送装置，例如斗式提升机654转移到最终的产品储存体系650中，或者转移到另一加热器/反应器中，以活化碳固体。

接收烃蒸气和气体的混合物的第二冷却器640优选包括碳粒分离器用以分离出任何残留的碳固体并将其返回到反应器620中。

图6中的优选的油整理段反应器是有利的，因为螺旋推进器允许加热的有机液连续进行烃热裂化且没有通常与裂化有关的碳固体附加的累积。本领域的技术人员已知其他装置，例如在石化炼油厂中使用的“延迟焦化器”实现烃的热裂化并在比图6的反应器规模大的条件下实现裂化，但伴随裂化碳固体累积在反应器壁内侧上。需要周期性除去这一累积物，从而要求或者显著大的停工时间或者甚至更换反应器容器。尽管如此，可认为这种装置实现本发明的油整理段反应是可行的，这取决于占主导的经济状况。延迟焦化器产生与来自图6反应器的产品的不同分布。例如，延迟焦化器最初使脂肪酸分子脱羧，得到烃，然后进一步裂化所述烃，得到短链烃。

除了延迟焦化器装置以外，也可采用适合于使用的其他装置，实现本发明的油整理段反应。可在Chemistry of Petrochemical Processes，第2版，S.Matar和L.F.Hatch(Gulf Professional Publishing，2001)，尤其第3章中找到合适的装置的实例和方法。合适的方法典型地为两类，例如采用加氢处理器实现的热法，或者例如采用流化催化裂化器实现的催化法。

热转化法典型地包括焦化法、减粘裂化和蒸汽裂化。焦化法典型地应用于重质馏分，例如具有高沥青含量的那些。焦化法产生烃气体，主要是高不饱和度性质的烃气体，裂化石脑油、中级馏出液和焦炭。典型地对气体和液体组分进行加氢处理，使各种产物饱和并脱硫。过度热裂化的基本反应是基于碳碳键的均裂产生成对的烷基自由基。每一烷基自由基倾向于或者进一步裂化，从而得到链烯烃，或者从另一烃中夺取氢原子，从而产生另一烷基自由基。反应产物总体倾向于不是支化烃，这主要是因为烷基本身没有异构化。

存在主要的两类裂化工艺：延迟焦化和流化焦化。在延迟焦化中，反应器体系具有与较大转鼓相通的短接触时间的加热器，所述转鼓浸泡多批次的预热原料。来自转鼓顶部的蒸汽分流到分馏器中以供分离成气体、石脑油、煤油和瓦斯油。操作条件典型地为在480-500℃下25-30psi。可通过在较低压力，例如15psi下操作来获得液体产物的改进的产率。高温条件产生更多的焦炭和气体，但较少的液体产品。尽管焦炭的质量最终由原料的质量来决定，但也可由于转鼓尺寸、加热速度、浸泡时间、压力和最终的反应温度而变化。当转鼓填充焦炭时，分流一批原料到第二转鼓，以便可倒空第一转鼓或者使之“除焦”。典型地，可采用水力喷嘴，导引至少3000psi压力的水到焦炭内，实现转鼓除焦。本领域的技术人员能实施延迟焦化器装置以供进行本发明的油整理段反应。

在流化焦化中，使用所产生的焦炭供应裂化反应燃料。通过在流化床反应器内，在事先形成的焦炭颗粒上喷洒热原料，生产流体焦炭。反应器温度典型地为520℃。这一方法的主要缺点是，它没有降低焦炭中的硫含量。优选称为“灵活焦化”的流化焦化变通方案，因为它使用焦炭气化并联合流化焦化。实施流化焦化和灵活焦化装置二者以供进行本发明的油整理段反应是在本领域的普通技术人员的能力内。

减粘裂化是应用到热裂化高度粘稠的原料，例如含有蜡状物质的那些，形成不那么粘稠的产品混合物的温和方法。典型地，减粘裂化使用450℃的温度和短的加热时间。在其中来自分离段的有机液尤其粘稠的那些情况下，它有用地用于本发明。

转化烃的混合物的催化方法包括本领域的技术人员熟悉的许多不同的方法。实例包括催化重整(特别是应用到石脑油上)、催化裂化、加氢裂化、加氢脱烷基化、异构化、烷化和聚合。此处还提到的一些加氢处理方法使用一种或多种催化剂。本领域的普通技术人员可以使用这些催化方法中的每一种及其装置，实现本发明的油整理段反应。

催化重整尤其适合于进行本发明的油整理段反应。催化裂化使较低价值的原料裂化产生较高价值的轻质和中等馏出液以及轻质烃气体。在催化裂化中所使用的典型催化剂是合成无定形二氧化硅-氧化铝，存在或不存在沸石。由于这些催化剂在反应过程中促进异构化反应形成碳鎓离子，并因为碳鎓离子倾向于快速自发重排，但是寿命较长，和因此其反应选择性更大，因此与热裂化获得的产物相比，该产物分布倾向于具有更多的支链烃和更少的不饱和产物。这是有利的，因为支链产品倾向于改进所产生的烃混合物的辛烷值，和因为饱和产品倾向于比其不饱和的对应物更加稳定。

催化裂化典型地使用流化床，或者不那么常见的移动床。在流化床工艺中，预热的原料伴随热再生催化剂进入反应器。催化剂用作高度多孔的粉末。反应器内的条件典型地为450-520℃，和压力为约10-20psig。流化催化裂化器典型地产生轻质(C₃-C₅)不饱和烃、具有高辛烷值的汽油、瓦斯油和焦油。通过采用较高的温度、较长的停留时间和较高的催化剂/油之比来改进气体和汽油产率。还与本发明一致的是可采用“深度催化流化”实现油整理段。这一方法是有利的，因为它产生高产率的轻质不饱和烃。

在移动床工艺中，催化剂为通过重力经原料进入催化剂再生区内的热珠粒形式。这一方法产生饱和与不饱和轻质烃气体和富含芳烃和支链烷属烃的汽油产品的混合物。

另外，本发明的油整理段反应可使用加氢裂化工艺，该工艺是基本上在氢气存在下的催化裂化。这一工艺主要得到饱和烃产品。

在“Liquid hydrocarbon fuels from biomass(来自生物物质的液体烃燃料)”，D.C.Elliott和G.F.Schiefelbein，Amer.Chem.Div.Fuel.Chem.Preprints，34，11160-1166(1989)中公开了实现本发明的油整理段反应的其他方法。

可使用本发明方法的改性变体注射水蒸气到地下的焦砂沉积物内，然后在地面处精炼沉积物为轻油，从而使得这一丰富的远远难以接近的资源可以获得。实验还表明本发明的方法可从煤中提取硫、汞、石脑油和烯烃，所有这些是可销售的商品，从而使得煤的燃烧更加炽热和清洁。借助本发明的方法预处理还使得一些煤更加酥脆，结果在发电厂内燃烧之前，需要较少的能量粉碎它们。

对于某些原料来说，本发明的方法使用分离悬浮微粒固体与流体的装置作为原料制备段的一部分。另外，许多其他的工业和商业应用要求与液体相分离的悬浮的固体。图7示出了根据本发明优选实施方案的分离装置700，它可用于这种分离。要求分离固体悬浮液的应用的另一实例是从全血中分离红血细胞和白血细胞。当悬浮的固体颗粒的尺寸大时，或者其密度显著不同于流体时，存在可以分离它们的许多不同类型的装置。例如，对于在应力下没有显著变形的固体材料来说，可使用具有开口小于悬浮固体颗粒的许多不同结构的过滤器。当固体颗粒和流体存在显著大的密度差时，可有效地使用澄清器、沉降腔室和简单的旋风分离器。当尺寸或密度差较小时，使用离心力的活性装置可以是有效的。然而，对于具有密度仅仅稍微不同于悬浮流体的可变形材料的非常小的粒度来说，所有这些分离装置的效率急剧下降。

关于本发明的优选方法，其中悬浮固体尺寸小、可变形且具有小的密度差的一种应用是城市污水污泥(MSS)。在MSS内的悬浮的材料主要由来自细菌和尺寸典型地为约1微米的泡孔材料和泡孔碎屑组成。这一材料可变形且具有在悬浮水介质密度10％以内的有效密度。在制备MSS作为本发明方法的原料中，分离这一固体材料与水是优选的步骤。可通过使用离心机实现这一分离，然而在优选的实施方案中，使用分离装置700。

根据本发明的优选实施方案，优选使用图7所示的分离装置700分离未加工的原料中的固体和液体组分，例如MSS，之后通过本发明的方法进一步加工。这一装置也可应用到其中固体颗粒可变形或者其有效密度在液相10％以内的其他工业或商业废水淤泥上。

装置700优选包括外壳702，所述外壳702含有安装在具有截头圆锥形状的内部腔室706内的旋转组件704。内部腔室706的形状典型地包括具有锥角的截头圆锥截面以及在容纳旋转组件704的其他部件的截角锥体的底部和/或顶部处的额外的截面。外壳702优选包括彼此相通且密闭旋转组件704的旋转器壳底(spinner case bottom)714和旋转器壳顶(spinner casetop)716。分离装置700进一步包括与内部腔室连通的入口710和第一出口730，和第二出口750。入口710允许引入含有悬浮固体的烃到内部腔室的静态内壁720和旋转组件之间的环形空间712内。

旋转组件包括具有中空内部的截头圆锥形状的圆柱体，所述圆柱体优选由与锥形圆柱体壁724相通的旋转器底部722制成，所述锥形圆柱体壁724本身与旋转器顶部718相通。旋转组件同心地安装在中空锭子726的长轴736上，所述长轴典型地在范围为约1000r.p.m.-约50,000r.p.m.的速度下旋转。在分离MSS的优选实施方案中，旋转速度为约10,000r.p.m.。优选选择旋转速度，以便最小化无序流动。旋转组件逐渐减小，以便随着宽度变窄，有效的截面面积下降。典型地锥角为约1°至约10°。在优选的实施方案中，锥角为约2°至约2.5°，和甚至更优选约2.25°。旋转组件的中空内部与第二出口750连通。

优选地，在分离器装置700的入口710和内部之间存在压差。典型地，这一压差为约3-150p.s.i.且通过两个泵(图7中未示出)来控制。

不同尺寸的分离器的流速与旋转圆柱体的表面积按比例变化。优选地，构造入口和环形间隙，提供约1至约200加仑/分钟的流速。更优选流速为约1至约20加仑/分钟，甚至更优选为了处理MSS，流速为约10加仑/分钟。

给旋转组件的壁724穿孔。壁724内的孔尺寸典型地为约1至约200微米。优选地，孔尺寸为约50微米。壁724优选由塑料材料，例如HDPE或不吸湿的任何其他材料制成，以避免在操作过程中孔隙闭合。

流体和悬浮的材料沿着环形通道712在通常轴向上流动，同时一部分流体流经穿孔的旋转壁724进入圆柱体的中空内部728内。中空内部728与中空的锭子724经锭子入口732连通。大多数悬浮的颗粒防止流体经穿孔的圆柱体流动，这是因为在旋转圆柱体的表面处的剪切和离心力所致。圆柱体的旋转速度有效地设定在悬浮颗粒上的剪切和离心力，因此可使用它来控制可以防止流体经穿孔圆柱体流动的颗粒的最小尺寸。流入到圆柱体728内部的水和颗粒随后流经锭子入口732进入中空锭子726的中心，并流向锭子出口734，之后通过第二出口750排放。

作为旋转圆柱体移动的应答，环形通道712内的材料遵循紧密的螺旋流动路径。优选地，环形通道712的厚度沿着其长度方向恒定。对于一些应用来说，这一环形空间可从顶部到底部变化。环形空间内的变化可影响穿孔旋转器表面附近的流动状况。在远离入口的环形通道末端，提供第一出口730，排放现浓缩的流体物流。

图7的装置的操作优选不依赖于取向。在优选的实施方案中，锥变的圆柱体轴在底部与第一出口730垂直取向。

与现有技术已知的其他分离装置相比，图7的装置的优点是，它可加工具有宽泛范围颗粒特征的淤泥，其中尤其包括具有尺寸范围低于1微米的可变形悬浮颗粒的那些或者密度在悬浮流体10％以内的那些。在优选的实施方案中，构造在壁724内的环形间隙和孔尺寸，分离城市污水污泥的悬浮液。在本发明方法的一些实施方案中，平行地使用许多这些分离器，实现未加工原料的高流通量分离。

要理解，图7所示的分离器700没有精确地按比例画出，但各种元件彼此近似成比例。因此，可根据机械工程和设计领域的普通技术人员已知的普通原理构造分离器700。

在优选的实施方案中，旋转器底部722的外径为约2``，和旋转器顶部718的外径为约2.2``。旋转器壳底714的优选长度为约7``至约8``。旋转器壁724的优选长度为约4``至约6``，和其优选厚度优选沿着其长度恒定且为约1.5``。与这一旋转器有关(conjunction)的出口的优选直径为约0.8``和旋转器壳底的外径优选为约3``。旋转器壳顶的外径则优选为约4``。锭子726是中空的且优选内径为约0.25``。锭子726的外径可沿着其长度方向变化且可为约0.5``至约0.75``。在这一实施方案中，锭子入口732和锭子出口734之间的距离可以是约6``。环形通道712的厚度优选为约0.05-约0.50英寸。

此处列出的优选尺寸仅仅是一个例举，和根据设计选择与所需的流通量，熟悉本领域的机械工程师能按比例放大或缩小分离器700的各元件的尺寸，以便实现操作效率。

优选通过包括简单的阀门控制器、泵和温度的计算机控制的体系，实现进行本发明方法的整个装置。开发这一体系在计算机工艺控制工程领域的普通技术人员的技能范围内。

本发明的装置可视需要按比例放大。例如可以预见，处理数千吨废物/天的工厂，同时也可建造可在平板卡车背上运输且可仅仅处理一吨废物/天的小型工厂。

提供以下实施例阐述本发明的方法与材料，但不限制要求保护的发明。

实施例

实施例1：中试设备-切碎机残渣加工

使用本发明的装置与方法建造试验设备。

根据中试设备的一个例举应用，实验原料是切碎机残渣。这一中试轮次所接收的3000lbs的SR材料中，除去1072lbs脏物/微粒并用热水洗涤，通过解聚单元加工715.5lbs不含微粒的SR，并保留1212.5lbs不含微粒的SR以供将来测试。通过解聚单元加工不含微粒的SR与79.5lbs粉碎的轮胎和约1741lbs用过的机油。输送出各种产品的样品以供分析，测定重金属和污染物，例如PCB和氯的最终结果。

基于对比样品分析的结果，发现PCB下降一个数量级，从35-65ppm下降到小于2ppm。

在实验室规模的反应器内进行这一水解油的热裂化，模拟制造运输燃料的典型炼油工艺。通过本发明方法生产的水解油在接近500℃的温度下裂化，类似于在炼油厂内的延迟焦化器中使用的温度。所产生的产品是烃燃料、燃料气体和固体碳产品。燃料/气体/碳级分分布分别为84％、10％和6％。这一裂化产生汽油、柴油和残留重量的烃油。来自裂化的产品的分布为汽油(12％)、煤油(38％)、柴油(32％)、重油(15％)和气体(3％)。

从起始的3000lbs.的SR材料中取出样品以供起始测试。为了改进SR的材料处理性，然后通过1/16``的振动筛筛分其余SR，除去脏物和微粒。SR材料含有约1072lbs.的脏物和微粒，这占全部样品的约36％和根据起始样品分析预期的1.5倍量。

用热水洗涤通过筛分除去的脏物和微粒并输送以供PCB分析。一部分残留的不含微粒的材料通过中试规模的解聚单元加工。另一部分储存以供将来测试。将量为715.5lbs.的不含微粒的SR材料放入到解聚单元内。

解聚

解聚试验用原料由715.5lbs.不含微粒的SR组成，所述不含微粒的SR与79.5lbs.的废轮胎和1741lbs.的低价值油一起共加工。使用由能在最多340℃(650°F)的温度和最多100psig的压力下操作的75加仑的容器组成的解聚单元，将其加工成凝胶和重油/固体基体。为了抵销对在中试试验中所使用的特定设备结构达到的300℃(572°F)的最大操作温度和热油体系的操作温度的限制，增加各轮次的停留时间在8小时天内。在较高温度下，解聚工艺典型地进行小于1小时。

使用柴油机燃料作为方便的溶剂，洗涤重油/固体基体，从而得到55∶45之比的可提取凝胶和未转化的固体物质。结合这一可提取的凝胶与从解聚单元中容易除去的凝胶，并用作水解步骤的原料。在解聚单元内加工2536lbs.的SR-轮胎-油原料，将1925lbs转化成低灰分的凝胶。本领域的普通技术人员将意识到由所述方法生成的凝胶量根据许多因素而变化，例如试验持续时间和在未加工的原料内无机物的含量等。存在约113lbs的塔顶蒸汽和约343lbs的不可转化的固体。

如前所述，1741lbs.的低价值油也循环通过进入解聚单元内的SR/轮胎原料，以便显著增加到达SR/轮胎的传热速度和加快加热过程。尽管在这一实施例中使用废的机油，但蒸汽压低的任何油，其中包括由本发明方法生成的循环油可用于同一目的。为了进一步提高原料中的有机物级分和最终的油产率，将废轮胎加入到SR样品中，以便其有机物含量高。

在解聚工艺最后，闪蒸来自该单元的水和气体到大气压。冷却该单元到200°F，之后转移解聚的SR到储罐中。在排出液体之后除去保留在解聚单元内的固体金属和无机物。

水解

使用便携式罐和低流动的高温正排量泵，将解聚的SR喂入到两个水解反应器中。通过已有中试设备的压力降低控制阀，连接该反应器与接收罐。来自水解反应器的水蒸气冷凝并输送到冷凝罐中。水解轮次加工一部分解聚产品。约800lbs的解聚SR/轮胎/油以及800lbs的废机油增加冷的解聚产品的流度，并通过水解步骤以3lb/min的速度加工900lbs的水。将混合物置于范围为约440°F-约500°F范围内的温度下。在水解之后，闪蒸来自切碎机残渣的油并储存在闪蒸罐内。水解后加工包括固体/液体分离，以除去残留的固体物体，例如木材碎片，和液体/液体分离从水中除去油。对于这些分离使用离心机。

下表中示出了在水解中从SR/轮胎原料中几乎完全除去氯化物、溴化物和PCB。这表明所产生的油和来自这一油的任何精炼产品基本上不含非所需的PCB、氯化物或其他卤化物。

重金属	SR原料	解聚凝胶	水解油*
				砷(总计)钡镉(总计)铬铜铁铅汞镍硒银锌	1337013944167-7401.23-NDND5233	ND585.54.5581000580.21NDNDND850	ND/ND13/4.72.7/NDND/6.136/36560/120013/290.16/NDND/NDND/NDND/ND870/760

分离

对于水解后的分离步骤来说，使用倾析器和液-液离心机。

热裂化

在实验室规模的反应器内，在接近500℃(932°F)的温度下，在6个轮次中热裂化约10升来自SR的水解油，产生烃油、燃料气体和固体碳产品。图12示出了实验室规模的热裂化单元的图片。在反应过程中放空气体和油蒸气，以便维持目标压力。当终止气体的放空时停止试验，这通过恒定的气体压力来证明。来自热裂化器的油/气体/碳级分的分布分别为84％、10％和6％。TCP裂化油的蒸馏得到12％的轻质馏出燃料、38％的中等馏出液、32％的柴油和15％的重质燃料油和3％作为不可冷凝气体的原料。

蒸馏馏分	工业用途	温度范围
			轻质馏出液	汽油、发动机燃料	122-302°F
中等馏出液	煤油、喷气式发动机燃料	302-482°F
			柴油	柴油机燃料；加热油	482-644°F
重质燃料油	工业燃料	644-676°F

TCP液体燃料

下表1中列出了TCP水解油的化学与物理特征。TCP裂化油产品是类似于常规的柴油机燃料的可再生的柴油。这一可再生的柴油可用于各种目的，例如作为柴油机燃料的直接替代品或者用作柴油机燃料的共混组分。TCP裂化油可进一步蒸馏成汽油和其他馏分。表2中列出了TCP裂化油的化学与物理特征。

表1-来自SR原料的TCP水解油特征

表2-来自SR原料的TCP可再生柴油特征

实施例2：试验设备-火鸡加工

使用本发明的装置与方法建造中试设备。中试设备可处理7吨废物/天。

根据中试设备的一种例举应用，实验原料是火鸡加工场废物：羽毛、骨头、皮肤、血液、脂肪、内脏。将10,044磅的这一材料量放入装置的水解段：350马力的粉碎机内，粉碎机将该材料转变为灰棕色的淤浆。材料由此流入到加热并重整混合物的一系列的罐和管道内。

2小时之后，产生蒸汽处理的细油(fine oil)的浅棕色物流。通过这一方法生产的油非常轻。最长的碳链为C₂₀。所产生的油类似于一半燃料油、一半汽油的混合物。

对于诸如火鸡下脚料之类的复杂原料来说，证明本发明的方法85％的能量有效。这意味着对于进入工场内的原料中每100B.t.u.(英国热量单位)来说，仅仅使用15B.t.u运转该方法。对于相对干燥的材料，例如碳-重质或者湿气-轻质的未加工材料，例如塑料来说，效率甚至更好。

水解段反应器包括牢固地安装并用电加热线圈包裹的约20英尺高、3英尺宽的罐。在水解段反应器内，借助热和压力水解原料。温度和压力二者没有产生非常极端或强烈的能量，这是因为水辅助传输热量到原料内。通常仅仅花费约15分钟在中试设备内进行这一工艺。

在加热有机材料并在反应器容器内部分解聚之后，开始第二段。在这一阶段中，降低淤浆到较低的压力。快速解压将立即释放约一半的淤浆游离水。借助减压脱水比加热和沸腾掉水远远地更加有效，尤其是因为没有浪费热量。“闪蒸”掉的水被输送到管道中，所述管道导引回该方法开始段，以加热进入的工艺物流。

在第二段中，矿物沉降，并旁流到储罐内。在火鸡废物中，这些矿物大多数来自骨头。矿物作为富含钙和磷的干燥的棕色粉末形式输出。它可用作肥料，因为它的微观营养物(micro-nutrient)良好平衡。特别地，它具有微观-和宏观营养物的有效范围。该矿物含有健康植物生长和形成所要求的合适量的元素，例如钙和磷。

在中试设备中，其余浓缩的有机物流入到油整理段反应器内并进行油整理段加工，正如以上所述。来自于该加工的气体就地在工场中使用，以加热本发明的方法。油和碳作为有用的较高价值的产品流动到储罐内。

取决于原料和第一与油整理段的加工时间，本发明的方法可制造在该工艺的各部分中提取的其他特殊化学品。火鸡下脚料例如可制造脂肪酸以供在肥皂、轮胎、油漆和润滑剂中使用。

实施例3：操作装置

采用开发中的额外的设备，构造全尺寸的商业规模的安装装置。在峰值容量下，设计该装置得到超过500桶油/天，它们中的一些可返回到该体系中，产生热量以供给体系能量。所产生的油是与#2加热油相同等级的高质量油。该装置产生约21,000加仑的水，所述水足够清洁，以便排放到城市污水体系内，且还不含致病原媒介物。该装置还制造约25吨矿物、浓缩物和碳。

实施例4：废物材料的例举转化

表1示出了对于100lbs的每一种下述废物材料来说，当使用本发明的方法将它们转化成有用材料时，最终的产品及其比例。

城市污水废物(包括75％的污水污泥和25％的油脂捕获废物)；轮胎；家禽加工废物(包括器官、骨头、血液、羽毛和脂肪)；塑料瓶(包括制造苏打瓶所使用的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和制造牛奶壶所使用的高密度聚乙烯(HDPE)的共混物)；纸张；医疗废物(主要来自于医院且包括塑料注射器、输液袋、纱布、纸张包裹料和湿的废物)；和重油(例如炼油厂的真空残渣和焦油砂)。表1的含量以磅为单位。

表1

原料	油	气	固体和浓缩物	水
					城市污水污泥轮胎家禽加工废物塑料瓶纸张**医疗废物重油	2644397086574	910616481017	8(碳和矿物固体)*42(碳和金属固体)5(碳和矿物固体)6(碳固体)24(碳固体)5(碳和金属固体)9(碳固体)	5745082020-

^**对于纸张来说，该图表以纯纤维素为基础；估计特定纸张原料，例如新闻纸或办公废纸的产率在这些图表的10％以内。

^*来自城市污水污泥的固体产物也可含有重金属。

值得注意的是，牛和猪肉加工废物的产率类似于家禽加工废物的产率。

实施例5：从煤微粒和高硫煤中除去污染物

在未加工的微粒高硫煤上和在应用本发明方法的每一种产品上进行低检测汞分析。在每一情况下，检测极限为0.01ppm。根据煤微粒的未加工原料，汞的含量为0.12ppm，在加工过的碳上没有可检测的汞。

根据高硫煤未加工的原料，汞的含量为0.02ppm，；在加工过的碳上没有可检测的汞。

实施例6：从煤微粒中除去硫污染物

未加工的微粒含有1.71％的硫。复合碳含有1.58％的硫，相对于未加工的微粒下降7.6％。通过应用本发明方法生产的碳含有1.51％的硫，相对于未加工的原料下降11.6％。

实施例7：从高硫煤中除去硫污染物

未加工的高硫煤含有2.34wt％的硫。在应用本发明的方法之后，所得固体产品含有2.11wt％的硫。

实施例8：从低硫煤中除去污染物

未加工的煤含有1.08％的硫；根据本发明方法获得的碳含有0.49％的硫，下降54.6％。在生产的水中还检测到非常低浓度的硫(45ppm)。

在应用到同一样品的本发明方法的另一应用中，碳含有0.57％的硫，下降47.2％。来自这一应用所产生的气体(从该工艺中排放的气体)含有0.9wt％的硫，从而表明硫被驱走，最终主要在气体产品内。

重要的是当起始的硫含量已经非常低时，可除去约一半的含硫污染物。

本发明的方法还有效地除去汞。当检测水平可能达到约10ppb时，汞基本上不存在于本发明方法生产的碳中。在所生产的水中检测到30ppb(0.028ppm)的汞，从而表明从煤中除去了汞，它转移到水中。当汞在水中时，它易于安全处理。汽提水中的烃，并通过使用真空蒸馏单元浓缩。所得汞浓缩的水进行硅酸盐蒸馏，和所得高度不溶的硅酸盐晶体集装箱化并储存在储存有毒金属规定的有害废物场所中。

实施例9：水解油

可使用本发明的方法，由宽泛范围的有机物质生产不同组成的油。使用动物下脚料作为原料，生产例举的燃料并在水解段之后从本发明的方法中分流。来自于使用这一燃料的粒状排放物基本上可以忽略不计。这一燃料提供炼油厂或共混者窄范围的40+American Petroleum Institute(API)(美国石油学会)的再生燃料，所述再生燃料可或者用作替代燃料，或者用作可燃燃料的共混组分。表2中示出了这一燃料的突出的性能。在该表中规定的试验方法用ASTM(美国材料试验学会)编码来表示。

表2

实施例10：衍生于液体混合物的燃料

如前所述，通过该方法生产的液体混合物可直接使用或者以浓缩形式用作食品、肥料、燃料或其他产品。下表3中示出了本发明的两种例举的液体混合物衍生的燃料的性能，其中试验方法用ASTM编码(对于用前缀“D”表示的标准)或AOAC编码表示。由含动物粪肥、淤泥和食品制造与分配中的副产品的未加工原料样品生产每一燃料。

表3

性能	试验方法	液体混合物衍生的燃料No.1	液体混合物衍生的燃料No.2	液体混合物衍生的燃料No.3
					灰分含量	AOAC923.03(Agri)	2.27％	2.32％	2.50％
磷含量	AOAC958.01	＜0.02wt％	＜0.02wt％	N/A
					硫含量	D1552(CBNO)硫	0.25wt％	0.30wt％	0.30wt％
BTU/LB	D240(CBNO)-LB	N/A高湿度样品	N/A高湿度样品	N/A高湿度样品
					碳	D5291(CBNO)	21.84wt％	28.64wt％	25.00wt％
氢	D5291(CBNO)	9.66wt％	10.01wt％	10.00wt％
					氮	D5291(CBNO)	2.35wt％	1.79wt％	2.20wt％
氧	D5291-氧	59.59wt％	51.70wt％	60.00wt％
					湿气		62.4wt％	67.6wt％	65.0％
挥发性物质		包括在湿气内	包括在湿气内

实施例11：油整理段反应器和冷却器/冷凝器的实施方案

图8A和8B示出了使用本发明方法的装置的示意性实施方案。图6也示出了优选的油整理段反应器的一些要件。

图8A示意性示出了使用本发明方法的油整理段的优选装置。有机液500进入储罐812。任选地，有机液和油可导引到液体/液体分离器814中并分成第一部分精馏液/油816和第二部分或残留的精馏母液/油822。第一部分精馏液/油可导引到整理产品储存818中并作为精馏液/油820分配，所述精馏液/油820可以循环或销售。第二部分精馏母液/油822再导引到一个或更多个预热器830中。

已经加热的精馏母液/油822，或者未分离液/油500流入加热器610中，优选伴随着水蒸气602流入加热器610中。所得液体和气化液/油836流入到反应器620，例如螺旋推进器中，并分离成烃蒸气和气体148，和碳固体142。烃蒸气和气体148流入到冷却器/冷凝器850中，进一步如图8B所示。在油蒸汽和气体内的任何残留的粒状物，例如残留的碳固体844被除去并返回到反应器620中。

碳固体142被导引经过气闸846并进入碳固体冷却器630中，其中它们与水632混合。所得水和碳固体的混合物流经另一气闸854进入最终产品储存体系650中。最终产品的碳固体142可分配到一个或更多个商业应用中。

为了与图8A所示的装置800联合使用，图8B示出了冷却器/冷凝器850。冷却器/冷凝器850有助于许多分离循环，其中也可含有水和粒状物的油蒸汽和气体的混合物进行许多不同的分离步骤。来自于反应器620的烃蒸气和气体148流入到碳粒状物分离器842中，在此分离出残留的固体颗粒，例如残留的碳固体844，并再导引这种固体回到反应器620中。

从碳粒状物分离器中流出的烃蒸气和气体流入到根据本领域的普通技术人员理解的一般原理实施的蒸气骤冷体系860中。来自蒸气骤冷体系的油和气体870流入到油/水/气体分离器872中，进一步分离各种组分，例如油862、废油876、气体和LPG874，和油/碳淤浆881。

油862流入换热器864中，之后进入最终的产品储存体系866，并以油144形式销售。

气态和液态石油气体(“LPG”)874流入到冷凝器890中，在此分离出LPG与其他气体组分。气体894流入到超级加热器892中，得到燃料气体146，所述燃料气体146可作为能源输送到一个或更多个装置中。LPG898按照下述方式循环。首先，LPG898流经液体/固体分离器884，并除去任何残留的碳固体886。然后，与从油/碳淤浆881中分离的油混合的分离LPG返回到油/水/气体分离器872中，并进行进一步的分离。其中气体和LPG混合物分离并冷凝的循环可视需要重复多次。

油/固体混合物，典型地油/碳淤浆881也可从油/水/气体分离器872导引到液体/固体分离器884中，以便除去残留的碳固体886。视需要，与LPG混合的分离的油优选返回到油/水/气体分离器以供进一步再导引。

来自油/水/气体分离器872的废油876流入到油/水分离器878中，和水880被释放或者可循环。来自油/水分离器的油882流回到油/水/气体分离器中以供进一步反复分离循环。

前述说明拟阐述本发明的各方面。不打算用此处列出的实施例限制本发明的范围。由于充分地描述了本发明，因此本领域的普通技术人员来说，很明显的是，可在没有脱离所附权利要求的精神或范围的情况下，作出许多变化和改良。

Claims (32)

1.由原料生产燃料的方法，该方法包括：

由原料制备淤浆；

对淤浆进行解聚工艺，形成含液体混合物和至少一种无机物的组合物；

分离所述至少一种无机物与该液体混合物；和

由所述液体混合物衍生得到燃料。

2.权利要求1的方法，其中所述原料包括动物粪肥、淤泥、食品制造和分配的副产品、废塑料、橡胶或轮胎。

3.权利要求1的方法，其中所述原料是烃基原料。

4.权利要求3的方法，该方法进一步包括在所述制备或加热之前，添加有机溶剂到该淤浆中。

5.权利要求1的方法，其中所述原料是有机原料。

6.权利要求1的方法，其中所述衍生得到包括对液体混合物进行热转化工艺。

7.权利要求1的方法，其中所述衍生得到包括加氢处理该液体混合物。

8.通过权利要求1的方法生产的燃料油。

9.给燃烧驱动的装置提供燃料的方法，该方法包括：

用权利要求1的方法生产的液体混合物供给所述装置能量。

10.由原料生产肥料的方法，该方法包括：

由原料制备淤浆；

在足以将所述原料解聚成含液体混合物和至少一种无机物的组合物的温度下加热该淤浆；

分离所述至少一种无机物与液体混合物；和

由所述液体混合物衍生得到肥料。

11.给植物施肥的方法，该方法包括：

施加权利要求10的方法生产的肥料。

12.由原料生产食品的方法，该方法包括：

由原料制备淤浆；

在足以将所述原料解聚成含液体混合物和至少一种无机物的组合物的温度下，加热该淤浆；

分离所述至少一种无机物与液体混合物；和

由所述液体混合物衍生得到食品。

13.给予动物饲料的方法，该方法包括：

向动物提供权利要求12的方法生产的食品。

14.将切碎机残渣转化成油的方法，该方法包括：

将切碎机残渣溶解在溶剂内；

由该切碎机残渣制备淤浆；

对该淤浆进行解聚步骤，产生液体混合物；

对该液体混合物进行水解步骤，生产有机液；

由所述有机液衍生得到油。

15.权利要求14的方法，其中在约700°F-约775°F的温度范围内进行所述解聚步骤。

16.权利要求14的方法，其中在约440°F-约500°F的温度范围内进行所述水解步骤。

17.权利要求14的方法，其中在约700°F-约775°F的温度范围内进行所述解聚步骤和在约440°F-约500°F的温度范围内进行所述水解步骤。

18.权利要求14的方法，其中所述溶剂是油。

19.权利要求14的方法，其中所述溶剂是从所述转化中获得的油。

20.将含切碎机残渣和一种或多种轮胎的未加工物流转化成燃料的方法，该方法包括：

将含切碎机残渣和一种或多种轮胎的未加工物流溶解在溶剂内，产生淤浆；

对该淤浆进行解聚步骤，产生液体混合物；

对该液体混合物进行水解步骤，产生有机液；

由所述有机液衍生得到油。

21.权利要求20的方法，其中在约700°F-约775°F的温度范围内进行所述解聚步骤。

22.权利要求20的方法，其中在约440°F-约500°F的温度范围内进行所述水解步骤。

23.权利要求20的方法，其中在约700°F-约775°F的温度范围内进行所述解聚步骤和在约440°F-约500°F的温度范围内进行所述水解步骤。

24.权利要求20的方法，其中所述溶剂是油。

25.权利要求20的方法，其中所述溶剂是从所述转化中获得的油。

26.通过权利要求14的方法制造的燃料油。

27.通过权利要求20的方法制造的燃料油。

28.权利要求1的方法，其中所述衍生得到包括：

对所述液体混合物进行水解步骤，形成有机液；

将所述有机液转化成燃料。

29.权利要求1的方法，其中所述转化包括加氢处理该液体混合物。

30.权利要求1的方法，其中所述转化包括对该液体混合物进行热转化工艺。

31.权利要求1的方法，其中所述原料包括脂肪、油脂和/或蛋白质源。

32.权利要求1的方法，其中所述原料包括动物废物、植物废物、来自乙醇生产设施的废物或低价值的物流。

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