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CN114667334A - 用于从生物质生产富油级分的方法和系统 - Google Patents

用于从生物质生产富油级分的方法和系统 Download PDF

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CN114667334A
CN114667334A CN202080076848.6A CN202080076848A CN114667334A CN 114667334 A CN114667334 A CN 114667334A CN 202080076848 A CN202080076848 A CN 202080076848A CN 114667334 A CN114667334 A CN 114667334A
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CN
China
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salt
rich fraction
oil
primary feedstock
conversion reactor
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Application number
CN202080076848.6A
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T·约罗宁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valmet Technologies Oy
Original Assignee
Valmet Technologies Oy
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Publication date
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Abstract

本发明涉及一种从包含水、第一盐、第二盐和生物质的初级原料(FS)生产富油级分(OF)的方法。将原料(FS)提供给转化反应器(100)的第一反应区(Z1)，在此使其在至少350℃的温度和至少160bar的压力下反应，以形成经转化的初级原料。该方法包括从经转化的初级原料中分离出第一富盐级分(SF1)、第二富盐级分(SF2)和富油级分(OF)。该方法包括从第一反应区(Z1)中取出富油级分(OF)和从转化反应器(100)中取出第一富盐级分(SF1)和第二富盐级分(SF2)。在该方法中，第一富盐级分(SF1)包括至少一些溶解在水中的第一盐，第二富盐级分(SF2)包括至少一些固体形式的第二盐，并且第一盐和第二盐中的至少一种是能够催化初级原料(FS)的生物质与初级原料(FS)的水的反应以产生富油级分(OF)的盐。本发明还涉及用于该方法的装置。

Description

用于从生物质生产富油级分的方法和系统
技术领域
本发明涉及用于生产液态生物油的方法和装置。生物油可以由包含生物质的原料生产。本发明涉及一种生产高质量生物油的方法和装置，该生物油应用广泛，例如：作为化石燃料(fossil fuel，矿物燃料)的替代品和/或作为生化生产的原料。
背景技术
生物基材料作为燃料和化学工业中化石基材料的替代品引起了广泛关注。生物基油(以下称为生物油)可以通过本身已知的方法由生物质生产。此类方法包括可能在水、蒸汽和/或催化剂存在下的生物质的热处理，以及反应产物的收集。
然而，生物油的质量经常不是最佳的。例如，生物油的氧含量可能太高。这会影响热值，此外还会影响生物油的稳定性，因为其中的氧倾向于在储存过程中反应。此外，有时杂质含量很高，杂质包括来自IUPAC元素周期表的第1族和第2族的元素以及其他金属。这会影响精炼生物油的可能性，因为此类杂质可能会阻止使用催化剂来精炼生物油。在生物质中，此类杂质经常以一种或多种盐的形式存在。
发明内容
现已发现，在超临界或接近超临界的工艺条件下，盐可以被用作催化剂来催化生物质和水的反应以生产生物油。然而，如上文所述，盐会是生物油的杂质。还已经发现，盐在超临界或接近超临界条件下不能很好地溶解到水中。因此，已经发现，在这些工艺条件下盐可以相对容易地与原料的其余部分分离。特别是，已经发现，在很大程度上可溶的第一类盐可以作为溶液形式的第一富盐级分从工艺中取出，而在很大程度上不溶的第二类盐可以以固体形式的第二富盐级分的形式从工艺中取出。因此，在完成了生物质向生物油的转化反应之后，可以从工艺中取出两种富盐级分以生产更清洁的生物油。此外，取出一些固体形式的第二盐具有的效果是这些盐不会凝固到反应器中。因此，防止了反应器的阻塞。此外，将一种或多种盐再次循环回到工艺中用作催化剂和/或从中回收材料变得可行。因此，描述了一种方法，其能够生产相当高质量的生物油，表现在：[A]在氧含量方面具有相当高质量，通过使用盐作为催化剂来生产，[B]在纯度方面具有相当高质量，通过从该方法中去除盐来实现。
在独立权利要求1中更详细地描述了该方法。其从属权利要求和说明书公开了优选的实施方案。在独立权利要求13中更详细地描述了相应的系统。从属于它们中任何一个的权利要求和说明书公开了优选的实施方案。
附图说明
图1a描述了一种从生物质生产富油级分的方法，
图1b描述了一种从生物质生产富油级分的方法，其中原料被加热，
图1c描述了一种通过冷却富油级分来生产液态生物油的方法，
图1d和1e描述了生产液态生物油的方法，其中原料被加热，
图2描述了一种生产液态生物油的方法，其中原料由其不同组分混合而形成，并且组分可以包括溶解的盐和/或固体盐，
图3a至3d描述了用于生产液态生物油的方法，其中将富油级分催化转化为反应产物，
图3e描述了一种方法，其中将富油级分催化转化为反应产物，
图4a至4c描述了生产液态生物油和精炼由此生产的生物油的方法，
图5a至5f描述了生产液态生物油以及在方法中回收和使用热量的方法，
图6a至6c描述了使用结晶器形成晶体形式的盐，其可以作为第二富盐级分的一部分被去除，
图7显示了一种将盐结晶到颗粒上的方法，以及
图8显示了该方法与在化学品回收锅炉中回收蒸煮化学品的集成。
具体实施方式
图1a描述了一种从生物质生产富油级分的方法。在该方法中，将初级原料FS提供给转化反应器100的第一反应区Z1。第一反应区是转化反应器100内的空间，在其中发生初级原料FS向化学上不同的化合物的转化。初级原料FS包含水、盐和生物质，这些术语将在后面详述。至少一种盐催化生物质向用于生物油的烃转化。这样，盐起到催化剂的作用，并且可以被称为均相催化剂。术语均相催化剂是指这样的催化剂：至少一些催化剂溶解在初级原料FS中。因此，催化剂和初级原料FS处于同一相(液相和/或蒸气相和/或超临界相)中。由于催化剂是均相催化剂，因此起催化剂作用的盐尤其可以是第一富盐相的盐，这将在下文详述。
已经发现，至少当工艺条件为超临界或接近超临界时，盐催化该转化反应。术语超临界被用于水的临界点(即374℃的温度和22MPa即220bar的压力)。转化反应通常相当快。更具体地，通常至少5分钟的反应时间t就足够了。因此，在该方法中，使初级原料FS在第一反应区Z1中在至少350℃，例如350℃到450℃的温度T和至少160bar的压力p下反应。在一个实施方案中，使初级原料FS在该环境中反应至少5分钟的反应时间t。更高的压力不会阻止转化反应的发生。然而，从制造合适的转化反应器100的角度来看，优选地，压力p为160bar至350bar。此外，更长的反应时间通常不会使转化产物的性质变差，但可能会发生有害的副反应，例如碳化和再聚合。然而，从高效生产的角度来看，应避免过长的反应时间。因此，在一个实施方案中，使初级原料FS在第一反应区Z1中在350℃至450℃的温度T和160bar至350bar的压力p下反应，反应时间t为5分钟到30分钟。
如背景中所指出的，从生物油质量的角度来看，生物油不应包含大量的初级原料FS的盐。已发现，在这些工艺条件下，盐在原料的水中的溶解度显著降低。因此，在这些工艺条件下，可以将第一富盐级分SF1、第二富盐级分SF2和富油级分OF从初级原料FS(即转化后的初级原料FS的转化产物)中分离出来。因此，一个实施方案包括在350℃至450℃的温度和至少160bar的压力下，从经转化的初级原料FS中分离出第一富盐级分SF1、第二富盐级分SF2和富油级分OF。进行分离的压力可以是例如从160bar到350bar。进行分离的温度和压力可以与转化反应中的相同。去除富盐级分SF1和SF2提高了生物油的质量。这样，产生了富油级分OF。
对于第一和第二富盐级分SF1和SF2，第一富盐级分SF1包含溶解在原料FS的水中的第一盐，第二富盐级分SF2包含固体形式的第二盐。通常，第一盐可以是通常被称为第一类盐的盐，第二盐可以是通常被称为第二类盐的盐。在接近或处于超临界条件下，与第一类盐的溶解度相比，第二类盐的溶解度随温度的升高而降低得更快。一般来说，第一类盐在超临界温度下呈现连续的溶解度曲线，不与临界曲线相交，而第二类盐在溶解度曲线和临界曲线之间呈现交点，导致该区域中有两个临界端点。有关这两种不同类型的盐的更多信息，请参见参考文献[1]。
因此，在这些工艺条件下，第二类盐倾向于结晶和/或形成附聚物(agglomerates)，而第一类盐倾向于形成盐水。以这种方式，在这些条件下，第一类盐浓缩而第二类盐结晶。通常，第二类盐形成粘性沉淀物，其容易粘附在转化反应器100的表面上并且可能导致转化反应器100的阻塞。因此，去除第二富盐级分SF2防止转化反应器100的阻塞。第一类盐包括NaCl、KCl、K2CO3、MgCl2和CaCl2。第二类盐包括MgCO3、MgSO4、CaCO3、CaCO4、Na2CO3、Na2SO4、Na3PO4、KSO4和SiO2。然而，这些特征适用于具有单种盐的溶液。在盐混合物的情况下，在接近超临界条件下可能会发生复杂的反应。例如，Na3PO4和K2SO4通常是第二类盐，但在混合物中它们可能形成K3PO4和Na2SO4，它们分别是第一类和第二类盐。
在一个实施方案中，第二富盐级分SF2包含第二类盐。通过固化第二富盐级分SF2的第二类盐，可以避免上述阻塞问题。由于第二类盐被固化并从转化反应器100中去除，它不会堵塞在转化反应器100的内壁上。稍后将介绍用于固化第二类盐的具体手段的实例。优选地，大部分盐以富盐级分SF1和SF2的形式从转化反应器100中取出。这样，富油级分OF仅包含少量(如果有的话)盐。因此，在一个实施方案中，进料到转化反应器100中的盐(第一类和第二类盐)的至多5％与富油级分OF一起从转化反应器100中取出。显然，其余的盐随级分SF1和SF2一起被取出。
特别地，当使用黑液作为原料FS时，该方法中涉及的第一类盐包括NaCl、KCl、MgCl2和CaCl2，并且该方法中涉及的第二类盐包括MgCO3、MgSO4、CaCO3、CaCO4、Na2CO3、Na2SO4和K2SO4。
通常，富盐级分SF1和SF2具有比富油级分OF更高的密度(以kg/m3测量)。因此，富盐级分SF1和SF2可以通过例如适于分离具有不同密度的液体的任何手段从经转化的初级原料FS中分离出来。这样的手段包括离心方法和基于重力的方法。优选地，第一富盐级分SF1通过重力从经转化的初级原料FS中分离。优选地，第二富盐级分SF2通过重力从经转化的初级原料FS中分离。因此，第一富盐级分SF1可以从转化反应器100的第一点取出，该第一点的垂直高度低于取出富油级分OF(或其反应产物RP)的点。另外地或替代地，第二富盐级分SF2可以从转化反应器100的第二点取出，该第二点的垂直高度低于取出富油级分OF(或其反应产物RP)的点。此外，第二富盐级分SF2可以从转化反应器100的第二点取出，该第二点的垂直高度低于取出第一富盐级分SF1的第一点。
第一富盐级分SF1的至少一部分可以被再循环以用作催化剂。因此，一个实施方案包括将至少一些第一富盐级分SF1进料到转化反应器100的第一反应区Z1中。这样的实施方案示于例如图2中。第二富盐级分SF2的至少一部分可以被再循环以用作催化剂。因此，一个实施方案包括将至少一些第二富盐级分SF2进料到转化反应器100的第一反应区Z1中。这样的实施方案示于例如图2中。当至少一些富盐级分SF1、SF2被再循环时，加热器130可以用于加热相应的富盐级分(见图2)。此外，加热器130可以用于将再循环的富盐级分加热至接近超临界温度。如上所述，在这种情况下，第二类盐可能会固化，从而它们可能会堵塞加热器130。因此，一个实施方案包括将至少一些第一富盐级分SF1再循环。该实施方案可以包括在加热器130中加热经再循环的第一富盐级分SF1。然而，加热器130不必须加热经再循环的富盐级分，如图1b、1d和1e所示。
参考图8，特别地，当原料FS包含黑液BL时，可以将富盐级分SF1和/或SF2的盐进料到化学品回收锅炉500，以从这些盐中回收蒸煮化学品。化学品回收锅炉500可以被视为被配置为回收蒸煮化学品的化学品回收循环的一部分。因此，在一个实施方案中，初级原料FS包含黑液BL，并且该方法包括将至少一些第一富盐级分SF1进料到被配置为回收蒸煮化学品的化学品回收循环中，例如被配置为燃烧黑液的化学品回收锅炉500中。此外，在一个实施方案中，初级原料FS包含黑液BL，并且该方法包括将至少一些第二富盐级分SF2进料到被配置为回收蒸煮化学品的化学品回收循环中，例如被配置为燃烧黑液的化学品回收锅炉500中。这样的实施方案示于图8中。尽管图8显示只有第二富盐级分SF2被进料到回收锅炉500，但是富盐级分SF1和SF2都可以被进料到回收锅炉500，并且第一级分SF1和第二级分SF2都不必须进料至回收锅炉500。应当注意，当原料FS包含黑液时，蒸煮化学品通常是第二类盐。因此，在这样的实施方案中，优选将至少一些第二富盐级分SF2进料到被配置为燃烧黑液的化学品回收锅炉500中。
此外，如从上文可以理解的，第一类盐包括包含氯(Cl)的盐和包含钾(K)的盐。当结合化学品回收锅炉500应用该方法时，优选不在锅炉500中回收此类盐，因为Kraft工艺的蒸煮阶段不需要此类蒸煮化学品。相比之下，大部分要回收的蒸煮化学品是第二类盐的形式。此外，氯可能对设备造成腐蚀问题。因此，在这种情况下有益的是，仅将第二类盐(即第二富盐级分SF2)进料到被配置为回收蒸煮化学品的化学品回收循环，例如化学品回收锅炉500，并且另外使用第一类盐(即第一富盐级分SF1)，例如将它们中的至少一部分送回工艺中用作生物质转化的催化剂，如图8所示。
尽管图中未示出，但即使将第二富盐级分SF2的至少一部分进料到化学品回收锅炉500(图8)，也可以将第一富盐级分SF1的至少一部分和/或第二富盐级分SF2的至少一部分进料至第一工艺区Z1(见图2)。
此外，当黑液BL用作原料FS时，同一黑液的一部分可以在回收锅炉500中燃烧。因此，一个实施方案包括接收黑液，将黑液分成第一部分(图8中的箭头“BL,FS”)和第二部分(图8中的上部BL箭头)，将第一部分输送到转化反应器100中，并将第二部分输送到化学品回收锅炉500中。
回到图1a至1e，从第一反应区Z1中取出富油级分OF。如将在下文详述的，富油级分OF可以在位于同一转化反应器100中的第二反应区Z2内进一步反应。富油级分OF可以从转化反应器100中取出。如将在下文详述的，富油级分OF可以在位于另一个反应器200中的第二反应区Z2内进一步反应。从转化反应器100中取出第一富盐级分SF1。从转化反应器100中取出第二富盐级分SF2。以这种方式，可以生产富油级分OF，如图1a和1b所示。
在一个实施方案中，将富油级分OF冷却以产生液态生物油，在附图中用“OIL”表示(除了1a、1b和3e之外)。通过冷却，富油级分OF的至少一部分生物油冷凝成液体形式。在一个实施方案中，将富油级分OF冷却(和冷凝)，以生产液态生物油，在例如图1c至1e中用“OIL”表示，富油级分在所述冷却之前没有(通过化学反应)被转换为反应产物RP。在一个实施方案中，首先(通过化学反应)将富油级分OF转换为反应产物RP，将反应产物RP冷却(和冷凝)以产生液态生物油，在图3a至3d中用“OIL”表示。以这种方式，该方法的一个实施方案包括将富油级分OF或富油级分OF的反应产物RP冷却以产生液态生物油OIL。也可以将一部分富油级分OF不转换为反应产物RP而将一部分富油级分OF转换为反应产物RP，并使富油级分OF和反应产物RP两者冷凝。反应产物RP不必须被冷却，如图3e所示。反应产物RP可以被冷却，如图3a到3d所示。
由于第一反应区Z1中的温度和压力相当高，因此可以加热初级原料FS。参考图1b、1d和1e，加热器130可以用于加热初级原料FS。加热器130可以被布置在转化反应器100之前，如图1b和1d所示，和/或加热器130可以被布置在转化反应器100内部，如图1e所示。此外，尽管未示出，但加热器130也可以加热转化反应器100以加热其中的初级原料FS。优选地，加热器130包括热交换器115，该热交换器115被配置为将热量从富油级分OF和反应产物RP中的至少一种传递到初级原料FS(参见图5a至5f)。在这样的实施方案中，系统可以包括第二加热器130’。第二加热器130’可以用于加热初级原料FS。第二加热器130’可以被布置在转化反应器100之前(图5b)，或者第二加热器130’可以被布置在转化反应器100内部(图5c)。此外，尽管未示出，但第二加热器130’也可以加热转化反应器100以加热其中的初级原料。为了将初级原料FS进料到转化反应器100中，即进料到高压，提供了泵120(参见图1b、1d和1e以及5a至5f)。
加热器130(和/或第二加热器130’)可以被配置成以至少50℃/min、优选至少75℃/min的速率加热初级原料FS。
参照图1a至1e，用于从生物质生产富油级分(OF)的系统包括转化反应器100。如上文所述，转化反应器100被配置为使初级原料FS在第一反应区Z1中在至少350℃、例如350℃至450℃的温度以及至少160bar的压力下反应。由于高压和高温，这意味着对转化反应器100的材料及其厚度的限制。转化反应器100包括用于使初级原料FS进入第一反应区Z1的第一入口101，用于使第一富盐级分SF1离开转化反应器100的第一出口103，用于使第二富盐级分SF2离开转化反应器100的第二出口104，以及用于使富油级分OF和富油级分OF的反应产物RP中的至少一种离开转化反应器100的第三出口105。例如，在如图1c至1e和3a和3b所示的实施方案中，第三出口105用于使富油级分OF离开转化反应器100。例如，在如图3c和3d所示的实施方案中，第三出口105用于使富油级分OF的反应产物RP离开转化反应器100。
此外，转化反应器100被配置为在至少350℃、例如350℃至450℃的温度下和至少160bar的压力下将第一和第二富盐级分SF1和SF2以及富油级分OF从经转化的初级原料FS中分离。例如，转化反应器100可以包括离心机(未示出)，该离心机被配置为从经转化的初级原料FS中分离富盐级分SF1和SF2中的至少一种以及富油级分OF。例如，第一离心机可以分离两个级分：[a]包含第一和第二富盐级分SF1和SF2的级分；和[b]富油级分。此后，可以配置另一离心机，以将富盐级分SF1和SF2彼此分离。优选地，转化反应器100被配置为通过重力将富盐级分SF1和SF2以及富油级分OF从经转化的初级原料FS中分离。在这样的实施方案中，第一出口103被布置为垂直高度低于第三出口105，并且第二出口104被布置为垂直高度低于第三出口105。此外，第二出口104可以被布置为垂直高度低于第一出口103。
此外，该系统包括泵120，该泵120被配置成将初级原料FS通过第一入口101泵送到压力为至少160bar的第一反应区Z1中。由于压力相当高，因此必须相应地选择泵120。当使用或至少可以使用更高的压力时，泵120被配置成将初级原料FS通过第一入口101泵送到压力为至少220bar或至少300bar或350bar的第一反应区Z1中。
此外，该系统包括加热器130，该加热器130被配置为加热初级原料FS和/或转化反应器100，使得第一反应区Z1中的温度为至少350℃，例如350℃至450℃。在一个实施方案中，加热器130被配置为将初级原料FS加热到350℃、例如350℃至450℃的温度。优选地，该系统包括加热器130，该加热器130被配置为加热初级原料FS和/或转化反应器100，使得第一反应区Z1中的温度为375℃至450℃。更优选地，加热器130被配置为将初级原料FS加热到375℃至450℃的温度。
此外，参考图1c至1e，该系统的一个实施方案包括冷却器110，该冷却器110被配置为冷却富油级分OF和富油级分OF的反应产物RP中的至少一种，以产生液态生物油OIL。此外，该系统包括用于将富油级分OF和反应产物RP中的至少一种输送到冷却器110的管道112。在这种情况下，该系统用于生产液态生物油(“OIL”)。然而，如图1a和1b所示，系统不必须包括冷却器110，特别是当系统用于生产富油级分(“OF”)时。
例如，在图1c至1e的实施方案中，管道112被配置为将富油级分OF从转化反应器100输送到冷却器110。例如，在图3c和3d的实施方案中，管道112被配置为将反应产物RP从转化反应器100输送到冷却器110。例如，在图3a和3b的实施方案中，管道112被配置为将反应产物RP从催化反应器200输送到冷却器110。
如上文所述，初级原料FS包含水、盐和生物质。术语生物质涵盖天然地也包含一些水的材料。因此，初级原料FS的水不必须是添加的水。然而，经常会添加一些水。
术语“水”也可以指蒸汽。初级原料的水含量可以是至少25wt％。已经发现这对于第一反应区Z1的转化反应来说是足够的含量。因此，在一个实施方案中，初级原料FS的干物质含量至多为75wt％。初级原料FS的干物质含量可以为20wt％至75wt％，优选30wt％至70wt％。
术语“生物质”是指生物来源的材料。生物质可以包括植物、动物和/或鱼类来源或微生物来源的原始材料和废料，例如原始木材、木材残余物、森林残余物、废物、城市废物、工业废物或副产品、农业废物或副产品，木材加工业的残余物或副产品、食品工业的废物或副产品、厌氧或好氧消化的固体或半固体有机残余物，例如来自木质纤维素和/或城市废物的沼气生产的残余物、来自生物乙醇生产过程的残余物，以及其任何组合。合适地，所述生物质包括木材加工工业的废物和副产品，例如林区废料(slash)、城市木材废物、原木(lumber)废物、木屑、木材废物、锯末、秸秆、木柴、木质材料、纸、造纸或木材加工的副产品，其中生物质(植物生物质)由至少半纤维素和木质素组成。生物质还可以包括纤维素；然而，木材的纤维素纤维可能已被去除以用于其他目的，剩余的生物质可能构成初级原料的生物质。
当制浆或造纸工业的一种或多种副产品(包括Kraft工艺的黑液和亚硫酸盐工艺的褐液)被用作初级原料FS时，该方法特别适用，因为这些副产品天然地包含大量盐和生物质，包括木质素残余物和半纤维素。在将原料转化为生物油时，这些盐起到催化剂的作用。通常，此类液体的干物质含量为30wt％至40wt％。这样，在一个实施方案中，生物质包含木质素和半纤维素中的至少一种。在一个实施方案中，生物质包含木质素和半纤维素中的至少一种，并且初级原料FS的干物质含量为30wt％至40wt％。此类副产物也仅包含少量纤维素。因此，在一个实施方案中，生物质包含木质素和半纤维素中的至少一种，并且以干基计包含至多10wt％的纤维素纤维。在一个实施方案中，生物质包含木质素和半纤维素中的至少一种，并且以干基计包含至多10wt％的纤维素纤维，并且初级原料FS的干物质含量为30wt％至40wt％。如上文所述，因为从转化反应器100中除去了盐，所以现在已经可以使用这种含盐量高的材料作为生物油生产的原料和/或使用盐作为转化的催化剂。此外，在这样的实施方案中，可以将至少一种富盐级分进料到化学品回收锅炉500中，以从富盐级分中回收蒸煮化学品，如上文所述。
更准确地说，在上文中，术语“黑液”是指当通过从木材中去除木质素、半纤维素和其他提取物以释放纤维素纤维而将纸浆用木材消化成纸浆时，来自Kraft工艺的副产物。通常，黑液包含以干基计30wt％至40wt％的碳。因此，黑液适合作为液态生物油的原料。
然而，通常黑液包含32wt％至38wt％的氧(干基)。因此，可通过催化转化获得的富油级分OF可能包含大量的氧。然而，如上文所述，氧可以影响生物油的品质。因此，当黑液用作原料FS或用作原料FS的一部分时，优选地，富油级分OF在第二工艺区Z2中进一步反应，如上文所讨论和图8所示。具有第二区Z2的催化反应器200用虚线描绘，以指示它仅在考虑到生物油质量而需要时才使用。
通常，生物质一般包含合理量的氧。通常，这可能最终成为生物油OIL中的氧。最终在生物油中含有多少氧的程度可能取决于初级原料FS的盐。然而，至少当原料的生物质的氧含量足够高时，盐具有适当的功能。因此，在一个实施方案中，生物质的氧含量为30wt％至43wt％。这里的氧含量是指干的生物质的氧含量。相应地，在一个实施方案中，干的初级原料的氧含量为30wt％至43wt％。术语干的初级原料是指可以通过干燥从初级原料FS获得的材料。
由于氧，富油级分OF可以包含氧。例如，在一个实施方案中，富油级分OF包含小于20wt％的氧，例如至多15wt％的氧，例如5wt％至15wt％的氧。富油级分OF的氧含量甚至可以小于10wt％，例如5wt％至10wt％。在富油级分OF没有在第二工艺区Z2中进一步反应的情况下，生物油可以包含基本相同量的氧。在富油级分OF在第二工艺区Z2中进一步反应的情况下，生物油可以包含显著更少的氧。在一个实施方案中，生物油的氧含量为至多10wt％，优选至多5wt％。
术语(初级原料的)“盐”是指由阳离子和阴离子组合而成的化合物。盐由相关数目的阳离子(带正电荷的离子)和阴离子(负离子)组成，从而产品是电中性的(没有净电荷)。如上文所述，初级原料FS包含第一盐和第二盐。在初级原料中，至少一部分盐可以溶解在初级原料的水中。特别地，在一个实施方案中，第一盐和第二盐中的至少一种是能够催化生物质与水的反应以产生生物油的盐。更优选地，第一盐是能够催化生物质与水的反应以产生生物油的盐。
似乎具有负的电负性的金属催化转化反应。此外，似乎金属的电负性越强，它作为催化剂的作用就越好。因此，在一个优选的实施方案中，初级原料FS的至少一种盐是在298K的温度下具有至多-0.5V的标准电极电势的金属的盐。如上文所述，该盐是从作为第一富盐级分SF1的一部分或作为第二富盐级分SF2的一部分而从工艺中收集的。因此，在本发明中，第一盐和第二盐中的至少一种是在298K的温度下具有至多-0.5V的标准电极电势的金属的盐。此类金属的实例是：锂(Li)、钾(K)、钙(Ca)、钠(Na)、镁(Mg)、铝(Al)、锌(Zn)和铬(Cr)。在一个更优选的实施方案中，第一盐和第二盐中的至少一种是在298K的温度下具有至多-1.5V的标准电极电势的金属的盐。此类金属的实例是：锂(Li)、钾(K)、钙(Ca)、钠(Na)、镁(Mg)和铝(Al)。
甚至更优选地，第一盐是在298K的温度下具有至多-1.5V的标准电极电势的金属的盐。这有助于将(至少一部分)第一盐再循环返回第一工艺区Z1以重新用作催化剂。再循环第一盐优于再循环第二盐，因为第二盐可能阻塞转化反应器100。
然而，第一盐不必须返回到转化反应器100中。如下文所示，第一盐可以是形成盐水的第一类盐。典型的第一盐包括氯化钠(NaCl)或氯化钾(KCl)；并且第一盐包含在第一富盐级分SF1中。以不需要再循环的方式控制第一富盐级分SF1的盐含量可能是可行的。例如，第一富盐级分SF1仅在其盐含量足够高时被取出，在这种情况下，这意味着转化反应器100内的盐含量也很高，因此再循环不是必要的。再循环不是必要的，因为催化剂(即盐)的含量在第一工艺区Z1中是足够的。然而，如果第一富盐级分SF1具有低的盐含量，则可以将其再循环回到第一工艺区Z1以增加其中催化剂的量。
在一个实施方案中，初级原料FS包含以下盐中的至少一种：
-钠盐；例如NaOH、Na2CO3、NaHCO3、Na2S、Na2SO3、Na2S2O3或Na2SO4；
-钾盐，例如KOH或K2CO3；和
-在298K的温度下具有至多-0.5V的标准电极电势的金属的氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐、硫化物、亚硫酸盐、硫代硫酸盐和硫酸盐。
在一个优选的实施方案中，初级原料FS包含NaOH、Na2CO3、NaHCO3、KOH、K2CO3、KHCO3中的至少一种。
在一个实施方案中，初级原料FS的盐的总含量为至少0.2wt％，优选0.2wt％至40wt％。优选地，干的初级原料FS的盐的总含量为至少0.5wt％(干基)，优选0.5wt％至60wt％，如基于干基(即基于初级原料FS的干物质)测量的。更优选地，初级原料FS包含至少0.1wt％的钠或钾离子。甚至更优选地，初级原料(FS)的干物质包含至少0.5wt％(干基)的钠和/或钾。
包含生物质的原料可以是可以按照上述原则原样转化的原料。原料(例如黑液)可以原样用作初级原料。这样，不需要向初级原料FS中添加盐(或水)。在液体(例如黑液)的情况下，可以通过蒸发除去部分水以获得浓缩的黑液。浓缩的黑液可以用作初级原料FS。
然而，一些原料不一定包含足够的盐和/或水。因此，可以添加其中的至少一种。此外，作为盐的替代品，可以向原料流中添加一些补充催化剂。参考图2，一个实施方案包括接收次级原料FS2。次级原料FS2可以例如基本上不含盐。由于第一反应区Z1中的转化反应本身在这种情况下对于次级原料FS2来说是低效的，因此该实施方案包括向次级原料FS2中添加盐FS3和补充催化剂FS4中的至少一种，以产生初级原料FS。此后，可以如上文所详述地处理初级原料FS。替代地或另外地，如果需要的话，可以向次级原料FS2中添加水。上文详述了初级原料FS的合适的干物质含量。盐FS3可以从转化反应器100再循环；并且其可以包含第一富盐级分SF1和第二富盐级分SF2中的至少一种的至少一部分。
由于取出了富盐级分SF1和SF2，生物油OIL的盐含量低于初级原料FS的盐含量。此外，优选地，盐包含钠和钾中的至少一种。因此，在一个实施方案中，初级原料FS含有钠和钾中的至少一种，并且初级原料FS具有钠和钾的第一含量。这里第一含量是指钠和钾的总含量，以wt％测量。此外，液态生物油OIL具有钠和钾的第二含量。这里的第二含量也是指钠和钾的总含量，以wt％测量。由于去除了富盐级分SF，第二含量小于第一含量。第二含量可以比第一含量小例如至少1个百分比单位，其中第一和第二含量以wt％测量。
通过冷却富油级分OF及其反应产物RP中的至少一种，分别冷凝富油级分OF及其反应产物RP中的至少一种的至少一部分。此外，术语液态生物油是指在大气压下在5℃至95℃的温度下呈液态的油。因此，一个实施方案包括将富油级分OF或其反应产物RP冷却到5℃至90℃的温度以产生液态(即冷凝的)生物油OIL。
不必须将富油级分OF或其反应产物RP的所有化合物在这样的温度下冷凝。这样的化合物可以包括一氧化碳或二氧化碳。在上述温度下不冷凝的化合物可以作为不凝性气体除去。此外，可以从富油级分OF或反应产物RP的冷凝物中分离水(即富水级分)以获得生物油OIL。因此，一个实施方案包括从富油级分OF或其反应产物RP的冷凝物中分离不凝性气体(NCG)和富水级分(WF)中的至少一种，以产生液态生物油OIL(图1e和3a)。尽管这种分离仅在图1e和3a的情况下显示，但是这种分离可以在包括冷却的任何实施方案的情况下应用，特别是在除了1a、1b和3e之外的任何图的情况下应用。本文中的术语不凝性气体是指在大气压下的沸点至多为0摄氏度的物质。因此，一个实施方案包括从富油级分(OF)或其反应产物(RP)的冷凝物中分离以下至少一种以生产液态生物油(OIL)：
-一种气体，其在大气压下的沸点至多为0℃；和
-富水级分(WF)。
一个实施方案包括将(i)富油级分OF、(ii)富油级分OF的反应产物RP和(iii)生物油OIL中的任一个的压力降低至0.5bar(a)至2.0bar(a)。这里的单位bar(a)是指绝对压力。一个实施方案包括将富油级分OF、富油级分OF的反应产物RP和生物油OIL中的任一个的压力降低至大气压。一个实施方案包括在0.5bar(a)至2.0bar(a)的压力下在5℃至95℃的温度下排出液态生物油。一个实施方案包括在大气压下在50℃至95℃的温度下排出液态生物油。
已经发现，生物油的含氧量至少会受到以下因素的影响：
(a)用于催化转化过程的盐的类型，
(b)转化过程的反应温度，
(c)反应的停留时间，即反应时间t；和
(d)将富油级分OF转换为富油级分OF的反应产物RP的固体催化剂的使用。
对于(a)，上文已经讨论了盐的作用。
对于(b)，优选第一反应区Z1中的反应温度T为375℃至450℃，压力p为220bar至350bar。
对于(c)，上文已经讨论了反应时间，优选反应时间为5分钟至30分钟。
对于(d)，参考图3a至3d，富油级分OF可以被催化处理(即转换)以形成反应产物RP。如果需要，此后可以冷却反应产物RP以生产生物油OIL。由于这些原因，并参考图3a至3d，一个实施方案包括将富油级分OF进料到第二反应区Z2，并使富油级分OF在第二反应区Z2中在固体催化剂CAT存在下反应，以生产富级分OF的反应产物RP。固体催化剂CAT也是多相催化剂；这意味着催化剂的相(固态)不同于初级原料FS的相(液态、气态或超临界)。
在这些实施方案中，固体催化剂CAT至少具有脱氧功能。催化剂CAT是一种固体催化剂，因为它不溶于富油级分OF。固体催化剂CAT可以是负载型催化剂。固体催化剂CAT可以形成催化剂材料床，富油级分OF被输送通过该床。
相应的系统包括在第二工艺区Z2中的固体催化剂材料CAT。第二工艺区Z2可以被布置在转化反应器100中或催化反应器200中。固体催化剂CAT被配置为将富油级分OF转换为反应产物RP。在一个实施方案中，固体催化剂CAT被配置为通过使富油级分OF的至少一些化合物脱氧而将富油级分OF转换为反应产物RP。
固体催化剂CAT的目的是使富油级分OF的含氧烃脱氧。在脱氧中，脱氧反应将至少一些含氧烃脱氧为烃或至少含氧较少的烃。在该反应中，将与含氧烃结合的至少一些氧(O)从含氧烃中去除，从而使这些烃脱氧。取决于固体催化剂CAT，可以添加氢气，但不必总是将氢气添加到第二反应区Z2中。去除的氧与富油级分OF的其他成分形成其他含氧化合物，例如水H2O、一氧化碳CO和/或二氧化碳CO2。此外，由于反应，可能会形成一些轻质烃和含氧烃。这些化合物可以从反应产物RP或生物油OIL中去除，例如在冷凝过程中去除。
如图3a至3d所示，这些实施方案包括将富油级分OF的反应产物RP冷凝，以生产液态生物油OIL。如图3e所示，不必将富油级分OF的反应产物RP冷却。
图3a显示了一个实施方案，其中使用了不必要添加氢气的固体催化剂CAT。此外，与转化反应器100分开的催化反应器200用于催化处理富油级分OF。相应地，将富油级分从转化反应器100输送到催化反应器200。
图3b显示了一个实施方案，其中使用这样的固体催化剂CAT，以致必须添加氢气。因此，氢气被添加到催化反应器200中。此外，与转化反应器100分开的催化反应器200用于催化处理富油级分OF。相应地，将富油级分从转化反应器100输送到催化反应器200。
在图3a和3b的实施方案中，催化反应器200中的温度可以不同于转化反应器100中的温度T。取决于催化剂CAT，催化反应器200的第二反应区Z2中的温度高于转化反应器100的第一反应区Z1中的温度可能是有利的。在图3a和3b的实施方案中，催化反应器200中的压力可以不同于转化反应器100中的压力p。配备单独的催化反应器200允许合理自由地选择固体催化剂CAT。
图3c显示了一个实施方案，其中使用不必须添加氢气的固体催化剂CAT。此外，第二工艺区Z2和固体催化剂CAT被布置在转化反应器100内。因此，即使富油级分OF被转移到第二反应区Z2，富油级分也仅在一个转化反应器100内被转移。因此，反应产物RP可以从转化反应器100中取出。
图3d显示了一个实施方案，其中使用了必须添加氢气的固体催化剂CAT。在其他方面，该实施方案对应于图3c的实施方案。
在图3c和3d的实施方案中，第二工艺区Z2中的温度可以与第一反应区Z1中的温度T基本相同。在图3c和3d的实施方案中，第二工艺区Z2中的压力可以与第一反应区Z1中的压力p基本相同。这可能对固体催化剂CAT造成一些限制，但允许使用比图3a和图3b的实施方案更简单的系统。
参考图3b和3d，一些实施方案还包括将氢气H2进料到第二反应区Z2，并使富油级分OF和氢气H2在第二反应区Z2中反应。相应的系统包括用于使氢气进入第二工艺区Z2的第二入口102。第二入口102可以被布置到转化反应器100或催化反应器200。
第二工艺区Z2中的温度优选与第一工艺区Z1的温度相差至多50℃。更优选地，第二工艺区Z2中的温度与第一工艺区Z1的温度相差至多20℃。然而，取决于催化剂，反应器100和200之间的温度差可以更大。
在第二工艺区Z2内的停留时间可以是例如至少15分钟、至少30分钟或至少60分钟。停留时间与第二工艺区Z2内的压力有关。一般来说，压力越高，停留时间越短。第二工艺区中的压力可以是例如至少50bar、至少100bar或至少120bar。
对于术语氧含量，本文中物质(例如，富油级分OF、生物油OIL、初级原料FS或其生物质)的氧含量是指干物质中氧原子的总重量相对于干物质的总重量。氧含量以wt％(干基)测量。如上文所述，(干的)初级原料的氧含量可以在30wt％至45wt％的范围内。在一个实施方案中，初级原料FS被转化，其方式为使得富油级分OF的氧含量为至多20wt％，优选至多15wt％。相应地，在一个实施方案中，生物油OIL的氧含量为至多20wt％，优选至多15wt％。如此低的氧含量似乎在不使用固体催化剂CAT的情况下也是可以实现的。除了氧之外，富油级分还可以包含硫和/或氮。
然而，当使用固体催化剂CAT时，由于脱氧反应，反应产物RP和/或生物油OIL的氧含量可以更低。因此，至少在其中使用固体催化剂CAT的实施方案中，反应产物RP的氧含量为至多10％，优选至多5％。此外，至少在其中使用固体催化剂CAT的实施方案中，生物油OIL的氧含量为至多10％，优选至多5％。然而，取决于第一工艺区Z1内的原料、盐和工艺条件，即使不使用固体催化剂CAT，也可以生产这样的生物油OIL，使得生物油OIL的氧含量为至多10％，优选至多5％。
此外，在使用固体催化剂CAT的情况下，也可以通过在固体催化剂CAT的存在下进行催化处理来降低氮含量。在一个实施方案中，富油级分OF包含至少750ppm的氮。在一个实施方案中，富油级分OF包含1000ppm至3000ppm的氮。由于通过固体催化剂CAT的催化处理，在一个实施方案中，生物油包含至少减少15％的氮。
参考图4a至4c，生物油OIL可以被精炼。图中的标记300表示生物油OIL的精炼。以下任何一种生物油均可以被精炼：
-不使用固体催化剂CAT生产的生物油(见图4a)，
-通过使用在不添加氢气的情况下起作用的固体催化剂CAT将富油级分OF转换为反应产物RP而生产的生物油(参见图4b)，和
-通过使用在氢气下起作用的固体催化剂CAT将富油级分OF转换为反应产物RP而生产的生物油(见图4c)。
参考图3c和3d，催化反应器200可以与转化反应器100集成在一起，并且也可以精炼这种生物油(未示出)。
对于精炼300，可以使用脱氧或还原工艺来降低生物油的氧含量。另外地或替代地，可以进行分馏，例如蒸馏。因此，一个实施方案包括精炼300生物油OIL，例如通过氢气还原和/或加氢脱氧来生产精炼生物油。一个实施方案包括分馏生物油OIL。
由于工艺温度很高，所以初级原料FS的加热需要大量能量。因此，优选地从方法中回收热量并在其中利用。
因此，在一个实施方案中，冷却器110包括热交换器115，该热交换器115被配置为冷却富油级分OF和反应产物RP中的至少一种。参考图5a至5f，优选地，如此回收的热量被用于加热初级原料FS。因此，该方法的一个实施方案包括将热量从富油级分OF和富油级分OF的反应产物RP中的至少一种传递到初级原料FS。相应地，该系统的一个实施方案包括热交换器115，该热交换器115被配置为将热量从富油级分OF和富油级分OF的反应产物RP中的至少一个传递到初级原料FS(或其一部分，参见图2，其具有加热器130)。
热交换器115可以被看作是上文讨论的加热器130，或者被上面讨论的加热器130所包括。因此，系统的加热器130可以包括热交换器115。图5a至5c示出了仅从富油级分OF的热传递以及被配置成将热量从富油级分OF传递到初级原料FS的热交换器115。
图5d至5f显示了从富油级分OF的反应产物RP的热传递和被配置成将热量从富油级分OF的反应产物RP传递到初级原料FS的热交换器115。
即使这样的热交换器115被用作初级原料FS的加热器130，该系统也可以包括被配置为进一步加热初级原料FS的第二加热器130’。这样的第二加热器130’在图5b、5c、5e和5f中示出。冷却器110可以依次包括多个热交换器以改善向初级原料FS的热回收。
如上文所述，在所述方法和/或系统中，第二类盐被固化并从转化反应器100中去除，由此它不会堵塞在转化反应器100的内壁上。图6a、6b、6c和7显示了用于固化第二类盐的具体方法。
参考图6a和6b，转化反应器100可以包括结晶器310。通常，在结晶器中提供内部循环。内部循环可以由转子312提供，如图6a和6b所示。因此，在这些图中，结晶器310包括转子312，该转子312被配置为在结晶器310中形成内部循环。通常，作为转子312的替代方案，可以配置泵以在结晶器310中形成内部循环。因此，一般而言，结晶器包括用于在结晶器310中形成内部循环的装置。由于内部循环，倾向于固化的盐在原料FS的内部结晶核上结晶。因此，第二类盐不会积聚在转化反应器100的表面上。第一和第二富盐级分SF1和SF2可以从形成转化反应器100的一部分的结晶器310中取出。在一个实施方案中，结晶器仅形成转化反应器100的一部分，第一富盐级分SF1可以从结晶器310下游的转化100反应器中取出(参见图6c)。然而，在这种情况下，第一富盐级分也可以从结晶器310中取出，如图6a和6b所示。然而，优选在这样的实施方案中，从结晶器310中取出至少第二富盐级分SF2(参见图6c)。
特别参照图6b，当使用结晶器310时，也可以使用分级器320。通常，通过使用结晶器310，由于结晶形成各种尺寸的沉淀物。此外，由于内部循环，沉淀物生长。分级器320可以用于形成分级的盐级分CSF。分级器320被配置为接收第二富盐级分SF2。此外，分级器320被配置为从第二富盐级分SF2中分离出分级的盐级分CSF，其中分级的盐级分CSF的平均沉淀物尺寸大于第二富盐级分SF2的平均沉淀物尺寸。一般而言，粒度大于阈值的大部分沉淀物被允许通过分级器320进入分级的盐级分CSF，并且粒度小于阈值的大部分沉淀物被返回到结晶器310。因此，第二富盐级分SF2的剩余部分被返回到结晶器以使沉淀物生长。通常，分级器采用另一种流体运行，并且第一富盐级分SF1可以被用作这种运行流体。因此，在一个实施方案中，至少一些第一富盐级分SF1被输送到分级器320。将第一富盐级分SF1从包括结晶器的转化反应器100输送到分级器320，并且任选地，将第一富含盐级分SF1从结晶器310输送到分级器320。在任一情况下，加热器130可以用于加热第一富盐级分SF1。
结合结晶器310，可以将第一和第二富盐级分SF1和SF2收集到包括过滤器(图中未显示)的转化反应器100的该部分。过滤器可以例如在反应器的下部。可以通过使用过滤器将第二富盐级分SF2与第一富盐级分SF1分离。此后，可以从转化反应器100中去除不同的级分SF1、SF2，如上文所讨论的。
特别地，当原料FS包含黑液时，可以将至少一部分第二富盐级分SF2输送到回收锅炉500以回收蒸煮化学品。
参考图7，使第二类盐固化的另一种可能性是使用固体颗粒410作为沉淀晶种。这种固体颗粒410可以在图6a至6c的结晶器310中使用，或者甚至在转化反应器100不包括结晶器310时使用。通常，结晶倾向于在沉淀晶种上发生。因此，通过将固体颗粒410提供到转化反应器100中(任选地提供到其结晶器310中)，可以将第二类盐固化到固体颗粒410上。如果结晶的盐的密度高于没有结晶的盐的固体颗粒410的密度，则盐的结晶增加了颗粒410的密度，并且由于重力，颗粒410倾向于落到转化反应器100(或结晶器310)的底部。此外，由于固体颗粒应当起到沉淀晶种的作用，因此固体颗粒410不应漂浮在反应器100内，即使没有被盐覆盖也是如此。因此，固体颗粒410的密度应该与原料FS的密度大致相同。因此，在一个实施方案中，第一反应区Z1内的原料具有第一密度ρ1(例如以kg/m3测量)并且固体颗粒410具有第二密度ρ2。此外，在一个实施方案中，相对于第一密度，密度之间的差的绝对值(即|(ρ2-ρ1)/ρ1|)至多为25％。因此，在一个实施方案中，固体颗粒410的密度ρ2与第一反应区Z1中的材料的密度ρ1至多偏离25％。更优选地，第二密度ρ2等于或略微(例如至多10％)小于第一密度ρ1。因此，相对差异(ρ1-ρ2)/ρ1可以是0到10％。在典型的转化过程中，第一反应区Z1中的原料的密度约为400kg/m3。此外，通常所有固化的盐都具有高于此的密度。因此，在一个实施方案中，当没有被固化的盐覆盖时，固体颗粒的密度为200kg/m3至800kg/m3。特别是，如果使用结晶器310，则内部循环可以提供原料和固体颗粒的充分混合，即使密度之间的差异很大。
参考图7，当盐固化到固体颗粒410上时，固体颗粒的重量增加，从而它们的密度增加。因此，被覆盖的固体颗粒向下落下，并且可以从转化反应器100的下部(例如从其结晶器)中取出。因此，第二出口104被布置在转化反应器的下部(例如底部)。这在图7中示意性地显示。此外，第二富盐级分SF2包括固化的第二盐，其为固体颗粒410的壳的形式。
可以将被固化的盐覆盖的固体颗粒410输送到容器420。重新使用固体颗粒410在经济上是可行的。因此，在一个实施方案中，一些被固化的盐覆盖的固体颗粒410在容器420中被洗涤。水可以用作洗涤溶液。可以将水添加到容器420中。然而，如果温度降低到亚临界条件，则第二富盐级分SF2的水可能足以溶解盐。如上文所述，盐的固化主要是由于第一工艺区Z1内的超临界条件。因此，通过将条件调节到亚临界，盐可以溶解到第二富盐级分SF2的水中。随着盐溶解到洗涤溶液或第二富盐级分SF2的水中，固体颗粒410变得不含盐，由此它们的密度降低。因此，经洗涤的颗粒可以被再循环到转化反应器100中，如图7中通过箭头422“经洗涤的颗粒”所示。因此，该系统包括管线422，该管线422被配置成将经洗涤的固体颗粒410从容器420输送到转化反应器100。从容器420中取出的溶液包含溶解形式的第二盐。至少当原料FS包含黑液时，从容器420中取出的溶液可以被输送到回收锅炉500或布置在回收锅炉500上游的蒸发器。通常将黑液在这种蒸发器中浓缩。
在图7的实施方案中，可以将第一和第二富盐级分都输送到容器420，此时可以将其视为反应器100的一部分。容器420可以设置有过滤器，以将具有固化的第二盐的颗粒410(即第二富盐级分SF2)与盐水(即第一富盐级分SF1)分离。可以通过不同的出口(图中未示出)将这些级分从容器420中去除。
优选地，中空或多孔金属颗粒被用作固体颗粒410。金属通常可以承受第一工艺区Z1的高温和高压。然而，考虑到超临界条件，一些金属的熔点太低。因此，金属颗粒可以由熔点至少为400℃的金属或金属合金制成。此外，考虑到如上文针对固体颗粒410的密度所述的，许多金属的密度太高。然而，中空颗粒具有较小的密度。通过正确选择金属颗粒的
-中空金属颗粒的尺寸和壁厚，或
-孔隙率，
可以制造能够承受第一工艺区Z1的工艺环境并具有上述密度的固体颗粒410。
参考文献：
[1]Thomas Voisin,Arnaud Erriguible,David Ballenghien,David Mateos,AndréKunegel,et al..Solubility of inorganic salts in sub-and supercriticalhydrothermal environment:Application to SCWO processes.Journal ofSupercritical Fluids,Elsevier,2017,120,Part 1,pp.18-31.10.1016/j.supflu.2016.09.020.hal-01417006

Claims (24)

1.一种由生物质生产富油级分(OF)的方法，该方法包括
-向转化反应器(100)的第一反应区(Z1)提供包含水、第一盐、第二盐和生物质的初级原料(FS)，
-使初级原料(FS)在第一反应区(Z1)中在至少350℃的温度和至少160bar的压力下反应，以形成经转化的初级原料，
-在至少350℃的温度和至少160bar的压力下从经转化的初级原料中分离出第一富盐级分(SF1)、第二富盐级分(SF2)和富油级分(OF)，
-从第一反应区(Z1)中取出富油级分(OF)，和
-从转化反应器(100)中取出第一富盐级分(SF1)和第二富盐级分(SF2)，其中
-第一富盐级分(SF1)包含至少一些溶解在水中的第一盐，
-第二富盐级分(SF2)包含至少一些固体形式的第二盐，并且
-第一盐和第二盐中的至少一种是能够催化初级原料(FS)的生物质与初级原料(FS)的水的反应以产生富油级分(OF)的盐。
2.根据权利要求1所述的方法，其包括
-回收一种或多种盐以用作催化剂和/或从中回收材料。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其包括
-将至少一些第一富盐级分(SF1)和/或至少一些第二富盐级分(SF2)进料到转化反应器(100)的第一反应区(Z1)中；
优选地
-将至少一些第一富盐级分(SF1)进料到转化反应器(100)的第一反应区(Z1)中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中
-初级原料(FS)包含黑液并且该方法包括
-将至少一些第一富盐级分(SF1)和/或至少一些第二富盐级分(SF2)进料到被配置为回收蒸煮化学品的化学品回收循环中；
优选地
-将至少一些第二富盐级分(SF2)进料到化学品回收循环中。
5.一种由生物质生产富油级分(OF)的方法，该方法包括
-向转化反应器(100)的第一反应区(Z1)提供包含水、第一盐、第二盐和生物质的初级原料(FS)，
-使初级原料(FS)在第一反应区(Z1)中在至少350℃的温度和至少160bar的压力下反应，以形成经转化的初级原料，
-在至少350℃的温度和至少160bar的压力下从经转化的初级原料中分离出第一富盐级分(SF1)、第二富盐级分(SF2)和富油级分(OF)，
-从第一反应区(Z1)中取出富油级分(OF)，和
-从转化反应器(100)中取出第一富盐级分(SF1)和第二富盐级分(SF2)，其中
-第一富盐级分(SF1)包含至少一些溶解在水中的第一盐，
-第二富盐级分(SF2)包含至少一些固体形式的第二盐，并且
-第一盐和第二盐中的至少一种是能够催化初级原料(FS)的生物质与初级原料(FS)的水的反应以产生富油级分(OF)的盐；并且
[A]
-该方法包括将至少一些第一富盐级分(SF1)和/或至少一些第二富盐级分(SF2)进料到转化反应器(100)的第一反应区(Z1)中，和/或
[B]
-初级原料(FS)包含黑液并且该方法包括
-将至少一些第一富盐级分(SF1)和/或至少一些第二富盐级分(SF2)进料到被配置为回收蒸煮化学品的化学品回收循环中。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述第一盐和所述第二盐中的至少一种是在298K的温度下具有至多-0.5V，优选至多-1.5V的标准电极电势的金属的盐；
优选地
-第一盐是在298K的温度下具有至多-1.5V的标准电极电势的金属的盐；
更优选地
-第一盐是钾(K)或钠(Na)的盐。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述初级原料(FS)的第一盐和第二盐的总含量为至少1wt％，优选5wt％至40wt％；
优选地
-初级原料(FS)的干物质的第一和第二盐的总含量为至少1wt％，优选5wt％至40wt％；
更优选地
-初级原料(FS)包含至少1wt％的钠和/或钾离子；
甚至更优选地
-初级原料(FS)的干物质包含至少1wt％的钠和/或钾离子。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其包括
-将富油级分(OF)和富油级分(OF)的反应产物(RP)中的至少一种冷却，优选冷却至5℃至95℃的温度，以生产液态生物油(OIL)；
优选地，该方法还包括
-从富油级分(OF)或其反应产物(RP)的冷凝物中分离不凝性气体(NCG)和富水级分(WF)中的至少一种，以生产液态生物油(OIL)。
9.根据权利要求8所述的方法，其包括
-从富油级分(OF)或其反应产物(RP)中回收热量，以生产液态生物油(OIL)，以及
-用回收的热量加热至少一部分初级原料(FS)。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其中
-生物油(OIL)的氧含量为至多20％，优选至多15％。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中
-富油级分(OF)的氧含量为至多20wt％，优选至多15wt％。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其包括
-使初级原料(FS)在第一反应区(Z1)中在350℃至450℃的温度和220bar至350bar的压力下反应至少5分钟。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其包括
-在结晶器(310)中使至少一部分第二盐结晶，以形成结晶的第二盐。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其包括
-使至少一部分第二盐结晶到固体颗粒(410)上；
优选地，该方法包括
-使至少一部分第二盐结晶到固体颗粒(410)上，该固体颗粒(410)的密度与第一反应区(Z1)中的材料的密度相差至多25％，
更优选地，该方法包括
-使至少一部分第二盐结晶到中空金属颗粒上。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其包括
-将富油级分(OF)转移到第二反应区(Z2)，和
-使富油级分(OF)在固体催化剂(CAT)的存在下在第二反应区(Z2)中反应，以产生反应产物(RP)；
任选地，该方法包括
-还将氢气(H2)进料到第二反应区(Z2)，和
-使富油级分(OF)和氢气(H2)在第二反应区(Z2)中反应；
优选地，
-固体催化剂(CAT)至少具有脱氧功能。
16.一种用于从生物质生产富油级分(OF)的系统，该系统包括
-转化反应器(100)，其被配置成使初级原料(FS)在第一反应区(Z1)中在至少350℃的温度和至少160bar的压力下反应，以形成经转化的初级原料，所述转化反应器(100)包括
·第一入口(101)，用于让初级原料(FS)进入第一反应区(Z1)，
·第一出口(103)，用于使第一富盐级分(SF1)离开转化反应器(100)，第一富盐级分(SF1)包含溶解在水中的第一盐，
·第二出口(104)，用于使第二富盐级分(SF2)离开转化反应器(100)，第二富盐级分(SF2)包含固体形式的第二盐，以及
·第三出口(105)，用于使富油级分(OF)和富油级分(OF)的反应产物(RP)中的至少一种离开转化反应器(100)，其中
·转化反应器(100)被配置为在至少350°的温度和至少160bar的压力下从经转化的初级原料中分离出第一富盐级分(SF1)、第二富盐级分(SF2)和富油级分(OF)，该系统包括
-泵(120)，其被配置为将初级原料(FS)通过第一入口(101)泵送到压力至少为160bar的第一反应区(Z1)，和
-加热器(130)，其被配置为加热初级原料(FS)、转化反应器(100)、第一富盐级分(SF1)的再循环部分和第二富盐级分(SF2)的再循环部分中的至少一个，使得第一反应区(Z1)中的温度为至少350℃。
17.根据权利要求16所述的系统，其包括
-化学品回收锅炉(500)，其被配置为燃烧黑液，
-第一管道，其被配置为将黑液输送到第一入口(101)，以及
-管道布置，其被配置为将第一富盐级分(SF1)的至少一部分和/或第二富盐级分(SF2)的至少一部分输送到化学品回收锅炉(500)。
18.根据权利要求17所述的系统，其中
-所述管道布置被配置为将第二富盐级分(SF2)的至少一部分输送到化学品回收锅炉(500)；
优选地，该系统包括
-第二管道，其被配置为将黑液输送到化学品回收锅炉(500)，其中
-第二管道包括分支，使得一部分黑液被配置为输送到化学品回收锅炉(500)，并且一部分黑液被配置为通过分支和第一管道输送到第一入口(101)。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的系统，其包括
-用于将至少一些第一富盐级分(SF1)和/或至少一些第二富盐级分(SF2)输送到转化反应器(100)的第一反应区(Z1)中的装置。
20.一种用于由生物质生产富油级分(OF)的系统，该系统包括
-转化反应器(100)，其被配置为使初级原料(FS)在第一反应区(Z1)中在至少350℃的温度和至少160bar的压力下反应，以形成经转化的初级原料，所述转化反应器(100)包括
·第一入口(101)，用于让初级原料(FS)进入第一反应区(Z1)，
·第一出口(103)，用于使第一富盐级分(SF1)离开转化反应器(100)，第一富盐级分(SF1)包含溶解在水中的第一盐，
·第二出口(104)，用于使第二富盐级分(SF2)离开转化反应器(100)，第二富盐级分(SF2)包含固体形式的第二盐，以及
·第三出口(105)，用于使富油级分(OF)和富油级分(OF)的反应产物(RP)中的至少一种离开转化反应器(100)，其中
·转化反应器(100)被配置为在至少350°的温度和至少160bar的压力下从经转化的初级原料中分离出第一富盐级分(SF1)、第二富盐级分(SF2)和富油级分(OF)，该系统包括
-泵(120)，其被配置为将初级原料(FS)通过第一入口(101)泵送到压力至少为160bar的第一反应区(Z1)，和
-加热器(130)，其被配置为加热初级原料(FS)、转化反应器(100)、第一富盐级分(SF1)的再循环部分和第二富盐级分(SF2)的再循环部分中的至少一个，使得第一反应区(Z1)中的温度为至少350℃，和
-用于将至少一些第一富盐级分(SF1)和/或至少一些第二富盐级分(SF2)输送到转化反应器(100)的第一反应区(Z1)中和/或输送到被配置为回收蒸煮化学品的化学品回收循环中的装置。
21.根据权利要求16至20中任一项所述的系统，其包括
-冷却器(110)，其被配置为冷却富油级分(OF)和富油级分(OF)的反应产物(RP)中的至少一种，以生产液态生物油(OIL)，以及
-管道(112)，其用于将富油级分(OF)和反应产物(RP)中的至少一种输送到冷却器(110)。
22.根据权利要求16至21中任一项所述的系统，其中
-转化反应器(100)包括结晶器(310)，该结晶器(310)被配置为使原料(FS)的盐结晶，并且
-结晶器(310)包括第二出口(104)。
23.根据权利要求16至22中任一项所述的系统，其包括
-容器(420)，其被配置为接收第二富盐级分(SF2)，其中在容器(420)中，被固化的盐覆盖的固体颗粒(410)被配置为经受洗涤，和
-管线(422)，其被配置为将经洗涤的固体颗粒从容器(420)输送到转化反应器(100)。
24.根据权利要求16至23中任一项所述的系统，其包括
-在转化反应器(100)或催化反应器(200)的第二工艺区(Z2)中的固体催化剂材料(CAT)，该固体催化剂(CAT)被配置为将富油级分(OF)转化为反应产物(RP)；
优选地，该系统包括
-第二入口(102)，用于让氢气进入第二工艺区(Z2)。
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