專利名稱：：從附著的不溶固體中分離有機材料并轉(zhuǎn)化成有用產(chǎn)物的設備與方法
技術(shù)領域：
：本發(fā)明一般涉及廢物的處理，所述廢物包含附著于不溶固體如骨材料的有機物質(zhì)。典型的廢物包括動物部分、食品加工廢物和城市污水污泥。更具體地，本發(fā)明一般涉及用于將這些廢物質(zhì)轉(zhuǎn)化成商業(yè)上有用的產(chǎn)物，如燃料油、月巴料和專用有機化學品(specialtyorganicchemical)的設備和方法。
背景技術(shù)：
：長期以來人們認識到，許多由人類社會產(chǎn)生的廢產(chǎn)物最終能夠被分解成少量的具有自己內(nèi)在價值的簡單的有機物質(zhì)。如果這種轉(zhuǎn)化能以高能效的方式在足夠大的規(guī)才莫實現(xiàn)，那么可能對社會有巨大的益處。大多數(shù)活質(zhì)(livingmaterial)以及家庭和商業(yè)應用中使用的大多數(shù)合成有機物，包含多種組合物的以碳為基礎的聚合物。在適當?shù)臈l件下，大多數(shù)這樣的物質(zhì)(包括木材、煤、塑料、輪胎和動物廢物)將分解成氣態(tài)產(chǎn)物、油和碳的混合物。物質(zhì)，如農(nóng)業(yè)廢物，可能還包含分解成礦產(chǎn)的無^l4勿。幾乎所有這些產(chǎn)物，無機的或者有機的，可以在有益的宿主中和通?？色@利的應用過程中獲得新生。利用對于不斷增長的人口應對21世紀的挑戰(zhàn)的進程非常重要。人類面對的兩個主要挑戰(zhàn)是應對地球資源的有限供給和減少全球變暖對環(huán)境日益增加的威脅。事實上，很快得到普遍接受的想法是，全球變暖可以通過循環(huán)利用生物圈中以碳為基礎的物質(zhì)來減緩，而不是從地下油類、天然氣和煤礦中引入新的碳源。然而，到今天，生產(chǎn)大量主要包括有機物質(zhì)的廢產(chǎn)物的工業(yè)，在處理和儲存這些廢物以及最大限度地利用這些廢物方面，面臨著巨大的4兆戰(zhàn)。一個恰當?shù)陌咐?，全世界的食品加工工業(yè)每年都產(chǎn)生幾十億磅的富含有機物的廢物。這些廢物與動物和植物產(chǎn)品的加工有關(guān)，包括火雞、魚、雞、豬和牛的加工廢物和飼養(yǎng)廢物(husbandrywaste)。食品加工工業(yè)繼續(xù)增長，其成員在利用他們的廢產(chǎn)物進行某些生產(chǎn)時面臨著巨大的經(jīng)濟和環(huán)境壓力。這些廢產(chǎn)物產(chǎn)生了很多嚴重的問題。這些問題之一是通過填埋(landfilling)、土地利用或者消化食品廢物產(chǎn)生溫室氣體，如二氧化碳和曱烷，沒有任何其它的益處。理想情況下，食品工業(yè)必須采取有效而且經(jīng)濟的方法處理它們的廢物，不排放有氣味或者有害的污染物。最近，很多領域中無用副產(chǎn)物的倉儲成本正在顯著增長?？梢杂脕盹曫B(yǎng)農(nóng)業(yè)牲畜的廢產(chǎn)物的種類越來越受到控制。例如，在歐洲的BSE/CJDC瘋牛病/雅各布病)的恐慌之后，很多廢產(chǎn)物僅僅被儲存起來，等待合適的結(jié)局。很明顯，有額外緊急的需要，以找到清潔處理和使用這些物質(zhì)的可接受的方法。優(yōu)選地，需要發(fā)現(xiàn)將食品加工廢物轉(zhuǎn)化成有用的、高價值產(chǎn)物的方法。尋找處理替代方法的另外的驅(qū)動力是廢水處理法規(guī)的聯(lián)合強制執(zhí)行和污水超量罰款(sewagesurcharge)的增加。食品加工工業(yè)必須尋找有成本效益的(cost-effective)技術(shù)，以提供它們的廢水和固體(濕)廢物的預處理或者完全處理。在歷史上，位于城市設施中或者毗鄰城市設施的食品加工設備依賴于用于廢水處理和處置的本地公有的處理工廠(POTWs)。漸漸地，因為強制執(zhí)行更加嚴格，這種方法變得越來越不可行。遵守廢水處理規(guī)定的壓力增大。建立新POTWs和升級POTWs的財政資助的減少也表明這種方法的吸引力減弱。因此，食品加工工業(yè)在如何有效地處理其不可食用的產(chǎn)物方面的壓力越來越大。耐久性化學物(persistentchemical),比如二嗯英(dioxin)的生物積累，和威脅生命的疾病，比如瘋牛病(BSE)傳播的可能性，是對食品加工者和同樣對食品消費者的另一個威脅。通過將食品加工殘余物重新喂養(yǎng)家畜(farmanimal)，這種威脅被大大加劇。食品加工工業(yè)需要經(jīng)濟的解決方法來打破此循環(huán)。此外，城市和地區(qū)下水道管理機構(gòu)正在要求行業(yè)降低有機生化需氧量(biochemicaloxygendemand)(BOD),化學需氧量(COD)和下水道上的固體負載。由于含有大量的懸浮固體、氨和蛋白質(zhì)化合物的高強度的食品加工廢水中通常存在高BOD濃度，所以食品加工工業(yè)正受到額外的嚴格審查。食品加工設備需要有成本效益而且是專用的處理技術(shù)，來有效地處理它們的廢水和固體廢物。在其它工業(yè)，相似的問題以很多不同的方式增加、擴大和放大。例如，與將動物廢物加熱轉(zhuǎn)化成脂肪和蛋白質(zhì)的煉制廠(renderingplant)有關(guān)的臭氣散發(fā)的產(chǎn)生是所述的問題之一。另一個例子是包含高濃度的病原體的城市生物固體的土地利用。另外，處理任何包含動物身體部分，或者來源于動物身體部分的有機廢物時，很大的困難是從固體物質(zhì)，例如骨分離有用的有機物質(zhì)。最終，骨和其它固體產(chǎn)物，比如礦物質(zhì)必須被分離出來，因為它們會在容器內(nèi)壁上形成垢的積聚，并可導致管道和泵表面上的結(jié)垢和腐蝕，所有這些顯著增加工廠操作成本。但是，在不溶固體，如骨材料能夠被分離出來之前，優(yōu)選去除附著于其上的有機物質(zhì)。這些有機物質(zhì)包含蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物，并具有潛在的高價值。當這些有機物繼續(xù)附著于骨材料時，這些物質(zhì)的顆粒大小增加，并在工廠設備中導致沉積物形成和腐蝕。如果有機物質(zhì)保持附著于固體物質(zhì)，當固體物質(zhì)被濾出時有機物質(zhì)也可能丟失，從而導致從有機物質(zhì)得到的產(chǎn)物產(chǎn)量下降。好氧和厭氧的消化設備(digester)都在污水處理廠中用來處理城市污水污泥(municipalsewagesludge)。有很多與它們的使用相關(guān)的問題。它們操作的基本原理是將富含生物質(zhì)的物質(zhì)(biologicallyrichmaterial)導入大的存儲容器，所述容器中包含能夠消化生物質(zhì)的細菌。通常，將溶解的固體導入好氧消化設備，并將懸浮固體導入?yún)捬跸O備。一旦提供的營養(yǎng)物質(zhì)耗盡，細菌就無法維持它們自己的生存而死亡。消化階段的終產(chǎn)物是包含死亡細菌的污泥，并且必須用某種方法處理。得到的物質(zhì)的一個問題是它仍然含有病原可長達17天，而且操作條件難以維持。例如，相對大的容器(典型的直徑為20-30英尺)通常保持在85。F以上，并在一些情況下為122。F以上。工業(yè)上，特別是食品加工工業(yè)上目前可以使用的所有處理技術(shù)，都具有明顯的局限性和不足，這為尋找替代方法提供了動機。這適用于除使用現(xiàn)有的POTWS之外的技術(shù)。具體來說，四類方法，地面處理(填埋、堆肥、土地利用)、生物處理、傳統(tǒng)熱氧化處理，如焚化/燃燒，以及熱解(pyrolysis)/氣化，都有各自的不足。地面處理的不足包括搬運(haulage)或者運輸成本高、極可能因泄露而污染地下水，還有與地面物質(zhì)接觸會產(chǎn)生高濃度的危險污染物(例如土地利用中的病原體)。掩埋產(chǎn)生可能帶來空氣污染問題的氣體，包括產(chǎn)生溫室氣體。廢物的生物處理的缺點包括難以控制，而且因為難以確定進入土壤的氣流是否足夠，所以不能確定性能。如果使用好氧細菌，必須保持氣流量以提供氧氣。例如，可以開發(fā)出細菌來消耗特定化合物，當把這些細菌置于土壤中時，它們活化替代的酶系統(tǒng)以消耗最容易獲得的化合物。進行焚化或燃燒的比較陳舊的設備(unit)的不足包括需要增加設備來滿足政府不斷制定的更加嚴格的空氣污染排放標準。而且也可花費比其它技術(shù)更長的時間來獲得用于焚化裝置空氣排放許可，因為重要的社會團體(community)關(guān)注焚化問題。另外，處理排氣裝置的廢物意味著處理大體積的氣體，從而需要非常大的工廠設備。原料的熱值也很低。有些焚化爐與固體燃料或者固體廢物不兼容，因為這些物質(zhì)將在爐內(nèi)太高的位置開始氧化。相反，原料中的高濕度也是問題，因為在焚化或者燃燒過程中，水會被汽化并去除，這個過程中水被汽化需要大約1000Btu/lb。這表示大量的熱量/能量在系統(tǒng)中丟失。所采用的技術(shù)的最后一個類別熱解/汽化是吸引人的，因為不像提到的其它方法，它試圖將廢物轉(zhuǎn)化成可以利用的材料，比如油和碳。在尋找分解廢產(chǎn)物的最優(yōu)方法時，主要的考量是如何調(diào)整得到的物質(zhì)的組成，同時將實現(xiàn)分解所需的能量最小化。過去，所采用的主要熱解和汽化方法試圖在單一階段的過程中分解廢產(chǎn)物，但是已發(fā)現(xiàn)單一的階段不能對終產(chǎn)物的純度和組成提供足夠的控制。具體來說，某些物質(zhì)分解的溫度和其它物質(zhì)不同。例如，從文獻得知，朊病毒石皮壞(priondestruction)處理和水熱(hydrothermal)處理i成市污水污泥時，蛋白質(zhì)分解發(fā)生在275°F以上的溫度范圍中(參見，例如，Yoshida,etal.，"ProductionofOrganicAcidsandAminoAcidsfromFishMeatbySub-CriticalWaterHydrolysis"，5/o^c/z"o/.尸rag.，15:1090-1094(1999》。已將熱解爐用于將有機物質(zhì)分解成氣體、油和焦油，以及含碳的物質(zhì)。熱解爐允許將有機物質(zhì)加熱到高溫，~400-500°C,但是能量效率差，而且?guī)缀鯚o法控制所得物質(zhì)的組成。具體來說，大多數(shù)廢產(chǎn)物，特別是那些來自農(nóng)業(yè)的廢產(chǎn)物含有多達50%的水。熱解爐需要蒸去水分，這個過程非常需要能量。另外，熱解室需要比較大，以將處理量最大化，但是這會帶來熱解室中顯著的溫度梯度。因此，熱解過程涉及對廢產(chǎn)物的不均勻加熱，并使得到的終產(chǎn)物的質(zhì)量較差，或者其中含有不純的焦油和油。已將汽化器用于實現(xiàn)廢棄產(chǎn)物的部分燃燒。大體來說，將氣體(通常是空氣、氧氣或者蒸汽)以不足以氧化所有的可燃物質(zhì)的量經(jīng)過廢產(chǎn)物。因此，生成了一些燃燒產(chǎn)物，比如C02、H20、CO、H2和輕的烴類，而產(chǎn)生的熱量將剩余的廢產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成油、氣體和含碳的物質(zhì)。產(chǎn)生的氣體將包含一些輸入的氣體，但是生成的任何氣體的體積都太大以至于不能儲存，且必須立刻使用，或者通過管路運送到能利用它們的地方。汽化器還受到與熱解爐相同的一些不足的困擾例如，含水的廢產(chǎn)物將在汽化水分的過程中消耗大量能量。熱解和汽化方法都另外存在問題，就是得到的物質(zhì)含有含量不可接受的雜質(zhì)。具體地說，廢產(chǎn)物中含硫和含氯的物質(zhì)在得到的終產(chǎn)物中分別產(chǎn)生含疏的化合物，比如硫醇(mercaptan)和有機氯化物。通常，烴油中可以容許l-2ppm的氯化烴類，但是汽化或熱解方法都不能保證可靠地達到這樣低的水平。此外，熱解和汽化方法具有低的效率，通常大約30%。之所以如此的一個原因是產(chǎn)物在熱含量(calorificcontent)方面并不是最佳的。進一步的原因是，在單一階段的過程中，物質(zhì)并不是以能夠容易允許它們的能量在過程中有效地重新使用的方式產(chǎn)生。例如，難以收集(capture)所產(chǎn)生的固體產(chǎn)物中的熱能，并重新定向使其有助于加熱反應容器。所有這些方法都將從預處理步驟中受益，該步驟能有效地從固體，如骨中分離有機物質(zhì)，從而易于進行泵送以及全面探測原料的熱值?？偟膩碚f，熱解/汽化方法受到幾個方面的困擾。油產(chǎn)物通常富含不合需要的高粘度組分，如焦油和瀝青(asphalt)。熱解和汽化過程都有差的傳熱性能，因此不能均勻受熱。所以，終產(chǎn)物的數(shù)量相差很大，很少有足夠用于經(jīng)濟性回收的數(shù)量或質(zhì)量。濕的原料需要大量能量來汽化，代表系統(tǒng)因為水作為排氣管(stack)中氣體離開而帶來大量的能量損失。因此，總而言之，熱解/汽化的缺點是總體4乘作成本高，方法耗費資金而且一些副產(chǎn)物可能價值有限或者沒有價值。盡管有熱解和汽化方法很多不同變體，但是所有這些方法都受大體類似的不足所困擾，用兩階段過程代替原來方法中的單一階段過程的系統(tǒng)，例如美國專利nos.5，269，947、5,360,553和5,543,061能夠顯著增加處理效率。在第一階段(通常被稱為"濕"階段)，廢產(chǎn)物被加熱至大約200-250°C，加壓至大約20-120個大氣壓。在這樣的條件下，廢物質(zhì)中的水分使可能存在的許多生物聚合物，比如脂肪和蛋白質(zhì)發(fā)生水解以生成油的混合物。在第二階段(經(jīng)常被稱為"干，，階段)，混合物迅速降至低壓，在這期間，大約一半的水成為蒸汽餾出(driveoff)。仍將混合物加熱以進一步蒸發(fā)掉剩余的水分，同時將混合物最終分解成氣態(tài)產(chǎn)物、油和碳。這些兩階段方法中主要的進步是能夠比任何先前的單一階段過程產(chǎn)生質(zhì)量更高、更有用的油混合物。然而，這種方法得到的產(chǎn)物仍然受到污染問題的困擾，受到材料，比如含硫和含氯的化合物的困擾，而且需要汽化大量水仍然帶來大量的能源損失。另外，沒有從固體如骨中去除有機物質(zhì)的方法，這些兩階段方法還難以成為商業(yè)上可行的。因此，需要處理廢物和低價值產(chǎn)物的方法，以可接受的基建(capital)和操作成本來產(chǎn)生純度和組成可靠的有用材料。這一方法中還包括了處理不同種類的原料，比如動物物質(zhì)混合物的方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是處理包含有機物質(zhì)的廢物和低價值產(chǎn)品，所述有機物質(zhì)附著于不溶固體，如骨材料，從而以可靠的純度和組成，以可接受的成本，不產(chǎn)生惡臭氣體，而且高能效地產(chǎn)生有用材料。具體地說，本發(fā)明包含多階段方法，將多種具有較少商業(yè)價值或用途的原料轉(zhuǎn)化成有用的材料，包括氣體、油、專用化學品(specialtychmical)(比如脂肪酸)、肥料和碳固體。本發(fā)明還包含設備，該設備用于實施將廢產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成有用材料的多階段方法，和由所迷方法產(chǎn)生的至少一種油產(chǎn)品。本發(fā)明的設備和方法可具體應用于處理有機和無機廢物，包括來自家禽(如火雞、雞和鴕鳥)、牛、豬、魚和任何其它動物的下腳料(offal)，以及其它廢產(chǎn)品，如動物糞肥(manure)、油脂、植物油和城市污水污泥。本發(fā)明也可應用于不再適合人類食用的死亡或者患病的動物肉體(carcasses)的處理?？偟膩碚f，本發(fā)明的方法通過施加足夠的熱量來從固體材料，如骨分解(breakapart)有機物質(zhì)，由包含一種或多種碳化合物的原材料(rawmaterial)產(chǎn)生原料(feedstock),所述碳化合物附著于不溶固體，如骨材料；將合適制備的原料進行加熱和加壓，分離出所得物料的多種組分，然后對這些組分中的一種或多種進一步加熱和加壓。本發(fā)明的方法中的不同點產(chǎn)生的多種物質(zhì)可以循環(huán)利用，并用于在本發(fā)明的方法中起其它作用。本發(fā)明包括將包含有機物質(zhì)的原料轉(zhuǎn)化成至少一種有用的物質(zhì)的方法，所述有機物質(zhì)附著于不溶固體，如骨材料，所述方法包括從原料制備漿液；在第一反應中將漿液反應以產(chǎn)生反應后的物料，其包含至少一種反應后的固體產(chǎn)物、至少一種反應后的液體產(chǎn)物，和水；從反應后的物料中分離至少一種反應后的固體產(chǎn)物、水，和至少一種反應后的液體產(chǎn)物；和在第二反應中將至少一種反應后的液體產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成至少一種有用物質(zhì)。本發(fā)明還包括將包含有機物質(zhì)的原料轉(zhuǎn)化成至少一種有用的物質(zhì)的設備，所述有機物質(zhì)附著于不溶固體，如骨材料，所述設備包括預處理單元，將其配置以從原料產(chǎn)生加熱的漿液；初步分離單元，用于從加熱的漿液分離出固體物質(zhì)以得到液體混合物；與容器相連以接收液體混合物的第一階段反應器，配置第一階段反應器以使液體混合物進行第一次升溫和第一次加壓，從而產(chǎn)生反應后的物料，其中包含至少一種反應后的固體產(chǎn)物、至少一種反應后的液體產(chǎn)物，和水；至少一個分離單元，其與第一階段反應器相連以接收至少一種固體產(chǎn)物、至少一種液體產(chǎn)物，和水，配置此單元以將至少一種反應后的固體產(chǎn)物、水和至少一種反應后的液體產(chǎn)物分離出來；和第三階段反應器，其與分離單元相連以接收至少一種反應后的液體產(chǎn)物，配置第三階段反應器以使至少一種反應后的液體產(chǎn)物進行第二次加壓和第二次升溫，從而將至少一種反應后的液體產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成至少一種有用材料。在優(yōu)選的實施方案中，預處理單元包含制備單元，其包括制漿設備來從原料制得原料漿液；與原料制備單元相連的容器，接收來自原料制備單元的原料漿液，以及額外設備，如泵和熱交換器，它們經(jīng)配置對漿液加壓和加熱從而產(chǎn)生加熱的漿液。本發(fā)明還包括將包含附著在不溶固體，如骨材料上的有機物質(zhì)的原料轉(zhuǎn)化成至少一種有用的物質(zhì)的方法，其包括通過加熱原料制備漿液，使附著于固體材料，如骨的有機物質(zhì)從其中分離；使?jié){液通過熱交換器，其中通有一種或多種氣體，以產(chǎn)生調(diào)節(jié)的漿液；從調(diào)節(jié)的漿液中分離出固體物質(zhì)；在第一反應中使調(diào)節(jié)的漿液發(fā)生反應，其中釋放出蒸汽和氣體，以制備反應后的物料，其包含至少一種反應后的固體產(chǎn)物、至少一種反應后的液體產(chǎn)物，和水，其中反應后的固體產(chǎn)物包括至少一種礦物質(zhì)；降低反應后的物料的溫度和壓力以產(chǎn)生中間物料；從中間物料中分離至少一種礦物質(zhì)，從而產(chǎn)生混合物，其包含至少一種反應后的液體產(chǎn)物和水；將所述的水轉(zhuǎn)移至存儲裝置；將所述至少一種反應后的液體產(chǎn)物進行第二反應，其中產(chǎn)生碳固體及烴蒸氣和氣體的混合物。本發(fā)明還包括將城市污水污泥轉(zhuǎn)化成至少一種有用材料的方法，其包括從城市污水污泥中制備漿液；加熱漿液以使附著于包含在其中的無機物質(zhì)的有機物質(zhì)分解，并分離出得到的固體物質(zhì)；在第一反應中使?jié){液發(fā)生反應以制備反應后的物料，其包含至少一種反應后的固體產(chǎn)物、至少一種反應后的液體產(chǎn)物，和水；從該反應后的物料中分離所述至少一種反應后的固體產(chǎn)物、水和至少一種反應后的液體產(chǎn)物；將所述至少一種反應后的液體產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成至少一種有用材料；和在第二反應中將所述至少一種固體產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成烴油的混合物、燃料氣體，以及礦物質(zhì)和碳的混合物。本發(fā)明還包括將動物廢物轉(zhuǎn)化成至少一種有用的物質(zhì)的方法，所述動物廢物包括附著于不溶固體，如骨材料的有機物質(zhì)，包括任何動物體部分，例如火雞下水或者牛內(nèi)臟(beefpaunch),所述方法包括A^動物廢物制得漿液；加熱漿液以分解有機物質(zhì)，如蛋白質(zhì)的(proteinaceous)化合物，這些有機物質(zhì)附著于骨和包含在其中的其它無機固體，使得有機物質(zhì)與骨和無機固體分離；分離出由于加熱漿液產(chǎn)生的固體物質(zhì)，以產(chǎn)生液體混合物；在第一反應中使液體混合物發(fā)生反應以制備反應后的物料，其包括至少一種反應后的固體產(chǎn)物、和至少一種反應后的液體產(chǎn)物，和水；從反應后的物料中分離至少一種反應后的固體產(chǎn)物、水和至少一種反應后的液體產(chǎn)物；和在第二反應中將至少一種反應后的液體產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成烴油的混合物、燃料氣體和碳(amixtureofhydrocarbonoils,fuelgas，andcarbon)。本發(fā)明進一步包含了有效地從動物廢物中去除骨頭和其它固體物質(zhì)的方法，如可以用于將動物廢物制成動物食品的煉制過程，以及用于任何其它要求將動物身體部分和廢物轉(zhuǎn)化成有價值的產(chǎn)物，如燃料和動物飼料的過程。因此，本發(fā)明進一步包括用于煉制動物體部分的方法，所述動物體部分包含附著于不溶固體的有機物質(zhì)，所述方法包括從動物體部分制得漿液；加熱漿液以產(chǎn)生液體混合物和不溶物質(zhì)；和除去骨材料。本發(fā)明還進一步包括通過方法制造的燃料油，其中所述方法包括從含碳原料制備漿液，所述原料還包含有附著的不溶固體，如骨材料；加熱漿液以分解附著于包含在其中的無機物質(zhì)的有機物質(zhì)，并分離出得到的固體物質(zhì)，以產(chǎn)生液體混合物；在第一反應中^f吏液體混合物發(fā)生反應以制備反應后的物料，其包括至少一種反應后的固體產(chǎn)物、至少一種反應后的液體產(chǎn)物，和水；從該反應后的物料中分離所述至少一種反應后的固體產(chǎn)物、水和至少一種反應后的液體產(chǎn)物；在第二反應中將所述至少一種反應后的液體產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成燃料油。圖1顯示本發(fā)明的總體方法的流程圖；圖2顯示實施本發(fā)明的方法的設備；圖3顯示本發(fā)明的方法中的制備和第一階段反應的流程圖；圖4顯示本發(fā)明的方法中第二階段、分離階段的流程圖；圖5顯示本發(fā)明的方法中第三階段反應的流程圖；圖6顯示實施本發(fā)明的方法中第三階段的設備；圖7顯示用于從流體中分離精細的懸浮固體的設備；和圖8A和8B分別顯示本發(fā)明的方法中第三階段反應器和冷卻器/冷凝器的使用。圖9顯示在不同溫度下，原料的粘度與剪切速率之間的關(guān)系。發(fā)明詳述本發(fā)明的方法主要用于從社會普遍產(chǎn)生的、或者從普通家用過程中產(chǎn)生的、或者從工業(yè)操作(commercialoperation)中產(chǎn)生的低價值或者廢產(chǎn)物中，產(chǎn)生一種或多種有用材料，其中的低值或者廢產(chǎn)物包含附著于不溶固體的有機物質(zhì)。所述的不溶固體通常包括粉末狀和顆粒狀物質(zhì)，如礦物質(zhì)和特別是骨骼部分，如骨材料。通常，本發(fā)明的方法用于廢產(chǎn)物，或者其它低值產(chǎn)物，例如油脂，其中包含很大比例的有機物質(zhì)。然而，本發(fā)明也可用于將通常不認為是低價值的其它產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成高價值產(chǎn)物。此處使用的有機物質(zhì)是本領域中普通技術(shù)人員通常理解的那些有機物質(zhì)。具體地，使用本發(fā)明時，有機物質(zhì)是那些其組成元素包括碳連同一種或更多其它元素的物質(zhì)，所述其它元素包括氫、氧、氮、硫和磷，以及鹵素，具體為氟、氯、溴和碘。就本發(fā)明的目的而言，有機物質(zhì)也包括含有碳連同諸如砷、硒和硅的元素、以及有機分子的鹽，和有機分子與金屬的復合物，所述金屬例如但不僅限于鎂、汞、鐵、鋅、鉻、銅、鉛、鋁和錫。本發(fā)明使用的很多有機物質(zhì)來自生物來源，并包含蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、淀粉、核酸、碳水化合物、纖維素、木質(zhì)素和曱殼質(zhì)(chitin),以及全細胞。本發(fā)明使用的其它有機物質(zhì)具有人造或者合成的來源，如塑料和其它石油衍生產(chǎn)物。在本發(fā)明的方法中，將原料加熱和加壓至需要的程度，以分解原-fr的有機組分，特別是蛋白質(zhì)的長分子鏈，并分離附著于包含在其中的無機固體，如骨的任何有機組分。因此，原料在分子水平被分解成一種或多種組成物質(zhì)。在本方法中，原料從成本或者低價值轉(zhuǎn)化成利潤，或者顯著降低成本，或者提高價值。重要地是，本方法能夠破壞病原體。可以理解的是，如本文所使角(hom),或者軟骨(cartilage)，蛋白質(zhì)材:扦可能附著于這些部分，在只加熱的條件下這些部分通常不會分解。本發(fā)明的基本方法設計用于處理可能的任何廢物或者低值產(chǎn)物，所述的廢物或者低值產(chǎn)物包含附著于不溶固體，如骨材料的有機物質(zhì)，尤其是來自任何動物的任何動物體部分，并單獨包括下述任一種或其組合食品制造和銷售的副產(chǎn)物，如火雞下水、煎炸廢油、玉米秸(cornstalk)、稻殼(ricehull)、廢泮牛(wastescrap)、最后壓才窄的食用油(last-pressedibleoil)，長口油菜(canola)油、大豆油、棕櫚油、椰子油、菜籽油、棉籽油、谷物(com)油或者橄欖油，以及其它油、食物加工廢物和海鮮工業(yè)廢物；造紙和其它木材工業(yè)生產(chǎn)的副產(chǎn)物，如纖維素和木質(zhì)素副產(chǎn)物，以及紙漿廢液(paper-pulpeffluent);場地廢物(yardwaste),如葉子和草剪切物(grassclipping);4侖胎；塑并+并瓦；海港才S出的沉積物(harbor-dredgedsediment);用過的塑料和電子設備，如舊電腦；城市固體廢物；煉油殘余物；工業(yè)污泥；甘蔗渣(bagasse);海生才直物(seaweed);經(jīng)研磨的廢物；黑液(blackliquor);煤精制廢物(coalrefinerywaste);瀝青砂(tarsand);頁巖油(shaleoil);鉆4果泥漿(drillingmud);廢棉(cottonwaste);農(nóng)業(yè)加工廢物(agriculturalprocessingwaste),如動物糞便；傳染性醫(yī)療廢物；生物病原體；和甚至一些物質(zhì)，如可以用來制造生物武器的炭疽孢子(anthraxspore)?？梢岳斫獾氖?，上述物質(zhì)列表并不是完全的列表。在上述列表中，甘蔗渣是來自甘蔗加工的副產(chǎn)物，而黑液是化學制木漿(chemicalwood-pulping)的副產(chǎn)物，化學制木漿通過溶解木屑，釋放(liberate)木質(zhì)素，去除(free)纖維以產(chǎn)生木質(zhì)素和半纖維素溶液。本發(fā)明使用的廢產(chǎn)物通常是其它工業(yè)過程、商業(yè)制備和家用或市政(mimicipal)用途的副產(chǎn)物或者終產(chǎn)物，它們通常沒有其它直接的用途和/或被一般地處理。類似地，低值產(chǎn)物可為其它工業(yè)過程、商業(yè)制備和家用或者市政用途的副產(chǎn)物或者終產(chǎn)物，但通常為具有低的轉(zhuǎn)售價值和/或需要一些進一步的處理以轉(zhuǎn)化成有用物質(zhì)的物質(zhì)。在使用本發(fā)明的方法時，通常將廢物和低值產(chǎn)物稱為原料(feedstock)或者原材料(rawfeed)。也可以這樣理解，本發(fā)明的方法使用的原材料可包含來自多種來源的和多種不同類型的廢物和/或低值產(chǎn)物。例如，在方便的條件下，可將食品加工廢物與農(nóng)業(yè)加工廢物組合并同時進行處理。本發(fā)明使用的其它代表性的原材料包括城市污水污泥。通過本發(fā)明的實施方案處理的廢物和低值物質(zhì)通常轉(zhuǎn)化成三種類型的有用材料，所有這些材料都有價值，而本質(zhì)上對環(huán)境無害高品質(zhì)油(high-qualityoil);清潔燃燒的氣體(clean-burninggas);以及純化的固體，其包括礦物質(zhì)和可以用作燃料、肥料或者制造業(yè)原材料的碳固體。此外，在本發(fā)明所述處理的過程中會產(chǎn)生多種側(cè)流(sidestream),其包括某些情況下類似"濃魚汁(fishsoluble)"的濃縮物。通常，有用的材料被認為是那些比廢物、低i"介值物質(zhì)或者其它作為原料使用的材料具有更高的經(jīng)濟價值的材料。例如，這些有用的材料可具有更高的熱值(calorificcontent),或者比它們的原料具有更廣泛的應用。本發(fā)明所述方法包括多個階段，如圖1和2所示。圖l概括地顯示本發(fā)明方法的實施方案的主要特點。圖2顯示實施本發(fā)明方法的代表性設備200。圖1中所示的原材料100可能是任何廢產(chǎn)物或者低值的有機和/或無機物流。優(yōu)選地，原材料包含大量的含碳物質(zhì)，而且原材料來自于食品加工廢物或者含有相當比例的動物體部分的其它材料。原材料100進入制備階段110。制備階段的一個方面是使用制漿和其它研磨技術(shù)以將原材料的尺寸減小到適于泵送(pumping)的大小。制備階段可能包含一個或多個步驟，而且可包括向原材料中加入材料，或者從原材料中去除材料，得到漿液112,將漿液112加熱以分解蛋白質(zhì)組分，并從骨中分離有機物質(zhì)，然后將得到的液體混合物傳送至第一階段120。制漿過程可包括向原材料100中加水(或者其它合適的流體)，視它的起始含水量(initialwatercontent)而定。使用漿液是有益的，因為在制備階段110中的濕磨減小摩擦和能量消耗，而且可以很容易地通過泵將漿液從一個容器轉(zhuǎn)移到另一個。合適的制漿設備包括碎漿機(pulper)、串聯(lián)的磨碎機(in-linegrinder)或者maserator。蒸汽和氣體的混合物121從制備階段110中釋放。骨和其它無機礦物質(zhì)是動物和動物廢物的不可缺的部分。以蛋白質(zhì)、脂肪和碳水化合物形式存在的有機物質(zhì)物理性地和化學性地附著在這些無才幾礦物質(zhì)上，使得處理有機物質(zhì)轉(zhuǎn)化成有價值產(chǎn)物變得困難，除非將兩者分離。因此，在步驟114,漿液^皮加熱至275T和380。F之間的溫度，優(yōu)選地在275°F和325。F之間，甚至更優(yōu)選在300。F和325。F之間，為的是從有^L組分中分離骨和其它固體物質(zhì)。加熱進行至少15分鐘，優(yōu)選45分鐘。加熱時間耳又決于溫度，短至15分鐘這樣則需要較高的溫度，而一小時以上可以在所述范圍的較低溫度加熱。加熱到這樣的溫度顯著地降低漿液的總體粘度，而且與原料中蛋白質(zhì)物質(zhì)水解成氨基酸結(jié)構(gòu)單元(buildingblock)(或者二肽和三肽)相一致，這樣可破壞與礦物質(zhì)的物理和化學鍵。所述粘度的降低使得可以從漿液中分離附著的不溶固體如骨材料116，其包含不需要的礦物質(zhì)和粉碎的骨，從而得到隨后進入第一階段的液體混合物118。從這一階段分離出的礦物質(zhì)主要包括粉末狀和顆粒狀骨材料，以及一定量來自沙子、土壤或者其它進入原料中的污染物的礦物質(zhì)。從剩余的物質(zhì)中分離礦物質(zhì)可以通過重力分離實現(xiàn)，或者采用本領域普通技術(shù)人員熟悉的其它分離設備，如液/固離心機、篩子或者過濾器。這樣分離的礦物質(zhì)可以用作礦物質(zhì)肥料。盡管分離的礦物質(zhì)不含有機物質(zhì)，但是實際上有痕量的有機物質(zhì)會通過(proceedthrough)分離過程。分離得到的液體混合物118通常包含含有脂肪和碳水化合物的油相，和其中溶解了由蛋白質(zhì)得到的氨基酸和小肽的水相。該液體混合物還額外包含一些不溶物，其包括一些礦物質(zhì)和一些未被分解的肽。如本領域普通技術(shù)人員所理解的，步驟114的加熱過程還可以應用于其它過程，如動物煉制，其中將包含骨和礦物質(zhì)的動物廢物分解以形成其它可利用的材料。通常來說，對這樣的原料，加熱到275下與380。F之間，優(yōu)選275。F與325。F之間，甚至更優(yōu)選300。F與325。F之間，將實現(xiàn)與迄今為止可能的方法相比更有效地從骨和礦物質(zhì)中分離有機物質(zhì)的方法。因此，這樣的方法將促進從剩余原料中分離骨和礦物質(zhì)，得到更純的有機部分，并導致因為附著于無法利用的礦物質(zhì)而被浪費的有機物質(zhì)的量降低。因此，本發(fā)明進一步包括了用于煉制含有附著在不溶固體上的有才幾物質(zhì)的動物體部分的方法，其包括從動物體部分制備漿液；將漿液加熱到275下與380。F之間，優(yōu)選275。F與325。F之間，甚至更優(yōu)選300。F與325。F之間，以產(chǎn)生液體混合物和不溶礦物質(zhì)；和去除骨材料。要注意的是先前存在的動物煉制過程通常不將原料加熱到這樣高的溫度，而通常僅加熱到212°F(100°C)以下的溫度。此外，先前存在的煉制動物的方法通常產(chǎn)生兩批產(chǎn)物一批是肉+骨粉(bonemeal)，第二批是脂肪。相反地，本發(fā)明的方法產(chǎn)生不同組分的兩批產(chǎn)物固體物質(zhì)，主要包含骨，它被完全分離出來，并可以用作例如礦物質(zhì)肥料；和液體部分，其本身包含分開的可以用來制造脂肪酸的油部分，和可以用作動物食品來源的水部分(其包含溶解在水中的氨基酸)。在第一階段120中，將漿液進行加熱和加壓，漿液在其中發(fā)生了第一反應，也稱為第一階段反應。這樣的熱和壓力條件導致漿液中還未分解的生物組分的細胞結(jié)構(gòu)破壞，從而釋放組成分子，如蛋白質(zhì)、脂肪、核酸和碳水化混合物。具體地，脂肪可被部分分解以得到可漂浮的(floatable)有機物質(zhì)，如脂肪酸(包含羧酸基團)和水溶性的丙三醇(也就是包含3個羥基的分子)。至此仍保持完整的蛋白質(zhì)和多肽，如果有的話，通常被分解成更簡單的多肽、肽和組成氨基酸。碳水化合物主要分解成更簡單的、水溶性的糖。此外，第一階段中水的存在是有利的，因為它有助于將熱量傳遞給原料?？梢岳斫獾氖?，在與本發(fā)明的實施方案一起使用時，術(shù)語起反應(react)、發(fā)生反應的(reacting)和反應(reaction)可以涵蓋很多不同類型的化學變化。具體來說，術(shù)語反應可涵蓋由于兩個或者更多種物質(zhì)的組合(combination)或者聯(lián)合(association),以生成一個或多個產(chǎn)物而產(chǎn)生的化學變化，并可以涵蓋如通過溫度、壓力條件，或者電磁輻射影響所誘導的，涉及將單一物質(zhì)分解(breakdown)或者轉(zhuǎn)化(transformation)的其它類型的分解(decomposition)和轉(zhuǎn)化(conversion),還可以進一步涵蓋與溶劑有關(guān)的轉(zhuǎn)化，如水解。還可以進一步理解的是，當本文使用術(shù)語"反應"或者"起反應，，來描述方法，或者方法中的階段時，可同時在發(fā)生一個以上的化學變化。因此，例如，反應可能同時包括水解和分解。蒸汽和氣體產(chǎn)物的混合物126通常在第一階段120從漿液中釋放。第一階段得到的反應后的物料122通常由反應后的固體產(chǎn)物的混合物，和反應后的液體產(chǎn)物的混合物組成。這些不同的產(chǎn)物通常被表征為油相、水相和濕礦物質(zhì)相。水相和油相通常含有各種溶解的有機物質(zhì)。在第一階段120產(chǎn)生的蒸汽和氣體的混合物126優(yōu)選由冷凝器分離，而蒸汽用于預熱進入的漿液。然后反應后的物料122被送至分離階段130，其中將蒸汽和氣體的其它混合物132去除，并將礦物質(zhì)混合物134或者其它固體物質(zhì)被分離出來。優(yōu)選地，在此階段獲得的固體物質(zhì)不包含碳固體，除非碳固體存在于輸入的原料中。分離階段130可能包含一個以上單獨的分離。中含有可溶物)和有機液體500組成。有機液體500通常是包含含碳物質(zhì)混合物的液體，如來自第一反應的反應后的液體產(chǎn)物。優(yōu)選地，大多數(shù)生成水138^皮分離出來，而液體產(chǎn)物，如有機液體500被定向至第三階^殳140。因此，有機液體優(yōu)選地包含反應后的液體產(chǎn)物，所述液體產(chǎn)物從水中分離并在大多數(shù)情況下也從反應后的固體產(chǎn)物中分離。生成水138包含大量化合物，所述化合物包括含硫和含氯的物質(zhì)，并被優(yōu)選地轉(zhuǎn)移用于濃縮139。期望分離出這些化合物，而且，在優(yōu)選實施方案中，濃縮產(chǎn)生冷凝物151(其純度通常好于城市強度(municipal-strength)廢水)和濃縮物153(其在4艮多情況下可以用作類似于濃魚汁的液體肥料)?？蓪⒁恍┯胁艓滓后w500轉(zhuǎn)移至任選的分離137,例如通過有機液體的分餾，形成專用有機化學品143，如脂肪酸或者氨基酸。殘余餾分(residualfraction)分鎦液體145經(jīng)常被稱為"重液體(heavyliquor)",其中包含不能用作專用化學品的部分，可以:帔重新定向至第三階,殳140。當原料是城市污水污泥時，來自第一階段反應的反應后的物料122通常包含生成水、先前未分離的一些無機物質(zhì)，和少量的有機液體。然后轉(zhuǎn)移來自城市污水污泥的生成水用于濃縮以形成可以用作肥料的產(chǎn)物。在第三階段140中，有機液體500被施加一定條件，在該條件下進行第二反應。有機液體還可能包括一定數(shù)量的反應后的固體產(chǎn)物，所述固體產(chǎn)物也被傳送到第三階段。有機液體和反應后的固體產(chǎn)物一起可被稱作固體基質(zhì)(solidmatrix)。在第二反應中，有機液體#:轉(zhuǎn)化成有用物質(zhì)的混合物，其中通常包括碳固體142,和烴類混合物，該混合物通常作為烴蒸汽和氣體148被釋放。這樣的轉(zhuǎn)化可涉及有機液體中一種或多種物質(zhì)的分解。第三階辜史中合適的條件通常使用相對于第一階段升高的溫度，使用相對于第一階段降低的壓力。第三階段通常不涉及使用添加的水。碳固體142通常類似于焦碳(coke),即通常是堅硬的含碳物質(zhì)，其具有高熱值適合用作燃料。碳固體142優(yōu)選含有很少，如果有的話，不可燃的礦物質(zhì)，其通常是由含碳物質(zhì)在缺氧氣氛中的焚燒而產(chǎn)生的。碳固體142中的礦物質(zhì)含量優(yōu)選低于10重量％，更優(yōu)選低于5重量％，還更優(yōu)選低于2重量％，最優(yōu)選低于1重量％。碳固體142包含礦物質(zhì)時，它們還可能被描述為碳-礦物質(zhì)基質(zhì)。當本發(fā)明的方法中的原料是生物物質(zhì)時，將烴蒸汽和氣體148稱為"生物衍生的烴"。如果原材料分別包含輪胎、橡膠或者塑料，則將烴蒸汽和氣體不同地稱為"輪胎衍生的"、"橡膠衍生的"或者"塑料衍生的"。烴蒸汽和氣體148通常包含烴氣體，可能含有非烴氣體的一些痕量雜質(zhì)。烴氣體包括氣體，如燃料氣體146。可將烴蒸汽容易地冷凝成液體或者油144，如#2柴油(dieseloil)中較輕的組分。本領域中的普通技術(shù)人員理解#2柴油是具有相對低的粘度或密度(density)的油。當原料是城市污水污泥時，來自第三階段的固體產(chǎn)物通常包含烴油混合物、燃料氣體和以固體形式存在的礦物質(zhì)和碳的混合物?？梢岳斫獾氖?，可將本發(fā)明的方法的操作參數(shù)在一種或多種情況下進行調(diào)整，以適應不同類型的原材料。例如，在原材料如火雞下水的情況下，主要組分是動物脂肪、蛋白質(zhì)、碳水化合物和礦物質(zhì)。因此，對主要組分的權(quán)衡(balance)可以確定本發(fā)明的操作條件的某些方面。此外，可控制第一和第三階段反應器的溫度范圍，來產(chǎn)生特定的產(chǎn)物，從而將由多種產(chǎn)物的產(chǎn)量獲得的經(jīng)濟價值最大化。實施本發(fā)明方法的設備200在圖2中顯示。根據(jù)本發(fā)明的教導，設備200中各個部件的組裝在過程工程或者化學工程領域的普通技術(shù)人員的能力之內(nèi)。因此，普通技術(shù)人員都熟悉的這些技術(shù)細節(jié)從本說明書中省去。本文提到的加熱和加壓通常發(fā)生在設備中，該設備包括保留液體混合物的容器、用于增加液體混合物壓力的泵，和加熱液體混合物的熱交換器。原料制備和制漿可以在原料制備設備210中進行，在該設備中，通常將原料磨石f以制成漿液112，其中包括磨石爭的不溶物質(zhì)，如骨。在物津牛制備和物料制漿之后，優(yōu)選將漿液傳送至熱交換器(圖2中未顯示)，該熱交換器加熱內(nèi)容物以限制生物活性。這里通常采用大約140。F和大約1p.s丄(磅/平方英寸)的條件。其后優(yōu)選將漿液傳輸至大的存儲罐中(圖2中也未顯示)，漿液可以在其中停留持續(xù)的一段時間，通常大約是700分鐘，但也可以長至一個周末。然后將物料在另外的熱交換器212中加熱至275-380°F，優(yōu)選275-325°F，甚至更優(yōu)選300-325。F，以產(chǎn)生加熱的漿液214，其^f皮送至反應器(圖2中未顯示)，該反應器將漿液保持在這個溫度。這個加熱步驟的條件有效地纟冬止了生物活性，而且還破壞了原料中蛋白質(zhì)物質(zhì)和附著的不溶固體，如骨材沖牛之間的鍵(bond)。根據(jù)溫度，將漿液在此溫度保持至少15分鐘，優(yōu)選大約一小時或更長時間之后，漿液包含固體物質(zhì)116,如骨和礦物質(zhì)，和液體'混合物118。使用例如重力分離、篩子或者過濾器，或者液/固離心通過分離單元216將固體物質(zhì)分離出來，留下液體混合物118。液體混合物118通常包含水相，其中有蛋白質(zhì)分解的溶解的產(chǎn)物，如氨基酸和小肽，和非水相，其包含其它有機物質(zhì)，如脂肪和碳水化合物，以及一些不溶物質(zhì)，如不溶蛋白質(zhì)和痕量的礦物質(zhì)。將液體混合物送至有開口的(vented)低壓容器220,該容器,皮稱作物料儲存罐(FST)，之后進入第一階段反應器。在優(yōu)選實施方案中，物料儲存罐包含可以維持在大約280。F的溫度的罐。此罐對內(nèi)容物施加多至大約100p.s丄，通常大約是50p.s丄的壓力。所述壓力通常略高于混合物在指定溫度的飽和壓力。例如，混合物在大約300。F(大約150°C)的飽和壓力是66p.s.i.。罐中的條件通常足夠苛刻(harsh)，以分解漿液中任何保持完整的蛋白質(zhì)物質(zhì)，使?jié){液松散，并去除氨。罐的容量通常是2,500美制加侖(U.S.gallon)。因此，在一個實施方案中，大約40加侖每分鐘的流速產(chǎn)生大約1小時的罐內(nèi)停留時間。對特定的原料，如城市污水污泥，較長的優(yōu)選的停留時間，例如在罐中停留幾小時，可以采用較低的流速來實現(xiàn)。原始漿液中存在的許多固體物質(zhì)在進入FST之前已被分離出來，這一事實是有利的，原因有兩個第一，這樣使FST產(chǎn)生可容易泵送的松散的混合物；第二，減小了堅硬的固體物質(zhì)對泵送設備的影響，所述設備在調(diào)節(jié)的原料進入第一階段反應器之前對其加壓。包含粉末狀和顆粒狀的骨，以及其它無機固體物質(zhì)的礦物質(zhì)，通過如重力分離，或者液/固離心，或篩子，或者過濾的方法分離出來，并放置起來用作肥料。殘余物為液體混合物，其包含水和有機物質(zhì)，并被轉(zhuǎn)移至第一階賴:反應器230。本領域的普通技術(shù)人員將理解的是，上述步驟和實施所述步驟的設備很容易用于食品加工工業(yè)中使用的其它過程，所述過程涉及分解任何種類的動物體部分。例如，這樣的步驟可以用于動物煉制，如本文進一步描述的。本發(fā)明的第一階段在第一階段反應器230中進行，該反應器優(yōu)選地包含多室的容器，以使?jié){液的組成物質(zhì)的停留時間有窄的分布。在替換實施方案中，第一階段反應器還可以是螺旋(augured)反應器。優(yōu)選地，這一容器裝有檔板和多葉片機動攪拌機(multi-blademotorizedstirrer),所述攪拌機可以同時攪拌每個室中的漿液。在優(yōu)選實施方案中，這樣的容器中有四個室。在另一個優(yōu)選實施方案中，漿液的加熱在容器前面的幾個階段中進行。在第一反應后，反應后的物料可在有開口的閃蒸器(flashvessel)240中("第二階段分離器，，)實現(xiàn)閃蒸。優(yōu)選地，閃蒸器240中的壓力顯著4氐于第一階段反應器230中的壓力。在一個實施方案中，閃蒸器中的壓力大約為300psi,而第一階段反應器中的壓力為大約600psi。可以使用多種設備來實現(xiàn)對來自第一階段反應器230的物料的多種第二階段分離。優(yōu)選地，這樣的分離得到了一種蒸汽和氣體的混合物132、有機液體500、礦物質(zhì)134和帶有可溶物的生成水138。蒸汽和氣體132優(yōu)選地被送回制備階段輔助加熱物料。從有機液體和水中分離礦物質(zhì)可以用離心機、水力旋流器(hydrocyclone)或者靜力罐(statictank)實現(xiàn)。對礦物質(zhì)134的干燥可以用例如干燥爐或者其它礦物質(zhì)千燥器，如"環(huán)形"干燥器(圖2中未顯示)來實現(xiàn)。(在替代實施方案中，可以通過添加化學物質(zhì)破壞乳狀液來促進分離。)從水中分離有機液體時得到的含有可溶物的生成水138，可以在蒸發(fā)器250中濃縮，所述的蒸發(fā)器250是工業(yè)中通常使用的類型。從礦物質(zhì)和水中分離的有機液體500可被裝在有機液體儲存容器252中，之后被傳輸至第三階段反應器260。這樣的儲存容器可以是工業(yè)上通常使用的普通儲存容器?？蓪⒂袡C液體500的一些部分轉(zhuǎn)移以產(chǎn)生一種或多種專用化學品。這通常涉及將有機液體進行分餾。進行分餾的有機液體通常在分餾塔254中進行分餾。有機液體可以進行酸洗以分離出痕量的氨基酸，然后將其送入分餾塔。來自有機液體的更多的揮發(fā)性物質(zhì)，如脂肪酸，被蒸餾出去并收集。將任何較重的物質(zhì)，如存在于分餾塔底的非揮發(fā)性脂肪和脂肪衍生物，送至第三階段反應器260。也將來自第二階段分離的有機液體送至第三階段反應器260,其中發(fā)生第二反應，在第二反應中有機液體被轉(zhuǎn)化成一種或多種有用物質(zhì)，如油和碳固體142?？蓪牡谌A段反應器出來的油在分離器270中進行進一步分離，以產(chǎn)生油144和燃料氣體146。分離可能包含在多個步驟冷凝油，并將其轉(zhuǎn)移至儲存容器中的油儲存(oilstorage)280。將來自第三階段反應器的碳固體142冷卻，也可以儲存，或者進一步加熱，然后處理以根據(jù)本領域的普通技術(shù)人員公知的方法將它們活化。例如，可將碳固體可以在另外的反應器中加熱，并通過注入過熱蒸汽來活化。正如前面所討論的，代表性的原材料包括來自農(nóng)業(yè)和食品加工工業(yè)的廢產(chǎn)物。這些廢產(chǎn)物可包含動物部分，如翅膀、骨、羽毛、器官、皮膚、頭、血液和脖子、軟組織、爪子和毛發(fā)。典型的動物部分是那些存在于來自屠宰場的火雞下水和畜體殘余物(remnantofcarcass)中的動物部分。通常，意圖可將任何種類的動物的身體部分用于本發(fā)明。例如，這些動物包括但不1夂限于火雞、其它禽類(poultry)，包括雞、鴨、鵝，豬、馬、牛、羊、魚、鯨、駱駝(llama)、跨魚(alligator)、袋鼠和麋鹿(elk)。來自食品加工工業(yè)、適合使用本發(fā)明的方法處理的其它廢產(chǎn)物包括來自快餐公司，如漢堡包專營店(burgerfranchise)的未使用的油脂，和一些物質(zhì)，如來自食品加工工廠的溶氣浮選(dissolvedairflotation)("DAF，)污泥。農(nóng)業(yè)廢產(chǎn)物可包括來自羊、豬和母牛的動物糞(dung)或便(manure),和其它物質(zhì)，如雞窩(chickenlitter)和作物殘余物。在圖3-5所示的代表性實施方案中，原材料100是食品加工副產(chǎn)物，如火雞下水。如圖3所示，起初將原材料100送入制備和制漿110以產(chǎn)生物料漿液112,伴隨有蒸汽和氣體121。將漿液112轉(zhuǎn)移至熱交換器114，在其中加熱漿液以將附著于混合物中的骨和其它堅硬的身體部分的蛋白質(zhì)物質(zhì)分解。對于原料如食品加工廢物或者城市污水污泥，為此目的加熱到275。F和380。F之間，優(yōu)選275下和325。F之間，甚至更優(yōu)選300。F和325下之間。在300下和325下的范圍內(nèi)加熱，優(yōu)選應為大約1小時。這樣加熱的結(jié)果是降低漿液的粘度，使內(nèi)容物生物性失活，并產(chǎn)生礦物質(zhì)的混合物(包括粉末狀和顆粒狀的骨)，和液體混合物。在步驟310,將包含礦物質(zhì)和骨材料的不溶固體116,從液體混合物118中分離出來，例如，通過重力分離或通過液/固離心，或篩子或過濾器。將液體混合物冷卻并定向到原料儲存罐320("FST"或者均質(zhì)器)，所述的液體混合物包含水和不溶于水的有機組分的混合物，以及一些痕量礦物質(zhì)。將內(nèi)容物在FST中加熱至大約275-280°F，施加大約50p.s.i.的壓力以產(chǎn)生調(diào)節(jié)的物料322,其為適于傳送至第一階段反應器的相對均質(zhì)的物料。在物料存儲過程中，優(yōu)選將蒸汽和氣態(tài)雜質(zhì)338排出336。因此，本發(fā)明的一個優(yōu)點是在FST中進行脫氣，使得不想要的氣體雜質(zhì)在本發(fā)明的總體方法中的早期階段被除去。優(yōu)選地，F(xiàn)ST向高壓的漿液泵提供恒定的物料蒸汽，所述的泵用于給物料加壓，并將其傳送至第一階段反應器。在優(yōu)選實施方案中，物料漿液112可以在大儲存罐中停留任何適當?shù)臅r間，直到應通過本發(fā)明的方法進行進一步的處理。對于包含大量氨(NH3)的原材料，如火雞下水，有利的是可以在制備110的過程中去除游離的氨，在此情況下它是蒸汽和氣體121的一個組分，或者在儲存320的過程中去除游離的氨，其中氨與蒸汽和氣態(tài)雜質(zhì)338—起被排放出去。氨的一個來源是分解殘留量的尿中存在的尿酸，所述的尿經(jīng)常存在于動物體部分的聚集物中。除去氨的方法在本領域普通技術(shù)人員的知識范圍內(nèi)，并包括但不僅限于，在制漿之前分離尿內(nèi)容物、用酶降解和加熱。此外，可以通過酸化將氨轉(zhuǎn)化成鹽，如硫酸銨，或者磷酸銨。在優(yōu)選實施方案中，F(xiàn)ST包含兩個維持在不同條件的容器。第一個這樣的容器實施儲存的任務；第二個容器實現(xiàn)蛋白質(zhì)的分解并釋放氨。將來自物料儲存320的調(diào)節(jié)的物料漿液322送入第一反應330，在其中調(diào)節(jié)的物料漿液322中的水使存在的很多生物聚合物水解。提供足夠的攪拌(由混合器和/或循環(huán)設備提供)使得固體保持懸浮狀態(tài)。第一反應通?；ㄙM大約5到大約60分鐘。來自第一反應的輸出物是反應后的物料122。蒸汽和氣體339通常也從第一反應釋放。在第一反應330中發(fā)生了一些脫氣過程，其中發(fā)生氮和硫化合物的部分去除，并可發(fā)生脫氨基(deamination)和脫羧基(decarboxylation)反應，其中大量的殘余蛋白、肽和氨基酸也離解為產(chǎn)物，如氨，和可能的二氧化碳。實際上，對于本發(fā)明的方法，脫羧基反應是不希望的，因為除了二氧化碳之外的產(chǎn)物都是易溶于水而且易揮發(fā)的胺。因此，通常來說，脫氨基反應優(yōu)于脫羧基反應，而且當原料包括物質(zhì)如蛋白質(zhì)和脂肪時，從第一階段得到的反應后的液體產(chǎn)物通常包括羧酸。因此，由于脫羧基反應通常發(fā)生在比脫氨基反應更高的溫度，第一反應優(yōu)選地在可能分解脂肪分子的最低溫度進行。作為替代方案，可以通過加酸來改變第一階段的pH，從而避免脫羧基反應。在這一階段和之前的預熱階段去除氮和硫化合物，能夠防止形成有^L氮化合物、氨和各種硫化合物，如果允許這些化合物通過第三階段反應器處理，就可能成為所得的生物衍生烴的不希望的組分。在此實例中進行第一反應的典型條件是在150。C到30(TC之間，盡管優(yōu)選大約250。C，和大約50個大氣壓，或者大約600psi,如可在第一階段反應器中獲得的。通常，第一階段反應器中的壓力在20-120個大氣壓的范圍內(nèi)?？偟念A熱和第一階段加熱時間多達大約120分鐘。這樣的條件可根據(jù)待使用的物料而變化。在本發(fā)明的一個方面，如應用于包含PVC的原料時，第一階段的操作溫度足夠高，然后是洗滌步驟，以去除含氯產(chǎn)物。通常，第一反應在大約150。C到大約300。C的溫度范圍進行，以使下述三種轉(zhuǎn)化中的至少一種能夠進行。第一，將任何殘留的蛋白質(zhì)和多肽轉(zhuǎn)化成組成它們的單獨的氨基酸殘基。這可以通過在約150-220。C的溫度范圍內(nèi)將蛋白質(zhì)骨架上每對氨基酸殘基之間的肽酰胺鍵水解而實現(xiàn)。第二，可將脂肪分子分解成脂肪酸分子，這個過程發(fā)生在200-290。C的范圍內(nèi)。實際上，水解脂肪以將甘油三酸酯分解形成游離的脂肪酸和甘油。第三，氨基酸的脫氨基和脫羧基可在第一階段中發(fā)生。如果允許送至第三階段反應器，仍然附著于它們各自氨基酸部分的羧酸基團將在相對溫和的操作條件下，全部轉(zhuǎn)化成烴。另外，可能還有一些脫氨基的氨基酸，這是通常發(fā)生在210-320。C的溫度范圍的過程。因此，單獨在第一階段中，漿液中實際存在的所有蛋白質(zhì)將在相對較低的第一階段操作溫度轉(zhuǎn)化成氨基酸。此外，氨基酸脫氨基的程度可以通過理智地選擇第一階段操作溫度來控制。如同本領域內(nèi)普通技術(shù)人員將會理解的，第一階段反應器實際運行的條件將根據(jù)采用的原料而變化。例如，動物下水通常使用大約200。C到大約250。C范圍內(nèi)的第一反應溫度。城市污水污泥通常使用大約170。C到大約250°C范圍內(nèi)的第一反應溫度。通常將第一階段反應器中的壓力選擇為接近水在所述操作溫度的飽和壓力。飽和壓力是在指定溫度保持水不沸騰需要施加的壓力，并也取決于純化的物料漿液中其它氣體的存在和量。反應器中的總壓力大于漿液混合物中水的蒸汽壓，以使水不蒸發(fā)。壓力優(yōu)選在45-55個大氣壓的范圍，可以在40-60個大氣壓的范圍，也可以在30-70個大氣壓之間。通常將壓力調(diào)整到多至并且在飽和壓力之上0-100psi范圍內(nèi)的量，這樣不希望的氣體就從物料制備、物料儲存或者第一階段反應器中從336排放。本發(fā)明的一個優(yōu)點是在物料制備110、物料儲存320和第一反應過程中的排氣允許去除氣態(tài)雜質(zhì)，如氨、二氧化碳和含硫氣體。通常，第一反應330通過分解各種生物物質(zhì)中的含硫部分產(chǎn)生含硫氣體。硫的主要來源是蛋白質(zhì)分子及其分解產(chǎn)物，其中許多在半胱氨酸殘基之間具有硫橋。含硫氣體通常為硫化氫(H2S)和硫醇(mercaptan)(烷基硫化合物)，如曱基硫醇(methylmercaptan)。另外，可產(chǎn)生一些鹽，如硫化釣(CaS),這些物質(zhì)通常在后面的階段中被分離。在第一反應進行后，將反應后的物料122，其通常包括至少一種反應后的液體產(chǎn)物和至少一種反應后的固體產(chǎn)物，和水，閃蒸340達到較低的壓力，允許將多余的熱量釋放回第一反應前面的加熱階段。通常，通過多個壓力降低過程，優(yōu)選在兩個到三個階段中實現(xiàn)閃蒸。閃蒸的作用是排放與反應后的物料有關(guān)的殘余蒸汽和氣體132。通過減壓進行的脫水是有效的，因為不需要加熱就可以除去水。有效地使用多余的熱量被稱做熱量回收，并代表了本發(fā)明方法的另一個優(yōu)勢。第一反應使用水，水可以作為蒸汽，和其它氣體339一起排放出去，此事實本身能夠?qū)崿F(xiàn)有效的能量回收。水和蒸汽在熱交換中是有效的，并可以用一個或多個冷凝器重新定向到第一反應之前的加熱階，殳。冷凝器非常緊密(compact)而且能提高效率。因此，乂人反應后的物料122中排放的蒸汽和氣體132也優(yōu)選地用于幫助加熱流入的物料和維持第一反應的溫度，從而減少本發(fā)明的方法的能量損失。還可將蒸汽和氣體339傳送至^L置于物料儲存320之前或之后的一個或多個熱交換器。一些情況下，還可將蒸汽直接回注到進料100中。優(yōu)選地，來自第一反應330的蒸汽和氣體339與蒸汽和氣體132組合，然后傳送至熱交換器114。在熱交換器114中，蒸汽和氣體相互分離。大部分蒸汽冷凝以產(chǎn)生冷凝物151。優(yōu)選地，這種冷凝物被重新定向從而與本發(fā)明的方法的后期產(chǎn)生的"生成水，，相組合，下面將進一步描述。殘余的少量蒸汽伴隨氣體從116排放。優(yōu)得到燃料氣體。在反應后的物料經(jīng)過閃蒸340,而且熱量被回收后，中間物料440通常包含至少一種反應后的液體產(chǎn)物、至少一種反應后的固體產(chǎn)物和水。所述至少一種反應后的液體產(chǎn)物通常是有才幾液體的組分；所述至少一種反應后的固體產(chǎn)物通常包含先前未被分離出的礦物質(zhì)。中間物料優(yōu)選基本上不含氣態(tài)產(chǎn)物。圖4顯示應用于中間物料的分離的序列。它是本發(fā)明的方法的另一個優(yōu)勢，即由第一反應得到的中間物料進入一個或多個分離階段進行處理，所述的分離階段在第三階段反應中的處理之前去除礦物質(zhì)和水。分離階段使用分離設備諸如離心機、水力旋流器、分餾塔、過濾設備和篩子，便還可使用蒸餾來從中間物料400中去除非常精細的碳固體。通常，進一步降壓可以回收更多的蒸汽，而且加速固/液分離以回收礦物質(zhì)和其它固體。優(yōu)選將通常包含有機液體、水和礦物質(zhì)的中間物料400送至第一分離410,在其中除去大部分礦物質(zhì)412，生成有機液體和水的混合物414，其中灰份含量很低。將這樣的分離表征為固/液分離，并可以用第一離心機或者通過固/液分離設備，例如通過機械或者非機械的方法，如重力沉降來實現(xiàn)。分離出來的礦物質(zhì)412通常是濕的，因此在進入干燥礦物質(zhì)儲存430之前先送至干燥階段420。干燥階段通常在正常的大氣條件下進行。得到的干燥礦物質(zhì)作為土壤改善或者其它工業(yè)前體可以獲得相當可觀的商業(yè)應用。將有機液體/水混合物414送至第二分離440以去除水并留下有才幾液體500。這樣的第二分離可以使用第二液/液離心機(或者其它分離設備)實現(xiàn)。重力的差異允許生成的水和有機液體的離心分離。被去除的生成水138包含大量的溶解的小有機分子，如甘油和由蛋白質(zhì)分解得到的一些水溶性氨基酸。生成水還通常包含氯雜質(zhì)。在第三階段反應之前分離出這些雜質(zhì)代表了本發(fā)明的另一個益處，因為這樣一來后面的產(chǎn)物不會被污染?？蓪⑸伤?38，如通過蒸發(fā)送至濃縮139，產(chǎn)生可以在本發(fā)明的方法中循環(huán)使用的水冷凝物151,和輸送至濃縮物儲存460的濃縮物153。蒸發(fā)通常通過應用輕微的真空而實現(xiàn)。濃縮物主要包含氨基酸、甘油，和可能的銨鹽，如^^酸銨或者磷酸銨的漿液，其通常具有商業(yè)價值，如在家用園藝商店中出售的稱作"濃魚汁"的肥料?？梢岳斫獾氖?，本發(fā)明不限于包含兩個步驟的分離階段。本發(fā)明也不受實施任何分離步驟的順序的限制。因此，如果將中間物料400分離成產(chǎn)物，如有才幾液體、礦物質(zhì)和水在單一步驟或者在兩個以上步驟中發(fā)生，則與本發(fā)明是一致的。此外，在一些情況下，礦物質(zhì)可以按照設計留在有機物料中，因而它們的分離就不需要在第三階段處理之前進行了。圖5顯示本發(fā)明的方法中的一個階段，其中將由圖4的分離階段得到的有機液體500送至第三階段140,以產(chǎn)生一種或多種有用產(chǎn)物。有機液體500通常進入保存容器，然后進行進一步的處理。在第三階段140之前，可任選地將有機液體500的一部分或者全部定向用于處理，以得到一種或多種專用化學品143。根據(jù)這樣的任選過程，通常將有機液體500中的一些需要的部分送至分離過程，如分餾510，或者與化合物，如醇發(fā)生反應以生成另一種化合物，如本領域的普通技術(shù)人員所理解的。這樣的分離過程產(chǎn)生專用化學品143,并留下分餾液體145,這種液體經(jīng)常被稱做"重液體"，其中包含更高分子量的有機分子，如甘油三酸酯油?？蓪⒎逐s液體145重新定向至第三階^殳140，用于以類似于有機液體500的方式進行處理。專用化學品143通常是有機化合物，如脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪酸酰胺，或者一些氨基酸。優(yōu)選地，專用化學品143是脂肪酸。更優(yōu)選地，專用化學品143是d2-20范圍內(nèi)的脂肪酸。甚至更優(yōu)選地，專用化學品143是C,6-2o范圍內(nèi)的脂肪酸。當專用化學品143是脂肪酸酰胺和脂肪酸酯時，它們通常是通過與脂肪酸的反應而形成的。由原料諸如火雞下水得到的專用化學品143作為潤滑劑、涂層(coating)和涂料(paint)可獲得應用。在第三階段140中，有機液體500的水含量幾乎為0,這樣第三階段的條件就是將殘余的有機分子主要通過施加高溫來分解，而不是通過用過量的或者添加的水或者蒸汽來水解。進行第三階段的通常條件為大約400°C,如可在第三階段反應器所獲得的。第三階段通?；ㄙM大約5分鐘到大約120分鐘。實際上，液體的各個相在第三階段反應器中花費不同的時間。例如，蒸汽通過得相對較快，液體則要更久。第三階段的輸出物分別包含烴蒸氣和氣體混合物148，如二氧化碳、CO和含氮和含硫的化合物，和碳固體142。碳固體142優(yōu)選地類似高品質(zhì)焦碳。烴蒸氣和氣體混合物148通常包含油蒸氣。優(yōu)選地選擇第三階段的條件來優(yōu)化碳固體142、和烴蒸氣與氣體的混合物的純度。熱蒸氣，如烴蒸氣和氣體的混合物148的快速淬火(rapidquench)，在第三階段后停止反應，并減少碳焦(carbonchar)的形成。在優(yōu)選實施方案中，蒸氣的快速淬火可以通過將蒸氣定向至充滿水的圓筒(drum)中，或者通過使用熱流體和冷卻介質(zhì)的多個淬火步驟實現(xiàn)。在使用這多個淬火步驟的時候，有利的是從油中取出多個組分(cuts)(柴油和汽油等)，這樣可將各種部分轉(zhuǎn)移到單獨的商業(yè)應用中?；蛘?，在另一個實施方案中，可將油蒸氣在輸入的有^/L液體存在的情況下進行淬火，因此也可以促進能量回收。通常，第三階段在大約310。C到大約510。C范圍內(nèi)的溫度進行，以使下述兩種轉(zhuǎn)化中至少一種可以發(fā)生。第一，脂肪酸被分解成烴。這可以通過在大約316-400。C范圍內(nèi)的溫度從每個脂肪酸分子中去除羧基而實現(xiàn)。第二，烴分子它們本身被"打碎，，以形成較低分子量的分子分布，該過程可在大約450-510。C的范圍內(nèi)進行。然而，烴裂解(cracking)通常發(fā)生在480。C以上的溫度。優(yōu)選地，第三階段在高于第一階段的溫度進行。可以理解的是，本文描迷的可應用于第三階段的溫度可以在不顯著背離本發(fā)明原理的基礎上變化。例如，第三階段可以在大約300-525。C的溫度范圍內(nèi)有效進行，以及在400-600。C的范圍內(nèi)。在一些實施方案中，第三階段反應器的溫度在大約400°C和大約51(TC之間。此外，在至少一個實施方案中，將第三階段反應器輕微加壓至大約15psig和大約70psig之間的壓力，也就是說從大約高于大氣壓15psi,到高于大氣壓大約70psi。優(yōu)選地，第三階段反應器中的壓力低于第一階段反應器中的壓力。通常將產(chǎn)生自第三階段的碳固體142首先傳送至碳固體冷卻器630,其中允許碳失去它的殘熱。在冷卻后，將碳固體142送至碳儲存540，并可以出售用于多種有益的應用。例如，碳可以作為用于家用園藝的"土壤改善劑，，出售，因為土壤中的很多細菌需要碳源。具體地，產(chǎn)生的碳的品質(zhì)類似于很多形式的"活性碳"，因此還可以作為吸收汽車排放蒸氣的材料獲得應用，或者用于家用水過濾器中。另外，因為碳的純度水平，碳可作為固體燃料，如煤而獲得應用，但沒有由煤產(chǎn)物中通常存在的污染物燃燒產(chǎn)生的有害排放物的缺點。還有很多環(huán)境毒物可以在土壤基質(zhì)中通過使用和由本發(fā)明的方法產(chǎn)生的碳固體一樣的碳添加劑而被中和。代替碳固體142,或除了碳固體142之外，通過本發(fā)明的方法產(chǎn)生的有用的產(chǎn)物可以是清潔煤(cleancoal)。當原材料是原煤時會生成清潔煤。已經(jīng)發(fā)氯污染物。通過本發(fā)明的方法產(chǎn)生的煤的這些性質(zhì)使它們作為清潔燃燒燃料的來源特別具有吸引力。由第三階段反應器產(chǎn)生的烴蒸氣和氣體混合物148通常被定向至冷卻器/冷凝器850，其將混合物分離成燃料氣體146和烴油144。燃料氣體146有熱值，且本身可以在本發(fā)明的過程內(nèi)部被重新定向，以提供用于在不同階段加熱的能量，或者用來產(chǎn)生電或其它形式的能量用于外部或者內(nèi)部用途。油144通常包含其碳鏈具有20個或者更少的碳原子的烴。在這方面，混合物與燃料油，如#2級柴油的輕組分類似。這樣的產(chǎn)物也是商業(yè)上可銷售的。然而，可以理解的是，油144的精確組成與原料有關(guān)。因此當原料由輪胎組成時，獲得的油的組成與原料是火雞下水時的組成不同。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，從脂肪含量高的原料中得到的油富含烯烴和雙烯烴(di-olefin)。如果不需要，這些烯烴可以通過再飽和或者分離方法從油中去除。當原材料是城市污水污泥時，優(yōu)選地促進從無機物質(zhì)中分離有機物質(zhì)。因此，在優(yōu)選實施方案中，在生物衍生烴的情況中，將一些烴油144重新定向到原材料或者第一反應的產(chǎn)物中，以幫助使材料上浮。在其它的實施方案中，可以使用捕油器油脂(trapgrease)這樣的從快餐出口得到的材料。材料上浮的原理是將比水輕的材料引入原材料，或者第一反應的產(chǎn)物中，以幫助比水重的有機物質(zhì)的上浮，從而促進從無機物質(zhì)中分離有機物質(zhì)。結(jié)果得到比用其它方式的情況更易于離心的漿液。本發(fā)明的方法的另一個的優(yōu)點是所有產(chǎn)物都不含DNA和病原體。也就是說，它們不含有源自動物細胞、細菌、病毒或者朊病毒(prion)的病原性物質(zhì)。這樣的物質(zhì)在本發(fā)明的方法中無法完好的存活。這是重要的結(jié)果，因為在農(nóng)業(yè)應用中使用本發(fā)明的方法的任何產(chǎn)物沒有風險，在所述農(nóng)業(yè)應用中存在這些分子可能重新進入食品鏈的危險。用于將來自分離階段的反應后的液體產(chǎn)物，如有機液體轉(zhuǎn)化成烴混合物和碳固體的設備，是適合的用于本發(fā)明方法的第三階段反應器。如圖6所示，本發(fā)明的實施方案中的第三階段反應器600包含加熱器610，用于加熱有扭j液體，從而產(chǎn)生液體和汽化油的混合物；反應器620,用于將液體和汽化油的混合物轉(zhuǎn)化成碳固體142,和烴蒸氣與氣體的混合物148;第一冷卻器630，用于接收碳固體142;和第二冷卻器640，用于接收烴蒸氣和氣體。第三階段反應器600可以額外地包含與反應器620相連的流體-固體分離器624，用于從碳固體142中分離烴蒸氣和氣體148。優(yōu)選地，加熱器610有效而緊密，包含大量的內(nèi)管，產(chǎn)生很大的熱交換表面積。加熱器610通常是"火焰加熱器(firedheater)"。加熱器610通常具有用于"l妄收有才幾液體和蒸汽602的入口，有用于將加熱的有機液體/蒸汽混合物定向至反應器620的出口。在進入加熱器610時，大約2-5重量％的蒸汽602伴有有機液體。這樣的蒸汽量幫助均衡加熱并防止加熱器內(nèi)積累殘余物。在優(yōu)選實施方案中，使用一個或多個預熱器來加熱有機液體500,然后與蒸汽混合，和/或傳遞至加熱器610。第三階段的壓力由儲存500后面的泵系統(tǒng)施加。反應器620優(yōu)選地包含至少一個加熱的螺旋(auger)，并分別設置有入口和出口，用于接收來自加熱器610的加熱的液體和汽化油的混合物，以及將烴和氣體的混合物和碳固體定向至流體-固體分離器。將加熱的液體和含蒸汽的汽化油的混合物經(jīng)過反應器620,在其中分解成碳固體，以及烴氣體的混合物，其優(yōu)選包含油和燃料氣體的組分。通常，產(chǎn)生的碳固體的量為液體和汽化油的混合物的大約10重量°/。。在其它實施方案中，視原材料的組成而定，產(chǎn)生的碳固體為液體和汽化油混合物的大約5重量％到20重量％之間。在本發(fā)明的一些實施方案中，為了避免在反應器620中生成過量的碳固體，將處理的原料量進行了調(diào)整。螺旋適合用來產(chǎn)生烴混合物和碳固體，因為它允許控制輸入的有機液體的停留時間和溫度，而且因為它允許對碳固體和揮發(fā)性產(chǎn)物進行有效的分離。優(yōu)選地，選擇螺旋的尺寸使所得到的烴混合物和碳固體的純度得到優(yōu)化。例如，螺旋的4黃截面直徑(cross-sectionaldiameter)主要決定了蒸氣通過它的流速。優(yōu)選地，流速不那么高，使得用蒸氣攜帶灰塵通過，以產(chǎn)生不純的烴混合物。有機液體、蒸氣(vapor)和蒸汽(steam)的加熱的混合物在其反應時，其停留時間也決定了螺旋的尺寸。優(yōu)選地，第三階段反應器600包含與反應器620的出口相連的流體-固體分離器。流體-固體分離器優(yōu)選具有用于烴和氣體的第一出口，和用于碳固體的第二出口。將來自烴和氣體的混合物的一些燃料氣體優(yōu)選地重新定向回加熱器610，并燃燒以幫助維持加熱器內(nèi)的溫度，從而提升本發(fā)明的方法的總效率。將經(jīng)常處于高達大約500。C的溫度的碳固體送入第一冷卻器，即碳固體冷卻器630中，其為優(yōu)選的冷卻螺旋，該螺旋通過氣塞設備(airlockdevice)與反應器相連，或者任選的流體-固體分離器。在本發(fā)明的一些實施方案中，可以使用多于一個冷卻螺旋630。優(yōu)選的是將水632引入碳固體冷卻器630以輔助冷卻過程。將碳固體任選地通過輸送螺旋(transferauger)或一些其它的運輸設備，如鏈斗升降機(bucketelevator)654轉(zhuǎn)移至成品儲存系統(tǒng)650，或者轉(zhuǎn)移至另一個加熱器/反應器以活化碳固體。用于接收烴蒸氣和氣體的混合物的第二冷卻器640優(yōu)選地包含碳顆粒分離器，用于分離出任何殘留的碳固體，并將其送回反應器620。本發(fā)明的方法的修正形式可以用來將蒸汽注入地下瀝青砂(tar-sand)沉積物中，然后將沉積物在表面精制成輕油，使這種大量、難荻取的資源更易獲得。實驗也說明本發(fā)明的方法可以從煤中提取硫、汞、石腦油(naptha)和烯烴(olefins)——所有可銷售的商品，從而使煤燃燒得更熱更清潔。通過本發(fā)明的方法進行預處理也會使一些煤更易碎，因此在發(fā)電廣燃燒之前需要較少能量將它們粉碎。對于某些原料，本發(fā)明的方法使用設備用于從流體中分離精細的懸浮固體，作為物料制備階段的一部分。例如，城市污水污泥通常包含300ppm固體，因此太稀薄以至于若沒有在先的濃縮，用本發(fā)明的方法就不能有效地處理。因此，優(yōu)選使用分離器以通過過濾出顆粒從軟漿液(weakslurry),如MSS中去除水。這些顆粒然后在更濃縮的漿液(具有10,000ppm到500,000ppm范圍內(nèi)的顆粒濃度)中伴隨一些水被捕獲，并除去多余的水。濃縮的漿液于是成為本發(fā)明的方法使用的原料。另外，很多其它工業(yè)和商業(yè)應用要求懸浮固體從液體中分離。圖7說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的分離設備700，該設備可用于這樣的分離。要求分離固體懸浮物的應用的另一個實例是從全血中分離紅細胞和白細胞。當懸浮固體顆粒的尺寸較大，或者它們的密度與流體的密度明顯不同時，有很多不同類型的可以分離它們的設備。例如，其入口小于懸浮固體顆粒的很多不同構(gòu)型(configuration)的過濾器，可以用于在應力下不明顯變形的固體物質(zhì)。當固體顆粒和流體之間存在明顯的密度差異時，可以有效使用澄清器(clarifier)、沉降室(settlingchamber)和簡單的旋風器(simplecyclone)。當尺寸或者密度差異變小時，使用離心力的有源設備(activedevice)比較有效。然而，對于非常小的顆粒尺寸，其含有可變形的物質(zhì)，所述物質(zhì)的密度與懸浮流體的密度只有輕微差別時，所有這些分離設備的效率顯著降低。關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)選方法，當懸浮固體小、可變形、而且密度差異小時，一個應用是城市污水污泥(MSS)。MSS中的懸浮物質(zhì)主要包括來自細菌的細胞物質(zhì)和細胞碎片，而且通常具有大約l微米的尺寸。這種材料能夠變形，而且有效密度不超過(within)懸浮的水介質(zhì)有效密度的10%。在制備MSS作為本發(fā)明的方法的原料時，從水中分離這種固體物質(zhì)是優(yōu)選步驟。這種分離可以通過使用離心機實現(xiàn)；然而，在優(yōu)選實施方案中，使用了分離設備700。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，優(yōu)選使用分離設備700，如圖7所示，用于分離原材料，如MSS的固體和液體組分，然后通過本發(fā)明的方法進行進一步處理。這樣的設備還可以用于其它工業(yè)或者商業(yè)廢水污泥，其固體顆?？勺冃危蛘咂溆行芏炔怀^液相有效密度的約10%。設備700優(yōu)選地包含托架(housing)702,所述托架包括安裝在內(nèi)室706中的旋轉(zhuǎn)配件704,所述內(nèi)室706具有截頭圓錐體的形狀(fmsto-conicalshape)。內(nèi)室706的形狀通常包含具有錐度的截頭圓錐的部分，及截頭體(frustum)的基部和/或頂部的額外部分，其罩住(house)旋轉(zhuǎn)配件704的其它部分。托架702優(yōu)選地包含旋轉(zhuǎn)箱底(spinnercasebottom)714和旋轉(zhuǎn)箱頂(spinnercasetop)716,其彼此相連，圍住(enclose)旋轉(zhuǎn)配件704。分離i殳備700進一步包括入口710和與內(nèi)室相連的第一出口730,以及第二出口750。入口710允許向內(nèi)室的固定內(nèi)壁720和旋轉(zhuǎn)配件之間的環(huán)形空間712內(nèi)引入含有懸浮固體的流體。旋轉(zhuǎn)配件包含截頭圓錐型的內(nèi)空的圓柱體，其優(yōu)選地由旋轉(zhuǎn)器底722組成，所述旋轉(zhuǎn)器底與錐形的(tapered)圓柱壁724相連，而724本身與旋轉(zhuǎn)器頂718相連。旋轉(zhuǎn)配件同心地安裝在空心軸726的縱軸736上，所述空心軸726以通常在大約1,000r.p.m到50,000r.p.m范圍內(nèi)的速度旋轉(zhuǎn)。在分離MSS的優(yōu)選實施方案中，旋轉(zhuǎn)速度為大約10,000r.p.m。優(yōu)選地，選擇旋轉(zhuǎn)速度，使得混雜流動(chaoticflow)最小化。旋轉(zhuǎn)配件是錐形的，使得有效的橫截面隨著寬度的變窄而減小。圓錐的角度通常在大約1°到大約10°之間。在優(yōu)選實施方案中，圓錐的角度為大約2°到大約2.5°之間，甚至更優(yōu)選為大約2.25°。旋轉(zhuǎn)配件的空心內(nèi)部與第二出口750相連。優(yōu)選地，出口710和分離器設備700內(nèi)部之間有壓差。通常，壓差為大約3-150p.s丄之間，并通過兩個泵(圖7中未顯示)控制。不同尺寸的分離器的流速將與旋轉(zhuǎn)圓柱體的表面積成比例(scalewith)。優(yōu)選地，設置出口和環(huán)形間隙以提供大約1到大約200加侖每分鐘的流速。更優(yōu)選地，流速為大約l到大約20加侖每分鐘。甚至更優(yōu)選用于處理MSS時，流速為大約IO加侖每分鐘。將旋轉(zhuǎn)配件的壁724穿孔(perforate)。壁724上孔的大小通常為大約1到大約200微米。優(yōu)選地，孔大小為大約50微米。壁724優(yōu)選由塑料材料制成，所述塑料材料如HDPE,或者不吸濕的任何其它材料，以避免操作過程中孔的閉塞(closure)。流體和懸浮物質(zhì)以通常的軸向沿著環(huán)形通道712流動，而流體中的一部分流過4皮穿孔的旋轉(zhuǎn)壁724進入圓柱體的空心內(nèi)部728。空心內(nèi)部728通過軸入口732與空心軸726相連。因為處于旋轉(zhuǎn)圓柱體表面的剪切力和離心力，大多數(shù)懸浮顆粒不能與流體一起流過穿孔的圓柱體。圓柱體的旋轉(zhuǎn)速度有效地決定了懸浮顆粒上的剪切力和離心力，而這可用于控制無法和流體一起流過穿孔圓柱體的顆粒的最小尺寸。流入圓柱體728的內(nèi)部的水和顆粒隨后流過軸入口732進入空心軸726的中心，并在通過第二出口750被排放之前流向軸出口734。環(huán)形通道712中的物質(zhì)隨著旋轉(zhuǎn)圓柱體的運動而沿著狹窄的螺旋形流路流動。優(yōu)選地，環(huán)形通道712的厚度沿其長度是恒定的。對于一些應用，這個環(huán)形空間可能從頂部到底部變化。環(huán)形空間的變化能賦予穿孔的旋轉(zhuǎn)器表面附近的流動條件。用于排放此時濃縮的流體物流的第一出口730在環(huán)形通道遠離入口的一端提供。圖7的設備的操作優(yōu)選不依賴于方向。在優(yōu)選的實施方案中，錐形圓柱體的軸與底部的第一出口730成垂直方向。圖7中設備相對于本領域已知的其它分離設備的優(yōu)點是，它能處理具有廣泛顆粒特性的污泥，具體包括具有尺寸范圍低于l微米的可變形懸浮固體的那些，或者其密度在懸浮流體密度的10%之內(nèi)的那些。在優(yōu)選實施方案中，設置壁724中的環(huán)形間隙和孔尺寸用于分離城市污水污泥的懸浮物。在本發(fā)明的方法的一些實施方案中，平行使用了很多這樣的分離器，以實現(xiàn)原材料的高通量分離?？梢岳斫獾氖牵瑘D7中表示的分離器700沒有準確地按比例(toscale)繪制，盡管各個元件彼此大約成比例。因此，分離器700可以根據(jù)機械工程和設計領域的一名普通技術(shù)人員熟悉的普通原理來構(gòu)建。在優(yōu)選實施方案中，旋轉(zhuǎn)器底722的外直徑為大約2",而旋轉(zhuǎn)器頂718的外直徑為大約2.2"。旋轉(zhuǎn)箱底714的優(yōu)選長度在大約7"和大約8"之間。旋轉(zhuǎn)器壁724的優(yōu)選長度在大約4"和大約6"之間，而且它的優(yōu)選厚度優(yōu)選沿其長度恒定，且為大約1.5"。與這樣的旋轉(zhuǎn)器相連的出口730的優(yōu)選直徑為大約0.8"，且旋轉(zhuǎn)箱底的外直徑優(yōu)選為大約3"。那么旋轉(zhuǎn)箱頂?shù)耐庵睆絻?yōu)選為大約4"。軸726是中空的，并優(yōu)選具有大約0.25"的內(nèi)直徑。軸726的外直徑可沿其長度變化，并可為大約0.5"和大約0.75"之間。在這樣的實施方案中，軸入口732和軸出口734之間的距離可為大約6"。環(huán)形通道712的厚度優(yōu)選為大約0.05到大約0.5英寸。本文提供的優(yōu)選尺寸將只被看作一個例子使用，而且根據(jù)設計選擇和期望的通量，本領域的普通技術(shù)的機械工程師將能夠放大或者縮小分離器700的各元件的尺寸，以達到操作效率。實施本發(fā)明的方法的全部設備優(yōu)選地伴有計算機化的控制系統(tǒng)，其包含簡單控制器用于閥、泵和溫度。開發(fā)這樣的系統(tǒng)在計算機過程控制工程領域的一名普通技術(shù)人員的能力之內(nèi)。本發(fā)明的設備可以根據(jù)需要調(diào)整。例如，可預見每天處理幾千噸廢物的設備(plant),同時也可以建立移動式設備，其能夠在平板載貨車的后背上運輸而且可以每天只處理一p屯廢物。實施例實施例1:中試裝置(pilotplant)已經(jīng)利用本發(fā)明的設備和方法建立了中試裝置。這個中試裝置每天可以處理大約7噸廢物。根據(jù)該中試裝置的一個例示性應用，實驗原料是火雞加工設備的廢物羽毛、骨、皮膚、血、脂肪、內(nèi)臟。將10,044磅的這種物質(zhì)投入設備的第一階段350馬力的磨具(grinder)，其可將物質(zhì)變成灰褐色漿液。從此，物質(zhì)流入一系列加熱和轉(zhuǎn)化(reform)混合物的罐子和管路。兩小時后，產(chǎn)生了蒸汽精細油(steamingfineoil)的淺褐色物流。通過此方法產(chǎn)生的油非常輕。最長的碳鏈是C加。產(chǎn)生的油與一半燃料油、一半汽油的混合物類似。已證明本發(fā)明的方法對于復雜原料如火雞下水的能量效率為85%。這意味著對于進入裝置的原料中每lOOB.t.u.(英國熱量單位)，只有15B丄u.用于實施方法。對于相對干的材料，如碳含量大(carbon-heavy)或者濕含量小(miosture-light)的原材料，如塑料，效率甚至會更好。第一階段反應器，包含大約20英尺高、3英尺寬，且絕對絕緣，并用電熱線圈包覆的罐。在第一階段反應器中，原料通過加熱和加壓的方式水解。溫度和壓力都不是非常極端或者大量消耗能量而產(chǎn)生的，因為水幫助將熱傳遞到原料中。中試裝置中其通常只花大約15分鐘用于進行此過程。有機物質(zhì)在反應器容器中被加熱和部分解聚后，第二階段開始。在這個階段，漿液被降至較低的壓力。快速的降壓立即釋放漿液大約一半的自由水。通過降壓來脫水遠遠比加熱使水沸騰更效率，具體是因為沒有熱量浪費。"閃蒸出物質(zhì)(flashed-off)"是水，其被送上管路，所述管路通回到本過程的一開始，以加熱進入的過禾呈物流。在此第二階段中，將礦物質(zhì)沉淀出來，并分流到^f渚存罐。在火雞廢物中，這些礦物質(zhì)大部分來自骨。礦物質(zhì)作為富含鈣和磷的干燥褐色粉末出現(xiàn)。它可以^L用作肥料，因為在微量營養(yǎng)物方面平衡得很好。具體地，它具有4效量營養(yǎng)物和大量營養(yǎng)物的有用范圍。礦物質(zhì)包含適當量的元素，如健康植物生長和發(fā)育所需的鈣和磷。在中試裝置中，殘余的濃縮有機物質(zhì)流入第三階段反應器中，并進行第三階段處理，如上所述。將處理產(chǎn)生的氣體現(xiàn)場用于裝置，以加熱本發(fā)明的過程。油和碳作為有用的更高價值產(chǎn)物流入儲存設備。依賴于原料和第一與第三階段的處理時間，本發(fā)明的方法可以制造其它的專用化學品，所述化學品在本方法的不同部分被提取。例如，火雞下水能夠制備脂肪酸，用于肥皂、輪胎、涂料和潤滑油中。實施例2:操作裝置正在進行完全尺寸的商業(yè)規(guī)模的安裝，意圖每天處理超過200噸的火雞廢物。這個裝置被設計來生產(chǎn)每天大約IO噸氣體，將所述氣體返回系統(tǒng)以產(chǎn)生熱量來為系統(tǒng)提供動力。這個裝置將產(chǎn)生大約21,000加侖水，所述的水足夠清潔以排放到城市污水系統(tǒng)中，而且也不含有病原性的載體。這個裝置還將產(chǎn)生大約25噸的礦物質(zhì)、濃縮物和碳，和大約500桶與#2取暖用油(heatingoil)同級的高品質(zhì)油。實施例3:廢產(chǎn)物的例示性轉(zhuǎn)化表1顯示當使用本發(fā)明的方法將料時，它們的終產(chǎn)品及其比例城市污水廢物(包含75°/。的污水污泥和25%的油脂分離器(greasetrap)廢物)；禽類加工廢物(包含器官、骨、血、羽毛和脂肪)；紙和重油(比如真空精制的(refmery-vacuum)殘留物和瀝青砂)。表l中的量以磅表示。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage39</column></row><table>l對于紙，數(shù)字是基于純纖維素的；據(jù)估計特殊紙原料，如新聞紙或者辦公室廢紙的產(chǎn)量在這些數(shù)字的10%之內(nèi)。卞來自城市污水污泥的固體輸出物還可能包含重金屬。值得注意的是，牛(cattle)和豬肉(pork)加工廢物的產(chǎn)量與家禽加工廢物的產(chǎn)量相似。實施例4:生物書r生的油(bio-derivedoil)使用本發(fā)明的方法，可以從廣泛的有機物質(zhì)中產(chǎn)生生物衍生的油。來自火雞下水的一種這樣的生物衍生的油，包含C-20和較短碳鏈的組分，并且當用作燃料時實際上消除顆粒排放(particulateemission)。這種油為精煉廠或混合器(blender)提供窄范圍的40+的美國石油協(xié)會(AmericanPetroleumInstitute)(API)可再生油，其可以用作替代燃料，或用于可燃燃料的混合組分。這種油的顯著特性示于表2中，其中的規(guī)范方法(specificationmethod)通過ASTM(美國試驗材料學會(AmericanSocietyforTestingMaterial))代碼給出。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage39</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage40</column></row><table>在表2中，烷烴、烯烴、環(huán)烷烴和芳香烴的重量百分比指含有至多13個碳原子并包括13個碳原子的分子。實施例5:第三階段反應器和冷卻器/冷凝器的實施方案圖8A和8B顯示了用于本發(fā)明方法的設備的實施方案。一些元件也顯示在圖6中。圖8A顯示了本發(fā)明的方法中第三階段使用的設備。有機液體500進入-儲存罐812。任選地，可將有機液體和油定向至液/液分離器814中，并分成分餾液體/油的第一部分820和殘留的分餾液體/油的第二部分822。可將分餾液體/油的第一部分定向至成品儲存818，并作為可以被回收或者出售的分餾液體/油820來分銷。將分餾液體/油的第二部分822重新定向至一個或者多個預熱器830。被加熱后，將分餾液體/油822或未被分離的液體/油500送至加熱器610,優(yōu)選伴有蒸汽602。將得到的液體和汽化液體/油836送至反應器620，如螺旋，并分離成烴蒸氣和氣體148，以及碳固體142。將烴蒸氣和氣體148送至冷卻器/冷凝器850，其在圖8B中進一步描述。將油蒸氣和氣體中任何殘余的顆粒，如殘余的碳固體844除去，并返回到反應器620。將碳固體142通過氣塞846定向進入碳固體冷卻器630，其中它們與水632混合。將得到的水和碳固體的混合物通過另一個氣塞854送入成品儲存系統(tǒng)650中。可將最終產(chǎn)物碳固體142分配到一個或多個商業(yè)應用中。用于與圖8A中所示的設備800—起使用的是圖8B中所示的冷卻器/冷凝器850。冷卻器/冷凝器850使很多分離循環(huán)更容易進行，在所述分離循環(huán)中，油蒸氣和氣體的混合物，其中可能還包含水和顆粒，進行多個不同的分離步驟。將來自反應器620的烴蒸氣和氣體148進入碳顆粒分離器842，其分離出殘余的固體顆粒，如殘余碳固體844,并將這些固體重新定向回反應器620。從碳顆粒分離器中產(chǎn)生的烴蒸氣和氣體進入蒸汽淬火系統(tǒng)(vaporquenchingsystem)860，按照本領域一個普通技術(shù)人員理解的一4殳原理進行處理。由蒸汽淬火系統(tǒng)，油和氣體870進入油/水/氣分離器872,其進一步分離各種組分，如油862、廢油876、氣體和LPG(液化石油氣體)874,以及油/碳漿液881。油862進入熱交換器864,并此后進入成品儲存系統(tǒng)866，并作為油144出售。氣體和液化石油氣體(LPG)874進入冷凝器890，其從其它氣態(tài)組分中分離LPG898。將氣體894送至過熱器(superheater)892以得到燃料氣體146,其可以作為能源傳送至一個或多個設備。LPG898以下述方式回收。首先，將LPG898通過液/固分離器884，并去除任何殘余碳固體886。然后，將分離過的LPG,與從油/碳漿液881中分離的油混合，返回到油/水/氣分離器872，進行進一步的分離。氣體和LPG混合物被分離和冷凝的循環(huán)可以按照期望重復多次。還可將油/固體混合物，通常為油/碳漿液881，從油/水/氣分離器872定向至液/固分離器884中，以去除殘余碳固體886。將分離的油，與LPG混合，優(yōu)選地返回到油/水/氣分離器，適當?shù)赜糜谶M一步的重新定向。來自油/水/氣分離器872的廢油(slopoil)876進入油/水分離器878中，并將水880釋放或者回收。將來自油/水分離器的油882送回到油/水/氣分離器中，用于分離循環(huán)的進一步重復。實施例6:從附著的不溶固體分離蛋白質(zhì)物質(zhì)如本文描述的礦物質(zhì)分離方法是由確定動物廢物漿液粘度的測試書T生的在這個測試中發(fā)現(xiàn)，當漿液被加熱到特定溫度以上時，漿液粘度會顯著下降。在這個溫度之下，粘度相對較高，并隨著溫度增加而漸漸下降。然而，當達到某一溫度時，溫度非常小的增加，粘度就會下降到五分之一。這個令人吃驚的結(jié)果引起對動物廢物原料的檢查，以確定它的性質(zhì)發(fā)生了什么變化。進行了測試來分析這個觀察結(jié)果。這些測試由在Parr型高壓反應器中的實驗組成，其中將動物廢物漿液在高溫和相應的水飽和壓力保持規(guī)定的時間。在排放了反應器內(nèi)容物后，將實驗室離心機用來將反應后的物質(zhì)分離成低密度油性有機相，高密度的礦物質(zhì)相和中間的水相。這些測試的結(jié)果顯示，在正確的處理溫度，這些相被很好地分離，并且礦物質(zhì)相包含很少的有機物質(zhì)，而有機相包含很少的礦物質(zhì)。在確定的閾值溫度以下進行的用于礦物質(zhì)分離的測試得到了混合的有機物、水和礦物質(zhì)的幾乎均質(zhì)的漿液。在確^人為有效的溫度范圍之上，操作壓力顯著更高，而且有機物質(zhì)更完全地分解。圖9說明了對于不同處理溫度粘度相對于剪切速率的曲線。清楚的是，在溫度180。F和250下，原料具有顯著的粘度。然而，對于325。F及325。F以上的溫度，粘度明顯更低。通過加壓和加熱的粘度計測量粘度。將剪切速率定義為-dv/dr-8F/D，其中r是管半徑；v是半徑r處的流動速度；r是平均流動速度，而D是管的內(nèi)直徑。圖9中的剪切速率通常用于在進入第一階l殳反應器之前泵送(piping)物質(zhì)。前面的描述意圖說明本發(fā)明的各個方面。無意用本文提供的實例限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明現(xiàn)在被充分地描述，對本領域的普通技術(shù)人員來i兌顯而易見的是，在不背離所附權(quán)利要求書的精神或范圍的情況下，可對其進行多種變化和^務正。權(quán)利要求1.用于將包含附著在不溶固體上的有機物質(zhì)的原料轉(zhuǎn)化成至少一種有用的材料的方法，其包括:從原料制備漿液；加熱所述漿液以產(chǎn)生包含不溶固體的固體物質(zhì)和液體混合物；從液體混合物中去除固體物質(zhì)；在第一反應中使液體混合物發(fā)生反應以制備反應后的物料，其包含至少一種反應后的固體產(chǎn)物、至少一種反應后的液體產(chǎn)物和水；從該反應后的物料中分離所述的至少一種反應后的固體產(chǎn)物，水和至少一種反應后的液體產(chǎn)物；和在第二反應中將所述至少一種反應后的液體產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成至少一種有用的材料。2.權(quán)利要求l所述的方法，其中所述至少一種有用的材料是碳固體。3.權(quán)利要求l所述的方法，其中所述至少一種有用的材料包括烴的混合物。4.權(quán)利要求3所述的方法，其中所述烴的混合物包含燃料氣體和油。5.權(quán)利要求l所述的方法，其中所述制備包含從所述原料中去除氨。6.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一反應在約20-120個大氣壓進行。7.權(quán)利要求6所述的方法，其中所述壓力為約50個大氣壓。8.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一反應在大約150。C到大約330°C的溫度進行。9.權(quán)利要求l所述的方法，其中所述反應去除至少一種污染物。10.權(quán)利要求9所述的方法，其中所述至少一種污染物是含^M勿質(zhì)。11.權(quán)利要求9所述的方法，其中所述至少一種污染物是含汞物質(zhì)。12.權(quán)利要求l所述的方法，其中所述加熱在275。F到380。F的范圍內(nèi)進行。13.權(quán)利要求l所述的方法，其中所述加熱在275。F到325。F的范圍內(nèi)進行。14.權(quán)利要求l所述的方法，其中所述加熱在300。F到325。F的范圍內(nèi)進行。15.權(quán)利要求l所述的方法，其中所述加熱分解所述原料中的蛋白質(zhì)。16.權(quán)利要求1所述的方法，其中通過選自下組的方法來實現(xiàn)去除重力分離；液/固離心；過濾；或者使用篩子。17.權(quán)利要求l所述的方法，其中所述反應去除蒸汽。18.權(quán)利要求17所述的方法，其中所述蒸汽被重新定向以在所述制備過程中加熱所述漿液。19.權(quán)利要求l所述的方法，其中所述分離包含第一分離和第二分離。20.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少一種液體產(chǎn)物包括至少一種脂肪衍生物或者脂肪酸。21.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述至少一種固體產(chǎn)物包括至少一種無機化合物。22.權(quán)利要求1所述的方法，其進一步包含在所述轉(zhuǎn)化之前，將所述至少一種液體產(chǎn)物中的一部分轉(zhuǎn)移，并單獨地將所述部分轉(zhuǎn)化成至少一種專用化學品。23.權(quán)利要求18所述的方法，其中所述至少一種專用化學品包括脂肪酸。24.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二反應在大約40(TC到大約60(TC的溫度進行。25.權(quán)利要求l所述的方法，其中所述至少一種有用的材料不含病原體。26.權(quán)利要求l所述的方法，其中所迷原料包括城市污水污泥。27.權(quán)利要求l所述的方法，其中所述原料包括食品加工廢物。28.權(quán)利要求22所述的方法，其中所述食品加工廢物包含火雞下水。29.權(quán)利要求22所述的方法，其中所述原料包含牛內(nèi)臟。30.權(quán)利要求l所述的方法，其中所述原料包含動物糞便。31.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述原料包含一種或多種食品制造和分配的副產(chǎn)物，其包含附著于不溶固體的有機物質(zhì)，并從選自下組的動物或其部分獲得火雞、家禽、豬、魚、麋鹿和家畜。32.權(quán)利要求31所述的方法，其中所述原料包含火雞下水。33.權(quán)利要求31所述的方法，其中所述原料包含牛內(nèi)臟。34.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述原料選自下組葉子、草剪切物、甘蔗渣、海藻、廢棉和動物廢物。35.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述原料選自下組炭疽孢子、傳染性醫(yī)療廢物和生物病原體。36.權(quán)利要求l所述的方法，其中所述至少一種有用的材料是含碳物質(zhì)。37.權(quán)利要求36所述的方法，其中所述含碳物質(zhì)中去除了含汞污染物。38.權(quán)利要求36所述的方法，其中所述含碳物質(zhì)中去除了含^J虧染物。39.通過權(quán)利要求1所述的方法制造的燃料油。40.權(quán)利要求39所述的燃料油，其中所述燃料油是#2取暖用油。41.權(quán)利要求39所述的燃料油，其組分按重量計約22%的鏈烷烴、約14%的烯烴、約3%的環(huán)烷烴、大約6%的芳香烴和大約55%的C14/C，4+。42.權(quán)利要求39所述的燃料油，其具有下述性質(zhì)濁點大約-10。C;傾點大約-20。C;十六烷值大約40;熱含量大約18800BTU/lb。43.通過方法制造的燃料油，所述方法包括從含碳原料制備漿液，所述原料含有有機物質(zhì)，該有機物質(zhì)附著于包含在所述原料中的不溶固體；加熱漿液以產(chǎn)生包含不溶固體的固體物質(zhì)和液體混合物；從液體混合物中去除固體物質(zhì)；少一種反應后的固體產(chǎn)物，至少一種反應后的液體產(chǎn)物和水；從該反應后的物料中分離所述的至少一種反應后的固體產(chǎn)物，水和至少一種反應后的液體產(chǎn)物；在第二反應中將所述的至少一種反應后的液體產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成燃料油。44.將原料轉(zhuǎn)化成至少一種有用材料的方法，其包括從原料制備漿液，所述原料包含有機物質(zhì)，該有機物質(zhì)附著于包含在所述原料中的不溶固體；使?jié){液通過熱交換器，在其中排出一種或多種氣體，以產(chǎn)生調(diào)節(jié)的漿液，其包含含有不溶固體的固體物質(zhì)和液體混合物；從液體混合物中去除固體物質(zhì)；在第一反應中使調(diào)節(jié)的漿液發(fā)生反應，其中釋放蒸汽和氣體，以制備反應后的物料，其包含至少一種反應后的固體產(chǎn)物，至少一種反應后的液體產(chǎn)物和水，其中所述反應后的固體產(chǎn)物包含至少一種礦物質(zhì)；降低反應后的物料的溫度和壓力，以產(chǎn)生中間物料；^v中間物料中分離該至少一種礦物質(zhì)，從而產(chǎn)生混合物，其包含至少一種反應后的液體產(chǎn)物和水；將所述水轉(zhuǎn)移至存儲裝置；將所述至少一種反應后的液體產(chǎn)物進行第二反應，其中產(chǎn)生碳固體和烴蒸氣和氣體的混合物。45.將包含附著于不溶固體的有機物質(zhì)的原料轉(zhuǎn)化成至少一種有用的材料的設備，其包括預處理單元，用于從原料產(chǎn)生加熱的漿液，其中該加熱的漿液包含含有不溶固體的固體物質(zhì)和液體混合物；初步分離單元，用于從液體混合物中去除固體物質(zhì)；與容器相連的第一階段反應器，用于接收所述液體混合物，設置所述第一階段反應器以使所述液體混合物經(jīng)受第一高溫和第一高壓，從而制備反應后的物料，其包含至少一種反應后的固體產(chǎn)物，至少一種反應后的液體產(chǎn)物和水；至少一個與第一階段反應器相連的第二階段分離單元，用于接收至少一種固體產(chǎn)物、至少一種液體產(chǎn)物和水，設置所述單元以分離出所述至少一種反應后的固體產(chǎn)物、水和至少一種反應后的液體產(chǎn)物；和與分離單元相連的第三階段反應器，用于接收所述至少一種反應后的液體產(chǎn)物，設置所述第三階段反應器以使至少一種反應后的液體產(chǎn)物經(jīng)受第二高壓和第二高溫，從而將至少一種反應后的液體產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成至少一種有用的材料。46.權(quán)利要求45所述的設備，其中所述預處理單元包含原料制備單元，其包括制漿設備，用于從原料產(chǎn)生原料漿液；與原料制備單元相連的容器，用于接收來自該原料制備單元的原料漿液，經(jīng)設置用來給該漿液加壓的泵，和經(jīng)設置用來加熱該漿液的熱交換器，來產(chǎn)生加熱的漿'液。47.權(quán)利要求45所述的設備，其中第一高壓為大約20-120個大氣壓。48.權(quán)利要求45所述的設備，其中所述壓力為大約50個大氣壓。49.權(quán)利要求45所述的設備，其中所述第一反應在大約15(TC到大約33(TC的溫度進行。50.權(quán)利要求45所述的設備，其中所述第一階段反應器額外去除^皮重新定向至原料制備單元的蒸汽。51.權(quán)利要求45所述的設備，其進一步包含單元，用于接收至少一種反應后的液體產(chǎn)物的一部分，并將該部分轉(zhuǎn)化成至少一種專用化學品。52.權(quán)利要求45所述的設備，其中第二高溫在大約40(TC到大約600°C之間，而第二高壓為大氣壓以上大約15到大約50psi。53.權(quán)利要求45所述的設備，其中所述預處理單元將漿液加熱到275°F到350。F之間。54.權(quán)利要求45所述的設備，設置該設備以接收包含食品加工廢物的原料。55.權(quán)利要求45所述的設備，設置該設備以接收包含城市污水污泥的原料。56.權(quán)利要求45所述的設備，該設備進一步包含用于至少一種有用的材料的儲存單元。57.權(quán)利要求45所述的設備，其中至少一種有用的材料包含碳固體。58.權(quán)利要求45所述的設備，其中至少一種有用的材料包含烴的混合物。59.將城市污水污泥轉(zhuǎn)化成至少一種有用材料的方法，其包括從城市污水污泥制備漿液；在第一反應中使?jié){液發(fā)生反應以制備反應后的物料，其包含至少一種反應后的固體產(chǎn)物，至少一種反應后的液體產(chǎn)物和水；從該反應后的物料中分離所述的至少一種反應后的固體產(chǎn)物，水和至少一種反應后的液體產(chǎn)物；將所述至少一種反應后的液體產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成至少一種有用的材料；和在第二反應中，將所述至少一種固體產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成烴油混合物、燃料氣體和礦物質(zhì)和石友的混合物。60.權(quán)利要求59所述的方法，其中第一反應在大約170。C到大約250°C的溫度進行。61.權(quán)利要求59所述的方法，其中第二反應在大約30(TC到大約525°C的溫度進行。62.將火雞下水轉(zhuǎn)化成至少一種有用材料的方法，其包含從火雞下水制備漿液；加熱該漿液以產(chǎn)生液體混合物和骨材料；去除骨材料；在第一反應中使液體混合物發(fā)生反應以制備反應后的物料，其包含至少一種反應后的固體產(chǎn)物、至少一種反應后的液體產(chǎn)物和水；從反應后的物料中分離至少一種反應后的固體產(chǎn)物、水和至少一種反應后的液體產(chǎn)物；和在第二反應中，將至少一種反應后的液體產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成烴油的混合物、燃料氣和碳。63.權(quán)利要求62所述的方法，其中第一反應在大約15(TC-大約33(TC的溫度進行。64.權(quán)利要求62所述的方法，其中第二反應在大約300。C-大約525。C的溫度發(fā)生。65.權(quán)利要求62所述的方法，其中第一反應在大約250。C進行。66.權(quán)利要求62所述的方法，其中第一反應在20-120個大氣壓的壓力進行。67.權(quán)利要求62所述的方法，其中第一反應在大約50個大氣壓的壓力進行。68.權(quán)利要求62所述的方法，其中加熱在275。F-350。F的溫度進行。69.煉制動物身體部分的方法，所述動物身體部分包含附著于不i^固體的有機物質(zhì)，所述方法包括從動物身體部分制備漿液；將所述漿液加熱到275。F-380下的溫度以產(chǎn)生液體混合物和不溶材津+;和從液體混合物中分離不溶材料。70.權(quán)利要求69所述的方法，其中所述動物選自下組火雞、家禽、豬、魚和麋鹿。71.權(quán)利要求69所述的方法，其中動物是患病的。72.權(quán)利要求69所述的方法，其中在300和325下之間加熱。73.權(quán)利要求69所述的方法，其中所述液體混合物包含非含水部分，該非含水部分包含一種或多種脂肪。74.權(quán)利要求69所述的方法，其中所述液體混合物包含含水部分，該含水部分包含一種或多種氨基酸。75.權(quán)利要求69所述的方法，其中所述不溶材料包含骨材料。全文摘要本發(fā)明處理包含骨材料的低值產(chǎn)品和廢物，以可接受的成本和高的能量效率制造純度和組成可靠的有用材料。具體地，本發(fā)明包含方法，所述方法將多種原料，比如下水、動物糞便和城市污水污泥轉(zhuǎn)化成包含氣體、油、專用化學品和碳固體的有用的材料。所述方法將原料加熱以分解蛋白質(zhì)并從骨材料中分離有機物質(zhì)，對得到的液體混合物進一步加熱并加壓，分離出多種組分，之后對這些組分中的一種或多種進一步加熱和加壓。本發(fā)明還包含用于實施將廢產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成有用材料的方法的設備，以及從該方法得到的油產(chǎn)品。文檔編號C10L1/04GK101379009SQ200580040897公開日2009年3月4日申請日期2005年9月22日優(yōu)先權(quán)日2004年9月29日發(fā)明者克雷格·T·艾因菲爾德,布賴恩·S·阿佩爾,特里·N·亞當斯,詹姆斯·H·弗賴斯申請人:Ab-Cwt公司