對催化快速熱解過程中的炭進行處置的方法和炭組合物與流程

2024-04-07 18:09:05

相關申請本申請要求2014年11月17日提交的美國臨時專利申請第62/080938號的優先權益。發明背景從可再生生物質獲得有用化學品、燃料和能量代表了一個重要挑戰，因為這些材料的常規化石來源慢慢地被耗盡。木質纖維素生物質因其低成本和全球可用性而正被廣泛研究作為可再生液體生物燃料和化學品的可行原料。生物質衍生的燃料和化學品據計劃可同樣大體上減少淨co2排放(如果產生的話)，最少地使用化石燃料。為了迎接這個挑戰，進行大量嘗試以將生物質轉化為燃料和其它有用化學品。歸因於原料和產物的性質，從生物質製備燃料和化學品需要不同於常規基於石油的轉化過程的專門轉化過程。進料的高溫、固體進料、高濃度水、高氧氣含量、不尋常分離和氧化副產物是生物質轉化的不同於石油升級中遇到的那些的一些特徵。因此，必須克服許多挑戰以便有效地從生物質製備化學品。生物質材料通常包含木質素、纖維素和半纖維素作為主要組分，多種次要有機材料，水，和一些礦物元素。可以使一系列生物質衍生的材料熱解以產生芳香族化合物、烯烴、co、co2、水、炭、焦炭和其它產物的混合物。熱解的特別合乎需要的形式被稱為催化快速熱解(cfp)，其涉及在催化流化床反應器中轉化生物質以產生芳香族化合物、烯烴和多種其它材料的混合物。芳香族化合物包括苯、甲苯、二甲苯(統稱為btx)和萘以及其它芳香族化合物。烯烴包括乙烯、丙烯和較少量的更高分子量烯烴。btx芳香族化合物具有高價值並且容易運輸。來自cfp過程的原始流出物是包含芳香族化合物、烯烴、含氧化合物、石蠟、h2、ch4、co、co2、水、炭、灰分、焦炭、催化劑細粉和其它材料的複雜混合物。由這種複雜混合物分離、回收和純化各種組分呈現出未曾令人滿意地解決的挑戰。一個特別令人煩惱的問題是在固體催化劑存在下產生大量的固體炭。炭是應用於已經在燃燒或熱解過程中部分轉化的富含碳的固體材料的術語。在用過的cfp催化劑的再生中，炭的存在增加了所需要的再生器的尺寸和所釋放的熱量的量，增加成本並且可能損害cfp催化劑；因此，分離和去除炭提供了過程和成本優勢。此外，炭中存在的碳和其它材料代表了生物質原料的價值的相當大一部分，因此已經對回收所述價值的方法進行了研究。chieky等人在美國專利申請20140073708中描述了一種將生物質轉化為產物的方法，其產生揮發性和非揮發性部分，並且非揮發性部分可以包括炭。揮發性部分可以包括烯烴和燃料(如煤油)，並且一部分可以經過進一步加工以增加芳香族化合物。stamires和o'connor在美國專利申請20140007499中描述了一種製備生物油的方法，其中從汽提器獲得的軟焦炭用以預處理進入催化熱解反應器的生物質進料。lissianski等人在美國專利申請20120024843中描述了一種方法，其中用微波能量加熱碳質材料以產生包含炭、油和氣體的混合物。混合物的分離可以在安置在反應器下遊的旋風器中進行。所分離的炭然後可以傳送到熱回收單元。從熱回收單元回收的熱量然後可以再循環到預加熱器。所分離的炭可以部分燃燒並且返回到反應器以供應熱量用於處理碳質材料。或者，從熱回收單元抽取的炭可以進一步經歷如炭氣化的處理。還提出了，炭還可以用作肥料—尤其當原料由大量的生物質組成時。raman等人在wo/2009/111345中陳述了，生物質炭可以通過向燃燒和/或氣化反應器提供生物質微粒來產生。此類反應器可以集成到一個催化氣化過程中。舉例來說，在一個集成過程中，生物質微粒可以提供到與水源接觸以便產生蒸汽的燃燒反應器；此類蒸汽可以完全或部分提供到催化氣化反應器，並且於其中產生的生物質炭可以被提取並且用於製備用於催化氣化反應器的微粒組合物。生物質炭的粒度可以通過以下方式減小：用水淬滅熱生物質炭，以使得炭中由快速溫度變化誘導的應力導致炭粉碎成較小顆粒並且產生漿液。palmas等人在美國專利第8,499,702號中描述了一種熱解碳質生物質原料的方法，其產生熱解產物和用過的傳熱介質。用過的傳熱介質分離成分離的炭和炭耗盡的用過的傳熱介質。分離的炭用來自密流化床的傳熱介質在再熱器外部在含氧再生氣體中燃燒。炭耗盡的用過的傳熱介質在足以使殘餘炭燃燒的條件下進入再熱器中的含氧再生氣流。燃燒使密床材料(即傳熱介質)的溫度升高到熱解反應器中所需要的操作條件，即約300℃到約900℃。jadhav在us8,404,909中描述了一種方法，其中包括炭的固體和包括金屬氧化物吸附劑的熱能載體顆粒從氣相分離並且傳遞到炭燃燒器。炭和還原的熱能載體顆粒的物料流供應到炭燃燒器。此外，包括氧化的金屬氧化物吸附劑的熱能載體顆粒的供料流供應到炭燃燒器。在炭在炭燃燒器中燃燒之後，一部分經加熱的還原的金屬氧化物吸附劑通過物料流傳遞到氧化反應器。一部分熱能載體顆粒從炭燃燒器接收並且傳遞到熱解反應器，以此方式，熱量可以從炭燃燒器傳送到熱解反應器。炭從催化快速熱解過程的分離和其後續加工並非生物質升級工業中的確定方法。儘管有這些和其它現有嘗試，但仍需要改進的方法，其用於回收、分離作為催化熱解過程的產物流出物的一部分產生的炭和從其獲取價值，以便使得所述過程更能量有效、減小催化劑再生器的尺寸和熱負荷、去除具有炭的礦物、選擇性去除因磨損產生的催化劑細粉和延長催化劑的壽命。發明概要本發明提供了對cfp過程的改進和新穎炭組合物。在第一方面，本發明提供了一種製備芳香族化學品或烯烴的方法，其包括：使固體生物質在反應區中在催化劑存在下反應；產生從所述反應區離開的產物流；從所述反應區取出固體混合物；其中所述移出的固體混合物與所述產物流分開；在催化劑再生步驟之前，從所述固體混合物分離至少一部分炭；任選地將一部分所述分離的炭添加到所述反應區；其中所述炭在所述反應區之前不與生物質混合；和從所述產物混合物回收芳香族化合物或烯烴。在一些優選實施方案中，芳香族化合物被回收，並且所述回收的芳香族化合物以所述生物質中的碳計包含至少10％、優選至少15％產率的量的苯、甲苯和二甲苯，其中所述產率是所述苯、甲苯和二甲苯中的碳的總和除以生物質進料中的碳乘以100％。在這種方法中，原始產物流主要(以質量計)是氣態有機化合物、co、co2和水，通常大於90％或至少95％氣體具有微量的夾帶固體。在一些優選實施方案中，本發明方法可以進一步特徵為以下中的一者或任何組合：·其中分離在旋風器或系列旋風器中進行；·其中分離在一系列旋風器中進行，其中進入用以分離炭的每個後續旋風器的材料的線速度不小於進入所述系列旋風器中的前一旋風器的材料的線速度；·其中炭通過淘析與催化劑分離；·其中炭通過固體浮選從催化劑與炭混合物分離，優選包含氣體和固體顆粒的鼓泡床；·其中炭通過篩、一組具有各種孔口的篩或另一尺寸排阻裝置從催化劑與炭混合物分離，其中固體的分離基於粒度差異進行；·其中至少一部分所述炭在其與其它固體分離之前被粉碎(這個步驟將使得炭顆粒更小並且因此更容易將炭與催化劑分離)；·其中至少一部分所述炭在輸送管中，任選地通過沿著其長度具有不均勻內部橫截面的輸送管被粉碎；·其中至少一部分所述炭在包括靜態混合器的輸送管中被粉碎；至少一部分所述炭通過撞擊表面或裝置被粉碎，其中顆粒流以與平行成至少45度的攻角衝擊所述表面；·其中一部分所述炭通過靜電分離從所述固體混合物分離；·用大於使所述炭完全轉化為二氧化碳和水所需的最小量的過量氧氣燃燒；·其中熱量從所述炭的燃燒回收並且轉移到催化生物質轉化反應器；·其中熱量從所述炭的燃燒回收並且用以產生蒸汽；·其中炭燃燒過程在至少700c或至少800c或至少900c或至少1000c或700c到1300c或800到1200c的溫度下操作；·其中所述催化劑包含沸石，並且其中所述催化劑再生在低於750c或低於700c或低於650c或低於625c或550c到750c或575c到700c或600c到650c的溫度下操作；·其中所述催化劑包含至少10重量％zsm-5；·其中從所述反應區取出的所述固體混合物是催化劑和炭的混合物，並且所述催化劑與炭混合物在蒸汽汽提器中被汽提；·其中所述蒸汽汽提器的溫度可以在100到700c或250到650c或400到625c或500到600c範圍內，或可以是至少100c或至少250c或至少400c或至少500c或低於700c或低於650c或低於600c；·從所述產物回收烯烴；·利用所述炭發電；·其中至少一部分所述炭進行化學反應並且一部分所述反應的炭返回到所述催化生物質反應器；·其中至少一部分所述炭在其返回到所述催化生物質反應器之前被氧化(這個步驟是有利的，因為氧化的炭與未氧化的炭相比導致btx產率更高)，優選地，在炭處理過程中所述添加的氧化劑中的氧原子與所述炭中的碳原子的比率(o/c比率)小於1.5、小於1.0、小於0.8、小於0.5或小於0.25，或是0.01到1.5或0.05到1.0或0.1到0.8或0.15到0.5；·其中所述炭通過與臭氧、氧氣、稀空氣、過氧化氫、過乙酸(ch3c(o)ooh)、過甲酸(hc(o)ooh)、異丁基過氧化物、no2、no或其它氣態或液體氧化劑反應而部分氧化；·其中在炭的氧化中，所述氧化劑中的氧與所述炭中的碳比率(o/c比率)在炭處理過程中小於1.5、小於1.0、小於0.8、小於0.5或小於0.25，或是0.01到1.5或0.05到1.0或0.1到0.8或0.15到0.5；·其中炭處理導致產物與新鮮製得的炭相比具有增加的氧含量或更高o/c比率；·其中如通過對固體產物、液體產物或固體和液體兩種產物進行紅外光譜法所測量，炭處理的產物展示了碳氧單鍵和碳氧雙鍵的含量的增加；·其中至少一部分所述炭在蒸汽汽提器中被汽提；·其中所述炭經酸性溶液處理；優選所述酸性溶液包含乙酸、甲酸、硝酸、硫酸、丙酸或碳酸或在cfp過程中產生的一部分水或其組合；·其中所述炭經鹼性溶液處理；所述鹼性溶液優選包含在所述cfp過程中產生的一部分水或從洗滌在所述cfp過程中所用的催化劑獲得的洗滌溶液或使用在cfp過程中產生的灰分製得的溶液或其組合。本發明包括一種基於炭的組合物(炭)，其通過本文所述方法中任一項製備。在另一方面，本發明提供了一種基於炭的組合物(炭)，其包含至少1重量％沸石或含沸石的催化劑和10到99重量％碳，所述炭優選包含至少1重量％沸石。在一些優選實施方案中，本發明組合物可以進一步特徵為以下中的一者或任何組合：·所述炭的酸度使得如果暴露於蒸餾水，那麼所述炭產生ph小於7、小於6、小於5或小於4或為2到7或2.5到6或3到5的溶液；·其中所述炭包含1到50重量％或2到40重量％或5到35重量％或10到30重量％或15到25重量％或至少1重量％或至少2重量％或至少5重量％或至少10重量％或至少15重量％或至少20重量％的沸石或含沸石的催化劑(所述含沸石的催化劑包含至少10重量％沸石、優選至少20重量％沸石或20到80重量％沸石或30到70重量％沸石)；·其中所述炭的體積平均中值粒度小於200微米或小於150微米或小於125微米或小於100微米或小於75微米(這意指顆粒如通過sem測量的尺寸，在所述粒度下50％所觀察體積的炭顆粒小於200μm或150μm或125μm等，並且其中「尺寸」是指每個顆粒如在sem顯微照片中觀察的最大尺寸)；·其中所述炭的質量平均粒度是至少125微米或至少149微米或至少250微米或至少420微米或至少595微米或至少841微米或至少2,000微米，或所述炭包含90％或更多的保留於10目或20目或30目或40目或60目或100目或120目篩上的材料；·其中所述炭中苯、甲苯和二甲苯的總和的量以所述炭的重量計構成少於5％或少於2％或少於1％或少於0.5％或少於0.2％或少於0.1％或少於0.02％；·其中鹼金屬和鹼土金屬元素的總和以所述炭的重量計構成至少0.1％或至少0.2％或至少0.5％或至少1.0％或至少2.0％；·其中所述炭包含至少15重量％碳或至少20重量％碳或至少25重量％碳或至少30重量％碳或至少35重量％碳或至少40重量％碳或至少50重量％碳，或15到95重量％碳或20到90重量％碳或25到85重量％碳或30到75重量％碳或40到70重量％碳；·其中所述炭包含至少0.1重量％氫或至少0.5重量％氫或至少1.0重量％氫或至少1.5重量％氫或至少2.0重量％氫或至少2.5重量％氫，或0.1到8.0重量％氫或0.5到6.0重量％氫或1.0到5.0重量％氫或1.5到3.0重量％氫；·其中所述炭可以進一步特徵為具有增加的氧含量或已經被處理到氧化處理，其比在環境或接近環境(至多約100c)條件下暴露於空氣至多約1天提供更多氧化(增加的氧含量意指含量大於通過在環境或接近環境(至多約100c)條件下暴露於空氣至多約1天所獲得的含量)；·其中所述沸石包含至少40重量％zms-5；·包含至少1重量％(或至少5重量％或2到10重量％)硝酸銨；·其中所述炭包含0.1重量％(優選0.01或0.001重量％)或更少的v、ni和as中的每一者；·包含至少15重量％碳；至少0.1重量％氫；至少0.1重量％的na、k、mg和ca的總和；和至少10重量％的呈沸石形式的si和al的總和；·和/或其氧敏感性使得如果19.5mg所述炭的樣品經研磨並且暴露於50ml/min的空氣流量，那麼至少10％或至少20％或至少30％或至少40％或至少50％或至少60％或10％到99％或20％到90％或30％到80％或40％到75％的所述組合物在以30c/分鐘的加熱速率在120-800c範圍內進行的溫度編程氧化(tpo)實驗中在300-700c範圍內蒸發，並且優選在低於580c或低於550c或低於525c或低於500c或350到580c或375到550c或400到525c的溫度下蒸發。所述基於炭的組合物可以特徵為一密度，所述炭如通過壓汞測孔法所測量，堆積密度小於1.0g/ml或小於0.75g/ml或小於0.5g/ml或小於0.35g/ml或小於0.3g/ml或小於0.2g/ml，或0.05到1.0g/ml或0.1到0.75g/ml或0.18到0.5g/ml，或顆粒密度小於1.5或小於1.1或小於1.0或小於0.9或小於0.8或小於0.7或小於0.6或小於0.5或小於0.4g/ml，或0.1到1.1g/ml或0.2到1.0g/ml或0.3到0.9g/ml或0.5到0.7g/ml，或骨架密度小於2.0g/ml或小於1.9g/ml或小於1.85g/ml或小於1.7g/ml或小於1.55g/ml或小於1.4g/ml，或1.0到2.0g/ml或1.3到1.9g/ml或1.4到1.85g/ml。在另一方面，本發明提供了一種修復土壤的方法，其包括：提供炭(其是如本文所述的含沸石的炭和/或根據所要求的發明的任何方法製得的炭)；和將所述炭混合到土壤中。本文所述方法中任一者可以包括進行cfp過程和連續地移出炭和催化劑兩種細粉。所得炭與催化劑混合物對於進行土壤修復可以是尤其合乎需要的。本發明還包括一種土壤修復，其包含本文所述的炭中任一者並且包括至少1重量％沸石或至少2重量％沸石或1到15重量％範圍內的沸石。本發明還包括通過cfp過程製備炭(優選選自本文所述炭中任一者的炭)的方法。本發明的各個方面的優勢可以包括：有用產物的產率增加、能量效率提高、資金成本降低和排放物減少。分離炭和燃燒其以加熱cfp反應器使得所述過程更能量有效、減小再生器的尺寸和熱負荷、去除具有炭的礦物、選擇性去除因磨損產生的催化劑細粉和延長催化劑的壽命。分離炭和使其功能化以使其轉化為更高價值材料提高了所述過程的經濟和碳效率。圖式簡要說明圖1展示了概念性催化快速熱解過程，其展示主要能量(--)和質量(→)流路徑。圖2說明了用於將生物質轉化為芳香族化合物與炭分離的概念性過程。圖3說明了用以增強炭顆粒粉碎的靜態混合器和轉向器。頂圖(3a)展示了可以插入到流動管中的混合裝置的示意圖。中圖(3b)展示了通過修改提升管設計增加顆粒-壁接觸的若干構件的示意圖。底圖(3c)展示了另一用於通過管內的物料流劃分來混合和增強顆粒-壁和顆粒-顆粒相互作用的方案。圖4是炭樣品的顯微照片。圖5展示了從cfp過程分離的兩種炭部分的組成。圖6展示了炭與催化劑的混合物、炭與二氧化矽的混合物和焦化催化劑的溫度編程氧化曲線。圖7展示了tpo實驗中炭與催化劑的混合物、炭與二氧化矽的混合物和焦化催化劑的累積重量損失相較於溫度。圖8說明了靜電分離設備。術語表如本文所用，術語「芳香族化合物(aromatics/aromaticcompound)」用以指包含一個或多個芳香族基團的烴化合物，如例如單芳香族環系統(例如，苯甲基、苯基等)和稠合多環芳香族環系統(例如萘基、1,2,3,4-四氫萘基等)。芳香族化合物的實例包括(但不限於)苯、甲苯、茚滿、茚、2-乙基甲苯、3-乙基甲苯、4-乙基甲苯、三甲基苯(例如，1,3,5-三甲基苯、1,2,4-三甲基苯、1,2,3-三甲基苯等)、乙基苯、苯乙烯、異丙苯、甲基苯、丙基苯、二甲苯(例如，對二甲苯、間二甲苯、鄰二甲苯)、萘、甲基-萘(例如，1-甲基萘)、蒽、9.10-二甲基蒽、芘、菲、二甲基-萘(例如，1,5-二甲基萘、1,6-二甲基萘、2,5-二甲基萘等)、乙基-萘、二氫化茚、甲基-二氫化茚和二甲基-二氫化茚。在一些實施方案中，還可以製備單環和/或更多環芳香族化合物。芳香族化合物還包括含有雜原子取代基的單和多環化合物，即苯酚、甲酚、苯並呋喃、苯胺的、吲哚、噻吩等。如本文所用，術語「鹼金屬和鹼土金屬」(aaem)包括如國際純粹與應用化學聯合會(iupac)所承認的周期表中的第1族和第2族的金屬，包括li、na、k、rb、cs、fr、be、mg、ca、sr、ba和ra。術語鹼金屬和鹼土金屬還可以包含在生物質中與第1族和第2族元素一起常見的其它元素，包括si、p、al、fe、cu、zn、mn或其它金屬(呈低濃度)，或其組合。術語鹼金屬和鹼土金屬意圖表達在生物質中可見並且不對轉化為含烴流體產物敏感的除c、h、o、n和s以外的元素的總和。這些元素通常以鹽、氧化物或與各種有機分子的組合形式可見，並且有時被稱為礦物。如本文所用，術語「生物質」以本領域中的其常規含義給出並且用以指可再生的任何有機能源或化學品。其主要組分可以是：(1)樹木(木材)和所有其它植被；(2)農業產品和廢物(玉米、果實、垃圾青貯料等)；(3)藻類和其它海洋植物；(4)新陳代謝廢物(糞肥、汙水)；和(5)纖維質城市廢物。生物質材料的實例描述於例如huber,g.w.等人,「synthesisoftransportationfuelsfrombiomass:chemistry,catalysts,andengineering」,chem.rev.106,(2006),第4044-4098頁中。生物質常規地定義為可以被轉化用作燃料或用於工業生產的活的和新死的生物材料。作為生物質的準則在於，材料應在最近參與碳循環，使得燃燒過程中的碳釋放在相當短的時期內平均不導致淨增加(出於這個原因，如泥煤、褐煤和煤的化石燃料根據這個定義不被視為生物質，因為其含有長時間未曾參與碳循環的碳，使得其燃燒導致大氣二氧化碳的淨增加)。最常見地，生物質是指生長用作生物燃料的植物體，但其還包括用於產生纖維、化學品或熱量的植物或動物體。生物質還可以包括可以作為燃料燃燒或轉化為化學品的可生物降解廢物或副產物，包括城市廢物、綠色廢物(可生物降解廢物，包含花園或公園廢物，如草或花粉屑和籬笆修剪物)、農場副產物(包括動物糞肥)、食品加工廢物、汙水汙泥、來自木漿的黑液或藻類。生物質排除了已經通過地質過程轉變為如煤、油頁巖或石油的物質的有機材料。生物質廣泛並且通常由植物生長，所述植物包括芒屬、大戟、向日葵、柳枝稷、大麻、玉米(玉蜀黍)、白楊、柳樹、甘蔗和油棕(棕櫚油)，根、莖、葉、籽殼和果實都可能是有用的。為引入加工單元而對原材料的加工可以根據單元的需要和生物質的形式變化。生物質可以因存在顯著高於化石燃料中所見量的量的14c而不同於化石衍生的碳。本文所述產物中任一者優選衍生自生物質。如本文所用，術語「催化快速熱解」(cfp)是指通過在催化劑存在下快速加熱將含烴材料轉化為化學品、燃料或化學品和燃料的過程。適用於cfp的設備和加工條件的實例描述於以引用的方式併入本文中的huber等人的美國專利8,277,643、美國專利申請us2012/0203042a1和huber等人的美國專利申請2013/0060070a1中。用於生物質的cfp的條件可以包括以下特徵(其不打算限制本發明的更廣泛方面)中的一者或任何組合：沸石催化劑，zsm-5催化劑；包含以下金屬中的一者或多者的沸石催化劑：鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鎵、鉑、鈀、銀、磷、鈉、鉀、鎂、鈣、鎢、鋯、鈰、鑭和其組合；流化床、循環床或提升管反應器；300℃到1000℃範圍內的操作溫度；和/或0.1與40之間的固體催化劑與生物質質量比。如本文所用，術語「催化劑」具有其常規含義，即添加到過程中以增加化學反應的速率的材料。適用於本發明情形的催化劑組分可以選自本領域中已知或如本領域技術人員所理解的任何催化劑。催化劑促進和/或實現反應。因此，如本文所用，催化劑降低化學過程的活化能(增加速率)，和/或改進化學反應中產物或中間物的分布(例如，形狀選擇性催化劑)。可以被催化的反應的實例包括：脫水、脫氫、異構化、氫轉移、芳構化、脫羰、脫羧、醇醛縮合、分子裂化和分解、其組合和其它反應。催化劑組分可以被視為酸性、中性或鹼性，如本領域技術人員所理解。對於催化快速熱解(cfp)，特別有利的催化劑包括含有根據孔隙尺寸選擇的內部孔隙率的催化劑(例如，介孔和通常與沸石相關的孔隙尺寸)，例如平均孔隙尺寸為小於小於小於小於小於或更小。在一些實施方案中，可以使用平均孔隙尺寸為到的催化劑。在一些實施方案中，可以使用平均孔隙尺寸在與之間或與之間的催化劑。在一些情況下，可以使用平均孔隙尺寸在7埃與之間或與之間的催化劑。在cfp的一些優選實施方案中，催化劑可以選自天然存在的沸石、合成沸石和其組合。在某些實施方案中，催化劑可以是zsm-5沸石催化劑，如本領域技術人員所理解。任選地，這種催化劑可以包含酸性位點。其它類型的沸石催化劑尤其包括：鎂鹼沸石、y沸石、β沸石、絲光沸石、mcm-22、zsm-23、zsm-57、suz-4、eu-1、zsm-11、zsm-22、sapo-31、ssz-23。本發明的cfp過程流化床反應器中特別有利的催化劑組合物包含特徵為大於12的二氧化矽與氧化鋁摩爾比(sar)和1到12的約束指數(ci)的結晶分子篩。測定ci的方法更充分描述於關於方法細節以引用的方式併入的美國專利第4,029,716號中。這些結晶分子篩的非限制性實例是具有zsm-5、zsm-11、zsm-12、zsm-22、zsm-23、zsm-35、zsm-48、zsm-50或其組合的結構的分子篩。在其它實施方案中，可以使用非沸石催化劑；例如wox/zro2、磷酸鋁等。在一些實施方案中，催化劑可以包含金屬和/或金屬氧化物。適合金屬和/或氧化物尤其包括例如鎳、鈀、鉑、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鋅、銅、鎵和/或其氧化物中任一者。在一些情況下，可以包括選自稀土元素(即元素57-71)、鈰、鋯之中的促進劑元素或其氧化物用於其組合以改變催化劑的活性或結構。另外，在一些情況下，催化劑的特性(例如，孔隙結構、酸位點的類型和/或數目等)可以經選擇以選擇性製備所要產物。「炭」是應用於已經在燃燒、熱解或催化熱解過程中從生物質至少部分轉化的富含碳的(至少20質量％c)固體材料的術語。炭通常含有高百分比的碳、一些氫和一定量的氧，並且還可以含有存在於在過程中反應的生物質中的一些其它元素，如ca、k、p、na、mg、mn、si、s、n、fe或其它元素。炭可以呈現得與反應的初始生物質顆粒在形狀和整體結構方面類似，或其可以呈現為已經在過程中被研磨成更精細顆粒，或其可以聚結為更大顆粒，或其組合。在一些情況下，炭可以含有實質部分的催化劑已經變得與碳質材料摻雜。炭的其它特徵提供於實施方式章節中。炭在比焦炭或焦化催化劑在受控氧化實驗中氧化所處的溫度低的溫度(最大質量損失速率的溫度)下氧化。炭具有比焦炭或焦化催化劑低的顆粒密度和低的堆積密度。如本文所用，術語「焦炭」以本領域中的其常規含義給出並且用以指沉積於催化劑或其它材料上的富含碳的固體。焦炭沉積物通常通過在催化劑再生過程中燃燒而去除。焦炭與炭不同之處在於，焦炭通常沉積於催化劑的孔隙中或表面上，與炭相比，芳香性更高並且反應性更小。在許多情況下，焦炭與炭的分離並不便利並且焦炭和炭通常一起視為固體產物。如本文所用，術語「烯烴」或「烯烴化合物」(又名「鏈烯烴」)以本領域中的其普通含義給出，並且用以指含有一個或多個由雙鍵鍵聯的碳原子對的任何不飽和烴。烯烴包括環狀和非環狀(脂肪族)烯烴，其中雙鍵位於分別形成環狀(閉環)或開鏈基團的一部分的碳原子之間。另外，烯烴可以包括任何適合數目的雙鍵(例如，單烯烴、二烯烴、三烯烴等)。具有兩個雙鍵的烯烴通常被稱為二烯。烯烴化合物的實例尤其包括(但不限於)乙烯、丙烯、丙二烯(allene/propadiene)、1-丁烯、2-丁烯、異丁烯(2甲基丙烯)、丁二烯和異戊二烯。環狀烯烴的實例尤其包括環戊烯、環己烯、環庚烯。如甲苯的芳香族化合物不被視為烯烴；然而，包括芳香族化合物部分的烯烴被視為烯烴，例如丙烯酸苯甲酯或苯乙烯。「含氧化合物」包括在其結構中含有至少一個氧原子的任何有機化合物，如醇(甲醇、乙醇等)、酸(例如乙酸、丙酸等)、醛(例如甲醛、乙醛等)、酯(例如乙酸甲酯、乙酸乙酯等)、醚(例如二甲醚、二乙醚等)、具有含氧取代基的芳香族化合物(例如苯酚、甲酚、苯甲酸等)、環醚、酸、醛和酯(例如呋喃、糠醛等)等。如本文所用，術語「熱解(pyrolysis/pyrolyzing)」以本領域中的其常規含義給出並且用以指通過優選在不添加o2的情況下或在不存在o2下加熱將化合物(例如固體含烴材料)轉化為一種或多種其它物質(例如揮發性有機化合物、氣體、炭和焦炭)。優選地，熱解反應室中存在的o2的體積分數是0.5％或更小。熱解可以在使用或不使用催化劑的情況下進行。「催化熱解」是指在催化劑存在下進行的熱解，並且可以涉及如huber等人的美國專利8,277,643、美國專利申請us2012/0203042a1和huber等人的美國專利申請2013/0060070a1和下文中更詳細描述的步驟。催化熱解過程的實例概述於例如huber,g.w.等人,「synthesisoftransportationfuelsfrombiomass:chemistry,catalysts,andengineering」,chem.rev.106,(2006),第4044-4098頁中。組分的「回收率」是存在於所回收產物流中的所述組分與存在於反應器流出物流中的所述組分的量相比的分數(或百分比)。舉例來說，如果10克產物a存在於原始流出物中並且8.5克產物a存在於所回收產物流中，那麼a的回收率是8.5/10或0.85(85％)。「反應區」是指cfp反應器中的區，其中催化劑和生物質在至少300℃的溫度下存在，並且包括催化劑與生物質進料接觸的體積，但排除一些催化劑和生物質被輸送通過的入口和出口和隔板的體積。如標準專利術語，術語「基本上由……組成」排除了會實質地影響方法的其它步驟或會實質地影響產物的組分的存在。一般來說，使用術語「包含」定義的本發明方法或產物中任一者還可以使用更具限制性的術語「基本上由……組成」或在最狹義情況下「由……組成」表徵。另外，本文所述的方法和/或產物步驟中任一者旨在涵蓋於本文所述的本發明方法或產物中任一者內。實施方式圖1展示了概念cfp過程的一種配置中的質量和能量流的主要路徑。生物質在cfp反應器中在催化劑存在下熱解。過程的固體產物與蒸氣產物分離，蒸氣被供應給產物回收和分離系統。一部分固體炭被分離並且任選地燃燒以提供能量以驅動cfp過程。用過的焦化催化劑被分離並且再生以恢復其活性並且向cfp過程提供熱量。來自催化劑再生或炭燃燒或兩者的過量熱量可以被輸出並且在別處使用(未展示)。許多熱回收和熱交換過程和一些質量流在這個概念過程中省去。圖2展示了用於將生物質轉化為有用產物(包含芳香族化合物(btx)、烯烴和其它組分)和將炭從系統分離的例示性過程。生物質與再循環氣體或輸送流體一起經由物料流101引入到cfp反應器100中。催化劑可以與輸送流體一起經由物料流102引入cfp反應器中。cfp反應器是通過一部分再循環氣體或其它流體103流化的流化床催化反應器。來自cfp反應器的產物與連同流體流104一起載運到一個或多個旋風器112中的任何催化劑、灰分或炭分離。固體可以經由物料流105返回到反應器並且產物混合物被傳送到產物回收和分離系統(未展示)。任選地，一部分物料流105可以從系統被移出並且被捨棄或傳送到催化劑再生器120或傳送到蒸汽汽提器110。任選地，一部分物料流105可以傳送到炭燃燒單元(未展示)或被捨棄。物料流107中從反應器移出的催化劑通過到蒸汽汽提器110中。在蒸汽汽提器中，催化劑暴露於置換了系統中的氣體和揮發物的蒸汽流。這些置換的蒸氣和一部分蒸汽可以傳送到產物分離和回收部分(未展示)或以其它方式用於過程中。物料流109中被蒸汽汽提的催化劑與包含氮氣、空氣或氮氣和空氣的轉移流體一起通過到轉移線115(任選地提升管)中，並且通過到旋風器或系列旋風器122中以將炭與催化劑分離。富含炭的物料流123可以傳送到炭燃燒反應器(未展示)或以其它方式使用或作為產品銷售。物料流125的炭耗盡的用過的催化劑通過到再生器120，在其中用空氣或含氧物料流使焦炭和任何剩餘炭至少部分燃燒。取決於炭顆粒和催化劑顆粒的相對尺寸、密度和性質，富含炭的物料流可以包含物料流123並且物料流125可以包含炭耗盡的用過的催化劑；炭耗盡的用過的催化劑可以在另一或其它旋風器中或通過其它構件從物料流123分離，並且然後傳送到再生器120。再生器120任選地被冷卻以將溫度控制在可接受的極限內；冷卻單元未展示於圖2中。再生的催化劑可以經由可以任選地包含冷卻單元的物料流131返回到反應器。燃燒廢氣流126通過到旋風器或系列旋風器124中以移出固體並且然後燃燒廢氣流128被排放或傳送到氣體清潔系統(未展示)。旋風器124中收集的固體可以返回到再生器或一部分固體可以被去除。在本發明的一個實施方案中，過程中回收的一部分炭被處理並且返回到cfp反應器。cfp過程所製得的炭與生物質進料相比已經至少部分去水並且去氧，但其未曾在cfp過程中氧化。在不希望受理論束縛的情況下，可以預期來自cfp過程的炭比從燃燒或在氧化氣氛中進行的其它過程獲得或來自煤或石油的炭更易發生氧化。已知炭用空氣在比焦炭或焦化催化劑更低的溫度下燃燒。因此，cfp炭可以容易在相對溫和氧化條件和試劑的作用下氧化或優選部分氧化。在這點上，氧化劑，如臭氧、氧氣、稀空氣、過氧化氫、過乙酸(ch3c(o)ooh)、過甲酸(hc(o)ooh)、異丁基過氧化物、no2、no或本領域技術人員已知的其它氣態或液體氧化劑或其任何組合可以用以使炭部分氧化或官能化。炭處理可以用氣態試劑或用溶液進行。炭處理的產物與新鮮製得的炭相比具有增加的o/c比率。如通過對固體產物、液體產物或固體和液體兩種產物進行紅外光譜法所測量，炭處理的產物具有增加的碳氧單鍵(c-o)和雙鍵(c＝o)的含量。在用氣態反應物使炭部分氧化的過程中，溫度維持在100c到650c或200c到600c或300c到550c或低於650c或低於600c或低於550c或低於500c或低於450c或低於400c範圍內。在用溶液反應物使炭部分氧化的過程中，溫度維持在20c到250c或50c到200c或60c到150c或低於250c或低於200c或低於150c或低於100c或低於80c或低於60c範圍內。氧化劑(如氧氣或過氧化氫)的氧化能力保持在小於實現炭完全燃燒為co2和水所需要的化學計量氧量，以使得所述氧化劑中的氧與所述炭中的碳比率(o/c比率)小於1.5、小於1.0、小於0.8、小於0.5或小於0.25，或是0.01到1.5或0.05到1.0或0.1到0.8或0.15到0.5.炭的溶液處理可以包括去除新鮮製得的炭中的至少一部分礦物。這些過程可以包括用液體溶液(例如水、h2o2水溶液、酸性溶液等)洗滌。任選地，cfp過程中作為副產物產生的一部分含有一些含氧化合物並且ph在約2並且6之間的水溶液可以用以洗滌炭。在本發明的一個實施方案中，炭用以從過程用水提取含氧化合物，作為清潔水的手段和提供這些材料再循環到cfp反應器的手段。在一個實施方案中，炭被部分氧化隨後其被洗滌，並且在另一實施方案中，炭被洗滌隨後其被部分氧化。至少一部分洗過的炭可以供應給cfp反應器。另一潛在處理是「爆炸性研磨」，其中將炭用溶劑(例如水)或溶液或氨水浸漬，並且快速加熱到高於溶劑的沸點，其中其使顆粒膨脹和爆炸。如果氣相組分(如co、co2、烯烴或其它輕質烴)是所要的，那麼可以使用炭的等離子處理。炭可以經歷蒸汽重整條件，例如在蒸汽存在下高於750℃的溫度，以使得生物質中鹼金屬元素的存在催化炭重整為合成氣體，即h2、co、co2和蒸汽。這種過程中形成的h2和co可以再循環到cfp反應器或以其它方式用於過程中或用於其它目的。在一個實施方案中，用co2、蒸汽或co2和蒸汽兩者使cfp過程中產生的炭經歷氣化以形成包含co、co2、h2o、h2、甲烷和其它輕質烴的氣體混合物。在一些實施方案中，根據本發明的炭的質量平均粒度是至少125微米或至少149微米或至少250微米或至少420微米或至少595微米或至少841微米或至少2,000微米，其中「尺寸」通過人工篩分或光散射使用malvernmastersizer2000雷射衍射系統(或其等效物)測量；在未規定時，尺寸欲通過篩分測定。在一些實施方案中，炭包含90％或更多的保留於2000微米(10目)或850微米(20目)或600微米(30目)或425微米(40目)或250微米(60目)或149微米(100目)或125微米(120目)篩上的材料。本發明的炭可以包含至少125微米或至少149微米或至少250微米或至少420微米或至少595微米或至少841微米或至少2,000微米的從固體混合物分離的顆粒。在一些實施方案中，在人工篩分材料2分鐘時間之後，根據本發明的炭包含保留於2000微米(10目)或850微米(20目)或600微米(30目)或425微米(40目)或250微米(60目)或149微米(100目)或125微米(120目)篩上的材料。人工篩分根據以下方案進行：在一隻手中以稍微傾斜的位置握住具有滑動配合底盤和蓋板的個別篩。急劇地並且在抵著另一手跟部的向上動作下以約150次/分鐘的速率敲擊篩側，以約25次敲擊的間隔轉動篩旋轉的約六分之一。任選地，至少一部分炭可以在其經歷如上所述的處理之前被粉碎。粉碎可以通過碾磨、研磨、捏合、切碎、壓碎、磨粉、碎裂或減小炭的平均粒度或增加炭的表面積或兩者的任何其它過程實現。如通過光散射所測量，炭的粉碎可以使質量平均粒度減小初始質量平均粒度的至少50％或至少60％或至少70％或至少80％。如通過光散射所測量，炭的粉碎可以使平均直徑大於2mm或大於1mm或大於0.5mm或大於0.3mm或大於0.2m或大於0.1mm的顆粒的質量分數減小具有指定平均直徑的顆粒的初始質量分數的至少50％或至少60％或至少70％或至少80％。炭的粉碎可以使炭的質量平均粒度減小到小於200微米或小於150微米或小於125微米或小於100微米或小於75微米。在本發明的一個實施方案中，提升管115裝有內部器具，如靜態混合器、轉向器等；或經成形，以這種方式以便增強固體混合物的顆粒-壁、顆粒-顆粒或顆粒-內部器具相互作用並且增強炭顆粒的粉碎。預想了增強炭磨損同時不大體上增強催化劑磨損的任何內部器具或輸送形狀。炭優先於催化劑的顆粒粉碎(平均粒度減小)可以通過在從蒸汽汽提器到再生器的快速流動管(如提升管或轉移線)中磨損來實現。據相信，對於大多數cfp催化劑，炭顆粒比催化劑顆粒更易碎，以使得其通過固體-固體相互作用將被粉碎得更厲害。為了增強炭粉碎，轉移線或提升管可以裝有多個增加顆粒-顆粒接觸、顆粒-器具接觸和顆粒-壁接觸的靜態混合裝置或轉向器。預想可增強固體-固體接觸的內部器具和轉移線幾何結構的一些非限制性實例展示於圖3中，但存在許多其它變動。條件可以經選擇以在不顯著粉碎催化劑的情況下選擇性粉碎炭。因為催化劑是經製造以承受流化床反應器中的操作的流化床催化劑，所以預期其可以具有比炭更大的強度。此外，炭顆粒通常不如催化劑顆粒緻密，使其更可能從具有更緻密催化劑顆粒的混合物淘析。將炭顆粒粉碎到與催化劑顆粒的尺寸分布相比具有類似或更小平均直徑的尺寸分布將允許其更容易如通過圖2中的旋風器122分離。在將炭從具有催化劑和灰分的cfp反應器移出之後粉碎其使得淘析過程更有效，向再生器提供更多的缺炭的和缺灰分的催化劑進料。用撞擊表面或裝置的粉碎是其中至少一些顆粒以從平行到表面或裝置為至少45度的攻角衝擊表面或裝置的過程。在一個實施方案中，少量氧氣被引入提升管柱中以在其移動通過提升管時引發炭的燃燒反應。據相信，炭的部分燃燒可以進一步增加炭的易碎性質和減小粒度，致使其更易粉碎和如通過圖2中的旋風器122與催化劑顆粒分離。用以輸送催化劑和炭與灰分混合物通過提升管115的輸送流體的氧氣濃度可以是輸送流體混合物的體積的小於5％或小於2％或小於1.5％或小於1.0％或小於0.5％或小於0.2％或0.001％到2％或0.01％到1％或0.02％到0.5％或0.02％到0.2％，或其可以大體上不含氧氣。在本發明的一個實施方案中，圖2中鑑別為112、122和124的旋風器中任一者可以包含多於一個串聯的旋風器，或多於一個並聯的旋風器或系列旋風器。在使用多個旋風器的情況下，進入每個旋風器的氣體/固體混合物的線速度可以通過改變旋風器的幾何結構或通過添加輸送流體到混合物或兩者來調節。優選地，進入一系列旋風器中的個別旋風器的氣體/固體混合物的線速度將隨每個後續旋風器而增加或至少不降低，即進入第二旋風器的氣體/固體混合物的線速度將大於或等於進入第一旋風器的氣體/固體混合物的線速度，進入第三旋風器的氣體/固體混合物的線速度將大於或等於進入第二旋風器的氣體/固體混合物的線速度，等。炭分離可以在蒸汽汽提器用以從焦化催化劑移出烴產物和置換氣體之前、同時和/或尤其之後進行。在本發明的一個實施方案中，炭通過在蒸汽汽提器中或後的固體浮選過程與催化劑至少部分分離。一些炭顆粒和一些灰分顆粒不如催化劑顆粒緻密，並且因此在適當攪拌條件下傾向於移動到顆粒流化床的上部。浮選過程優選是氣體浮選，其中床通過緩慢氣體或蒸氣流進行攪拌。液體浮選也被預想屬於本發明的範圍內。用於浮選分離過程的液體可以包括水溶液、酸性溶液、含有如銨鹽的鹽的水溶液，如水溶液或於有機溶劑或混合溶劑與水中的溶液。浮選液體的ph優選小於7或小於6或小於5或小於4或小於3或1到5或2到4。隨著不太緻密的顆粒升高到固體混合物的頂部，其可以溢出超過擋板並且被收集，或使用龍頭沿著浮選裝置在不同點收集具有不同密度的顆粒。在本發明的一些實施方案中，催化劑與炭混合物通過藉助於流體對固體顆粒的淘析過程分離。在淘析過程的一個實施方案中，在淘析流體中製備待分離的固體顆粒的懸浮液，所述淘析流體是關於催化劑或炭化學惰性的流體，並且此外在於，所述過程包括以下規定階段中的一者或多者，其中第一階段是分離大顆粒的過程，包括將催化劑與炭懸浮液流引入到垂直淘析柱中在柱的中點與底部之間的水平下，將淘析流體流引入到柱中在低於引入催化劑與炭懸浮液的水平的水平下，導致所述流體大體上在層流條件下在上升物料流中流入柱中，從柱的頂部取出大體上不含大炭顆粒或催化劑與炭聚結物的催化劑懸浮液，和從柱的底部取出主要包含大顆粒的懸浮液；並且其中任選的第二階段是分離細顆粒的過程，包括將從第一淘析柱回收的催化劑懸浮液流引入到垂直淘析柱中高於中點，將淘析流體流引入到柱中在更低水平下，導致所述流體在上升物料流中並且大體上在層流條件下流入柱中，從柱的頂部取出裝有細催化劑與炭顆粒的淘析流體，和從柱的底部取出大體上不含細顆粒的催化劑顆粒。在根據本發明的方法的變化形式中，因此，在第一階段期間製得的於淘析流體中的催化劑懸浮液可以經歷淘析操作，使催化劑的大或細顆粒能夠被分離。懸浮液還可以經歷雙淘析操作，使大和細顆粒兩者能夠同時被分離，大顆粒在第一淘析柱中被分離，優選隨後細顆粒在第二淘析柱中被分離。取決於加工條件和炭與催化劑顆粒的相對尺寸，大顆粒或細顆粒或兩者可以包含炭或催化劑。優選地，淘析流體是氣體或氣體的混合物。在本發明的一個實施方案中，炭通過篩、一組具有各種孔洞或開口的篩或另一尺寸排阻裝置與催化劑至少部分分離，其中固體的分離基於粒度差異進行。在一些實施方案中，催化劑與炭的混合物通過一篩(優選向上(與重力相反)通過篩)，不通過篩的較大顆粒再循環到反應器或通過到催化劑再生器或蒸汽汽提器或炭燃燒器。在一些替代實施方案中，催化劑與炭的混合物通過一篩(優選向上(與重力相反)通過篩)，通過篩的較小顆粒再循環到反應器或通過到催化劑再生器或蒸汽汽提器。收集未再循環的炭顆粒作為用於進一步加工的炭。在本發明的一個實施方案中，炭首先通過尺寸排阻從固體混合物分離以產生較大顆粒炭富集的部分和第一較小顆粒炭耗盡的部分。炭富集的部分可以通過淘析分離為第二更富集的炭部分和第二炭耗盡的部分。第二更富集的炭部分可以傳送到炭燃燒器或以其它方式處理或捨棄或保留用於其它用途。這些分離過程中任一者可以在固體混合物通過蒸汽汽提器之前或優選在之後進行。在本發明的其中炭被分離和在與催化劑再生分開的容器中燃燒以向cfp反應器提供熱量的實施方案中，炭燃燒可以在至少500c或至少600c或至少700c或至少800c或至少900c或至少1000c或700c到1300c或800到1200c的溫度下操作。在本發明的其中炭被分離和在與催化劑再生分開的容器中燃燒以向cfp反應器提供熱量的實施方案中，催化劑再生可以在低於750c或低於700c或低於650c或低於625c或550c到750c或575c到700c或600c到650c的溫度下操作。在適度溫度下操作再生器是有利的，因為其將延長zsm-5催化劑和其它沸石催化劑的壽命。在本發明的其中炭被分離和在與催化劑再生分開的容器中燃燒以向過程提供熱量的實施方案中，炭燃燒可以在循環流化床反應器、提升管反應器、氣化器、逆流氣化器、並流氣化器、交叉流式氣化器、流化床氣化器、雙燃式氣化器、夾帶床氣化器、熔池氣化器、熱交換反應器、循環迴路反應器、分級燃燒反應器或熟知用以燃燒固體和任選地由其回收熱量的任何其它燃燒反應器中進行。炭部分的燃燒在含氧氣體(如空氣或氧耗盡的空氣或氧富集的空氣)或含有氧氣的煙道氣或含有足以支持炭燃燒的氧氣的任何氣體存在下進行。優選地，炭的燃燒在少量過量的氧氣(即比實現碳質材料完全轉化為co2和水所需要更多的氧氣)存在下進行。在本發明的其中炭被分離和在與催化劑再生分開的容器中燃燒以向過程提供熱量的實施方案中，催化劑再生器中的熱釋放與在炭和催化劑未分離並且一起燃燒時所釋放的熱量的量相比顯著減少。與在炭和焦化催化劑一起在再生器中燃燒而未分離時的熱量釋放相比，在炭已經被移出時催化劑再生器中的熱量釋放的減少是至少20％或至少33％或至少50％或至少60％或至少66％或至少75％。從過程分離的炭可以含有炭和來自催化劑(呈如全催化劑顆粒和衍生自cfp過程設備中的催化劑顆粒斷裂的催化劑細粉的物理形式)的部分無機沸石和其它無機材料的混合物。在一些情況下，催化劑材料牢固地附著到炭顆粒，或許是通過粘著力。本發明方法中製得的炭可以包含以重量計至少1％或至少10％或至少20％或至少25％或至少30％或10到70％或20到60％或15到50％的呈一種或多種沸石形式的二氧化矽和氧化鋁的總和。本發明方法中製得的炭可以包含以重量計至少1％或至少5％或至少10％或至少20％或至少30％的呈一種或多種非晶固體材料(如粘合劑、粘土等)形式的二氧化矽和氧化鋁的總和。本發明方法中製得的炭可以包含以重量計至少1％或至少10％或至少20％或至少25％或至少30％或10到95％或20到90％或25到80％的衍生自cfp過程中所用催化劑的固體材料(通常包括粘合劑和沸石)。這種高度多孔的炭與催化劑混合物可以是貴重的土壤修復劑，因為其使碳返回到土壤，提供了提供多孔性以便截留和向土壤釋放水的能力，增加了土壤滲透性，疏鬆了土壤，並且提供了含於無機催化劑材料和cfp過程中製得的多孔炭內的各種金屬離子和有機材料的保留和釋放。此外，這個過程中製得的cfp炭將在於炭在蒸汽汽提器之內或下遊被分離的配置中對催化劑與炭混合物蒸汽汽提期間使已知對植物生長有害的化合物(如揮發性多核芳香族化合物)被大體上去除。已經通過蒸汽汽提加工的炭將包含減少量的芳香族化合物(如btx)和其它揮發性組分。苯加甲苯加二甲苯的量以炭的重量計將是少於5％或少於2％或少於1％或少於0.5％或少於0.2％或少於0.1％或少於0.02％，或濃度低到足以致使炭成為非有害材料。cfp炭優選含有的苯、甲酚、吡啶或金屬的濃度使得炭的提取物不展現使用毒性特徵浸出程序(toxicitycharacteristicleachingprocedure)，測試方法1311於以引用的方式併入本文中的「用於評估固體廢物的測試方法，物理/化學方法(testmethodsforevaluatingsolidwaste,physical/chemicalmethods)」,epa出版物sw-846,1992年7月中測量的毒性的特徵。在一些實施方案中，致使炭成為非有害的。另外，cfp炭可以包含見於生物質中的一部分金屬元素，如ca、k、na、mg、si、p、fe等，其為用於植物生命生長的已知營養素。本發明的cfp炭的ni、cr、v、ag、se、hg、pb、cd、ba、as和氯離子的量優選低於視為將炭歸類為有害材料的量。此外，包含cfp過程中所用的一部分酸性沸石催化劑的cfp炭的ph將更接近於促進植物生長的ph；衍生自非催化熱解過程的炭通常是鹼性極強的，特別是在其含有灰分時，並且因此在其可以用作土壤修復劑之前需要ph調節。用本發明的方法製得的炭在暴露於水後可以產生ph為7或更小、6或更小、5或更小或4或更小或為2到7或2.5到6或3到5的溶液。因此，本發明的優選炭可以特徵為具有潛在ph，使得如果10g炭在10分鐘攪拌下分散於50g蒸餾水中，那麼水將具有上述的特徵ph。從cfp過程分離和移出炭還提供了一種從系統去除形成灰分的元素、從過程去除催化劑細粉、延長催化劑壽命、減小催化劑再生器的尺寸和成本、和改進過程的可操作性的手段。含有一部分酸性無機與沸石材料混合物的炭當結合氨肥料施用用作土壤修復材料時將具有關於土壤氮施肥和控制釋放的其它益處，因為固體酸位點具有吸附和解吸附鹼性分子(如氨和銨離子)的能力。炭分離、處理或燃燒或其任何組合可以是用於調節過程中催化劑藏量的粒度分布的綜合控制過程的一部分。與炭分離的細催化劑顆粒可以任選地以適當量和速率返回到cfp反應器以維持催化劑的所要粒度分布。由本發明的cfp過程製得的炭或由其分離的部分包含一部分催化劑，其可以在1到95重量％或2到80重量％或5到70重量％或10到60重量％或15到50重量％或20到40重量％或至少1重量％或至少2重量％或至少5重量％或至少10重量％或至少15重量％或至少20重量％炭範圍內。由本發明的cfp過程製得的炭包含鹼金屬和鹼土金屬(一起稱為aaem)，如na、k、mg和ca或其組合。由本發明的cfp過程製得的炭包含至少0.01重量％aaem或至少0.1重量％aaem或至少0.2重量％aaem或至少0.5重量％aaem或至少1.0重量％aaem、至少2.0重量％aaem。由本發明的cfp過程製得的炭或由其分離的部分包含至少15重量％碳或至少20重量％碳或至少25重量％碳或至少30重量％碳或至少35重量％碳或至少40重量％碳或至少50重量％碳，或15到95重量％碳或20到90重量％碳或25到85重量％碳或30到75重量％碳或40到70重量％碳。由本發明的cfp過程製得的炭或由其分離的部分包含至少0.1重量％氫或至少0.5重量％氫或至少1.0重量％氫或至少1.5重量％氫或至少2.0重量％氫或至少2.5重量％氫，或0.1到8.0重量％氫或0.5到6.0重量％氫或1.0到5.0重量％氫或1.5到3.0重量％氫。由本發明方法製得的炭的堆積密度可以小於1.0g/ml或小於0.75g/ml或小於0.5g/ml或小於0.35g/ml或小於0.3g/ml或小於0.2g/ml，或0.05到1.0g/ml或0.1到0.75g/ml或0.18到0.5g/ml。本發明方法的炭的顆粒密度可以小於1.5或小於1.1或小於1.0或小於0.9或小於0.8或小於0.7或小於0.6或小於0.5或小於0.4g/ml，或0.1到1.1g/ml或0.2到1.0g/ml或0.3到0.9g/ml或0.5到0.7g/ml。本發明方法的炭的骨架密度可以小於2.0g/ml或小於1.9g/ml或小於1.85g/ml或小於1.7g/ml或小於1.55g/ml或小於1.4g/ml，或1.0到2.0g/ml或1.3到1.9g/ml或1.4到1.85g/ml。本發明的炭可以包含在cfp過程中產生的固體材料，其中至少10％或至少20％或至少30％或至少40％或至少50％或至少60％或10％到99％或20％到90％或30％到80％或40％到75％的材料以30c/分鐘的加熱速率在120-800c範圍內以小於5,000體積空氣/體積樣品的比率在氣流中進行的溫度編程氧化(tpo)實驗中在300-700c範圍內因燃燒而損失，在低於580c或低於550c或低於525c或低於500c或350到580c或375到550c或400到525c的溫度下損失。本發明的炭可以包含在cfp過程中產生的固體材料，其中如以30c/分鐘的加熱速率在120-800c範圍內以小於5,000體積空氣/體積樣品的比率在氣流中進行的溫度編程氧化(tpo)實驗中所測量的最大重量損失在低於580c或低於550c或低於525c或低於500c或低於490c或低於480c或350到580c或400到550c或425到500c或450到490c下發生。本發明方法的炭的ph可以通過用酸或鹼處理以符合特定土壤需求來調節。本發明方法的炭可以用酸處理以用作土壤修復材料。用於炭處理的酸可以包括乙酸、甲酸、硝酸、硫酸、丙酸或碳酸或在cfp過程中產生的一部分水或本領域技術人員已知的其它酸或其組合。本發明方法的炭可以用鹼性溶液處理以用作土壤修復材料。鹼性材料可以包括在cfp過程中產生的一部分水或從洗滌在cfp過程中所用的催化劑獲得的洗滌溶液或使用在cfp過程中通過燃燒炭或生物質產生的灰分製得的溶液或本領域技術人員已知的其它鹼性溶液或其組合。在本發明中蒸汽汽提器可以在各種各樣的條件下操作。蒸汽汽提器的溫度可以在100到700c或250到650c或400到625c或500到600c範圍內，或可以是至少100c或至少250c或至少400c或至少500c或低於700c或低於650c或低於600c。蒸汽汽提器中的壓力可以是1到20巴(絕對壓力)或2到15巴或3到10巴或4到8巴，或至少1巴或至少2巴或至少3巴或至少4巴，或小於20巴或小於10巴或小於8巴。cfp過程可以在400℃或更高的溫度下進行，並且來自圖2中的100的產物流104通常在300-620℃或400-600℃或500-575℃的溫度和100kpa到5000kpa或200kpa到1500kpa或300kpa到700kpa或至少200kpa或至少300kpa或至少400kpa的壓力下。(壓力以絕對壓力表示。)來自cfp反應器的原始產物流包含芳香族化合物、烯烴、含氧化合物、石蠟、h2、ch4、co、co2、水、炭、灰分、焦炭、催化劑細粉和眾多其它化合物。基於不含水和不含固體的質量％計算，原始產物流可以包含20到60％或25到55％或30到50％或至少20％或至少25％或至少30％co。基於不含水和不含固體的質量％計算，原始產物流可以包含10到50％或15到40％或20到35％或至少5％或至少10％或至少15％或至少20％co2。基於不含水和不含固體的質量％計算，原始產物流可以包含0.1到2.0或0.2到1.5或0.3到0.75％或至少0.1％或至少0.2％或至少0.3％或少於10％或少於5％或少於1％h2。基於不含水和不含固體的質量％計算，原始產物流可以包含2到15或3到10或4到8％或少於15％或少於10％或少於8％ch4。基於不含水和不含固體的質量％計算，原始產物流可以包含2到40或3到35或4到30％或少於40％或少於35％或少於30％或少於20％btx。基於不含水和不含固體的質量％計算，原始產物流可以包含0.1到10％或0.2到5％或0.3到3％或少於5％或少於3％或少於2％含氧化合物。基於不含水和不含固體的質量％計算，原始產物流可以包含1到15％或2到10％或3到6％c2-c4或至少1％或至少2％或至少3％烯烴。基於不含水和不含固體的質量％計算，原始產物流可以包含蒸氣混合物，其中co和co2的總和是30到90％或40到85％或50到80％。實施例1用研缽和研杵將10g獲自wastetoenergysolutions,inc.的市售生物炭樣品研磨成粉末。將粉末懸浮於燒杯中的50g水中，用磁性攪拌器攪拌。ph在5分鐘之後測量為7.64並且在90分鐘之後測量為7.65。通過篩分將獲自用商業h-zsm-5催化劑使硬木球粒熱解的cfp炭從催化劑堆分離。保留於40目篩(0.4mm)上的較大顆粒指定為炭，並且通過40目篩的較小顆粒因主要是催化劑而被捨棄。分析顯示，炭樣品含有約30重量％碳。將10gcfp炭樣品懸浮於50g水中，並且用如上的磁性攪拌器攪拌。ph在5分鐘之後測量為6.83、在60分鐘之後測量為3.24並且在90分鐘之後測量為3.26。實施例2將4英寸直徑(10cmod)流化床反應器用於生物質轉化和再生持續4個循環，其裝有500g已經在空氣中在600c下鍛燒2小時的平均粒度為約110微米直徑並且少於10％大於210微米直徑的噴霧乾燥的商業h-zsm-5催化劑。用2.3標準升/分鐘(slpm)的n2流使得用過的催化劑流化並且將其加熱到575c。將含有48.25％c和5.96％h和0.62％灰分的有98％顆粒為0.25到1.4mm(14-60目)的經研磨硬木球粒饋入進料料鬥中並且用3.2slpm的n2載體流以4.7g/分鐘的速率裝入反應器中，持續225分鐘以獲得1059.8g生物質(6.5g灰分)的總進料，並且以2.9g/分鐘的速率添加新鮮催化劑。在反應器的出口處計量穩定固體流以保持總床在恆定體積下。在一系列冷阱中收集蒸氣產物，並且收集不可冷凝的氣體產物並且取樣。使從反應器收集的冷卻固體通過60目篩(250微米)以分離282.5g指定為催化炭的大於0.25mm的顆粒部分和指定為焦化催化劑的小於0.25mm的顆粒部分。炭的代表性樣品的顯微照片呈現於圖4中。通過篩分將炭樣品分離為如表1中指定的部分。一定的顆粒斷裂產生小於0.25mm的材料。將每個部分乾燥以提供炭的水分含量(乾燥損失，lod)。使經乾燥的材料燃燒以提供炭的有機物含量(灼燒損失，loi)。將部分的經乾燥的樣品送到galbraithlaboratories用於碳和氫分析。氧通過差異計算並且數據收集於表2中。將殘餘物稱重以獲得無機物含量。如從顯微照片可以看出，炭顆粒相對很大並且不規則地成形，而催化劑顆粒小得多並且大致是球形。因此，未曾經歷粉碎的炭/催化劑混合物通常將含有體積平均尺寸比催化劑顆粒的體積平均尺寸大至少10倍的炭顆粒。通過壓汞法評估炭的20-40目(850-425微米)和40-60目(425-250微米)顆粒部分的堆積、顆粒和骨架密度。堆積密度定義為材料的質量除以呈鬆散填充形式的材料所佔據的體積；其包括固體顆粒的體積、顆粒之間的空隙和內部孔隙體積。顆粒密度是每個顆粒的密度；其包括內部孔隙體積但排除了顆粒之間的空隙。骨架密度通過用材料的質量除以材料的固體骨架的體積來計算，所述體積通過從堆積體積減去獲自壓汞測量值的空隙和內部孔隙的體積來測定(質量/(堆積體積-總壓hg體積))；其僅包括固體材料。數據收集於表3中。通過在馬弗爐中在600c下燃燒兩小時使20-40目(850-425微米)和40-60目(425-250微米)炭部分的樣品再生，以去除所有有機物並且產生包含無機材料的殘餘物。獲得無機殘餘物的粒度分布(psd)。psd分析存在兩個峰。集中於約100微米的大峰分配為催化劑，並且集中於約15微米的較小峰分配為灰分。將每個峰下的區域的積分用以估算催化劑與灰分顆粒之間的體積比率。根據催化劑與炭的堆積密度，計算每一者的炭的重量分數，並且以初始炭部分的質量百分比形式呈現於表3中。圖5呈現了從cfp過程分離的炭的兩種部分的組成的比較。表1.通過粒度分離的炭部分.表2.通過燃燒各種炭部分產生的燃燒產物的碳、氫和氧組成.篩尺寸碳氫氧(1)碳分布氫分布目重量％重量％重量％％％10-1494.95.11.014-2093.33.03.631.532.720-4090.02.97.054.956.640-6080.53.116.48.810.660-23097.423079.8<120.20.2(1)氧通過差異計算。表3.催化劑和兩種炭部分的顆粒密度的壓汞測定值.實施例3。炭和催化劑的溫度編程氧化(tpo)通過將獲自實施例2中的流化床反應器中的生物質cfp的催化炭與新鮮商業流化床催化劑樣品(在550℃下鍛燒2h)混合，製得催化炭與催化劑混合物。在混合之前將催化炭研磨成小粒度。最終混合物含有2重量％催化炭和98重量％催化劑。將19.5mg的一部分混合物放在鉑盤中，並且在tga室(tga：shimadzutga-50)中在流動空氣(50ml/min)中在120℃下處理20min以去除水分。在預處理之後，在相同氣流下使溫度以30℃/min的斜變速率升高到900℃。通過tga天平監測並且連續記錄樣品的重量。數據呈現於圖6中。炭和二氧化矽的溫度編程氧化(tpo)通過將一部分獲自實施例2中的流化床反應器中的生物質cfp的20-40目(850-425微米)催化炭與失活矽膠(在800℃下在空氣中失活10h)混合，製備催化炭與二氧化矽混合物。樣品含有2重量％催化炭和98重量％矽膠。將18.5mg的一部分混合物放在鉑盤中，並且在tga室(tga：shimadzutga-50)中在流動空氣(50ml/min)中在120℃下處理20min以去除水分。在預處理之後，在相同氣流下使溫度以30c/min的斜變速率從120c升高到900c。通過tga天平監測並且連續記錄樣品的重量。數據呈現於圖6中。焦化催化劑的溫度編程氧化(tpo)直接從實施例2中的流化床反應器中的生物質cfp獲得焦化催化劑樣品。將18.5mg的一部分焦化催化劑放在鉑盤中，並且在tga室(tga：shimadzutga-50)中在流動空氣(50ml/min)中在120℃下處理20min以去除水分。在預處理之後，在相同氣流下使溫度以30c/min的斜變速率從120c升高到900c。通過tga天平監測並且連續記錄樣品的重量。數據呈現於圖6中。在圖6中，已經將三種tpo實驗的數據標準化以對於三種樣品得到類似峰高度，並且重量變化值繪於y軸上相較於溫度繪於x軸上。炭-催化劑和炭-二氧化矽混合物的最大重量變化在470-473c下發生，而焦化催化劑的最大重量變化在584c下發生。炭含有約64％碳和26％催化劑，而焦化催化劑含有約2％碳。20-40目(850-425微米)炭樣品的小於1％的重量損失是由於焦化催化劑上的含於其中的碳，如通過集中於470c和584c的tpo峰下的相對面積測定。圖7展示了以上tpo實驗中炭-催化劑混合物和焦化催化劑樣品的累積重量損失作為300-700c範圍內的溫度的函數。炭-催化劑混合物樣品在約350c與650c之間的所有溫度下都展示比焦化催化劑樣品更大的分數重量損失。在tpo實驗中，催化劑炭混合物樣品在約426c下展示20％重量損失，而焦化催化劑樣品在426c下展示小於4％重量損失，並且焦化催化劑樣品在高於炭的溫度(約528c)下展示20％重量損失。在tpo實驗中，催化劑炭混合物樣品在約468c下展示50％重量損失，而焦化催化劑樣品在468c下展示僅約7％重量損失，並且焦化催化劑樣品在高於炭的溫度(約577c)下展示50％重量損失。在tpo實驗中，炭-催化劑樣品在約528c下展示約90％重量損失，而焦化催化劑樣品在528c下展示僅約19％重量損失；並且焦化催化劑樣品在遠高於炭的溫度(約633c)下展示90％重量損失。圖7中呈現的實驗數據證明，焦炭從焦化催化劑的氧化去除在遠高於cfp過程中製得的炭氧化的溫度下發生。實施例4.炭從固體混合物的靜電分離通過篩分將來自硬木經zsm-5的流化床cfp反應的固體材料樣品從固體混合物分離。將類似於圖4中展示的材料、包含催化劑顆粒和炭的保留於250微米(60目)尺寸篩上的材料用於這個實驗。使用研缽和研杵手工地研磨2.04克這種材料的樣品，直到直呈現為細粉並且所有大顆粒都被壓碎。樣品含有25.06％碳。靜電分離設備展示於圖8中。在圖8中展示的設備中，將壓碎的材料樣品裝載到12.7mm(0.5英寸)od聚碳酸酯管(5)中，並且通過0.5微米玻璃料(6)保持就位。經由橡膠接頭(2)和經由連接到地面的不鏽鋼接頭(4)連接18.5mm(0.75英寸)od不鏽鋼收集管(3)。將銅電極(1)使用穿孔塑料圓盤(未展示)插入到收集管中以保持其居中同時仍考慮到氣流。將高電壓供應打開並且慢慢地使其達到恰好低於允許電荷從電極跳到收集板所觀察到的電壓的安全水平，約6.4kv。在電極通電的情況下，將n2流引發通過配件7並且調節到250ml/min。在30分鐘之後，使流動停止並且關閉電極。小心地拆下收集管，並且從收集管(3)和從其下方的還原配件(4)收集0.36g分離的炭。收集床中剩餘的1.60g材料。對分離的炭的分析表明其含有61.62％碳，並且剩餘固體殘餘物含有14.26％碳。來自類似cfp實驗的焦化催化劑的單獨樣品含有1.6％碳。與樣品混合物相比，轉移到收集器的材料是碳富集的，而固體殘餘物是碳耗盡的。對分離的炭樣品和殘餘物進行組成分析，並且結果收集於表4中。表4.靜電分離中未分離的炭、分離的炭和殘餘物的組成分析。值是每種元素的質量百分比.實施例4的結果顯示，炭可以通過靜電分離從催化劑/炭混合物選擇性分離。通過靜電分離而分離的炭是鈣和碳富集的並且是矽和氧化鋁耗盡的，證明至少一部分aaem與炭一起被選擇性去除；並且殘餘物在催化劑中選擇性富集，如與未分離的炭相比增加的si和al濃度所示。當前第1頁12