用于处理生物质以促进乙醇制造的系统技术方案

本发明专利技术提供处理待供应到蒸馏系统中用于制造乙醇的发酵的木质纤维素生物质的方法。该方法包括将木质纤维素生物质预处理成预处理的生物质，和将预处理的生物质分离成包括糖的液体成分以及包括纤维素和木质素的固体成分。该方法还包括将预处理的生物质的固体成分水解为包括糖和木质素的水解生物质，并将预处理的生物质的水解固体成分发酵为包括乙醇和木质素的发酵产物。该方法还包括处理发酵产物并蒸馏处理的发酵产物以回收乙醇。所述木质纤维素生物质包括纤维素、半纤维素和木质素。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对于相关申请的交叉引用本申请要求于2009年5月18日提交的题为“己糖醪的蒸馏”的美国临时申请第61/179,349号的优先权，并且将其并入本文以供参考。
本专利技术涉及在乙醇制造中用于处理生物质的系统。本专利技术还涉及用于在将发酵生物质供应到蒸馏系统之前处理发酵生物质以促进乙醇的高效制造的系统。
技术介绍
乙醇可以产自谷物类原料(例如，玉米、高粱/西非高粱、大麦、小麦、大豆等)、糖(例如，来自甘蔗、甜菜等)、和生物质(例如，来自例如柳枝稷、玉米芯和秸秆的木质纤维原料、木材或其它植物材料)。生物质包括可适用于直接使用作为燃料/能量源或作为在生物炼油厂(例如乙醇工厂)产生的用于加工成另一种生物制品(例如，生物燃料例如纤维素乙醇)的原料的植物物质。生物质可以包括，例如，在玉米粒收割过程中或之后可获得的玉米芯和秸秆(例如，茎和叶)、来自玉米粒的纤维、柳枝稷、农场或农业残留物、木片或其它木材废品、和其它植物物质。为使用或加工生物质，从田地中收割并收集生物质，并将其运输到使用或加工生物质的地点。在由玉米制造乙醇的常规乙醇工厂中，乙醇由淀粉制造。可以加工玉米粒来将含有淀粉的材料(例如，胚乳)从其它的物质(例如纤维和胚芽)中分离出来。将含有淀粉的材料与水调成浆液并使其液化以促进糖化和发酵，其中在所述糖化过程中淀粉被转化为糖(例如，葡萄糖)，而在所述发酵过程中，通过产乙醇类(ethanologen)(例如，酵母)将糖转化为乙醇。发酵的产物(例如发酵产物)是醪，该醪包括含有乙醇和水(除其它物质之外)的液体成分以及含有未发酵颗粒物质(除其它物质之外)的固体成分。发酵产物的液体成分和固体成分被送至蒸馏系统。在蒸馏系统中，将发酵产物进行蒸馏并脱水成，除其它物质之外，乙醇和含有湿润固体的酒糟(例如，基本上除去所有乙醇的醪的固体成分)，其中可以将所述酒糟干燥成干酒糟(DDG)并作为动物饲料产品来出售。还可以从酒糟中回收例如糖浆(和包含在糖浆中的油)的其它副产物。可以将在蒸馏中从发酵产物中除去的水加以处理以在工厂中进行再使用。在配置成由生物质例如纤维素原料制造乙醇的生物炼油厂中，由木质纤维素材料(例如，纤维素和或/半纤维素)制造乙醇。准备生物质，使得可以得到纤维素材料中的糖(例如，来自纤维素的葡萄糖和来自半纤维素的木糖)并将其发酵成包括乙醇(除其它物质之外)的发酵产物。之后将发酵产物输送到蒸馏系统，在其中通过蒸馏和脱水来回收乙醇。其它生物制品例如木质素和有机酸也可以作为副产物进行回收。对如何更加高效地准备和处理用于生成乙醇的生物质的确定将取决于(除其它之外)生物质的形式、类型和组成。有利的是在乙醇制造中提供用于处理生物质的系统。进一步有利的是提供用于在将生物质供应到蒸馏系统之前处理生物质的系统。
技术实现思路
本专利技术涉及处理待供应到蒸馏系统中用于制造乙醇的发酵的木质纤维素生物质的方法。该方法包括将木质纤维素生物质预处理成预处理的生物质，并将预处理的生物质分离成包括糖的液体成分以及包括纤维素和木质素的固体成分。该方法还包括将预处理的生物质的固体成分水解为包括糖和木质素的水解生物质，并将预处理的生物质的水解固体成分发酵成包括乙醇和木质素的发酵产物。该方法还包括处理发酵产物，并蒸馏处理的发酵产物以回收乙醇。木质纤维素生物质包括纤维素、半纤维素和木质素。本专利技术还涉及用于处理发酵的木质纤维素生物质的系统。该系统包括由木质纤维素生物质产生预处理的生物质的预处理系统，和将预处理的生物质分离成包括糖的液体成分以及包括纤维素和木质素的固体成分的分离系统。该系统还包括将预处理的生物质的固体成分水解成包括糖和木质素的水解生物质的第一处理系统，和将预处理的生物质的水解固体成分发酵成包括乙醇和木质素的发酵产物的发酵系统。此外，该系统包括处理发酵产物的第二处理系统，和蒸馏处理的发酵产物以回收乙醇的蒸馏系统。根据一些实施方式，第二处理系统加热发酵产物。附图说明图1A是包括纤维素乙醇制造设施的生物炼油厂的透视图。图1B是包括纤维素乙醇制造设施和玉米类乙醇制造设施的生物炼油厂的透视图。图2是对于纤维素乙醇制造设施用于生物质的接收和准备的系统的示意图。图3是用于由生物质制造乙醇的系统的示意框图。图4A、4B和4C是用于处理和加工来自由生物质的乙醇制造中的成分的系统的示意框图。图5A是用于生物质的准备、预处理和分离的设备的示意框图。图5B是用来预处理和分离生物质的设备的透视图。图6A和6B是用于由生物质制造乙醇的系统的工艺流程的示意图。图7A和7B是根据示例性实施方式的处理系统的示意框图。图8是根据示例性实施方式的处理系统的示意框图。图9A是蒸馏塔的透视图。图9B是蒸馏塔的示意图。图10是筛板的示意图。图11是示出蒸馏塔板和处理对蒸馏运行时间的作用的图。图12是示出处理对发酵产物的粒度的作用的图。图13A、13B、和13C是处理系统的典型的运行条件的图解表示。表1A和1B列出根据示例性实施方式和代表性实施方式的包括来自玉米植株的木质纤维素植物材料的生物质的组成。表2A和2B列出根据示例性实施方式和代表性实施方式的预处理的生物质的液体成分的组成。表3A和3B列出根据示例性实施方式和代表性实施方式的预处理的生物质的固体成分的组成。表4A和4B列出发酵产物的平均组成。具体实施方式参考图1A，示出配置成由生物质制造乙醇的生物炼油厂100。根据示例性实施方式，生物炼油厂100被配置成由木质纤维素原料例如来自玉米植株的植物材料(例如，玉米芯和玉米秸秆)形式的生物质制造乙醇。例如来自玉米植株的木质纤维素材料的木质纤维素原料包括纤维素(从中可获得C6糖，例如葡萄糖)和/或半纤维素(从中可获得C5糖，例如木糖和阿拉伯糖)。如图1A所示，生物炼油厂包括运送和准备生物质以将其供应到纤维素乙醇制造设施中的区域。该纤维素乙醇制造设施包括用于准备102、预处理104、和将生物质处理成适用于在发酵系统中发酵成发酵产物的处理的生物质106的设备。该设施包括蒸馏系统108，发酵产物在其中蒸馏并脱水成乙醇。如图1A所示，生物炼油厂还可以包括废品处理系统110(显示为包括厌氧消解器和发生器)。根据其它可选的实施方式，废品处理系统可以包括其它配置成处理、加工和回收来自纤维素乙醇制造工序的成分的设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.05.18 US 61/179,3491.一种处理待供应到蒸馏系统中用于制造乙醇的发酵的木质纤维
素生物质的方法，所述方法包括：
将木质纤维素生物质预处理成预处理的生物质；
将所述预处理的生物质分离成包括糖的液体成分以及包括纤维素
和木质素的固体成分；
将所述预处理的生物质的固体成分水解成包括糖和木质素的水解
生物质；
将所述预处理的生物质的水解固体成分发酵成包括乙醇和木质素
的发酵产物；
处理所述发酵产物；和
蒸馏处理的发酵产物以回收乙醇；
其中所述木质纤维素生物质包括纤维素、半纤维素和木质素。
2.如权利要求1所述的方法，其中处理所述发酵产物包括加热所
述发酵产物。
3.如权利要求2所述的方法，其中处理所述发酵产物还包括将所
述发酵产物加热至约80至94摄氏度的温度。
4.如权利要求2所述的方法，其中处理所述发酵产物还包括将所
述发酵产物加热至约82至90摄氏度的温度。
5.如权利要求2所述的方法，其中处理所述发酵产物还包括将所
述发酵产物加热至约84至87摄氏度的温度。
6.如权利要求2所述的方法，还包括蒸馏所述处理的发酵产物。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述蒸馏持续运行至少24小时。
8.如权利要求6所述的方法，其中所述蒸馏持续运行至少48小时。
9.如权利要求1所述的方法，其中所述木质纤维素生物质包括玉
米芯、玉米植株苞叶、玉米植株叶和玉米植株茎中的至少一种。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述木质纤维素生物质包括约
30至55重量％的纤维素和约20至50重量％的半纤维素。
11.如权利要求1所述的方法，其中所述木质纤维素生物质(a)
包括玉米芯、玉米植株苞叶、玉米植株叶和玉米茎，且(b)包括约35
至45重量％的纤维素和约24至42重量％的半纤维素。
12.如权利要求1所述的方法，其中所述木质纤维素生物质基本上
由玉米芯、玉米植株苞叶、玉米植株叶和玉米茎组成。
13.如权利要求1所述的方法，其中所述木质纤维素生物质包括约
30至55重量％的纤维素、约20至50重量％的半纤维素和约10至25
重量％的木质素。
14.如权利要求1所述的方法，其中所述木质纤维素生物质包括玉
米芯、玉米植株苞叶、玉米植株叶、玉米茎和玉米粒纤维。
15.如权利要求1所述的方法，其中所述发酵产物包括固体成分，
且其中所述固体成分包括至少25％的木质素。
16.如权利要求15所述的方法，其中所述发酵产物包括固体成分，
且其中所述处理将所述固体成分的粒度增加至少50％。
17.如权利要求1所述的方法，其中所述发酵产物包括固体成分，
且其中所述固体成分包括至少40％的木质素。
18.如权利要求1所述的方法，其中在发酵成所述发酵产物之前，
所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：WF麦克唐纳，NP施图茨曼，DC卡尔森，
申请(专利权)人：波伊特研究有限公司，
类型：发明
国别省市：