生物质转化系统技术方案

当处理纤维素类生物质时，为了方法效率的目的，可能希望消化装置在不完全泄压的情况下操作。生物质转化系统可以包括：在操作上相互连接的第一消化装置和第二消化装置；分隔第一消化装置和第二消化装置的阀；在第一消化装置的出口与第二消化装置的入口之间建立流体连通的流体循环回路；和在第二消化装置的出口与流体循环回路之间建立流体连通的旁通管线。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生物质转化系统
本专利技术大体涉及纤维素类生物质的处理，和更具体地涉及生物质转化系统和方法，其中一个消化装置可以起加压和消化生物质的双重作用以向在30bar或更高的高压下操作的另一消化装置进料。
技术介绍
已经有大量注意力放在了开发化石燃料的替代能源上。很有希望的一种化石燃料替代物为生物质，特别是纤维素类生物质如植物生物质。如这里所应用的，术语"生物质"指存活的或近期存活的生物物质。生物质内的复杂有机分子可以提取出来并分解为简单的有机分子，这些简单的有机分子随后可以通过已知的化学转化处理为工业化学品或燃料共混物(即生物燃料)。尽管生物质、特别是植物生物质在这方面很有潜力，但还没有实现能够将生物质转化为所述物质的能量和成本有效的方法。由于位于高级植物细胞壁内的木质纤维素材料，纤维素类生物质是世界上最丰富的碳水化合物来源。植物细胞壁被分为两部分：初生细胞壁和次生细胞壁。初生细胞壁提供细胞膨胀的结构支撑和含有三种主要的多糖(纤维素、胶质和半纤维素)和一组糖蛋白。在细胞完成生长后产生的次生细胞壁也含有多糖和通过与半纤维素共价交联的聚合木质素加固。通常发现半纤维素和胶质很丰富，但纤维素是最主要的多糖和最丰富的碳水化合物来源。所有这些物质在这里统称为"纤维素类生物质"。植物可以贮存例如糖、淀粉、纤维素、木质纤维素和/或半纤维素形式的碳水化合物。所有这些物质均可以代表转化为工业化学品或燃料共混物的原料。碳水化合物可以包括单糖和/或多糖。如这里所应用的，术语"单糖"指不能进一步水解为更简单碳水化合物的羟基醛或羟基酮。单糖的例子可以包括例如右旋糖、葡萄糖、果糖和半乳糖。如这里所应用的，术语"多糖"指包含两个或更多个通过糖苷键链接在一起的单糖的糖类。多糖的例子可以包括例如蔗糖、麦芽糖、纤维二糖和乳糖。碳水化合物在光合作用的过程中产生，这是将二氧化碳转化为有机化合物以贮存能量的过程。当碳水化合物被氧化产生二氧化碳和水时，可以释放出该能量。尽管很有希望，但生物基燃料技术的开发和实施进展缓慢。有多种原因导致这种开发缓慢。理想地，生物燃料要与现有的发动机技术兼容，和能够通过现有的运输基础设施分配。用于形成生物燃料的现有工业方法局限于发酵糖和淀粉为乙醇，这与这些作为食物源的物质产生竞争。另外，当用作燃料时，乙醇的能量密度低。虽然一些有可能用作燃料的化合物可以由生物质来源产生(例如乙醇、甲醇、生物柴油、费-托柴油和气体燃料如氢和甲烷)，但这些燃料通常需要新的分配设施和/或发动机技术来适应它们的物理特性。正如上文所述，仍需要开发可以以类似于化石燃料的成本和能量有效的方式转化生物质为燃料共混物的工业可放大方法。
技术实现思路
本专利技术大体涉及纤维素类生物质的处理，和更具体地涉及生物质转化系统和方法，其中一个消化装置可以起加压和消化生物质的双重作用以向在30bar或更高的高压下操作的另一消化装置进料。在一些实施方案中，本专利技术提供一种方法，所述方法包括：提供生物质转化系统，所述生物质转化系统包括：在操作上相互连接的第一消化装置和第二消化装置；在第一消化装置的出口与第二消化装置的入口之间建立流体连通的流体循环回路；和在第二消化装置的出口与流体循环回路之间建立流体连通的旁通管线；任选地在第一消化装置和第二消化装置内至少部分消化纤维素类生物质，从而形成在液相内包含可溶性碳水化合物的水解产物；使第一消化装置与第二消化装置隔离和然后使第一消化装置至少部分泄压；在使第一消化装置至少部分泄压后和在第二消化装置中继续消化的同时，向第一消化装置装载纤维素类生物质，和使第一消化装置再加压至其压力小于或等于第二消化装置内的压力；和使第一消化装置再加压后，将至少一部分纤维素类生物质从第一消化装置输送至第二消化装置。在一些实施方案中，本专利技术提供一种方法，所述方法包括：至少部分消化任选地在第一消化装置和第二消化装置内包含的纤维素类生物质，以产生在液相内包含可溶性碳水化合物的水解产物，其中第一消化装置和第二消化装置在操作上相互连接；通过在第一消化装置的出口与第二消化装置的入口之间建立流体连通的流体循环回路使液相从第一消化装置循环至第二消化装置；使第一消化装置与第二消化装置隔离，从而液相通过在第二消化装置的出口与流体循环回路之间建立流体连通的旁通管线继续流过第二消化装置至流体循环回路；在第二消化装置中继续进行水解的同时，向第一消化装置中添加纤维素类生物质和将第一消化装置加压至其压力小于或等于第二消化装置内的压力；平衡第一消化装置和第二消化装置间的压力；和将至少一部分纤维素类生物质从第一消化装置输送至第二消化装置。在一些实施方案中，本专利技术提供生物质转化系统，所述系统包括：在操作上相互连接的第一消化装置和第二消化装置；在第一消化装置和第二消化装置间的压力隔离机构；在第一消化装置的出口与第二消化装置的入口之间建立流体连通的流体循环回路；和在第二消化装置的出口与流体循环回路之间建立流体连通的旁通管线。在阅读了如下对优选实施方案的描述后，对本领域的普通技术人员来说本专利技术的特征和优点将变得更明显。附图说明包括如下附图来描述本专利技术的某些方面，和不应将它们看作是排它性实施方案。所公开的主题能够在形式和功能方面进行相当大程度的调整、改变、组合和等价替换，这对于本领域技术人员在受益于本公开内容后是很明显的。图1给出了生物质转化系统的一个描述性实施方案的示意图，所述系统允许其中的消化装置在高压下操作的同时半连续地装载生物质。图2给出了生物质转化系统的另一个描述性实施方案的示意图，所述系统允许其中的消化装置在高压下操作的同时半连续地装载生物质。图3给出了生物质转化系统的一个描述性实施方案的示意图，所述系统允许其中的消化装置在高压下操作的同时连续地装载生物质。图4给出了生物质转化系统的另一个描述性实施方案的示意图，所述系统允许其中的消化装置在高压下操作的同时连续地装载生物质。图5给出了生物质转化系统的另一个描述性实施方案的示意图，所述系统允许其中的消化装置在高压下操作的同时半连续地装载生物质。图6给出了描述性生物质转化系统的示意图，所述系统具有组合的消化装置/加压区。具体实施方式本专利技术大体涉及纤维素类生物质的处理，和更具体地涉及生物质转化系统和方法，其中一个消化装置可以起加压和消化生物质的双重作用以向在30bar或更高的高压下操作的另一消化装置进料。如果不在这里另外指出，应理解的是在以下说明书中应用术语"生物质"指"纤维素类生物质固体"。所述固体可以为任何尺寸、形状或形式。在这里描述的一些实施方案中，纤维素类生物质固体可以以这些固体尺寸、形状或形式的任何一种自然存在，或者在消化前可以进一步处理。在这里描述的一些实施方案中纤维素类生物质固体可以以浆液形式存在。在实施本专利技术的实施方案中，可以应用任何类型的合适生物质来源。合适的纤维素类生物质来源可以包括例如林业残余物、农业残余物、草本物料、市政固体废物、废弃和回收的纸、纸浆和造纸厂残余物、以及它们的任意组合。因此，在一些实施方案中，合适的纤维素类生物质可以包括例如玉米秸秆、稻草、甘蔗渣、芒草、蜀黍残余物、柳枝稷、竹子、水葫芦、硬木、硬木屑、硬木浆、软木、软木屑、软木浆和/或它们的任意组合。叶子、根、种子、茎等可以用作纤维素类生物质的来源。纤维素类生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质转化系统，所述系统包括：在操作上相互连接的第一消化装置和第二消化装置；第一消化装置和第二消化装置之间的压力隔离设施；在第一消化装置的出口与第二消化装置的入口之间建立流体连通的流体循环回路；和在第二消化装置的出口与流体循环回路之间建立流体连通的旁通管线。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.16 US 61/576,6911.一种纤维素类生物质转化系统，所述系统包括：与消化装置在操作上相互连接或结合在消化装置内的加压区；在操作上相互连接的第一消化装置和第二消化装置，其连接方式使得第一消化装置中的至少一部分纤维素类生物质可以被输送至第二消化装置，同时第二消化装置在至少30bar的压力下操作；第一消化装置和第二消化装置之间的压力隔离设施；在第一消化装置的出口与第二消化装置的入口之间建立流体连通的流体循环回路；在第二消化装置的出口与流体循环回路之间建立流体连通的旁通管线；和位于流体循环回路内的至少一个催化还原反应器装置。2.权利要求1的生物质转化系统，其中所述至少一个催化还原反应器装置包含能够活化分子氢的至少一种催化剂。3.权利要求1或2的生物质转化系统，进一步包括与第一消化装置的出口流体连通且位于流体循环回路内第一消化装置和至少一个催化还原反应器装置之间的至少一个缓冲容器。4.权利要求1或2的生物质转化系统，进一步包括与第一消化装置的出口流体连通且位于流体循环回路内的至少一个缓冲容器。5.权利要求1或2的生物质转化系统，其中构造所述流体循环回路和第二消化装置以在第二消化装置中建立逆流流动。6.一种方法，所述方法包括：提供纤维素类生物质转化系统，所述系统包括：与消化装置在操作上相互连接或结合在消化装置内的加压区；在操作上相互连接的第一消化装置和第二消化装置，其连接方式使得第一消化装置中的至少一部分纤维素类生物质可以被输送至第二消化装置，同时第二消化装置在至少30bar的压力下操作；第一消化装置和第二消化装置之间的压力隔离设施；在第一消化装置的出口与第二消化装置的入口之间建立流...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·L·弗拉沃斯，J·B·鲍威尔，
申请(专利权)人：国际壳牌研究有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL