生物质预水解的方法技术

本发明专利技术涉及生物质预水解的方法，采用螺旋加料器将生物质在反应器内压实到３００ｋｇ／ｍ↑［３］，然后脱气、注入溶液、加热、搅拌、和预水解，随后首先进行洗涤，回收９０％以上的糖。液／固比＝２的低液固比能使水解产物中的糖含量达到１０Ｂｒｉｘ，消耗被加工的生物质中所含能量的６％。预水解产物由木糖等的溶液组成，计划用其生产糠醛、醇和木糖醇。控制工艺过程，能够生产具有２ｍ↑［２］／ｇ（采用ＢＥＴ测定）高比表面的木素纤维素，与其相比，未水解的生物质的比表面值为０．４ｍ↑［２］／ｇ，控制工艺过程，还能维持纤维素纤维的结晶性，目的在于将纤维素纤维磨碎成细颗粒（ｆ＜）２５０ｍｍ），使木素小食团、真菌、细菌或酶等微生物攻击之下，催化燃烧由大比表面引起，用过滤水或无离子水生产时，则获得不同用途的新燃料。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于任一类生物质(木材、蔗渣、禾秆、牧草、蔬菜剩余物、有机垃圾等)预水解的设备特别是反应器和方法，以获得工业产品，例如木素纤维素和糖的溶液，以及包含木糖、葡萄糖、乳糖(mamose)、半乳糖、阿拉伯糖、乙酰化物类(acethylics)、和铀酸等的预-水解产物层。本专利技术还能制造浸煮钛铁矿、锐钛矿(anatasie)、铌铁矿、烧绿石、锆英石等矿物的反应器。对现有技术的说明化学反应器是由用于转化材料的各种方法定义的装置，例如由转化化学材料、冶金材料、热材料、生物技术材料、和药物材料等的方法定义的装置。反应器可采用三种标准分类a)根据容器和流动分类第一类)间歇式反应器；第二类)半连续式反应器；第三类)具有连续混合器的槽式反应器-RTMC；第四类)串联的RTMC；第五类)管式反应器；和第六类)循环反应器。b)根据实际存在的相分类第一类)气相反应器；第二类)液相反应器；第三类)液-气相反应器；第四类)采用固体催化剂的反应器；第五类)包含固体的非催化反应器(气-固、液-固、和气相反应)；第六类)电化学加工反应器；第七类)生物加工反应器；第八类)光化学和放射化学加工反应器。作为实例，下面列出一些非催化的气-固和液-固反应器，并将本专利技术的反应器与这些反应器进行比较。b.1)非催化的气-固反应器罐(塔式反应器)、移动床反应器、多床反应器、旋转炉反应器、流化床反应器、循环流反应器、粉剂煅烧炉(粉剂喷射)。b.2)非催化的液-固反应器具有混合器的槽(间歇式的、半连续式的、级联式的——固体的比率受混合器功率的限制)、具有液体循环的槽、转鼓、流化床、捏合机、浸-压式反应器、螺杆输送机、摇床式反应器、旋转炉反应器。c)根据表1中所列固体的流动状况分类。本专利技术的反应器虽然是可流动的，但倾向于具有流化床特性，它具有下列评估项目反应装置(槽)、固体的流动(借重力)、气/液-固流动(逆流)、颗粒直径(mm至cm)、固体停留时间(min)、气体停留时间(s)、加热速率和传质速率(高)、温度控制(好)、按照体积和时间的产率(高)。反应器的其它重要特性是制造反应器所用的材料。表2列出一些主要材料以及它们在高腐蚀条件下的相应优点和缺点。即使在用于制造反应器时，这些结构材料和这些材料的耐腐蚀性，各自也都有个别的缺点，本专利技术采用由碳钢和特种材料(耐火材料、高温合金、不锈钢和塑料等)的覆层制造的壳体和构件来制造反应器，消除了这些缺点。具体而言，生物质主反应器具有下列类型的螺杆(占的体积比率小)、塔(L/S-液-固比例高)、槽/渗滤(L/S比例高)、和柱塞流(L/S比例高)。所有这些类型的反应器都具有复杂的生物质加料和排料系统。本专利技术将生物质在反应器中压紧(占反应器的体积比率高)，在L/S＝2的低比例情况下处理生物质，采用简单的螺旋加料器供料，由于反应器具有大的盖子，所以能直接排料，并可将其分成一些小尺寸和中尺寸的反应器。现有技术的反应器的一个缺点，是由于它们的结构不允许壳体和覆层之间完全对合，而且在大多数情况下，在反应器内有由蒸汽冷凝引起的真空，所以它们能发生内爆。本专利技术通过在覆层和壳体之间保持的真空来防止内爆，能使壳体和覆层完全对合。常规反应器的另一个缺点，是不能连续和准确地检测覆层的微泄漏。本专利技术能在腐蚀性液体泄漏到反应器的钢壳体之前，准确地检测微泄漏。这使反应器即使在有微小破裂的情况下，适当地制定使用程序，也能使反应器被进一步使用。在高腐蚀性应用中使用的反应器，在壳体中不能使用碳钢，这些反应器往往是由昂贵的整体材料制造的。本专利技术能通过进行微泄漏鉴定，检测微焊碳钢的加速腐蚀的条件，这种检测有利于碳钢的使用，这将使制造反应器的成本显著降低。为了使耐腐蚀性更强，现有技术的反应器是由厚的材料建造的。因此，在反应器结构中，金属的厚度有时与安全性具有直接的关系，使用非常厚的板材，使得将它们运输到具有原料的地区使用成为不可能。本专利技术的反应器能对检测破裂提供完善的控制，而且能使用较轻的材料，这降低了反应器的总重量，因而有利于反应器的运输。美国专利5,338,366涉及一种用于和设备，其中与本专利技术不同的特性是反应器非常重，所以保持在固定的位置上，这要求将生物质原料运送到那里。此外，生物质的预水解是采用许多件设备进行的，这增加了进行预水解的能量消耗，使生产过程的费用较高。本专利技术除了消除这些缺点以外，还有利于在预水解产物中形成糖的高浓度，从而降低随后处理的成本，而且由于液/固比低，所以能够使用无离子水生产燃气轮机使用的清洁催化的木素纤维素燃料。美国专利5,411,594涉及木素纤维素生物质的水解，以生产单糖溶液和木素残渣。整个水解分二段(半纤维素和纤维素)在连续反应器中进行，L/S比例为5∶10，最高产率为65％，由于L/S比例高，所以具有复杂的热量回收系统。在采用本专利技术完成这整个过程时，由于是在间歇式反应器中以L/S＝2的比例进行半纤维素的预水解，所以产率为100％(原料利用率最高)木素纤维素的回收率为80％，预水解产物为20％。只在排出预水解产物、预热酸溶液和锅炉水时才回收热量。表1-根据固体流动状态的分类 表1-续 表2-在反应器制造过程中使用的主要材料 美国专利3,056,664公开了一种用于在高压和高温下处理腐蚀材料的设备，其中有一个贵金属或称之为“树脂釜”的玻璃器皿类型的内部容器，但是该容器不能承受更大的压力。此外还有一个双壁抽空夹套来使容器与外部耐压壳的壁热隔绝，其中外部耐压壳包着夹套和容器。美国专利4,997,124公开了一种隔绝真空的、双壁金属结构的装置，包含由金属制成的内壳和外壳，并且彼此焊接在一起以形成一个二者之间有间隙的双壁结构，其中间隙中的空气被抽干。专利技术概述本专利技术涉及一种设备，更具体而言，涉及一种反应器或锅炉，这种设备是采用能在高腐蚀环境下使用的技术建造的。这项新技术是由在其外覆层即“壳体”和内覆层之间插入真空组成的，以便利用反应器壳体和反应器构件的微焊碳钢和用于内覆层的特种材料，特别是高熔点金属(Ti、Zr、Nb、Ta和它们的合金)。真空以及高熔点材料覆层还容许在制造“蛋壳”型反应器的超轻壳体时使用高力阻(750MPa)微焊钢，反应器能在较高的频率下振动，产品的均匀性较高，而且反应时间较.短。令人满意的真空度＜1mmHg(1,000μm)，使高熔点金属覆层不致发生内爆，而且能够使用连接在反应器和真空泵之间的氦捡漏器，以检测通过焊接微裂缝的泄漏。泄漏速率10-4Ncm3/min是令人满意的水平，泄漏速率高100倍(10-2Ncm3/min)表明需要修理焊接裂缝，或在反应器操作过程中扩展的焊接裂缝。本专利技术的另一个特性是可以维修和一起更换高熔点金属覆层，由于碳钢反应器是对合制造的，通过真空维护而不需焊接到壳体上，所以这些报废金属的回收，具有很高的收集价值。反应器壳体和覆层之间的真空能保持与钢壳体对合的特种金属的薄覆层，即甚至由于蒸汽冷凝和其它原因，引起反应器内出现真空时，也能防止反应器内爆。除了这些优点以外，采用真空还能连续或周期地检测反应器覆层的微泄漏，方法是向反应器中注入氦气，采用真空泵中的检漏器检测。由于这一特性，可将本专利技术称作”故障安全型反应器”，利用这种特性，能在出现腐蚀性液体泄漏到碳钢壳体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质的预水解方法，其中包括下列步骤：ａ）将生物质卸入螺旋加料器中；ｂ）将生物质从螺旋加料器中转入预水解装置中；ｃ）在生物质预水解装置中，起动加压操作，加压操作包括下列步骤：ｃ．１）在生物质预水解装置中注 入预热过的酸溶液；ｂ．２）加热；和ｂ．３）加压；ｄ）所述方法的特征在于，预水解是与生物质预水解设备的旋转振动，排除蒸汽和控制温度、压力、酸含量、预水解时间、和液／固比同时进行的；ｅ）采用测糖仪监测糖含量，直至达到接近约１０Ｂ ｒｉｘ值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：D加西亚皮纳蒂，A格德斯索尔雷斯，
申请(专利权)人：RM防火材料有限公司，
类型：发明
国别省市：BR[巴西]