生物质的处理制造技术

本文描述用于将纤维素材料和木质纤维素材料加工成有用的中间体和产物如能量和燃料的方法和系统。例如，描述了照射方法和系统以有助于所述纤维素材料和木质纤维素材料的加工。电子束加速器具有多个窗口箔并且这些箔用冷却气体进行冷却。在一种配置中，次要箔与所述电子束加速器一体形成并且在另一种配置中，所述次要箔为用于生物质输送系统的外壳的一部分。

【技术实现步骤摘要】
生物质的处理本申请是分案申请，母案的申请号为201380051055.9(国际申请号PCT/US2013/064332)，申请日为2013年10月10日，专利技术名称为“生物质的处理”。本申请进一步如下进行描述：相关申请的交叉引用本申请要求2012年10月10日提交的美国临时申请序列号61/711,807和2012年10月10日提交的美国临时申请序列号61/711,801的优先权。这些申请的全部公开内容以引用的方式并入本文。背景随着对石油的需求增加，对用于制造生物燃料和生物化学物质的可再生原料的兴趣也在增加。自20世纪70年代以来已对木质纤维素生物质作为用于所述制造方法的原料的用途进行了研究。木质纤维素生物质因其丰富、可再生、在国内生产，并且不与食品工业用途竞争而具有吸引力。现今可获得许多潜在的木质纤维素原料，包括例如农业残余物、木质生物质、城市废物、油籽/油饼以及海草，仅举几例。目前这些材料用作动物饲料、生物堆肥材料、在联产设施中燃烧抑或被填埋。木质纤维素生物质包括嵌入半纤维素基质中由木质素围绕着的晶体纤维素原纤维。这样产生紧凑基质，所述紧凑基质难以由酶以及其它化学、生物化学和生物方法接近。纤维素生物质材料(即，已基本上除去所有木质素的生物质材料)可以更易于由酶和其它转化方法接近，但是即便如此，天然存在的纤维素材料当与水解酶接触时通常具有低产率(相对于理论产率)。木质纤维素生物质甚至更难以受酶攻击。此外，每种类型的木质纤维素生物质具有其自身特定的纤维素、半纤维素和木质素组成。虽然多种方法已试图从木质纤维素生物质中提取结构性碳水化合物，但其不是过于昂贵、生产产率过低、在所得产物中留有不期望的化学物质，就是仅降解糖类。来自可再生生物质源的单糖可以通过代替、补充或取代石油和其它化石原料而成为化学和燃料工业的基础。然而，需要开发将使得可大量并且以可接受的纯度和价格获得这些单糖的技术。概述本文描述处理生物质材料的方法，其中所述方法包括使电子束穿过多个窗口箔并进入所述生物质材料中。所述多个窗口箔可包括冷却的窗口箔的系统。在另一个实施方式中，本专利技术涉及用于冷却扫描式电子束加速器的主要和次要箔窗口的方法和系统。在一个实施方案中，本专利技术涉及用于冷却扫描式电子束加速器的主要和次要箔窗口并且照射材料(例如生物质材料)的方法和系统。提供一种用于产生处理的生物质材料的方法，其中所述方法包括：提供起始生物质材料；以及使电子束穿过多个窗口箔进入起始生物质材料中；从而产生处理的生物质材料。处理的生物质材料可具有相对于起始生物质材料更低的不顺应性水平。所述多个窗口箔可包括气体冷却的窗口箔的系统。还提供一种用于冷却电子束加速器的多个单型窗口箔的系统，其中所述系统包括：用于提供经过主要单型窗口箔的第一冷却气体的第一流动路径和用于提供经过次要单型窗口箔的第二冷却气体的第二流动路径，其中主要和次要单型窗口箔定位成在它们之间具有小于约9cm的间隙。或者，如果电子束加速器的能量较高，那么可使用更大的间隙。可使用大至75cm的间隙。还提供一种用于冷却电子束加速器的多个单型窗口箔的方法，其中所述方法包括：使第一冷却气体经过主要单型窗口箔以及使第二冷却气体经过次要单型窗口箔，其中主要和次要单型窗口箔被面向彼此定位成在它们之间具有小于约9cm的间隙。气体冷却的窗口箔的系统可包括：附接至电子束加速器的扫描盒的主要单型窗口箔；定位在扫描盒的大气侧上的次要单型窗口箔；提供经过主要单型窗口箔的第一冷却气体的第一流动路径；提供经过次要单型窗口箔的第二冷却气体的第二流动路径；以及在主要单型窗口箔与次要单型窗口箔之间的间隙。气体冷却的窗口箔的系统可还包括：具有由一个或多个壁、主要单型窗口箔和次要单型窗口箔限定的内部体积的冷却腔室，其中所述冷却腔室包括：第一入口，其允许第一冷却气体进入所述内部体积；任选的第二入口，其允许任选使用的第二冷却气体进入所述内部体积；以及至少一个出口，其允许第一冷却气体和第二冷却气体离开所述内部体积。冷却腔室可包括四个壁并且内部体积可为近似矩形棱柱的形状。气体冷却的窗口箔的系统可还包括具有盖表面的处理外壳，其中所述外壳定位在次要单型窗口箔的与电子束加速器相反的一侧上。次要单型窗口箔可安装在盖表面上。盖表面可垂直于电子束加速器。处理外壳可具有第一开口。所述方法和系统还可包括以下步骤：通过第一开口输送生物质材料；将生物质材料定位在次要单型窗口箔的下方；以及照射生物质材料；从而产生处理的生物质材料。处理外壳可包括第二开口。所述方法可包括通过第二开口将处理的生物质材料输送出处理外壳的步骤。定位所述生物质可以是瞬时的，即，定位步骤可包括在连续移动的输送带上输送所述材料。所述方法还可包括用惰性气体或反应性气体吹扫处理外壳。主要单型窗口箔可由选自由以下组成的组的元素制成：钛、钪、钒、铬、镍、锆、铌、钼、钌、铑、钯、铪、钽、钨、铼、铂、铱，和任何这些的合金或混合物。或者，次要单型窗口箔可由选自由以下组成的组的元素制成：钛、钪、钒、铬、镍、锆、铌、钼、钌、铑、钯、铪、钽、钨、铼、铂、铱、铍、铝、硅，和任何这些的合金或混合物。主要单型窗口箔和次要单型窗口箔可由相同的元素、合金或混合物制成，或者它们可由不同的元素、合金或混合物制成。主要单型窗口箔或次要单型窗口箔或两者可由低Z元素制成。主要单型窗口箔可由高Z元素制成，而次要单型窗口箔可由低Z元素制成。主要单型窗口箔可为10至50微米厚、15至40微米厚、20至30微米厚、5至30微米厚、8至25微米厚或10至20微米厚。单型窗口箔可为相同厚度或不同厚度。起始生物质材料选自由以下组成的组：纤维素材料、木质纤维素材料和淀粉质材料。生物质可为纸、纸制品、废纸、木材、刨花板、锯末、农业废弃物、污水、青贮饲料、草、小麦秸秆、稻壳、甘蔗渣、棉花、黄麻、大麻、亚麻、竹子、剑麻、蕉麻、秸秆、玉米穗轴、玉米秸秆、苜蓿、干草、椰子毛、海草、海藻以及它们的混合物。可用10至200Mrad的辐射、10至75Mrad的辐射、15至50Mrad的辐射或20至35Mrad的辐射处理生物质。电子束可包括具有约0.5-10MeV、约0.8-5MeV、约0.8-3MeV、约1-3MeV或约1MeV的能量的电子。电子束可具有至少约50mA、至少约60mA、至少约70mA、至少约80mA、至少约90mA、至少约100mA、至少约125mA、至少约150mA的射束电流。电子束可包括具有约1MeV的能量的电子，并且主要单型窗口箔与次要单型窗口箔之间的间距可为小于约30厘米。电子束可包括具有约1MeV的能量的电子，并且主要单型窗口箔与次要单型窗口箔之间的间距可为小于20厘米。电子束可包括具有约1MeV的能量的电子，并且主要单型窗口箔与次要单型窗口箔之间的间距可为小于10厘米。或者，电子束可包括具有约5MeV的能量的电子，并且主要单型窗口箔与次要单型窗口箔之间的间距可为小于75厘米。电子束可包括具有约5MeV的能量的电子，并且主要单型窗口箔与次要单型窗口箔之间的间距可为小于60厘米。电子束可包括具有约5MeV的能量的电子，并且主要单型窗口箔与次要单型窗口箔之间的间距可为小于50厘米。电子束可包括具有约5MeV的能量的电子，并且主要单型窗口箔与次要单型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生产处理的生物质材料的方法，所述方法包括：通过使电子束穿过多个窗口进入生物质材料中来照射所述生物质材料，其中所述多个窗口包括至少：主要单型窗口箔，其与电子束加速器的扫描盒的高真空侧连通，以及次要单型窗口箔，其定位在所述扫描盒的大气侧上，其中所述次要单型窗口箔朝向高真空区是凹进的。

【技术特征摘要】
2012.10.10 US 61/711,807;2012.10.10 US 61/711,8011.一种生产处理的生物质材料的方法，所述方法包括：通过使电子束穿过多个窗口进入生物质材料中来照射所述生物质材料，其中所述多个窗口包括至少：主要单型窗口箔，其与电子束加速器的扫描盒的高真空侧连通，以及次要单型窗口箔，其定位在所述扫描盒的大气侧上，其中所述次要单型窗口箔朝向高真空区是凹进的。2.如权利要求1所述的方法，其中所述窗口中的一个或多个是呈金属箔的形式。3.如权利要求1所述的方法，其中照射所述生物质材料减少所述生物质材料的不顺应性。4.如权利要求1所述的方法，其中所述多个窗口箔包括气体冷却的窗口箔的系统。5.如权利要求4所述的方法，其中所述气体冷却的窗口箔的系统在所述主要窗口与所述次要窗口之间限定间隙，以及对所述主要窗口箔提供冷却的第一流动路径；以及对所述次要窗口箔提供冷却的第二流动路径。6.如权利要求5所述的方法，其中所述气体冷却的窗口箔的系统还包括，其中所述主要窗口箔和所述次要窗口箔都为所述电子束加速器的所述扫描盒的一部分，其中至少一个入口，其允许冷却气体进入限定在所述主要窗口与所述次要窗口之间的所述间隙，以及至少一个出口，其用于从限定在所述主要窗口与所述次要窗口之间的所述间隙提取冷却气体。7.如权利要求6所述的方法，其中所述气体冷却的窗口箔的系统还包括冷却腔室，其中所述冷却腔室包括四个壁并且内部体积为近似矩形棱柱的形状。8.如权利要求1所述的方法，其中所述系统还包括具有盖表面的处理外壳，其中所述外壳定位在所述次要单型窗口箔的与所述电子束加速器相反的一侧上。9.如权利要求8所述的方法，其中所述次要单型窗口箔安装在所述盖表面上并且与所述处理外壳一体形成。10.如权利要求9所述的方法，其中所述盖表面垂直于所述电子束加速器。11.如权利要求8所述的方法，其中所述处理外壳具有第一开口。12.如权利要求11所述的方法，其还...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·彼得斯，M·梅多夫，T·C·马斯特曼，R·帕拉迪斯，K·KC·艾皮，
申请(专利权)人：希乐克公司，
类型：发明
国别省市：美国,US