加工生物质和能量制造技术

对生物质原料(例如，植物生物质、动物生物质以及城市废物生物质)进行加工以产生有用的产物，如燃料、热量和能量。

Processing biomass and energy

Processing biomass raw materials (e.g., plant biomass, animal biomass and municipal waste biomass) to produce useful products such as fuel, heat and energy.

【技术实现步骤摘要】
加工生物质和能量本申请为国际申请号为PCT/US2014/021634，国际申请日为2014年3月7日，专利技术名称为“加工生物质和能量”的PCT申请于2015年8月13日进入中国国家阶段后申请号为201480008805.9的中国国家阶段专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求以下临时申请的优先权：2013年3月8日提交的USSN61/774,684；2013年3月8日提交的USSN61/774,773；2013年3月8日提交的USSN61/774,731；2013年3月8日提交的USSN61/774,735；2013年3月8日提交的USSN61/774,740；2013年3月8日提交的USSN61/774,744；2013年3月8日提交的USSN61/774,746；2013年3月8日提交的USSN61/774,750；2013年3月8日提交的USSN61/774,752；2013年3月8日提交的USSN61/774,754；2013年3月8日提交的USSN61/774,775；2013年3月8日提交的USSN61/774,780；2013年3月8日提交的USSN61/774,761；2013年3月8日提交的USSN61/774,723；以及2013年3月15日提交的USSN61/793,336。这些临时申请各自的全部公开内容以引用的方式并入本文。背景现今可利用许多潜在的木质纤维素原料，包括例如农业残渣、木质生物质、城市废物、油籽/油饼以及海草。目前，这些材料经常未得到充分使用，被用作例如动物饲料、生物堆肥材料、在热电联产设施中燃烧抑或甚至被填埋。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结晶纤维素原纤维。这样产生了密实基质，所述密实基质难以由酶以及其它化学、生物化学和/或生物方法接近。纤维素生物质材料(例如，已除去木质素的生物质材料)更易于由酶和其它转化方法接近，但是即便如此，天然产生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。概述在本文中公开了许多方法，其用于通过将生物质材料(例如，纤维素、木质纤维素和/或淀粉质原料)转化成低分子量糖来糖化或液化生物质材料，例如使用酶(例如，一种或多种纤维素酶和/或淀粉酶)来糖化原料。本专利技术还涉及将原料转化成产物，例如通过生物加工，如发酵来实现。所述方法包括利用来自所述过程的一个或多个阶段的残渣来用于能量产生。一方面，本专利技术涉及一种产生能量的方法，所述方法包括燃烧糖化生物质材料以产生能量。任选地，所述能量可呈电能、热能或这些的组合的形式。糖化材料可包括细胞，如选自由以下组成的组的细胞：酵母细胞、细菌细胞、真菌细胞以及这些细胞的混合物。细胞可包括全细胞(例如，活的、休眠的和/或死亡的)或细胞的部分(例如，溶解的和/或另外的死亡和被破坏的细胞)。此外或可替代地，糖化材料可包括蛋白质材料(例如，酶材料、变性的酶材料、肽和/或氨基酸)。此外或可替代地，糖化材料可包括无机固体，如选自由以下组成的组的无机材料：硅藻土质泥土(diatomaceousearth)、硅藻土(celite)、二氧化硅、浮石、珍珠岩、氧化铝、沸石、砂以及任何这些的混合物。在一些实例中，糖化生物质材料包括来自已例如在糖化之前用来自电子加速器的加速电子处理以降低其不顺应性的木质纤维素材料的木质纤维素残渣。例如，当用电子处理时，所述电子可具有约0.3MeV与约5MeV之间，如约0.5MeV与约3.5MeV之间或约0.8MeV与约2MeV之间的平均能量。木质纤维素生物质可被处理至约10Mrad与约100Mrad之间，如约15Mrad与约50Mrad之间、约20Mrad与约45Mrad之间或约25Mrad与约40Mrad之间的总剂量。任选地，在燃烧之前使用转鼓式过滤器和/或离心机如沉降式离心机来收集糖化生物质。在一些实例中，糖化生物质材料在其被燃烧之前包括少于60％的水分，如少于约55％、50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％、15％或甚至少于约5％的水分。例如，可干燥生物质以使得其在燃烧之前具有少于约60％的水分(例如，经过干燥以具有少于55％、50％、45％、35％、30％、25％、20％、15％或甚至少于5％的水分)。任选地，糖化生物质材料包括少于35重量％的碳水化合物，如按干重计少于33％、30％、25％、20％、18％、16％、14％、12％、10％或甚至少于8％。可燃烧糖化材料并且燃烧可产生大于约3500BTU/磅，如大于约4000、4500、5000、大于6000或甚至大于约7000BTU/磅。任选地，糖化生物质材料具有少于50％的水分，如少于45％或40％，并且燃烧产生大于约4000BTU/磅材料。糖化生物质材料在燃烧之后可包括少于5％的灰，如少于4％、3％、2.5％、2.0％或甚至少于1.5％。此外或可替代地，糖化生物质材料包括少于0.5％的硫，如少于0.4％、0.3％、0.2％、0.1％或甚至少于0.075％或少于0.05％的硫。在一些其它实例中，在燃烧期间利用锅炉，例如，选自由以下组成的组的锅炉：加煤机炉排锅炉(stokergrateboiler)、流化床锅炉以及共烧锅炉。例如，用于共烧天然气或煤的共烧锅炉可用于生物质。或者，在燃烧过程中，利用气化器，如固定床或流化床气化器。另一方面，本专利技术涉及一种加工生物质材料的方法。所述方法包括将第一部分的木质纤维素材料加工成产物和固体残渣并且在锅炉中燃烧所述固体残渣以产生蒸汽。所述方法可包括将所述蒸汽与涡轮机联接以产生电力。可使用所产生的能量(例如，来自所述蒸汽的热量和/或来自蒸汽涡轮机的电力)来将第二部分的木质纤维素材料加工成产物。生物质的加工可包括照射所述生物质(例如，用电子束)，并且任选地，糖化所照射的生物质，例如用酶。糖化可产生糖，例如葡萄糖和/或木糖。任选地，木质纤维素材料的加工可包括发酵。在一些实例中，将固体残渣在燃烧之前进行干燥，例如以使得水分含量被减少至少于约25wt.％的水，例如少于约20wt.％、少于15wt.％水、少于约10wt.％、少于约5wt.％、少于约1wt.％或甚至少于约0.01wt.％。当呈干燥形式时具有少于约5wt.％的水的残渣可具有至少4000BTU/磅残渣的能量含量。任选地，使用螺旋干燥器(例如具有经加热的刮板(flight)、轴和/或槽的螺旋输送机)干燥固体残渣。任选地，将残渣与干燥剂组合，所述干燥剂例如细生物质材料。例如，干燥生物质可与固体残渣混合，其中混合物中干燥生物质的含量是至少1wt.％、至少2wt.％、至少3wt.％、至少4wt.％、至少5wt.％、至少6wt.％、至少7wt.％、至少8wt.％、至少9wt.％、至少10wt.％、至少15wt.％、至少20wt.％或甚至在约20wt.％与约30wt.％之间。例如，干燥生物质可具有少于约25％、20％、15％、10％、5％或甚至少于约1％水分的水分含量。例如，细生物质材料可具有小于约1mm、小于约500μm或小于约100μm的中等粒度。残渣与干燥生物质(例如细生物质材料)的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种产生能量的方法，所述方法包括：燃烧糖化生物质材料以产生能量。

【技术特征摘要】
2013.03.08 US 61/774,723;2013.03.08 US 61/774,761;1.一种产生能量的方法，所述方法包括：燃烧糖化生物质材料以产生能量。2.如权利要求1所述的方法，其中所述糖化生物质材料包括细胞。3.如权利要求2所述的方法，其中所述细胞选自由以下组成的组：酵母细胞、细菌细胞、真菌细胞以及其混合物。4.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述糖化生物质材料包括蛋白质材料。5.如权利要求4所述的方法，其中所述蛋白质材料是酶材料。6.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述糖化材料包括变性的酶材料。7.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述糖化生物质材料包括来自已在糖化之前进行处理以降低其不顺应性的木质纤维素材料的木质纤维素残渣。8.如权利要求7所述的方法，其中所述木质纤维素材料已用加速电子进行处理以降低其不顺应性。9.如权利要求8所述的方法，其中所述电子具有约0.3MeV与约5MeV之间的平均能量。10.如权利要求8所述的方法，其中所述电子具有约0.5MeV与约3.5MeV之间的平均能量。11.如权利要求8所述的方法，其中所述电子具有0.8MeV与约2MeV之间的平均能量。12.如权利要求8至11中任一项所述的方法，其中所述木质纤维素生物质已被处理至约10Mrad与约100Mrad之间的总剂量。13.如权利要求8至11中任一项所述的方法，其中所述木质纤维素生物质已被处理至约15Mrad与约50Mrad之间的总剂量。14.如权利要求8至11中任一项所述的方法，其中所述木质纤维素生物质已被处理至约20Mrad与约45Mrad之间的总剂量。15.如权利要求8至11中任一项所述的方法，其中所述木质纤维素生物质已被处理至约25Mrad与约40Mrad之间的总剂量。16.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述糖化生物质材料包括无机固体。17.如权利要求16所述的方法，其中所述无机固体选自由以下组成的组：硅藻土质泥土、硅藻土、二氧化硅、浮石、珍珠岩、氧化铝、沸石、砂以及其混合物。18.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述糖化生物质材料包括少于60％的水分。19.如权利要求1至17中任一项所述的方法，其中所述糖化生物质材料包括少于50％的水分。20.如权利要求1至17中任一项所述的方法，其中所述糖化生物质材料包括少于45％的水分。21.如权利要求1至17中任一项所述的方法，其中所述糖化生物质材料包括少于40％的水分。22.如权利要求1至17中任一项所述的方法，其中所述糖化生物质材料包括少于30％的水分。23.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中糖化生物质材料在燃烧之后包括少于5％的灰。24.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述糖化生物质材料包括少于0.5％的硫。25.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中燃烧产生每磅所述糖化生物质材料大于约3500BTU的能量。26.如权利要求1至24中任一项所述的方法，其中燃烧产生每磅所述糖化生物质材料大于约4000BTU的能量。27.如权利要求1至24中任一项所述的方法，其中燃烧产生每磅所述糖化生物质材料大于约4500BTU的能量。28.如权利要求1至24中任一项所述的方法，其中燃烧产生每磅所述糖化生物质材料大于约5000BTU的能量。29.如权利要求1至24中任一项所述的方法，其中燃烧产生每磅所述糖化生物质材料大于约6000BTU的能量。30.如权利要求1至24中任一项所述的方法，其中燃烧产生每磅所述糖化生物质材料大于约7000BTU的能量。31.如以上权利要求中任一项所述的方法，其中所述糖化生物质材料包括按干重计少于35重量％的碳水化合物。32.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·梅多夫，T·C·马斯特曼，S·I·罗迪蒂，
申请(专利权)人：希乐克公司，
类型：发明
国别省市：美国,US