【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】橡胶和副产物提取系统和方法相关申请数据本申请要求于2017年8月8日提交的美国临时专利申请号62/542,504和于2017年8月29日提交的美国临时专利申请号62/551,291的权益，其公开内容特此以引用的方式整体并入。
技术介绍
随着世界需求的增长和现有橡胶种植单一栽培的困难，世界上迫切需要替代的、较不劳动密集的天然橡胶来源，因为橡胶是一种战略性材料，在从弹性带到汽车轮胎的各种应用中都是不可替代的。例如，当今制造的许多轮胎使用天然橡胶乳胶，所述天然橡胶乳胶是从树皮被故意弄伤的巴西橡胶树中利用小杯手工收获的。将收获的乳胶橡胶的大部分固化成大宗橡胶的固体块，并作为固体橡胶出售，以用于如上所述的许多商业应用中。这个过程在一个多世纪中没有改变。这项艰苦的工作几乎完全在东南亚进行，东南亚的经济发展和环境成本越来越高，这使得劳动力供应和成本变得更加昂贵，商业模式的可行性降低了。巴西橡胶(Heveabrasiliensis)树(即，橡胶树)的单一栽培易于遭受毁灭性疾病和枯萎病，其主要发生在巴西本土。此外，三叶胶(Hevea)的种植...
【技术保护点】
1.一种用于从产橡胶植物获得含碳水化合物的液体和贫碳水化合物的生物质固体的处理系统，其包括：/n提取系统，其包括多个连续搅拌罐提取级，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，每个提取系统中的至少一个所述连续搅拌罐提取级具有被适配并配置成接收液体溶剂的进口，其中所述提取系统的所述至少一个连续搅拌提取级被适配和配制成接收处于至少约50℃的温度下的生物质和包含水、水溶液或其组合的液体溶剂，其中所述生物质来自蒲公英属的产橡胶植物或另一种非三叶胶植物，并且其中所述提取系统被适...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170808 US 62/542,504;20170829 US 62/551,2911.一种用于从产橡胶植物获得含碳水化合物的液体和贫碳水化合物的生物质固体的处理系统，其包括：
提取系统，其包括多个连续搅拌罐提取级，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，每个提取系统中的至少一个所述连续搅拌罐提取级具有被适配并配置成接收液体溶剂的进口，其中所述提取系统的所述至少一个连续搅拌提取级被适配和配制成接收处于至少约50℃的温度下的生物质和包含水、水溶液或其组合的液体溶剂，其中所述生物质来自蒲公英属的产橡胶植物或另一种非三叶胶植物，并且其中所述提取系统被适配和配制成以使所述提取系统产生所述含碳水化合物的液体和所述贫碳水化合物的生物质固体的方式混合所述生物质和所述液体溶剂；以及固液分离器，所述固液分离器被布置成与所述连续搅拌罐提取级的串联体系中的最后一个流体连通，其中所述分离器被适配和配制成从所述含碳水化合物的液体中分离所述贫碳水化合物的生物质固体。
2.一种用于从产橡胶植物获得极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体的处理系统，其包括：
提取系统，其包括多个连续搅拌罐提取级，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，每个提取系统中的至少一个所述连续搅拌罐提取级具有被适配和配制成接收液体有机溶剂的进口和被适配和配制成接收贫碳水化合物的生物质固体的进口，其中所述提取系统的所述至少一个连续搅拌提取级被适配和配制成接收贫碳水化合物的生物质固体和有机极性溶剂液体，其中所述贫碳水化合物的生物质固体来自蒲公英属的产橡胶植物或另一种非三叶胶植物，并且其中所述提取系统被适配和配制成以使所述提取系统产生所述液体极性有机物级分和所述贫极性化合物的生物质固体的方式混合所述贫碳水化合物的生物质固体和所述有机极性溶剂；以及固液分离器，所述固液分离器被布置成与所述连续搅拌罐提取级的串联体系中的最后一个流体连通，其中所述分离器被适配和配制成从所述液体极性有机物级分中分离所述贫极性化合物的生物质固体。
3.一种用于从产橡胶植物获得含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体的处理系统，其包括：
提取系统，其包括多个连续搅拌罐提取级，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，每个提取系统中的至少一个所述连续搅拌罐提取级具有被适配和配制成接收液体溶剂的进口和被适配和配制成接收贫极性化合物的生物质固体的进口，其中所述提取系统的所述至少一个连续搅拌提取级被适配和配制成接收所述贫极性化合物的生物质固体和非极性有机溶剂，其中所述贫极性化合物的生物质固体来自蒲公英属的产橡胶植物或另一种非三叶胶植物，并且其中所述提取系统被适配和配制成以使所述提取系统产生所述含橡胶的非极性溶剂级分和所述废生物质固体的方式混合所述贫极性化合物的生物质固体和所述非极性有机溶剂；以及固液分离器，所述固液分离器被布置成与所述连续搅拌罐提取级的串联体系中的最后一个流体连通，其中所述分离器被适配和配制成从所述含橡胶的非极性溶剂级分中分离所述废生物质固体。
4.一种用于从产橡胶植物获得含橡胶的级分的处理系统，其包括：
(a)第一提取系统，其被适配和配制成：接收来自所述植物或其部分的生物质以及包含水、水溶液或其组合的液体溶剂；以使所述第一提取系统产生含碳水化合物的液体和贫碳水化合物的生物质固体的方式，在至少约50℃的温度下混合所述生物质和液体溶剂；并且从所述含碳水化合物的液体中分离所述贫碳水化合物的生物质固体；其中所述产橡胶植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶植物；
(b)第二提取系统，其被适配和配制成：接收来自所述第一提取系统的所述贫碳水化合物的生物质固体和有机极性溶剂；以使所述第二提取系统产生液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体的方式，混合所述贫碳水化合物的生物质固体和所述有机极性溶剂；并且分离所述液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体；以及
(c)第三提取系统，其被适配和配制成：接收来自所述第二提取系统的所述贫极性化合物的生物质固体和非极性有机溶剂；以使所述第三提取系统产生含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体的方式，混合所述贫极性化合物的生物质固体和所述非极性有机溶剂；并且分离所述含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体；
其中所述第一、第二或第三提取系统中的至少一个包括多个连续搅拌罐提取级，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到每个提取系统的所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，每个提取系统中的至少一个所述连续搅拌罐提取级具有被适配和配制成接收所述溶剂的进口和被适配和配制成接收所述生物质或所述固体的进口，并且每个提取系统还包括固液分离器，所述固液分离器被布置成与相应提取系统的所述连续搅拌罐提取级的串联体系中的最后一个流体连通，其中所述固液分离器被适配和配制成从所述含碳水化合物的液体、所述液体极性有机物部级或所述含橡胶的非极性溶剂级分中分离所述贫碳水化合物的生物质固体、贫极性化合物的生物质固体或废生物质固体。
5.如权利要求4所述的处理系统，其中所述提取系统中的一个或两个包括索氏提取器、浸入式提取器、逆流浸入式提取器或渗流提取器。
6.一种用于从产橡胶植物获得含橡胶的级分的处理系统，其包括：
(a)第一提取系统，其被适配和配制成：接收来自所述植物或其部分的生物质和有机极性溶剂；以使所述第二提取系统产生液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体的方式，混合所述生物质和有机极性溶剂；并且分离所述液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体；以及
(b)第二提取系统，其被适配和配制成：接收来自所述第一提取系统的所述贫极性化合物的生物质固体和非极性有机溶剂；以使所述第二提取系统产生含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体的方式，混合所述贫极性化合物的生物质固体和所述非极性有机溶剂；并且分离所述含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体；
其中所述第一或第二提取系统中的至少一个包括多个连续搅拌罐提取级，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到每个提取系统的所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，每个提取系统中的至少一个所述连续搅拌罐提取级具有被适配和配制成接收所述溶剂的进口和被适配和配制成接收所述生物质或所述固体的进口，并且每个提取系统还包括固液分离器，所述固液分离器被布置成与相应提取系统的所述连续搅拌罐提取级的串联体系中的最后一个流体连通，其中所述固液分离器被适配和配制成从所述液体极性有机物级分或所述含橡胶的非极性溶剂级分中分离所述贫极性化合物的生物质固体或废生物质固体。
7.如权利要求6所述的处理系统，其中所述提取系统中的一个包括索氏提取器、浸入式提取器、逆流浸入式提取器或渗流提取器。
8.如权利要求1-7中任一项所述的处理系统，其还包括一个或多个固体调节和准备机器，所述固体调节和准备机器被适配和配制成在所述固体材料被引入到至少一个连续搅拌罐提取级中之前减小所述固体材料的粒径和/或改变所述固体材料的形状和状态。
9.如权利要求1-7中任一项所述的处理系统，其还包括与所述至少一个连续搅拌罐提取级相关联的再循环回路。
10.如权利要求9所述的处理系统，其中所述再循环回路包括热交换器或热传递装置。
11.如权利要求9所述的处理系统，其中所述再循环回路包括颗粒减小和/或形状改变装置。
12.如权利要求1或4-7中任一项所述的处理系统，其中所述至少一个连续搅拌罐提取级具有被适配和配制成增加剪切力以减小所述生物质的粒径和/或改变所述生物质的形状的叶片。
13.如权利要求1、4或5中任一项所述的处理系统，其中至少一个CSTE级被适配和配制成接收和容纳处于约50℃至约100℃的温度下的所述液体溶剂。
14.如权利要求1、4或5中任一项所述的处理系统，其中至少一个CSTE级被适配和配制成接收和容纳处于高于100℃的温度和大于大气压的压力下的所述液体溶剂。
15.一种用于从产橡胶植物提取含碳水化合物的液体的方法，所述方法包括：
将包含水、水溶液或其组合的液体溶剂以及来自所述植物或其部分的生物质引入到多个连续搅拌罐提取级的至少一个连续搅拌罐提取级中，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，其中所述产橡胶植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶植物；
在所述至少一个连续搅拌罐提取级中，在至少约50℃的温度下混合所述液体溶剂和所述生物质，以使与所述生物质相关联的所述碳水化合物能够被提取在所述液体溶剂中；以及
将来自所述至少一个连续搅拌罐提取级的流出物引入到固液分离器中，以产生分离的含碳水化合物的液体和贫碳水化合物的生物质固体。
16.一种用于从产橡胶植物的贫碳水化合物的生物质固体中提取极性有机物级分的方法，所述方法包括：
将有机极性溶剂和所述贫碳水化合物的生物质固体引入到多个连续搅拌罐提取级的至少一个连续搅拌罐提取级中，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，其中所述产橡胶植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶植物；
以使与所述贫碳水化合物的生物质固体相关联的所述极性有机物级分能够被提取在所述有机极性溶剂中的方式，在所述至少一个连续搅拌罐提取级中混合所述有机极性溶剂和所述固体；以及
将来自所述至少一个连续搅拌罐提取级的流出物引入到固液分离器中，以产生分离的极性有机物级分液体和贫极性化合物的生物质固体。
17.一种用于从产橡胶植物的贫极性化合物的生物质固体中提取含橡胶的非极性溶剂级分的方法，所述方法包括：
将非极性有机溶剂和贫极性化合物的生物质固体引入到多个连续搅拌罐提取级的至少一个连续搅拌罐提取级中，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，其中所述产橡胶植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶植物；
以使与所述贫极性化合物的生物质固体相关联的所述天然橡胶能够被提取在所述非极性有机溶剂中的方式，在所述至少一个连续搅拌罐提取级中混合所述非极性有机溶剂和所述固体；以及
将来自所述至少一个连续搅拌罐提取级的流出物引入到固液分离器中，以产生分离的含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体。
18.一种用于从产橡胶植物中提取含橡胶的非极性溶剂级分的方法，所述方法包括：
(a)将来自所述植物或其部分的生物质以及包含水、水溶液或其组合的液体溶剂引入到第一提取系统中；在至少约50℃的温度下混合所述生物质和液体溶剂，以产生含碳水化合物的液体和贫碳水化合物的生物质固体；并且从所述含碳水化合物的液体中分离所述贫碳水化合物的生物质固体；其中所述产橡胶植物属于蒲公英属，或是另一种非三叶胶植物；
(b)将来自所述第一提取系统的所述贫碳水化合物的生物质固体和有机极性溶剂引入到第二提取系统中；混合所述贫碳水化合物的生物质固体和所述有机极性溶剂，以产生液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体；并且分离所述液体极性有机物级分和贫极性化合物的生物质固体；以及
(c)将来自所述第二提取系统的所述贫极性化合物的生物质固体和非极性有机溶剂引入到第三提取系统中；混合所述贫极性化合物的生物质固体和所述非极性有机溶剂，以产生含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体；并且分离所述含橡胶的非极性溶剂级分和废生物质固体；
其中所述第一、第二或第三提取系统中的至少一个包括多个连续搅拌罐提取级，所述多个连续搅拌罐提取级被布置成彼此串联流体连通，以使来自一个连续搅拌罐提取级的流出物流到每个提取系统的所述多个连续搅拌罐提取级的串联体系中的下一个连续搅拌提取级，每个提取系统中的至少一个所述连续搅拌罐提取级具有被适配和配制成接收所述溶剂的进口和被适配和配制成接收所述生物质或所述固体的进口，并且每个提取系统还包括固液分离器，所述固液分离器被布置成与相应提取系统的所述连续搅拌罐提取级的串联体系中的最后一个流体连通，其中所述固液分离器被适配和配制成从所述含碳水化合物的液体、所述液体极性...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·小诺塞拉，D·R·斯威格，
申请(专利权)人：库尔特瓦特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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