化学-机械细胞爆破及其制造的固体和液体产物的工艺、方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种工艺，其包括：将一种或多种添加剂与原料混合以获得第一混合物，所述原料包含纤维材料和水，所述纤维材料包含木质素、纤维素和半纤维素；以及，调节所述第一混合物以获得液体产物和干浆产物。本发明专利技术还公开了调节工艺以及与其配套使用的机器。本发明专利技术还公开了通过所公开的工艺制备的液体产物、干浆产物和纤维粒料，以及使用它们的方法。以及使用它们的方法。以及使用它们的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】化学
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机械细胞爆破及其制造的固体和液体产物的工艺、方法和系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请主张享有于2018年10月24日提交的美国临时专利申请号62/749,919的权益，其全部内容和实质通过引用并入本专利技术，如下所述。


[0003]本专利技术主要涉及化学
‑
机械调节过程。具体地，本专利技术的实施方式涉及通过化学
‑
机械细胞爆破过程制备固体和液体，以及制备和使用它们的系统和方法。

技术介绍

[0004]将原材料加工成可用的增值产品是人类不断发展的持续创新领域。例如，木材或其它木质纤维素材料可以加工成可用的增值产品，例如纸张、包装、生物燃料、颗粒等。与所有工艺一样，此类工艺的当前问题是高能量输入刺激性化学物质的添加以获得有价值的产品。在加工木质纤维素材料的过程中，需要大量的轴功以将材料研磨成所需的尺寸，并且需要大量的附加能量(例如，热和/或压力)以及化学物质(例如，强酸或强碱)来去除多余含水量和抑制成分。另外，由于加热引起的温度升高会蒸发和/或导致有机物原料转化为有害的挥发性有机化合物(VOCs)，然后被释放到大气中。在某些情况下，必须采用额外的能源和成本密集型措施来进一步处理过程中所释放的VOCs以及其它危险废物。以节能的方式生产实用产品，而不使用有害和刺激性的化学物质，以扩大许多行业，例如建筑/基础设施、土木建筑、能源、能源生产、包装、草坪/园艺产品、农业、食品生产、抗污染等的设计空间是可取的。此外，为了在加工过程中获得其它有用的副产物，保留有机原料，例如VOCs、营养物质、有机酸等的含量是可取的。这些副产品为生产增值产品和提高加工利润提供了诱人的机会。
[0005]因此，需要以节能和清洁(即，不添加刺激性化学物质)的方式从木质纤维素(或其它)原料生产固体和液体产物，同时不排放有害副产品，例如VOCs的工艺、方法和系统。本专利技术的实施方式解决了此类需求以及其它需求，在结合附图阅读下文的描述时，这些以及其它需求将变得显而易见。

技术实现思路

[0006]本专利技术主要涉及化学
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机械调节工艺。具体地，本专利技术的实施方式涉及通过化学
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机械细胞爆破过程制备固体和液体，以及制备和使用它们的系统和方法。本专利技术的示例性实施方式提供了一种工艺，其包括：将一种或多种添加剂与原料混合以获得第一混合物，所述原料包含纤维材料和水；以及调节第一混合物以获得液体产物和干浆产物。
[0007]在本专利技术公开的任意实施方式中，所述纤维材料包含纤维素。
[0008]在本专利技术公开的任意实施方式中，所述纤维材料还包含木质素和半纤维素。
[0009]在本专利技术公开的任意实施方式中，以原料的总重量计，所述原料包含约10wt％
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约90wt％的水。
[0010]在本专利技术公开的任意实施方式中，以干浆产物的总重量计，所述干浆产物包含约为35wt％或更少的水。
[0011]在本专利技术公开的任意实施方式中，以液体产物的总重量计，所述液体产物包含约50wt％或更多的水。
[0012]在本专利技术公开的任意实施方式中，所述调节包括：向第一混合物施加剪切力以增加第一混合物的压力；以及使第一混合物的纤维材料的多个细胞爆破。
[0013]在本专利技术公开的任意实施方式中，所述调节还步包括：将添加剂与第一混合物的纤维材料混合以形成处理后材料；从处理后材料中除去第一部分水；以第一部分水溶解添加剂；以及弱化处理后材料的纤维材料的多个细胞的细胞壁。
[0014]在本专利技术公开的任意实施方式中，所述弱化包括使添加剂与细胞壁中的木质素反应。
[0015]在本专利技术公开的任意实施方式中，所述调节还包括：对处理后的材料施加剪切力以提高所述处理后材料的压力和温度；分馏处理后材料的纤维材料以蒸发处理后材料中的第二部分水；以及将处理后材料暴露于大气压下，以诱导纤维材料的多个细胞发生爆破。
[0016]在本专利技术公开的任意实施方式中，液体产物包含原料中存在的至少75％的VOCs。
[0017]在本专利技术公开的任意实施方式中，调节在约200℉
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约350℉的最高温度下发生。
[0018]在本专利技术公开的任意实施方式中，所述添加剂包括表面活性剂。
[0019]在本专利技术公开的任意实施方式中，添加剂的分子量为约30g/mol
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约10,000,000g/mol。
[0020]在本专利技术公开的任意实施方式中，该工艺还包括对干燥的固体产物进行造粒以形成粒料。
[0021]在本专利技术公开的任意实施方式中，液体产物包含一种或多种生物刺激性化合物和水。
[0022]在本专利技术公开的任意实施方式中，一种或多种生物性刺激化合物包括以下的一种或多种：矿物质、蛋白质、氨基酸、腐殖酸、富里酸以及一种或多种有机酸。
[0023]在本专利技术公开的任意实施方式中，所述矿物质包含钾、磷光体、磷、亚硝酸盐、钙、镁、硫、亚硫酸、钠、铁、锰、锌和铜中的一种或多种。
[0024]在本专利技术公开的任意实施方式中，液体产物还包含以下中的一种或多种：纤维素、木质素和半纤维素。
[0025]本专利技术的示例性实施方式提供了通过本专利技术公开的任意工艺制备的干浆产物。
[0026]本专利技术的示例性实施方式提供了通过本专利技术公开的任意工艺制备的液体产物。
[0027]本专利技术的另一个实施方式提供了化学
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机械的细胞爆破方法，其包括：将一种或多种添加剂混合到纤维材料中，该纤维材料包含水；从纤维材料中除去第一部分水；用第一部分水溶解添加剂；弱化纤维材料的多个细胞的细胞壁；向纤维材料施加剪切力以提高纤维材料的压力和温度；通过分馏纤维材料以蒸发纤维材料中的第二部分水；以及使纤维材料暴露于大气压下，以诱导纤维材料中的多个细胞发生爆破。
[0028]在本专利技术公开的任意实施方式中，当纤维材料与一种或多种添加剂混合时，以纤维材料的总重量计，所述纤维材料包含约5wt％
‑
约90wt％的水。
[0029]在本专利技术公开的任意实施方式中，当纤维材料暴露于大气压下以诱导多个细胞爆
破时，以纤维材料的总重量计，所述纤维材料包含约35％或更少的水。
[0030]在本专利技术公开的任意实施方式中，该工艺在约200℉至约350℉的最高温度下发生。
[0031]在本专利技术公开的任意实施方式中，所述添加剂包括表面活性剂。
[0032]在本专利技术公开的任意实施方式中，添加剂的分子量为约30g/mol
‑
约10,000,000g/mol。
[0033]本专利技术的示例性实施方式提供了通过本专利技术公开的任意工艺生产的纤维纸浆材料。
[0034]本专利技术的示例性实施方式提供了通过本专利技术公开的任意方法生产的液体产物，该液体产物包含：固体颗粒、一种或多种生物刺激性化合物以及水。
[0035]在本专利技术公开的任意实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种工艺，其包括：将一种或多种添加剂与原料混合以获得第一混合物，所述原料包括纤维材料和水；以及调节第一混合物以获得液体产物和干浆产物。2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述纤维材料包含纤维素。3.根据权利要求2所述的工艺，其特征在于：所述纤维材料还包括木质素和半纤维素。4.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：以原料的总重量计，所述原料包含约10wt％
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约90wt％的水。5.根据权利要求4所述的工艺，其特征在于：以干浆产物的总重量计，所述干浆产物包含约为35wt％或更少的水。6.根据权利要求4所述的工艺，其特征在于：以液体产物的总重量计，所述液体产物包含约50wt％或更多的水。7.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述调节包括：向第一混合物施加剪切力以提高所述第一混合物的压力；以及使所述第一混合物的纤维材料的多个细胞爆破。8.根据权利要求7所述的工艺，其特征在于：所述调节还包括：将添加剂与第一混合物的纤维材料混合以形成处理后材料；从处理后材料中除去第一部分水；以所述第一部分水溶解添加剂；以及弱化所述处理后材料的纤维材料的多个细胞的细胞壁。9.根据权利要求8所述的工艺，其特征在于：所述弱化包括将添加剂与细胞壁中的木质素反应。10.根据权利要求8所述的工艺，其特征在于：所述调节还包括：对所述处理后的材料施加剪切力以提高所述处理后材料的压力和温度；通过分馏所述处理后材料的纤维材料以蒸发处理后材料中的第二部分水；以及将所述处理后材料暴露于大气压下，以诱导纤维材料的多个细胞发生爆破。11.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述液体产物包含原料中存在的至少75％的VOCs。12.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述调节在约200℉
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约350℉的最高温度下发生。13.根据权利按要求1所述的工艺，其特征在于：所述添加剂包括表面活性剂。14.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述添加剂的分子量为约30g/mol
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约10,000,000g/mol。15.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：还包括对干燥的固体产物进行造粒以形成粒料。16.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述液体产物包含一种或多种生物刺激性化合物和水。17.根据权利要求16所述的工艺，其特征在于：所述一种或多种生物性刺激化合物包括矿物质、蛋白质、氨基酸、腐殖酸、富里酸以及一种或多种有机酸中的一种或多种。
18.根据权利要求17所述的工艺，其特征在于：所述矿物质包含钾、磷光体、磷、亚硝酸盐、钙、镁、硫、亚硫酸、钠、铁、锰、锌和铜中的一种或多种。19.根据权利要求16所述的工艺，其特征在于：所述液体产物还包括纤维素、木质素和半纤维素中的一种或几种。20.一种由权利要求1
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19中任意一项工艺制备的干浆产物。21.一种由权利要求1
‑
19中任意一项工艺制备的液体产物。22.一种化学
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机械细胞爆破工艺，其包括：将一种或多种添加剂混合到纤维材料中，所述纤维材料包括水；从纤维材料中去除第一部分水；以所述第一部分水溶解添加剂；弱化所述纤维材料的多个细胞的细胞壁；向纤维材料施加剪切力以提高纤维材料的压力和温度；通过分馏所述纤维材料以蒸发纤维材料中的第二部分水；以及使所述纤维材料暴露于大气压下，以诱导纤维材料中的多个细胞发生爆破。23.根据权利要求22所述的工艺，其特征在于：当纤维材料与一种或多种添加剂混合时，以纤维材料的总重量计，所述纤维材料包含约5wt％
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约90wt％的水。24.根据权利要求22所述的工艺，其特征在于：当纤维材料暴露于大气压下以诱导多个细胞爆破时，以纤维材料的总重量计，所述纤维材料包含约35％或更少的水。25.根据权利要求22所述的工艺，其特征在于：所述工艺在约200℉
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约350℉的最高温度下发生。26.根据权利要求22所述的工艺，其特征在于：所述添加剂包括表面活性剂。27.根据权利要求22所述的工艺，其特征在于：所述添加剂的分子量为约30g/mol
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约10,000,000g/mol。28.一种由权利要求22
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27中任意一项所述的工艺生产的纤维浆材料。29.一种由...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂莫西，
申请(专利权)人：IFG科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：