包含闸门容器的预处理设备制造技术

本公开内容总体上涉及用于木质纤维素类生物质的预处理的预处理设备(100)。预处理设备(100)包含反应器容器(101)，该反应器容器(101)具有用于接收生物质的上游入口(102)以及用于排放生物质的下游出口(103)。预处理设备(104)进一步包含闸门容器(104)。本公开内容还涉及用于预处理木质纤维素类生物质的方法(200)。(200)。(200)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含闸门容器的预处理设备


[0001]本公开内容总体上涉及用于木质纤维素类生物质的预处理的预处理设备以及包含预处理设备的系统。预处理设备包含反应器容器，该反应器容器具有用于接收生物质的上游入口以及用于排放生物质的下游出口。预处理设备进一步包含闸门容器。本公开内容还涉及用于预处理木质纤维素类生物质的方法。

技术介绍

[0002]由于能源保障的重要性以及环境问题，在过去的几年中，能够再生的化学品和燃料的生产已经得到了越来越多的关注。该生产典型地在生物精炼厂中进行，并且，由于木质纤维素类生物质的充裕及低成本，使用其作为原料是具有吸引力的途径。
[0003]木质纤维素类材料由纤维素、半纤维素和木质素组成。纤维素和半纤维素可水解成能够发酵的糖。从这些糖出发，可使用微生物(例如酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae))通过发酵生产各种发酵产物(例如乙醇)。
[0004]为了促进水解和后续的发酵以提高乙醇的产率，典型地进行预处理工艺，其中，半纤维素发生降解，并且，使得纤维素更易于获得以及在某种程度上转化成能够发酵的糖。
[0005]预处理是在将生物质转化为发酵产物的工艺中的重要步骤，因为其对于下游工艺和最终的糖产率有直接影响。用于预处理的典型工艺涉及破坏木质纤维素类生物质的顽固结构以增大木质纤维素类材料的用于后续的酶法水解的可接近的表面。
[0006]举例而言，该顽固结构可在涉及蒸汽爆破的过程中被破坏。在这样的过程中，木质纤维素类生物质在一定时间内在升高的压力下被蒸汽加热，随后，快速排放到大气压力中，导致生物质由于压力降低而爆破。压力的释放导致生物质分裂成较小的颗粒。较小的颗粒有益于提高针对后续水解的酶可及性。
[0007]预处理工艺典型地在预处理设备(例如预处理反应器)中进行。预处理反应器通常包含：用于接收待预处理的生物质的入口和用于排放经预处理的生物质的出口，以及，在其中进行预处理工艺的封闭容器。
[0008]如果预处理涉及蒸汽爆破，则这样的工艺对所用的装备提出了要求。在反应器内所采用的高的温度和压力可导致在反应器内形成沉积物，且这样的沉积物可在反应器壁上堆积。沉积物的形成可为生物质的炭化以及糖和木质素的降解的结果。此外，当生物质从反应器的出口排放时，显著的压力降低可导致在反应器内的温度和压力方面的不合乎期望的波动。这可进一步增强沉积物在反应器内的形成。
[0009]因此，需要在防止预处理期间形成沉积物的方面进行改善且需要克服预处理反应器内的温度和压力波动问题。特别地，需要提供这样的预处理系统，在该预处理系统中，生物质的排放得到改善和控制，且不会在反应器中产生压力或温度的显著下降。

技术实现思路

[0010]鉴于上述情况，本公开内容的目的是提供对用于预处理木质纤维素类生物质的系
统的改善(特别是对于减少沉积物在操作期间在反应器内的形成)以及改善和控制生物质从反应器的排放。
[0011]根据本公开内容的第一方面，提供了用于木质纤维素类生物质的预处理的预处理设备，包含：
[0012]a)反应器容器，该反应器容器具有用于接收生物质的上游入口以及用于排放生物质的下游出口，
[0013]b)布置于出口的下游且布置成与出口流体连通的至少一个闸门容器，其中该闸门容器包含第一排放阀、布置于第一排放阀的下游的第二排放阀、以及布置于第一排放阀和第二排放阀之间的隔室；第一排放阀和第二排放阀配置成能够在打开和关闭位置之间操作，和
[0014]c)装置，当第一排放阀和第二排放阀处于关闭位置时，该装置用于提高闸门容器的隔室中的压力。
[0015]本专利技术的构思是基于以下认识：生物质可以在反应容器中在最佳的预处理条件(即，合适的时间、压力和温度)下进行处理，并且，生物质的排放是与反应器容器分开实施的，产生生物质的更为受控且经改善的排放。提高闸门容器的隔室中的压力并随后在排放生物质时将生物质释放到大气压力中，导致生物质分裂成较小的颗粒。排放压力与大气压力之间的压力差的增大导致减小的颗粒尺寸，这归因于生物质更强烈地分裂成颗粒。增大的压力需要升高的温度，而且，高的温度可导致糖和生物质在反应器容器内的燃烧或炭化。结果，沉积物可在反应器内堆积。提高布置于预处理反应器下游的闸门容器中的压力允许涉及蒸汽爆破的预处理工艺实现防止预处理反应器中的沉积物堆积、生物质炭化及糖降解的工艺条件。闸门容器在预处理反应器的下游的布置允许在闸门容器中实现压力的升高，从而产生比材料直接从预处理反应器释放时更高的压力差。该更高的压力差导致生物质的更小的颗粒尺寸，这有益于后续的水解以及在水解过程中从生物质释放出糖，同时不会由于在预处理反应器中的延长的停留时间下的过高的温度和压力而存在破坏糖和生物质的风险。
[0016]闸门容器可附接至反应器容器，或者，其可借助于管道连接至反应器容器。
[0017]在实施方式中，隔室可包含罐和/或管道。
[0018]罐可为有利的，因为其允许同时地对更多材料进行处理或加压。管道可为有利的，因为其有助于在更短的时间内实现升高的压力(归因于管道的较小的尺寸)。
[0019]在实施方式中，用于提高压力的装置是用于向隔室供给气体(例如蒸汽)的装置。由此能够实现压力的快速升高。
[0020]在实施方式中，闸门容器包含用于测量闸门容器中的压力的装置。这是为了确保隔室和闸门容器内的压力足以使得能够分裂成较小的颗粒并避免将压力升高到不必要的程度。
[0021]在实施方式中，将第二排放阀配置成以一个步骤或多个步骤打开。
[0022]换句话说，从隔室内的升高的压力到较低的压力(例如大气压)的压力降低可与生物质的排放同时进行。可选择地，如果将第二排放阀配置成以多个步骤打开，则生物质可从闸门容器逐渐地排放。
[0023]在实施方式中，将第二排放阀配置成以多个步骤(例如两个步骤)打开，其中，第一
步骤以比随后的步骤更低的速度进行。
[0024]由于用于将压力从升高的隔室压力降低到较低的压力(典型地大气压)的时间段是较长的，因此，这允许生物质的更温和但仍受控的排放。
[0025]在实施方式中，反应器容器是立式反应器容器。在立式反应器容器中，生物质借助于重力从入口流到出口，并且，不需要额外的装置来提高反应器容器内的生物质的流量。
[0026]优选地，闸门容器适用于蒸汽爆破。
[0027]如前所述，如果在生物质从反应器容器的出口直接排放的时候实施蒸汽爆破，这可导致反应器内的不平衡且受损的反应条件，使得预处理不稳定并提高沉积物形成的风险。适用于蒸汽爆破的闸门容器降低了这样的风险并使得预处理设备(特别是排放装置)稳定且受控。
[0028]在实施方式中，闸门容器是第一闸门容器且其中预处理设备进一步包含第二闸门容器；将第二闸门容器平行于第一闸门容器布置或布置于第一闸门容器的下游。
[0029]在某些情况下，在预处理设备中包括至少一个额外的(more)闸门容器可为有益的。举例而言，如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于木质纤维素类生物质的预处理的预处理设备(100)，包含：a)反应器容器(101)，该反应器容器(101)具有用于接收生物质的上游入口(102)以及用于排放生物质的下游出口(103)，b)布置于所述出口(103)的下游且布置成与所述出口(103)流体连通的至少一个闸门容器(104)，其中所述闸门容器(104)包含第一排放阀(105)、布置于所述第一排放阀(105)的下游的第二排放阀(106)、以及布置于所述第一排放阀(105)和所述第二排放阀(106)之间的隔室(107)；将所述第一排放阀(105)和所述第二排放阀(106)配置成能够在打开和关闭位置之间操作，和c)装置(108)，当所述第一排放阀(105)和所述第二排放阀(106)处于关闭位置时，该装置(108)用于提高所述闸门容器(104)的所述隔室(107)中的压力。2.根据权利要求1的预处理设备(100)，其中所述闸门容器(104)附接至所述反应器容器(101)或借助于管道(109)连接至所述反应器容器。3.根据权利要求1或2的预处理设备(100)，其中所述隔室(107)包含罐(107b)和/或管道(110)。4.根据前述权利要求中任一项的预处理设备(100)，其中用于提高压力的所述装置(108)是用于向所述隔室(107)供给气体例如蒸汽的装置。5.根据前述权利要求中任一项的预处理设备(100)，其中所述闸门容器(104)包含用于测量所述闸门容器(104)中的压力的装置。6.根据前述权利要求中任一项的预处理设备(100)，其中将所述第二排放阀(106)配置成以一个步骤或多个步骤打开。7.根据权利要求6的预处理设备(100)，其中将所述第二排放阀(106)配置成以多个步骤例如两个步骤打开，其中第一步骤以比随后的步骤更低的速度进行。8.根据前述权利要求中任一项的预处理设备(100)，其中所述反应器容器(101)是立式反应器容器。9.根据前述权利要求中任一项的预处理设备(100)，其中所述闸门容器(104)适用于蒸汽爆破。10.根据前述权利要求中任一项的预处理设备(100)，其中所述闸门容器(104)是第一闸门容器且其中所述预处理设备(100)进一步包含至少第二闸门容器；将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：A斯乔布洛姆，A卡夫卡，E桑德瓦尔，
申请(专利权)人：瑞典乙醇化工技术有限公司，
类型：发明
国别省市：