一种用于大范围收集木质素－纤维素生物质以使商业精制生物质的规模达到每天２５００到超过５００００吨生物质的系统，用于生产乙醇或其他产品。所述生物质在一系列收集点被收集然后通过与每个收集点和中央精制车间相互连接的管道网络“回路”运输。用于运输所述浆料形式生物质的水被回收，随后在相同管道系统中再循环以推动“回路”中的生物质浆料环绕系统。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于生物质的收集和预先调节用于随后精制成乙醇和其 他产品的领域。具体地，本专利技术涉及大范围收集生物质从而利用规模 经济效益。根据实施方案，所述生物质可在下游加工之前在料堆中或 位于中心的车间内预先调节为选定的pH。相关技术的描述Patrick Foody的美国专利No. 4， 461， 648 7>开了这样一种#支术， 即通过蒸汽爆炸和化学分解打开生物质中木质素和纤维素之间的键 从而使纤维素能够为化学反应可用，该专利以引用的方式整体纳入本 文中。20世纪70年代，在首次石油危机发生之后，该专利技术人对 使低级纤维和木材可被反刍动物消化进行了研究。他认识到反刍动物 微生物群对这些材料的可利用性和酶对这些材料的可利用性事实上 是非常相似的问题。用蒸汽爆炸进行试验以打开纤维。结果是，这是 一个比单纯使所述纤维爆炸打开内部键难得多的问题，并且此过 程的时间/温度范围的可优化空间非常窄。然而，这些努力的结果是， 如美国专利No. 4, 461, 648中所公开和要求保护的，获得了一种使纤 维素可被酶完全利用的方法。这是该技术的首次突破，并且可以说奠 定了目前被称为生物质精制学科的基础。然而，要具有真正的经济竟争力还存在一个关键的阻碍，即规 模问题。本专利技术人相信，本专利技术最终解决了该问题，使生物质乙醇 可与石油竟争。Brian Foody等人的美国专利No. 5， 916， 780公开了用于预处理 和运输生物质的技术，特别是涉及乙醇的生产，该专利以引用的方式整体纳入本文中。日本专利JP2002330644提出了一个用于生物质收集的系统。然 而此专利公开了一个气动系统，但并未充分地说明大规模生物质的收 集和精制的实施过程。用于运送木屑的管道系统很普遍，但这些一般是基于点对点的应 用。Peter C. Flynn， et al. ， 5/'oresowrce 7ecAflo/og7， 96 (2005) 819-829假设了一种生物质精制系统，其中水可被完全或部分地泵回 系统的开始处。如作者所注，这需要两条管线，在经济上不可行。为了在经济上可行，从生物质得到的乙醇(在本文中也称为纤维 素乙醇)必须优于其工业对手——粮食乙醇和石油。这些优点之一是 用于运输传统能源产品的公路、铁路、管道和河运基础设施都已经铺 设好。与这些竟争者相比，生物质本质上在成本和加工方面具有明显的 劣势。例如，自由流动的粮食，重40-50磅每立方英尺，而成包的生 物质重IO磅每立方英尺，松散的只重5磅每立方英尺。现在建成的 最大的没有水路或铁路运输通路的粮食乙醇工厂，每天可处理的量级 为2500吨。在5磅每立方英尺的容重下，生物质精制系统的可 行性受到道路系统通路的制约。待运送体积的差别对大多数公路系统 的运输能力是一种挑战。为了利用生物质的单位成本更便宜的优势， 估计必须一个每天能够处理显著超过2500吨生物质的系统才能使纤 维素乙醇跟易于精制的基于淀粉的粮食乙醇竟争。石油工业，生物质精制的另一个传统的竟争者，具有规模优 势和成熟的管道系统从而能承受显著高得多的原料成本。据估计为能与石油竟争，纤维素乙醇系统每天需要处理超过 10000吨的生物质。要使由生物质制得的乙醇能够在商业上与石油竟争，还需要材料 加工和物理布局方面的其他技术和科学优势，尤其是对经济规模而5 。本专利技术的一个重要目的是克服与处理大量比较轻的不可自由流 动的生物质相关的困难和费用缺陷。本专利技术人在此建立了一个用于运 送生物质浆料的连续回路系统，与传输水共享管道，并沿着所述管道在不止一个选定点处加入新的生物质。根据本专利技术的实施方案， 除了本地采集之外，可完全避免使用传统的递送系统，来支持本文所 述的集中且集成的回路网络。专利技术概要本专利技术的生物质收集和精制系统包括生物质精制车间、多个收集 点和至少一个通过连续循环排布连接所述收集点和精制车间的管道 回路，从而使水和生物质的浆料从收集点传输到精制车间，回收传输 水并与回收的工艺用水一起再输入同一管道。本文所用的管道，，包括但不限于导管、沟渠或类似结构。可选地，所述系统包括连接所述 收集点和所述精制车间的多个回路。本专利技术的方法包括在多个采集点(本文也称为收集点)收集 生物质。所述生物质可被切碎，或在按需在导入蒸煮相收集点处(或在传输通路的其它地方)进行一定的pH调节。所述生物质被引入管 道回路中，在一个或多个收集点形成生物质和液体的浆料(例如，非 限制地为5 wt。/。的固体混料于水中)并通过至少一个将每个特定回 路，，上的收集点与用于蒸煮生物质的中心精制车间相连的管道回路来 传输。在精制车间中，使用分离设备、甘蔗压榨机、螺旋压榨机、筛 或类似装置将水从浆料中去除，并通过一个或多个管道回路重新用于 生物质的连续传输。附图说明图1示出了单个回路布局，表示位于中央的精制车间、离开所述 车间的管道系统、注入管道系统的水、在沿着管线的一个或几个点上 生物质的引入，以及除去水以重新利用的一般关系。然后所述生物质 进入所述精制车间。图1A是图1的一个细节图，示出了一个使用离心机的典型除水 系统。作为替换，也可以使用甘蔗压榨机、螺旋压榨机或类似除水装 置。图1B是图1的一个细节图，示出了将固体引入管道形成浆料的 分流系统(dropleg system)的细节。也可4吏用其他固体引入装置。6图2示出了一个包括3个进入精制车间的回路的典型网络布局。 图3示出了另一个布局，其中6个独立回路将材料运至精制车间。 图4显示扩大至9个连接回路的系统。图5显示进一步扩大至15个回路的系统，其中管道被整合到进 出所述车间的干线。优选实施方案的描述生物质是成熟的作物纤维，主要由纤维素、半纤维素和木质素构 成，其包括但不限于草、柳枝稷、麦秆、玉米秸秆、甘蔗残渣、 一般 谷类废料、木屑等，这些可根据上述美国专利No. 4， 461， 648和No. 5，916，780或其他已知4支术转化为乙醇(或其他产品)。因此，本文 所用的生物质包括在天然状态下不能自由流动的材料，如木质素-纤 维素材料。本专利技术意图优选地与不可自由流动材料(木质素-纤维素 生物质)的收集和运输结合应用，因为这些材料从材料处理角度而言 是传统上最难处理的材料。一英亩可耕土地每年可产出多达18吨生物质(甘蔗)，在温带 气候下一般每英亩产出5吨玉米秸秆或柳枝稷。为了保证足够的供 应，本专利技术的系统一般基于每英亩每年0. 67吨生物质(谷物粮食麦 秆)或1. 34吨玉米秸秆而设计。这是计入了家庭损耗(包括用于其 他目的的生物质)、可替代作物等因素后得出的可获得的生物质的平 均数量，而非土地可产出的最大量。下表还包括了基于遗传修饰的草 的计算值。如图2至图5所示，收集点20优选地位于产出生物质的农业区 的中心或接近中心。这些农业区在图中以六边形表示，然而示意图只 是随意的，可预期采集地区的大小、形状和地形有改变。本专利技术设施 的最大采集能力的优选范围是最多至每天50， 000吨，这可能需要一 个直径为约230英里或更大的网络。术语网络——如图2-5中的 网络直径B所释例——是指例如由最外面的管道限定的区域的直径。 采集点的数目并不关键，并根据网络的大小而变动，其范围可在7到 IOO个采集点之间本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种生物质收集和精制系统，包括： 生物质精制车间、 多个收集点、和 至少一个在连续循环排布中连接所述收集点和精制车间的管道回路，用于将水和生物质的浆料从收集点传输到精制车间。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-6-28 11/769,8501. 一种生物质收集和精制系统，包括生物质精制车间、多个收集点、和至少一个在连续循环排布中连接所述收集点和精制车间的管道回路，用于将水和生物质的浆料从收集点传输到精制车间。2. 权利要求1的系统，包括多个连接收集点的管道回路。3. 权利要求1的系统，所具有的多个收集点用于每天收集约1000 吨至约50000 ，，屯生物质。4. 权利要求2的系统，其中所述系统适合每天每个回路收集至少 约1000吨生物质。5. 权利要求2的系统，其中所述系统适合每天收集超过约50000 ，，屯生物质。6. 权利要求1的系统，具有约7到100个收集点。7. 权利要求1的系统，其中来自两个收集点的水或浆料流被合并 传输至所述精制车间，且从精制车间的浆料中除去的水被分流用于再 循环。8. 权利要求1的系统，其中系统中的水量相对恒定。9. 权利要求1的系统，其中所述系统维持浆料中固体/液体的重 量比等于或小于15%。10. 权利要求1的系统，还包括用于从浆料中除水的装置。11. 权利要求10的系统，其中用于从浆料中除水的装置是甘蔗压 榨...
【专利技术属性】
技术研发人员：大帕特里克富迪，
申请(专利权)人：大帕特里克富迪，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]
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