已经开发了用于预处理纤维素生物质原料的系统，所述系统包括：第一加压反应器，其接收原料，其中，所述原料在所述第一加压反应器中经受水解；密封装置，其具有到所述第一加压反应器的原料排出端口的第一加压接头，和到第二加压反应器的第二加压接头；排放装置，其用于包含从所述第一加压反应器和所述密封装置中的至少一个中的原料提取的溶解的半纤维素材料的液体；第二加压反应器组件，其在基本上大于所述第一反应器中的压力的压力下接收来自密封装置的加压原料，其中，在所述第二加压反应器中，所述原料的细胞注入水；和膨胀装置，其在所述第二加压反应器组件下游，其中，所述膨胀装置快速释放从所述第二加压反应器排出的原料的压力，以使所述原料经受汽爆反应。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及纤维素生物质原料，例如农业废弃物(包括茎、秣草和壳)、秸秆和草、 森林和锯木厂废弃物(包括木屑和间伐材碎片)的预处理。具体地，本专利技术涉及用于从生物质原料提取碳糖的预水解和汽爆预处理。
技术介绍
通常在预处理中使用高压和/或高温来从纤维素原料产生醇类，例如乙醇。在这些传统的预处理中，一些C5糖转化为在预处理之后的发酵步骤中抑制C6糖的酒精发酵的组分。去除这些抑制组分，例如醛(如HMF，糠醛和甲醛)、单酚(例如香草醛和松柏醛)、酸 (例如甲酸)和其他抑制剂应在预处理后的C6发酵中提高酒精收率。
技术实现思路
已经开发了用于预处理纤维素生物质的系统，所述系统包括第一加压反应器，其接收原料，其中，所述原料在所述第一加压反应器中经受水解；密封装置，其具有到所述第一加压反应器的原料排出端口的第一加压接头，和到第二加压反应器的第二加压接头；排放装置，其用于包含从所述第一加压反应器和所述密封装置中的至少一个中的原料提取的溶解的半纤维素材料的液体；第二加压反应器组件，其在基本上大于所述第一反应器中的压力的压力下接收来自密封装置的加压原料，和膨胀装置，其在所述第二加压反应器组件下游，其中，所述膨胀装置快速释放从所述第二加压反应器排出的原料的压力，以使所述原料经受汽爆反应，其中，所述第一反应器和所述第二反应器每一个包括接受直接蒸汽加热的蒸汽相，和用于与原料反应或加热原料的液体相。在另一个实施例中，用于预处理纤维素生物质原料的系统可包括第一加压反应器，其接收原料，其中所述原料在所述第一反应器中，在1.5巴表压到6巴表压范围内的表压下，并且在至少110摄氏度的温度下经受水解；密封提取装置，其具有到所述第一加压反应器的原料排出端口的第一加压接头和到第二加压反应器的第二加压接头；清洗步骤，其将清洗液引入所述第一加压反应器和所述密封提取装置的至少一个中的所述原料内；排放装置，其用于去除包含从所述第一加压反应器和所述密封提取装置的至少一个中的所述原料提取的溶解的半纤维素材料的液体；第二加压反应器组件，其接收来自所述密封其他装置的加压原料，并且将蒸汽或水汽注入到所述第二加压反应器中的原料内，其中，所述反应器组件将在8巴表压到25. 5巴表压范围内的压力施加到原料，并且所述第二加压反应器组件具有连接到排出管道的加压排出端，和膨胀装置，其在所述第二加压反应器组件下游，其中，所述膨胀装置快速释放从所述第二加压反应器排出的原料的压力，以使所述原料经受汽爆反应。已经开发了预处理纤维素生物质原料的方法，包括以下步骤在第一加压反应器中预处理原料，其中，所述原料在所述第一加压反应器中经受水解；将所述原料从所述第一加压反应器排出到加压密封装置，所述加压密封装置具有到所述第一加压反应器的原料排出端口的第一加压接头；在所述第一加压反应器中通过将蒸汽喷射到所述第一加压反应器中维持所述第一加压反应器中的蒸汽相，其中，所述喷射的蒸汽向所述第一加压反应器中的原料提供热能；在所述第一加压反应器或所述加压密封装置的下游区域中清洗所述原料；将包含从来自所述第一加压反应器和所述加压密封装置的至少一个的所述原料提取的溶解的半纤维素材料的液体排放；通过第二加压接头将所述原料从加压密封装置排出到第二加压反应器，其中，所述原料在所述第二加压反应器中保持在比在所述第一加压反应器中更高的压力下；在所述第二加压反应器中，通过将蒸汽或水汽喷射到所述第二加压反应器中，注入原料细胞蒸汽或水汽，和快速释放施加到所述注入水的原料的压力，以使蒸汽在所述原料的细胞中膨胀，并且可研磨所述原料。附图说明图1图示了用于纤维素生物质原料预处理的双反应器工艺流程图。图2图示了具有倾斜的第一反应器和水平的第二反应器的反应器系统，第一反应器输入端比排出端低。图3图示了具有倾斜的第一反应器和水平的第二反应器的反应器系统，第一反应器输入端比排出端高。图4图示了具有圆锥形第二反应器的反应器系统。图5图示了具有多个旋风分离器的反应器系统。图6图示了具有料塞螺旋进料器的反应器系统。图7图示了具有垂直第一反应器的反应器系统。图8图示了具有圆锥形反应器的反应器系统的可交替布置方式。具体实施例方式图1显示了纤维素生物质原料预处理工艺10的流程图，该预处理工艺10具有用于从原料14水解和溶解半纤维素的第一加压反应器12。半纤维素溶解到液体中来在原料流到第二加压反应器16之前提取C5糖，第二加压反应器16用于蒸煮原料中剩余的纤维素。加压密封装置18允许加压的原料直接从第一反应器12连续流到第二反应器16。原料14可以是纤维素生物质材料，例如农业废弃物(例如茎、秣草和壳)、秸秆和草、森林和锯木厂废弃物(例如木屑和间伐材碎片)。原料14进料到储料仓20，原料至少临时在大气压力下保持在该储料仓20中。储料仓可提供预汽蒸来加热原料。原料由输送器22从储料仓20运送到压力密封装置24，例如旋转阀、料塞螺旋进料器或由Andritz Inc. (Glens Falls,New York,USA)出售的 MSD Impressaf iner 。压力密封装置 24 用作原料到第一加压反应器12的输入端口。在第一加压反应器12中，纤维素生物质原料使用水解，例如预水解或自动水解预处理来在第二加压反应器16之前从原料提取碳糖，优选提取C5糖。第一加压反应器可以是水平的、倾斜的或垂直的。第一反应器12中的水解蒸煮可以是连续过程，在该连续过程中，原料连续进入、流经反应器12，并且从反应器12排放出到压力密封装置18、流经第二反应器16。在第一加压反应器12中，半纤维素溶解和水解，该半纤维素主要为5碳糖(本文称为“C5糖”)。半纤维素通过管道沈在来自第一加压反应器12的液体中提取，管道沈从反应器12延伸到泄料箱或桶观。软木中的半纤维素主要是葡甘露糖，其在第一反应器12的预水解和自动水解过程中溶解和水解。例如硬木、谷类秸杆和草中的半纤维素可在第一容器12中的酸性溶液中 (可任选存在一种或多种催化剂)溶解和水解为低分子量C5糖，例如木糖和阿拉伯糖，并且在一定程度上溶解和水解为无定形C6糖。低分子量C5和无定形C6糖溶解在反应器12 中，并且以液态(液体)从反应器12排放到管沈。优选以液态从第一反应器12中的原料去除的C5糖副产物的示例包括醛(HMF，糠醛和甲醛)、单酚(香草醛和松柏醛)、酸(例如甲酸和蚁酸)。如果不在第一反应器12中从原料分离，由于其或其反应副产物可能抑制 C6糖的发酵，因此期望去除这些C5糖副产物。在第一加压容器反应器12中，原料可在酸性溶液中处理，该酸性溶液促进预水解或自动水解来将原料中的半纤维素溶解和水解为低分子量C5糖和无定形C6糖。反应器12 可不充满原料，以允许蒸汽相存在于反应器中。蒸汽相给原料提供热能，并且促进原料中的水解反应，原料可存在于反应器中的蒸汽相或液相中的一相或两相中。到反应器12的蒸汽可以由蒸汽源13提供，蒸汽源13将蒸汽在反应器12的一个或多个位置处，并且优选靠近反应器的原料入口直接喷射到反应器内。蒸汽也可在紧邻反应器12的入口上游的原料输送器22，24中喷射。蒸汽在入口上游喷射到反应器12在蒸汽和原料混合物进入反应器之前增强蒸汽和原料的混合。水解以及部分预水解和自动水解统称为纤维素生物质原料在例如11本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于预处理纤维素生物质原料的系统，包括：第一加压反应器，其接收原料，其中，所述原料在所述第一加压反应器中经受水解；密封装置，其具有到所述第一加压反应器的原料排出端口的第一加压接头，和到第二加压反应器的第二加压接头；排放装置，其用于包含从所述第一加压反应器和所述密封装置的至少一个中的原料提取的溶解的半纤维素材料的液体；第二加压反应器组件，其在基本上大于所述第一反应器中的压力的压力下接收来自所述密封装置的加压原料，和膨胀装置，其在所述第二加压反应器组件下游，其中，所述膨胀装置快速释放从所述第二加压反应器排出的原料的压力，以使所述原料经受汽爆反应，其中，所述第一反应器和所述第二反应器每一个包括接受直接蒸汽加热的蒸汽相，和用于与原料反应或加热原料的液体相。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：T·普素恩，
申请(专利权)人：安德里兹有限公司，
类型：发明
国别省市：US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。