使用超临界流体从生物质产生可发酵的糖和木质素制造技术

公开了用于持续处理生物质的方法，所述方法包括预处理步骤，其中使所述生物质与第一超临界、近临界或亚临界流体接触以形成固体基质和第一液体级分;和水解步骤，其中使在所述预处理步骤中形成的所述固体基质与第二超临界或近超临界流体接触以产生第二液体级分和不可溶的含有木质素的级分。还公开了用于持续转化生物质的设备，所述设备包括预处理反应器和与所述预处理反应器相关联的水解反应器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般性地涉及生物质的超临界或近超临界处理。更具体地，其涉及使用超临界、近超临界、和/或亚临界流体处理生物质以产生可发酵的糖和木质素的方法。专利技术背景 生物质、特别是木质纤维素生物质是重要的原料并且可被加工成为燃料或エ业化学品。现有技术非常耗时并因此是资本密集的。超临界溶剂(例如超临界水和超临界ニ氧化碳)已被用于提取各种物质和促进化学反应。这些附加值产物的有用的应用增加了超临界流体技术的重要性。需要对现有技术进行修饰以改善从可再生资源和/或废料将生物质转化为更有价值的产物的效率。本专利技术的方法和设备针对的是这些以及其它重要的方面。专利技术概述在一个实施方案中，本专利技术涉及用于持续处理生物质的方法，所述方法包括预处理步骤，其中使所述生物质与第一超临界，近临界或亚临界流体接触以形成固体基质和第一液体级分；其中所述第一超临界，近临界或亚临界流体包括水和任选地CO2;和其中所述第一超临界，近临界或亚临界流体基本上不含C1-C5醇；和水解步骤，其中所述固体基质与第二超临界或近超临界流体接触以产生第二液体级分(包括可溶性糖和可溶性木质素)和不可溶的含有木质素的级分；其中所述第二超临界或近临界流体包括水和任选地CO2;和其中所述第二超临界或近临界流体基本上不含C1-C5醇。在另ー个实施方案中，本专利技术涉及用于持续处理生物质的方法，所述方法包括预处理步骤，其中所述生物质与第一超临界，近临界或亚临界流体接触以形成固体基质和第一液体级分；其中所述第一超临界，近临界或亚临界流体包括水和任选地CO2;和其中所述第一超临界，近临界或亚临界流体基本上不含C1-C5醇；和第一水解步骤，其中所述固体基质与第二超临界或近超临界流体接触以产生第二液体级分(包括可溶性糖和可溶性木质素)和不可溶的含有木质素的级分；其中所述第二超临界或近临界流体包括水和任选地CO2;其中所述第二超临界或近临界流体基本上不含C1-C5醇；第二水解步骤，其中所述第二液体级分与第三近临界或亚临界流体接触以产生包含葡萄糖単体的第三液体级分；其中所述第三近临界或亚临界流体包括水和任选地酸。在另ー个实施方案中，本专利技术涉及用于持续处理生物质的方法，所述方法包括预处理步骤，其中所述生物质与第一超临界，近临界或亚临界流体接触以形成固体基质和第一液体级分；其中所述第一超临界，近临界或亚临界流体包括水和任选地CO2;和其中所述第一超临界，近临界或亚临界流体基本上不含C1-C5醇；水解步骤；其中所述固体基质与第二超临界或近超临界流体接触以产生第二液体级分(包括可溶性糖和可溶性木质素，如果存在的话)和不可溶的含有木质素的级分；其中所述第二超临界或近临界流体包括水和任选地CO2;和其中所述第二超临界或近临界流体基本上不含C1-C5醇；和低聚木糖水解步骤，其中所述第一液体级分与第四近临界或亚临界流体接触以产生包含木糖单体的第四液体级分。在另ー个实施方案中，本专利技术涉及用于持续处理生物质的方法，所述方法包括预处理步骤，其中所述生物质与第一超临界，近临界或亚临界流体接触以形成经预处理的包含固体基质的浆和包含低聚木糖的第一液体级分；第一分离步骤，其中所述固体基质和所述第一液体级分被分离；第一水解步骤，其中所述固体基质与第二超临界或近临界流体接触以形成不可溶的含有木质素的级分和包含纤维寡糖的第二液体级分；第二分离步骤，其中所述不可溶的含有木质素的级分和所述第二液体级分被分离；和第二水解步骤，其中所述第二液体级分与第三近临界或亚临界流体接触以形成包含葡萄糖単体的产物；和任选地，第三水解步骤，其中所述第一液体级分与第四近临界或亚临界流体接触以形成包含木糖单体的第二产物。在另ー个实施方案中，本专利技术涉及增加从生物质产生的木糖水平的方法，所述方法包括在第一温度和第一压カ使所述生物质分级，以形成固体级分，其包含纤维素；和不可溶的木质素；和第一液体级分，其包含可溶性C5糖，其选自低聚木糖、木糖及其混合物；在第二压力，使所述固体级分与所述第一液体级分分离；其中所述第一压カ和所述第二压カ基本上相同；在第二温度向所述第一液体级分中加入含水的酸以增加所述液体级分中所述可溶性C5糖的水平，从而形成第二液体级分；和任选地，水解所述第二液体级分以形成木糖。在另ー个实施方案中，本专利技术涉及适于用于持续转化生物质的设备，所述设备包括预处理反应器和与所述预处理反应器相关联的水解反应器。附图说明包括了附图以提供对本专利技术的进ー步理解，所述附图被并入本申请中并且构成本申请的一部分，其阐释本专利技术的实施方案并且与说明书一起用于解释本专利技术的原理。在附图中图I的框图显示了本专利技术的方法的一个实施方案。图2的框图显示了本专利技术的生物质预处理部分的一个实施方案。图3描绘了根据本专利技术的一个实施方案中，通过挤出而将生物质引入预处理反应器中的示意图。图4是在本专利技术的一个实施方案中，可用于将生物质引入预处理反应器中的双螺 杆挤出机的剖面图。图5显示了根据本专利技术的一个实施方案中，由生物质的预处理获得的、所产生的混合物的某些组分的典型产率(作为每种组分的理论最大值的百分比)。图6描绘了根据本专利技术的一个实施方案中，通过使用挤出机而实现的固液分离的示意图。图7描绘了根据本专利技术的一个实施方案中，对由生物质的预处理产生的固体基质进行处理的示意图。图8以图示的形式显示了根据本专利技术的一个实施方案中，使用挤出机和喷射器将通过生物质的预处理而产生的固体基质掺入处理反应器中的实例。图9描绘了根据本专利技术的一个实施方案的锥形处理反应器。图10描绘了根据本专利技术的一个实施方案的持续搅拌处理反应器。图11描绘了根据本专利技术的一个实施方案的持续搅拌处理反应器的备选实施方案。图12显示了根据本专利技术的一个实施方案中，通过在377° C处理经预处理的固体基质而产生的混合物的某些组分作为停留时间的函数的产率(作为每种组分的理论最大值的百分比)。图13显示了根据本专利技术的一个实施方案中，作为水解温度的函数的典型葡萄糖单体产率(作为理论上最大葡萄糖产率的百分比)。图14显示了根据本专利技术的一个实施方案(生物质的持续预处理)，在不同的停留时间时，作为水解温度的函数的总木糖单体产率(作为理论上最大木糖产率的百分比)。图15显示了根据本专利技术的一个实施方案中，在不同的停留时间、不同硫酸水平时，作为水解温度的函数的木糖单体产率(作为理论上最大木糖产率的百分比)。专利技术详述如上文中以及贯穿本公开所采用的，除非另行指出，下列术语应被理解为具有下列含义。如本文中所使用的，単数形式“ a”、“an”和“ the”包括复数指代，除非上下文清楚地另有所指。虽然本专利技术能够以各种形式呈现，对于下文中的数个实施方案的描述的理解是，本公开将被认为是本专利技术的示例，而不意在将本专利技术限制为所阐述的特定实施方案。所提供的标题仅仅是为了便利而不应被解释为以任何方式限制本专利技术。在任何标题下阐述的实施方案可与在任何其它标题下所阐述的实施方案相组合。除非明确地另有所指，本申请中指明的各定量值中使用的数值被定为近似值，如同所述范围内的最小值和最大值之前都带有“约” ー词一祥。以这种方式，所述值的些微改变可被用于实现与所述值基本上相同的结果。此外，范围的公开意为连续的范围，这包括所引述的最小值和最大值之间的每个值以及可由这些值形成的任何范围。本文中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·吉拉姆贝，K·L·卡达姆，
申请(专利权)人：瑞恩麦特克斯股份有限公司，
类型：
国别省市：