[發(fā)明專利]通過使用連續(xù)預(yù)水解和汽爆預(yù)處理工藝預(yù)提取半纖維素的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980107148.2
• 申請(qǐng)日: 2009-02-26
• 公開（公告）號(hào): CN102177293A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: T·普素恩;納姆西·星;B·斯特龍伯格
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安德里茲有限公司
• 主分類號(hào): D21C1/02
• 分類號(hào): D21C1/02;D21C3/22;D21C3/26;D21C7/00;D21B1/36
• 代理公司: 北京金信立方知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11225
• 代理人: 黃威

本申請(qǐng)要求2008年2月28日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)61/032,115和2009年2月19日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)No.12/389,020的權(quán)益，所述專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及纖維素生物質(zhì)原料，例如農(nóng)業(yè)廢棄物(包括莖、秣草和殼)、秸稈和草、森林和鋸木廠廢棄物(包括木屑和間伐材碎片)的預(yù)處理。具體地，本發(fā)明涉及用于從生物質(zhì)原料提取碳糖的預(yù)水解和汽爆預(yù)處理。

背景技術(shù)

通常在預(yù)處理中使用高壓和/或高溫來從纖維素原料產(chǎn)生醇類，例如乙醇。在這些傳統(tǒng)的預(yù)處理中，一些C5糖轉(zhuǎn)化為在預(yù)處理之后的發(fā)酵步驟中抑制C6糖的酒精發(fā)酵的組分。去除這些抑制組分，例如醛(如HMF，糠醛和甲醛)、單酚(例如香草醛和松柏醛)、酸(例如甲酸)和其他抑制劑應(yīng)在預(yù)處理后的C6發(fā)酵中提高酒精收率。

發(fā)明內(nèi)容

已經(jīng)開發(fā)了用于預(yù)處理纖維素生物質(zhì)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：第一加壓反應(yīng)器，其接收原料，其中，所述原料在所述第一加壓反應(yīng)器中經(jīng)受水解；密封裝置，其具有到所述第一加壓反應(yīng)器的原料排出端口的第一加壓接頭，和到第二加壓反應(yīng)器的第二加壓接頭；排放裝置，其用于包含從所述第一加壓反應(yīng)器和所述密封裝置中的至少一個(gè)中的原料提取的溶解的半纖維素材料的液體；第二加壓反應(yīng)器組件，其在基本上大于所述第一反應(yīng)器中的壓力的壓力下接收來自密封裝置的加壓原料，和膨脹裝置，其在所述第二加壓反應(yīng)器組件下游，其中，所述膨脹裝置快速釋放從所述第二加壓反應(yīng)器排出的原料的壓力，以使所述原料經(jīng)受汽爆反應(yīng)，其中，所述第一反應(yīng)器和所述第二反應(yīng)器每一個(gè)包括接受直接蒸汽加熱的蒸汽相，和用于與原料反應(yīng)或加熱原料的液體相。

在另一個(gè)實(shí)施例中，用于預(yù)處理纖維素生物質(zhì)原料的系統(tǒng)可包括：第一加壓反應(yīng)器，其接收原料，其中所述原料在所述第一反應(yīng)器中，在1.5巴表壓到6巴表壓范圍內(nèi)的表壓下，并且在至少110攝氏度的溫度下經(jīng)受水解；密封提取裝置，其具有到所述第一加壓反應(yīng)器的原料排出端口的第一加壓接頭和到第二加壓反應(yīng)器的第二加壓接頭；清洗步驟，其將清洗液引入所述第一加壓反應(yīng)器和所述密封提取裝置的至少一個(gè)中的所述原料內(nèi)；排放裝置，其用于去除包含從所述第一加壓反應(yīng)器和所述密封提取裝置的至少一個(gè)中的所述原料提取的溶解的半纖維素材料的液體；第二加壓反應(yīng)器組件，其接收來自所述密封其他裝置的加壓原料，并且將蒸汽或水汽注入到所述第二加壓反應(yīng)器中的原料內(nèi)，其中，所述反應(yīng)器組件將在8巴表壓到25.5巴表壓范圍內(nèi)的壓力施加到原料，并且所述第二加壓反應(yīng)器組件具有連接到排出管道的加壓排出端，和膨脹裝置，其在所述第二加壓反應(yīng)器組件下游，其中，所述膨脹裝置快速釋放從所述第二加壓反應(yīng)器排出的原料的壓力，以使所述原料經(jīng)受汽爆反應(yīng)。

已經(jīng)開發(fā)了預(yù)處理纖維素生物質(zhì)原料的方法，包括以下步驟：在第一加壓反應(yīng)器中預(yù)處理原料，其中，所述原料在所述第一加壓反應(yīng)器中經(jīng)受水解；將所述原料從所述第一加壓反應(yīng)器排出到加壓密封裝置，所述加壓密封裝置具有到所述第一加壓反應(yīng)器的原料排出端口的第一加壓接頭；在所述第一加壓反應(yīng)器中通過將蒸汽噴射到所述第一加壓反應(yīng)器中維持所述第一加壓反應(yīng)器中的蒸汽相，其中，所述噴射的蒸汽向所述第一加壓反應(yīng)器中的原料提供熱能；在所述第一加壓反應(yīng)器或所述加壓密封裝置的下游區(qū)域中清洗所述原料；將包含從來自所述第一加壓反應(yīng)器和所述加壓密封裝置的至少一個(gè)的所述原料提取的溶解的半纖維素材料的液體排放；通過第二加壓接頭將所述原料從加壓密封裝置排出到第二加壓反應(yīng)器，其中，所述原料在所述第二加壓反應(yīng)器中保持在比在所述第一加壓反應(yīng)器中更高的壓力下；在所述第二加壓反應(yīng)器中，通過將蒸汽或水汽噴射到所述第二加壓反應(yīng)器中，注入原料細(xì)胞蒸汽或水汽，和快速釋放施加到所述注入水的原料的壓力，以使蒸汽在所述原料的細(xì)胞中膨脹，并且可研磨所述原料。

附圖說明

圖1圖示了用于纖維素生物質(zhì)原料預(yù)處理的雙反應(yīng)器工藝流程圖。

圖2圖示了具有傾斜的第一反應(yīng)器和水平的第二反應(yīng)器的反應(yīng)器系統(tǒng)，第一反應(yīng)器輸入端比排出端低。

圖3圖示了具有傾斜的第一反應(yīng)器和水平的第二反應(yīng)器的反應(yīng)器系統(tǒng)，第一反應(yīng)器輸入端比排出端高。

圖4圖示了具有圓錐形第二反應(yīng)器的反應(yīng)器系統(tǒng)。

圖5圖示了具有多個(gè)旋風(fēng)分離器的反應(yīng)器系統(tǒng)。

圖6圖示了具有料塞螺旋進(jìn)料器的反應(yīng)器系統(tǒng)。

圖7圖示了具有垂直第一反應(yīng)器的反應(yīng)器系統(tǒng)。

圖8圖示了具有圓錐形反應(yīng)器的反應(yīng)器系統(tǒng)的可交替布置方式。

具體實(shí)施方式