[發明專利]快速混合介質的裝置及方法

無效

• 申請號: 201410412615.5
• 申請日: 2010-01-12
• 公開（公告）號: CN104209028A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 芬恩·貝爾德林;德拉甘·盧基克;特羅爾斯·希爾斯特羅姆
• 申請（專利權）人: 拜格索有限公司
• 主分類號: B01F7/02
• 分類號: B01F7/02;B01F13/06;B01F15/02;B01F15/06;B01F13/10;B01J19/18;B01J4/00;C07C31/08
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;張英

本發明是申請日2010年1月12日、發明名稱為“快速混合介質的裝置及方法”、申請號為201080004377.4的申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種用于處理(加工，processing)，如疏松和混合，至少兩種介質如固體例如生物質(biomass)，與液體例如蒸汽，以使第一介質易于有效接收通過第二介質的局部釋放而提供的能量和/或質量的方法和裝置(設備，apparatus)。

雖然本發明的描述集中于生物質，但是預計本發明總體上可用于控制至少兩種介質的混合，其中通過在分散它們中的至少一種介質的同時交叉(交錯，crossing)它們的流(stream)。

背景技術

在來源于植物生物質的燃料中，作為石油衍生產物的潛在替代物或補充，乙醇已受到特別關注。由生物質生產乙醇通常通過富含糖或淀粉的生物原材料如谷物、甘蔗或玉米等的發酵工藝獲得，該乙醇也稱為第一代生物乙醇。

為了最小化生產成本并提高由生物質生產生物乙醇的潛力，使用來自園藝、農業、林業、木材等的低成本副產物形式的木質纖維生物質(lignocellulosic?biomass)；由此例如，諸如稻草、玉米稈、林業廢料、鋸屑和木屑的材料，是至關重要的。由該類生物質生產的乙醇也稱為第二代生物乙醇。

木質纖維生物質包含半纖維素和纖維素形式的糖聚合物。在這些糖能夠被發酵成乙醇之前，這些糖聚合物必須被分解成其糖單體。分解聚合物的常用方法是利用酶法水解。為了提高生物質對酶的可利用性，木質纖維生物質通常經過熱/化學預處理。在熱化學方法之后，這樣的工藝通常要求生物物質(biological?matter)的溫度升高至高于其中包含該生物物質的液體的沸點溫度的溫度。因此，人們經常遇到這樣的問題，即對包含生物物質的漿液或漿料加壓，以使在保持流體為液體狀態的同時溫度能夠上升至高于液體沸點溫度的溫度。當在制備用于發酵的生物質范圍內考慮這個問題時，包含生物物質的漿液或漿料的溫度需要為約140-200℃，以便實施制備工藝，并且這也是在材料中產生足夠活化能的問題。

與生物質尤其相關的另一問題是包含生物物質的漿液或漿料的溫度的變化率。已經發現，溫度的變化率應盡可能高以縮短處于高溫的時間，從而減少不希望的化學副反應的量。最理想的是，處于高溫的時間應縮短至僅為在期望溫度下發生期望反應所花的時間。

要解決的一個尤其相關的問題是避免包含生物物質的漿液或漿料過熱(overheating)。這樣的過熱是指漿液或漿料被加熱至高于作為目的的期望溫度。這樣的過熱會導致不希望的副反應發生，使得所制備的漿液或漿料的質量降低。通常過熱是通過例如被加熱至高于期望反應溫度的溫度的加熱表面而局部地向漿液或漿料施加熱量，以便基于溫度梯度向漿液或漿料產生熱傳導的結果。在另一種趨于限制過熱問題的情況下，通常使用蒸汽來加熱漿液或漿料并作為蒸汽引入到反應器中，且蒸汽的冷凝趨于限制熱傳遞和過熱。

然而，這樣的蒸汽引入要求較長的加熱時間，因為通常要加熱的顆粒易于結塊(agglomeration)，并因此如果發生這樣的結塊，則結塊顆粒的總體積增加小于結塊顆粒的總表面積，即體積與表面積的比值由于結塊而減小。

此外，熱傳輸到顆粒中受顆粒表面處的溫度梯度控制，并因此一個目的是使該梯度盡可能陡。

由于質量擴散原則上通過相同的措施控制，所以以上考慮對于質量擴散到顆粒中也是相關的。

另一個尤其相關的問題是在許多已知的工藝中，粉碎/碾碎為原材料的顆粒是通過其中所消耗的能量從原材料耗散至周圍環境的工藝進行的。這是由于粉碎/碾碎為原材料的顆粒一般在引起處理能量的相關損失的加熱工藝的上游進行。

US5590961描述了一種將第一流體注入第二流體中以提供第二流體的快速升溫，避免第二流體的功能特性破壞的方法。

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