[發(fā)明專利]用于處理生物質的方法和布置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680055683.8
• 申請日: 2016-09-28
• 公開（公告）號: CN108026495B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設計）人: J.塔姆米恩;R.維薩拉;V.維克曼;K-E.雷伯格
• 申請（專利權）人: 蘇爾壽管理有限公司
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12P7/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 佘鵬;鄧雪萌

本發(fā)明涉及一種用于生物質水解的布置和方法，包括供給泵(2)、預水解反應器(106)和在它們之間用于將新鮮生物質漿料供給至預水解反應器(106)的供給線路(4)，其中，供給泵是離心供給泵(2)，并且預水解反應器是上流反應器(106)。

本發(fā)明涉及一種用于處理生物質的方法和布置。本發(fā)明尤其適于生物質水解，例如適合生物燃料、化學制品、肥料等的后期生產。

術語“生物質”一般涉及從活的、或最近活的生物有機體獲得的任何材料。在能源的背景下，其常常用于指的是植物材料，然而，來自畜牧業(yè)、食品加工和制備以及生活有機廢料的副產品和廢料都能形成生物質的來源。生物質被廣泛使用，并包含以纖維素、半纖維素和木質素為形式的高比例碳水化合物。主要的五類生物質是：(1)木材殘渣(包括鋸木廠和造紙廠廢物)，(2)城市紙張廢料，(3)來自焙烤食品廠以及食品生產和加工工業(yè)的其他領域的殘渣，(4)農業(yè)殘渣(包括玉米秸稈、玉米棒子和甘蔗渣)，和(5)專用能源作物(其主要由諸如柳枝稷（switch grass）和芒草之類的快速長高的木質草組成)。

生物質的處理一般需要以下步驟：(1)生物質的收集和到加工工廠的運輸；(2)生物質的通過機械/物理、化學、生物和熱手段中的一個或多個的預處理，以形成對水解處理開放的生物質漿料；(3)利用將碳水化合物解聚成其組分糖分子進行催化的高度?；拿?、堿或酸來進行酶法、堿性或酸性水解；(4)糖分子的最終處理，例如像葡萄糖變成乙醇的發(fā)酵那樣；和(5)發(fā)酵最終產品的分離，像來自水相發(fā)酵液的乙醇那樣。

現有技術已知用于生物質材料的預處理的許多技術，用于生產可更迅速并且有效地水解以產生糖分子的物質。這些技術包括但不限于：自動水解、酸性水解、氨活化、硫酸鹽制漿、有機溶劑制漿、熱水預處理、氨滲透、石灰預處理、腐蝕性溶劑制漿或堿性過氧化氫預處理蒸汽噴發(fā)、即化學制品(例如，有或沒有酸或堿的添加)的使用；像切碎、磨碎、研磨和/或精煉那樣的機械/物理手段；像用酶和/或真菌的處理那樣的生物手段；像用蒸汽加熱生物質那樣的熱手段，等等。在該階段，值得理解的是，為了具有盡可能有利于水解的起始材料，以上列出的兩個或更多個或其他合適的預處理可組合進行。所有這樣的方法的共同目標是，這樣的器件、過程和過程條件的使用確保了反應物和酶具有對生物質漿料中的含碳水化合物的固體的表面盡可能開放訪問。

在預處理之后，在一個或多個水解反應器容器中加工生物質漿料，在那里，合適的化學制品或酶使碳水化合物水解、例如分解成單體。預處理的生物質漿料傾向于是高度黏性的。在水解期間，預處理的生物質漿料隨著預處理的生物質的聚合物轉化成單體而被進一步液化。單體、糖在水解之后被進一步加工成例如像乙醇那樣的期望的最終產品。

US-A-5,888,806更詳細地討論了用于木質纖維材料的生物轉化的塔式反應器。該美國文獻的起始點是這樣的情況，即現有技術已教導了對生物反應器連續(xù)混合的需求。由于在具有成百甚至一兩千立方米的體積的塔中對生物質的連續(xù)混合幾乎不可能，所以該美國文獻提出了一種由許多圓柱塞流段和布置在它們之間的混合區(qū)形成的生物反應器塔。每個混合區(qū)可借助于一個或多個壁裝攪拌器或借助于外部混合/泵送回路實現。將塔分段的目的是允許主要在塞流條件下、即在非混合或非湍流的條件下進行水解，并間歇地混合或攪拌生物質，以確保有效并且均勻的熱和質量傳遞。該文獻教導的是，在水解開始的時候，即對于首先的12個小時，混合階段應每隔兩小時持續(xù)大約5分鐘，并且之后應每隔4-12小時持續(xù)5分鐘。對于首先12個小時的更頻繁的混合的原因是在于這樣的情況，即：生物質的稠度高，即大約為10%，然而，當進行水解反應時，生物質的稠度或黏度變低。

更具體地，該文獻還教導了，在水解的早期階段需要壁裝攪拌器，由此，在商業(yè)規(guī)模的該過程中可具有30米至40米的高度的反應器塔必須在若干個水平高度處、例如在10米的高度和在20米的高度處設置有壁裝攪拌器。附加地，混合/泵送回路必須布置在水解的后期階段，即在我們的示例中布置在25-30米的高度處。因而，塔式反應器與其所有攪拌器和泵送回路一起的結構和儀器裝設以及更不用說的維護是如此復雜，使得其在實踐中阻礙了這樣的塔式反應器的應用。