【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及处理木质纤维素生物质以生产“二代”(2g)糖液(sugary liquors)的方法。这些糖液可用于经由生物化学途径来生产其它产品(例如醇，如乙醇、丁醇或其它分子，例如溶剂，如丙酮等)。该方法通常包括三个步骤，即液体制备、用该液体浸渍生物质以及预处理经浸渍的生物质，例如通过蒸煮，任选地与蒸汽爆破相结合。
技术介绍
0、现有技术
1、木质纤维素生物质代表着地球上最丰富的可再生资源之一。所考虑的基质是非常多样的，它们涉及木质基质如各种木材(硬木和软木)、衍生自农业(麦秸、玉米棒等)或其它农产品、造纸等行业的副产品。
2、将木质纤维素生物质生物化学转化为2g糖液的方法特别包括预处理步骤和用酶混合物进行酶水解的步骤。这些方法通常还包括预处理之前的浸渍步骤。然后对水解产生的糖液进行处理，例如通过发酵，并且该方法还包括分离步骤和/或最终产物的纯化步骤。
3、木质纤维素生物质由三种主要聚合物组成：纤维素(35重量％至50重量％)，其是基本由己糖组成的多糖；半纤维素(20重量％至30重量％)，其是通常基本由戊糖组成的多糖；和木质素(15重量％至25重量％)，其是结构复杂且分子量高的聚合物，由经由醚键连接的芳族醇组成。这些不同的分子是导致植物壁的固有性质的原因并被组织成复杂的缠结体(entanglement)。
4、在构成木质纤维素生物质的三种基础聚合物中，纤维素和半纤维素是能够生产2g糖液的那些。
5、通常，半纤维素在预处理期间主要被分解成糖，而纤维素通过酶水解转化为葡萄
6、存在用于进行该预处理的许多有利的技术，下文将把它们归纳为通用术语“蒸煮”：酸性蒸煮、碱性蒸煮、通过自水解蒸煮、蒸汽爆破和“有机溶剂制浆”方法。后一种方法涉及在一种或多种有机溶剂和通常是水的存在下进行预处理。溶剂可以是醇(乙醇)、酸(例如乙酸或甲酸)或丙酮。“有机溶剂制浆”方法导致木质素的至少部分溶解和半纤维素的部分溶解。因此，存在两个出口料流：带有残余纤维素、半纤维素和木质素的经预处理的基质，以及含有溶解的木质素和部分的半纤维素的溶剂相。通常存在溶剂再生的步骤，这使得可以提取木质素料流。某些“有机溶剂制浆”处理(特别是用乙醇)与强酸(例如h2so4)的添加相结合。还可以设想在蒸煮阶段之前经由浸渍反应器使生物质与溶剂接触，或者在进行“有机溶剂制浆”蒸煮之前使生物质与酸催化剂接触。
7、例如在出版物“production ofbioethanol fromlignocellulosic materialsvia the biochemical pathway:a review”,m.balat,energy conversion andmanagement 52(2011)858–875中或在出版物“bioethanol production fromagricultural wastes:an overview”,n.sarkar,s.kumar ghosh,s.bannerjee,k.aikat,renewable energy 37(2012)19-27中报道了各种配置。
8、最有效的预处理之一是蒸汽爆破，特别是在酸性条件下，其能够使半纤维素几乎完全水解，并且显著改进纤维素对酶的可及性和反应性。该预处理之前可以进行其它处理。
9、所有这些预处理都应用于最初为固体形式的生物质：预处理的目的是对它们进行分解。
10、专利us-8057639和us-8512512提出了一种方法，其包括在温和条件下将半纤维素水解为c5糖以保护它们免于降解的第一步骤。该步骤在第一反应器中在1.5巴(0.15mpa)或更高的压力下通过注入蒸汽、在110℃或更高的温度下和任选地在弱酸的存在下进行。在该步骤之后，进行洗涤以提取和回收从半纤维素中获得的糖液(通常是c5糖和c6糖的糖液，其相对比例特别取决于生物质的性质)，然后将富含纤维素和木质素的残余生物质送至第二步骤(第二反应器)，在第二步骤中发生蒸汽爆破。该第二反应器在比第一反应器更高的压力下操作，其中注入高压蒸汽，这导致生物质突然膨胀(蒸汽爆破)。
11、当处理需要压力步骤(浸渍、蒸煮类型的预处理等)时，必须使用与这些压力步骤兼容的固体生物质引入装置。例如，压缩螺旋(compression screws)就是这种情况，专利us4,599,138中描述了压缩螺旋的一种实施方案。
12、专利fr 3075203描述了一种方法，其涉及用酸性液体浸渍生物质，然后蒸煮和蒸汽爆破经浸渍的生物质，其中调节酸性液体的酸度并对其再循环利用。专利fr 3075201还描述了一种通过酸浸渍然后蒸汽爆破预处理生物质的方法，以及洗涤反应器进料装置并将洗涤水再循环到方法中。
13、本专利技术的目的于是在于改进木质纤维素生物质的处理。本专利技术的目的特别在于改进将生物质引入到进行一个或多个生物质处理步骤的反应器中。
14、本专利技术的目的更特别地是改进如上述现有文献中所述的浸渍和/或蒸汽爆破蒸煮生物质的步骤。本专利技术的目的还在于使处理方法，并且特别是这两个步骤，在能量和/或处理流体消耗和/或生物质转化效率方面更加高效。
技术实现思路
1、本专利技术首先涉及处理包含至多90重量％的固体含量的木质纤维素生物质的方法，所述方法包括使用至少一个反应器来处理所述生物质，所述反应器配备有生物质进料装置，所述生物质进料装置配备有生物质入口和生物质出口，所述生物质出口与反应器的入口流体连接。所述方法的特征在于以下事实
2、-当生物质通过进料装置流向反应器时，经由所述装置中提供的提取出口从生物质中提取残余物，所述残余物称为固-液残余物，是固体和液体的混合物，
3、-并且将所述固-液残余物分离成固体残余物和液体残余物，
4、-并且将固体残余物的至少一部分重新引入到同一进料装置中，或者在多个反应器的情况下重新引入到所述进料装置中的一个中。
5、在本专利技术的上下文中，表述“包含x％的固体含量的木质纤维素生物质”是指天然包含x％的固体含量的生物质(“天然”生物质)或在根据本专利技术的方法之前的一个或多个操作之后具有该含量的生物质。并且该固体含量(缩写“sc”)表示根据标准astm e1756-08(2015)“standard test method for determination oftotal solids in biomass”测量的固体含量。
6、在本专利技术的上下文中，“固-液残余物”被理解为是指含有悬浮固体(固体颗粒)的液体。“固体残余物”被理解为是指包含至少20重量％的固体(特别是至少30重量％或40重量％，或甚至至少50重量％的固体，这取决于所考虑的分离方法)并且具有污泥类型或酸浸渍生物质碎片的固体稠度的残余物本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于处理包含至多90重量％的固体含量的木质纤维素生物质的方法，所述方法包括使用至少一个反应器(9、14)来处理所述生物质，所述反应器(9、14)配备有生物质进料装置(6、11)，所述生物质进料装置配备有生物质入口和生物质出口，所述生物质出口与反应器的入口流体连接，其特征在于
2.如前述权利要求所述的方法，其特征在于，通过使洗涤流体(7；12)在所述进料装置的洗涤入口和洗涤出口之间循环来洗涤进料装置或进料装置(6；11)的至少一个，洗涤出口优选也是固-液残余物的提取出口。
3.如前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，将液体残余物(31；41)的至少一部分重新引入到同一进料装置中，或者在多个反应器的情况下重新引入到所述进料装置中的一个中。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用多个反应器(9；14)来处理所述生物质，在于将固体残余物(32；42)的至少一部分重新引入到所述反应器的进料装置中的一个中，并且在于将液体残余物(31；41)的至少一部分重新引入到另一个所述进料装置中。
5.如前述权利要求中任
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，进料装置或进料装置(6；11)的至少一个是进料螺旋，其特别是至少部分圆锥形的，包括配备有笼的罩，所述笼配备有开口，所述开口允许从生物质中提取固-液残余物(8；13)并任选地循环洗涤流体(7；12)。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述固-液残余物(8；13)通过选自离心装置、沥干或压制装置或筛分单元的至少一个分离装置(30；40)分离成固体残余物(32；42)和液体残余物(31；41)。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，其包括用含有化学催化剂的浸渍液(4)浸渍生物质的步骤，所述步骤是通过将生物质通过它/它们的进料装置(6)引入到浸渍反应器(9)或浸渍反应器中的一个中来进行。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，其包括通过蒸煮或蒸汽爆破处理生物质的步骤，所述步骤通过将生物质通过它/它们的进料装置(11)引入到蒸煮反应器(14)或蒸煮反应器中的一个中来进行。
10.如前述权利要求所述的方法，其特征在于，其包括通过酶水解处理生物质的至少一个步骤，所述步骤在配备有其进料装置的酶水解反应器(20)中在生物质的蒸煮或蒸汽爆破之后进行。
11.如前述权利要求所述的方法，其特征在于，其包括通过发酵处理生物质的至少一个步骤，所述步骤在配备有其进料装置的发酵反应器(22)中在酶水解步骤之后或与之同时进行。
12.如权利要求8至11中任一项所述的方法，其特征在于，当生物质通过进料装置(6；11)流向浸渍反应器(9)和/或流向蒸煮反应器(14)时，经由所述装置中提供的提取出口从生物质中提取残余物(8；13)，所述残余物称为固-液残余物，是固体和液体的混合物，
13.如权利要求9和前述权利要求所述的方法，其特征在于，将固体残余物(32；42)的至少一部分重新引入到浸渍反应器(9)的进料装置或蒸煮反应器(14)的进料装置中，并且在于将液体残余物(31；41)重新用于制备浸渍液。
14.如权利要求10和12所述的方法，其特征在于，将固体残余物(32；42)的至少一部分重新引入到酶水解反应器(20)的进料装置中，并且在于将液体残余物(31；41)重新用于制备浸渍液。
15.如前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于处理包含至多90重量％的固体含量的木质纤维素生物质的方法，所述方法包括使用至少一个反应器(9、14)来处理所述生物质，所述反应器(9、14)配备有生物质进料装置(6、11)，所述生物质进料装置配备有生物质入口和生物质出口，所述生物质出口与反应器的入口流体连接，其特征在于
2.如前述权利要求所述的方法，其特征在于，通过使洗涤流体(7；12)在所述进料装置的洗涤入口和洗涤出口之间循环来洗涤进料装置或进料装置(6；11)的至少一个，洗涤出口优选也是固-液残余物的提取出口。
3.如前述任一权利要求所述的方法，其特征在于，将液体残余物(31；41)的至少一部分重新引入到同一进料装置中，或者在多个反应器的情况下重新引入到所述进料装置中的一个中。
4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括使用多个反应器(9；14)来处理所述生物质，在于将固体残余物(32；42)的至少一部分重新引入到所述反应器的进料装置中的一个中，并且在于将液体残余物(31；41)的至少一部分重新引入到另一个所述进料装置中。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，进料装置或进料装置(6；11)的至少一个在所述装置的生物质入口之间产生压力增加，该压力增加产生生物质的压缩，从而导致固-液残余物(8；13)的提取。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，进料装置或进料装置(6；11)的至少一个是进料螺旋，其特别是至少部分圆锥形的，包括配备有笼的罩，所述笼配备有开口，所述开口允许从生物质中提取固-液残余物(8；13)并任选地循环洗涤流体(7；12)。
7.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述固-液残余物(8；13)通过选自离心装置、沥干或压制装置或筛分单元的至少一个分离装置(30；40)分离成固体残余...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·阿拉贡内斯，C·艾马尔，S·库德克，G·弗施奈德，
申请(专利权)人：IFP新能源公司，
类型：发明
国别省市：
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