提供了用于将粒状材料(例如生物质进料)输送到和输送出加压反应器的方法和装置。改进的闸门设备具有L型闸门腔室，所述L型闸门腔室具有与水平装载腔室连通的上部立式部件和与立式反应器进口或出口连通的下部部件。活塞阀通过穿过闸门腔室的立式部件和穿过立式反应器进口或出口的轴向位移来密封闸门进口和出口。相对于用于反应器卸载的其他方法，这些设备消耗较少的蒸汽并且显著减少卸载的预处理的生物质的糠醛含量。使用该设备的任选的混合塞/闸门生物质供给方法允许在介于大气压力和反应器压力之间的闸门压力下进行生物质装载，从而减少“泵送循环”时间并且提高生物质处理能力。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体涉及用于将粒状材料输送到和输送出加压反应器的装置和方法，且更具体地涉及用于将生物质进料供给到和供给出加压水热反应器的装置和方法。背景来自木质纤维素生物质的生物乙醇和其他有用产品的商业生产需要高水平的进料通过量，为大约每小时10至50公吨干物质。在依赖于酶促水解之前的进料水热预处理的生物质转化系统中，加工规模会受到粒状材料可被供给到加压预处理反应器中的速率的限制。用于将生物质“供给”到加压反应器的系统通常属于两种主要类别即塞式送料器(plug feeder)和闸门式送料器(sluice feeder)中的一种。塞式送料器在制衆造纸工业中是公知的。这些送料器使用加料装置，例如螺旋件、活塞和组合的活塞螺旋件 (piston-screw)，以将粒状材料压缩成充分有效的密度，以形成不透气的压力密封或“塞”。 然后该塞连续地形成并且抵抗高压装载到反应器中。已发表塞式送料器抵抗4至10巴的压力被有效地装料。已发表了多种不同的塞式送料器方案。一些螺旋塞式送料器依赖于非常长的供给螺旋件，这使得在稍微较低的有效生物质塞密度下装料。依赖于较高的有效密度的系统通常利用在加压反应器侧的破碎机设备来粉碎高密度塞。见例如US3,841, 465,US 4，186, 658,US 4, 274, 786,US 5，996，770、W02003/050450、W02004/105927、 W02009/005441o闸门式送料器依赖于气压阀的系统，气压阀中的至少一个始终保持关闭。通过打开的进口阀将粒状材料装载到闸门腔室(sluice chamber)内。然后关闭进口阀并且将通过打开的出口阀将材料卸载到高压反应器中。也已发表了多种闸门式送料器系统。见例如 US 5，095，825、SE 456，645、SE500, 516、W01993/010893、W01993/000282、W02003/013714。相对于塞式送料器，单一闸门式送料器通常具有较低的能力，但提供较高水平的操作安全性。生物质常常是多相材料。因此，更高度压缩的塞可含有通过其可发生加压蒸汽潜在地爆发性释放的通道。在始终提供对反应器压力的机械阀密封中，闸门式送料器通常极大地降低爆发性释放的风险。高密度塞式送料器一般被认为是比闸门式送料器有优势的，因为高密度塞式送料器可易于制定成非常大的容量。然而，塞式送料器还具有一些显著的缺点。塞式送料器未显示出在> 10巴的压力下能有效地操作。它们通常在非常高水平的进料压缩程度下操作， 在某种程度上最小化了职业危险。生物质通常被加压到比抵抗反应器压力密封名义上所需要的水平高得多的水平。因此，塞式送料器在塞和供给装置之间产生极大的摩擦力。这降低能效并且还引入高水平的机械磨蚀，尤其在具有高的砂或二氧化硅含量的进料(例如麦杆、稻杆和玉米秸杆)下。重新清理塞式送料器中的“塞螺旋件”或其他卸载设备成为在短至1-3个月的时间间隔内可能需要进行的例行维护。这导致生产效率低以及高的维护成本。塞式送料器通常还需要使进料经受颗粒尺寸减小和大量的洗涤，这引入另外的工艺步骤以及增加的能量需求和运行成本。塞式送料器的这些缺点已通过使用在W02003/013714中描述的单一闸门腔室送料器系统在每小时I公吨干物质的试验生产规模中成功避免，W02003/013714在此以其整体通过引用并入。使用这种系统，生物质可抵抗> 15巴的压力而被有效地装载。进料被加工而无需大范围的颗粒尺寸减小或洗涤，首先分配到预定部分中，然后借助于活塞螺旋件或类似的设备强迫装载到水平的闸门腔室，活塞螺旋件或类似的设备的轴线实际上与闸门腔室的轴线对齐。我们已发现了多种工具，借此这种闸门系统可被制定成更大的容量，具有增大的操作安全性和效率。此外，我们发现闸门系统提供用于从加压反应器移除预处理的生物质的改进的工具。塞式送料器自身不提供用于移除预处理的生物质的工具。早先，通常通过使用诸如在 WO 2009/147512中描述的“蒸汽爆发”系统或“水力旋流器”系统来移除预处理的生物质， WO 2009/147512在此以其整体通过引用并入。由于与移除预处理的生物质相关的相对保守的蒸汽损失，水力旋流器系统在先前认为是有利的。通过使用用于移除预处理的生物质的颗粒泵送出口(particle pump outlet),可获得蒸汽爆发和水力旋流器系统的性能的显著改进。具体地，对于水力旋流器系统，从反应器释放的预处理的生物质中的发酵抑制剂糠醛的浓度可减少了多于50%。对于蒸汽爆发系统，释放的预处理的生物质中的糠醛含量和另外地与移除预处理的生物质相关的蒸汽损失可减少。在本文详细描述这些改进和其他改进。概述附图简述图I示出优选实施方式的示意图。图2示出由液压缸致动的优选实施方式的侧角度视图。图3示出图2所示出的优选实施方式的截面视图。图4示出通过电驱动致动的优选实施方式的侧角度视图。图5示出图4所示出的实施方式的截面视图。图6示出用于从加压反应器中移除预处理的生物质的优选实施方式的改变。图7A、7B和7C示出图2所示出的实施方式的混合塞/闸门式操作模式的示意图。优选实施方式的详述W02003/013714的单一闸门腔室送料器系统提供水平闸门腔室，在水平闸门腔室中，活塞螺旋件卸载设备实际上与闸门腔室的轴线一致。使用这种系统，闸阀通常优选作为用于闸门进口和出口的气压阀。已发现通过将装载设备的轴线与闸门腔室的轴线调整成一角度，优选垂直的，在闸门进口处可使用活塞阀。活塞阀是有利的，因为相比闸阀，活塞阀不易于堵塞和机械磨损且可更易于被制定成大的尺寸。通过使用立式闸门腔室(vertical sluice chamber),可将装载设备的轴线调整成与闸门腔室的轴线成一角度，通过立式闸门腔室，生物质借助于重力降落。在立式闸门腔室内，“桥接”的风险增大，尤其在使用尚未经受广泛颗粒尺寸减小的非流动或相当高的干物质进料时。因此，在先前立式闸门腔室用于闸门供给生物质进料被认为是不期望的。我们已发现通过使用L型闸门腔室可有效地避免“桥接”。L型闸门腔室具有上部立式部件6且还具有下部卸载段，适于强迫卸载的卸载设备可轴向地位移通过下部卸载段。通过将卸载设备的轴线调整成与反应器进口的轴线成一角度，优选垂直的，还可以使用作为气压阀 (pressure lock)的活塞阀,用于闸门出口。引入的具有配备有用于强迫卸载的另外的设备的水平卸载段的闸门腔室提供惊人的对突然压力变化的抵抗。这提高操作安全性并且确保驱散来自闸门腔室的突然压力释放的安全烟道(chimney)仅需要被构造为容忍较小的压力变化。使用调整为分别与闸门腔室和反应器进口成一角度优选垂直的装载设备和卸载设备允许进行生物质供给的混合塞/闸门方法。在一些实施方式中，生物质通过装载设备在装载腔室内的压缩和生物质通过卸载设备在闸门腔室的卸载段内的压缩产生相当低密度的塞。这些塞可有效地密封介于大气压力和反应器压力之间的压力。塞部分密封允许进行混合塞/闸门操作模式，在混合塞/闸门操作模式中，生物质可被装载，而不必完全使闸门腔室内的压力与大气压力平衡，且在混合塞/闸门操作模式中，生物质可被卸载，而不必完全使闸门腔室内的压力与反应器压力平衡。这种混合操作模式减少闸门设本文档来自技高网...
【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：詹斯·芬克，尼尔斯·尼尔森波尔森，
申请(专利权)人：因比肯公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。