BR112015019826B1

BR112015019826B1 - DEVICE FOR SUPPLYING RAW MATERIALS AND DEVICE FOR DECOMPOSITION OF BIOMASS

Info

Publication number: BR112015019826B1
Application number: BR112015019826-0A
Authority: BR
Inventors: Minoru Genta; Seiichi Terakura; Ryosuke Uehara; Seiji Kobayashi
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Power Environmental Solutions, Ltd
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2023-09-05

Abstract

DISPOSITIVO PARA SUPRIMENTO DE MATÉRIA PRIMA E DISPOSITIVO PARA SEPARAÇÃO DE BIOMASSA. A presente invenção refere-se a um dispositivo para suprimento de matéria prima para fornecer uma matéria prima de biomassa (11) sob pressão, sendo o dispositivo dotado de: um corpo helicoidal (31), fornecido dentro de um alimentador helicoidal (35) e adaptado para comprimir, girar e transportar a matéria prima de bio-massa em pó (11) usando um motor (M), desde uma seção de entrada de pressão normal para a entrada de matéria prima de biomassa (11) até uma seção de descarga de alta pressão; e um plugue de pressionamento(32) fornecido na lado da seção de ponta (31d) do corpo helicoidal (31), o plugue de pressionamento (32) tendo uma ponta de plugue (39) para reter um campo de alta temperatura e alta pressão (36) contra a força de descarga da biomassa consolidada compactada (33). O interior do aumentador helicoidal (35) compreende uma região de suprimento de matéria prima (51) para fornecer a matéria prima de biomassa (11) na direção de transporte de ma-téria prima, uma região de compressão de matéria prima (52) para comprimir a matéria prima de biomassa, uma região de consolidação da matéria prima (53) para consolidar a matéria prima de biomassa na forma de uma rolha, e uma seção (...).DEVICE FOR SUPPLYING RAW MATERIALS AND DEVICE FOR BIOMASS SEPARATION. The present invention relates to a raw material supply device for supplying a biomass raw material (11) under pressure, the device being provided with: a helical body (31), supplied within a helical feeder (35) and adapted to compress, rotate and transport the powdered biomass feedstock (11) using a motor (M), from a normal pressure inlet section for the biomass feedstock inlet (11) to a discharge section high pressure; and a pressing plug (32) provided on the side of the tip section (31d) of the helical body (31), the pressing plug (32) having a plug tip (39) for retaining a high temperature and high pressure field (36) against the discharge force of the compacted consolidated biomass (33). The interior of the helical increaser (35) comprises a raw material supply region (51) for supplying the biomass raw material (11) in the raw material transport direction, a raw material compression region (52) for compressing the biomass raw material, a raw material consolidation region (53) for consolidating the biomass raw material in the form of a stopper, and a section (...).

Description

FIELD OF TECHNIQUE

[001] A presente invenção refere-se a um dispositivo para suprimento de matéria prima que supre, por exemplo, matéria prima de biomassa, e a um dispositivo para decomposição de biomassa.[001] The present invention relates to a raw material supply device that supplies, for example, biomass raw material, and to a device for decomposing biomass.

BACKGROUND OF THE INVENTION

[002] Em um processo para converter, por exemplo, biomassa à base de celulose em bioetanol ou similares, pela fermentação de sacarídeos obtidos por operações como pré-tratamento e sacarificação enzimática, métodos nos quais o pré-tratamento é feito sob condições de alta temperatura e alta pressão têm sido considerados. A implementação deste pré-tratamento exige meios que alimentam biomassa de maneira estável e contínua, que é um sólido com baixa densidade aparente (por exemplo, 0,05 kg/L), em um dispositivo de reação que está sob alta temperatura e alta pressão (por exemplo, não menos que 1,0 MPa).[002] In a process to convert, for example, cellulose-based biomass into bioethanol or similar, by fermenting saccharides obtained by operations such as pretreatment and enzymatic saccharification, methods in which pretreatment is carried out under conditions of high temperature and high pressure have been considered. The implementation of this pretreatment requires means that stably and continuously feed biomass, which is a solid with a low apparent density (e.g., 0.05 kg/L), into a reaction device that is under high temperature and high pressure. (e.g. not less than 1.0 MPa).

[003] Como estes meios, foi proposto que, por exemplo, uma bomba para pasta fluida, uma bomba de pistão, um alimentador helicoidal, ou similares podem ser usados (documento de patente 1). LISTA DE REFERÊNCIAS Literatura de Patentes Documento de patente 1: Publicação do pedido de patente japonês não examinado n° 2009-183805A[003] As these means, it has been proposed that, for example, a slurry pump, a piston pump, a screw feeder, or the like can be used (patent document 1). REFERENCE LIST Patent Literature Patent Document 1: Publication of Unexamined Japanese Patent Application No. 2009-183805A

SUMMARY OF THE INVENTION Technical problem

[004] Entretanto, quando uma bomba para pasta fluida for usada, há o problema de que uma grande quantidade de água precisa ser adicionada para tornar a biomassa transportável, e portanto, muita potência (energia e calor) é consumida, o que é indesejável.[004] However, when a slurry pump is used, there is the problem that a large amount of water needs to be added to make the biomass transportable, and therefore, a lot of power (energy and heat) is consumed, which is undesirable. .

[005] Adicionalmente, quando uma bomba de pistão é usada, como a alimentação é feita pela inserção e extração de um pistão, há o problema de que isto resulta em operação intermitente, e a capacidade de suprimento contínuoé reduzida.[005] Additionally, when a piston pump is used, as the supply is done by inserting and extracting a piston, there is the problem that this results in intermittent operation, and the continuous supply capacity is reduced.

[006] Além disso, quando um alimentador helicoidal é usado, embora a biomassa possa ser alimentada enquanto se mantém uma alta pressão de até aproximadamente 1,0 MPa usando a matéria prima pela execução de um dispositivo de suprimento que existe atualmente na indústria de fabricação de papel, os dispositivos convencionais para suprimento de matéria prima possuem problemas para suprir a biomassa mantendo uma pressão mais alta, de não menos que 1 MPa, usando o material.[006] Furthermore, when a screw feeder is used, although biomass can be fed while maintaining a high pressure of up to approximately 1.0 MPa using the raw material by implementing a supply device that currently exists in the manufacturing industry paper, conventional devices for supplying raw material have problems supplying biomass while maintaining a higher pressure, of no less than 1 MPa, using the material.

[007] Desta forma, há um desejo por um dispositivo para suprimento de matéria prima que supre biomassa enquanto comprime a matéria prima de biomassa de baixa densidade aparente e mantém uma pressão de não menos que 1,0 MPa usando a matéria prima.[007] Therefore, there is a desire for a raw material supply device that supplies biomass while compressing the low bulk density biomass raw material and maintaining a pressure of not less than 1.0 MPa using the raw material.

[008] Em vista dos problemas acima, o problema da presente invenção é fornecer um dispositivo para suprimento de matéria prima que supre biomassa enquanto mantém uma alta pressão de não menos que 1,0 MPa usando a matéria prima, e um dispositivo para decomposição de biomassa.[008] In view of the above problems, the problem of the present invention is to provide a raw material supply device that supplies biomass while maintaining a high pressure of not less than 1.0 MPa using the raw material, and a device for decomposing biomass. biomass.

Solution of the problem

[009] Um primeiro aspecto da presente invenção para solucionar o problema acima é um dispositivo para suprimento de matéria prima para suprir um matéria prima em pó desde pressão normal até pressão elevada, em que o dispositivo é dotado de: um corpo helicoidal que é fornecido dentro de um ali- mentador helicoidal e comprime, gira e transporta uma matéria prima em pó usando um meio de acionamento a partir de uma seção de alimentação de pressão normal para a matéria prima em pó alimentada até uma seção de descarga de alta pressão; e um meio de pressionamento fornecido no lado da seção da ponta do corpo helicoidal, o meio de pressionamento retendo um corpo consolidado de matéria prima contra a força de descarga da matéria prima consolidada comprimida. O interior do alimentador helicoidal compreende uma região de alimentação de matéria prima para alimentar a matéria prima em pó em uma direção de transporte de matéria prima usando um meio helicoidal, uma região de compressão de matéria prima para comprimir a matéria prima em pó, uma região de consolidação da matéria prima para consolidar a matéria prima em pó em uma forma de rolha, e uma seção de vedação de material para manter um campo de alta pressão usando uma biomassa consolidada.[009] A first aspect of the present invention to solve the above problem is a raw material supply device for supplying a powdered raw material from normal pressure to high pressure, wherein the device is provided with: a helical body that is supplied within a screw feeder and compresses, rotates and transports a powdered raw material using a drive means from a normal pressure feed section for the fed powdered raw material to a high pressure discharge section; and a pressing means provided on the tip section side of the helical body, the pressing means retaining a consolidated body of raw material against the discharge force of the compressed consolidated raw material. The interior of the screw feeder comprises a raw material feeding region for feeding the powdered raw material in a raw material transport direction using a helical means, a raw material compression region for compressing the powdered raw material, a raw material consolidation section to consolidate the powdered raw material into a cork form, and a material sealing section to maintain a high pressure field using a consolidated biomass.

[010] Um segundo aspecto é o dispositivo para suprimento de matéria prima de acordo com o primeiro aspecto, em que a densidade da matéria prima da região de alimentação de matéria prima é de 0,01 a 0,3 kg-seco/L, a densidade da matéria prima aumenta gradualmente em uma direção de transporte na região de compressão de matéria prima, a densidade da matéria prima que atravessa uma seção terminal da região de compressão de matéria prima é de 0,04 a 1,2 kg seco/L, e a densidade da seção de vedação de material usando matéria prima na região de consolidação da matéria prima é mantida de 0,2 a 1,2 kg-seco/L.[010] A second aspect is the raw material supply device according to the first aspect, in which the raw material density of the raw material feeding region is 0.01 to 0.3 kg-dry/L, the density of raw material gradually increases in a transport direction in the raw material compression region, the density of raw material passing through a terminal section of the raw material compression region is 0.04 to 1.2 kg dry/L , and the density of the material sealing section using raw material in the raw material consolidation region is maintained at 0.2 to 1.2 kg-dry/L.

[011] Um terceiro aspecto é o dispositivo para suprimento de matéria prima de acordo com o primeiro ou segundo aspectos, sendo que, na seção de vedação de material, a matéria prima de biomassa é comprimida de 0,2 a 1,2 kg-seco/L.[011] A third aspect is the device for supplying raw material according to the first or second aspects, wherein, in the material sealing section, the biomass raw material is compressed from 0.2 to 1.2 kg- dry/L.

[012] Um quarto aspecto é o dispositivo para suprimento de matéria prima de acordo com qualquer um dos primeiro ao terceiro aspectos, em que ocampo de alta pressão não é menor que 1,0 MPa.[012] A fourth aspect is the device for supplying raw materials according to any one of the first to third aspects, in which the high pressure field is not less than 1.0 MPa.

[013] Um quinto aspecto é o dispositivo para suprimento de matéria prima de acordo com qualquer um dentre o primeiro a quarto aspectos, em que a matéria prima em pó é uma matéria prima de biomassa.[013] A fifth aspect is the device for supplying raw material according to any one of the first to fourth aspects, wherein the powdered raw material is a biomass raw material.

[014] Um sexto aspecto é um dispositivo para decomposição de biomassa para decompor matéria prima de biomassa 11 tendo celulose, hemicelu- lose e lignina, compreendendo: a seção de decomposição hidrotérmica que transporta matéria prima de biomassa suprida pelo dispositivo de suprimento de biomassa de qualquer um do primeiro ao quarto aspectos dentro de uma seção principal a partir de qualquer lado até o outro por uma rosca de transporte, e supre água quente pressurizada, a água quente pressurizada sendo água para tratamento, até o interior da seção principal desde outro lado que difere do local de suprimento da matéria prima de biomassa, e faz decomposição hidro- térmica enquanto coloca a matéria prima de biomassa e a água quente pressurizada em contato oposto, e transfere um componente de decomposição hidro- térmica para um líquido de descarga hidrotérmica, o líquido de descarga hidro- térmica sendo água quente pressurizada que é descarregada, e separa um componente de lignina e um componente de hemicelulose da matéria prima de biomassa; e uma seção de descarga de biomassa que descarrega um componentesólido de biomassa do outro lado da seção principal.[014] A sixth aspect is a biomass decomposition device for decomposing biomass feedstock 11 having cellulose, hemicellulose and lignin, comprising: the hydrothermal decomposition section that transports biomass feedstock supplied by the biomass supply device of any of the first to fourth aspects within a main section from either side to the other by a conveying screw, and supplies pressurized hot water, the pressurized hot water being treatment water, into the main section from the other side which differs from the biomass raw material supply location, and performs hydro-thermal decomposition while placing the biomass raw material and pressurized hot water in opposite contact, and transferring a hydro-thermal decomposition component to a hydrothermal discharge liquid, the hydrothermal discharge liquid being pressurized hot water which is discharged, and separates a lignin component and a hemicellulose component from the biomass feedstock; and a biomass discharge section that discharges a solid biomass component on the other side of the main section.

Advantageous effect of the invention

[015] De acordo com a presente invenção, a biomassa pode ser suprida de maneira estável e contínua enquanto uma alta pressão de não menos que 1,0 MPa é mantida porque o interior do alimentador helicoidal compreende uma região de alimentação de matéria prima para alimentar a matéria prima em pó na direção de transporte de matéria prima usando um meio helicoidal, uma região de compressão de matéria prima para comprimir a matéria prima em pó, uma região de consolidação da matéria prima para consolidar a matéria prima em pó sob a forma de uma rolha, e uma seção de vedação de material para manter um campo de alta pressão usando a biomassa consolidada.[015] According to the present invention, biomass can be supplied in a stable and continuous manner while a high pressure of not less than 1.0 MPa is maintained because the interior of the screw feeder comprises a raw material feeding region for feeding the raw material into powder in the raw material transport direction using a helical means, a raw material compression region to compress the raw material into powder, a raw material consolidation region to consolidate the raw material into powder into the form of a stopper, and a sealing section of material to maintain a high pressure field using the consolidated biomass.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[016] Figura 1 é uma vista esquemática de um dispositivo de suprimento de biomassa de acordo com uma modalidade.[016] Figure 1 is a schematic view of a biomass supply device according to one embodiment.

[017] A Figura 2-1 é uma vista esquemática da aparência de uma ponta de plugue de acordo com uma modalidade.[017] Figure 2-1 is a schematic view of the appearance of a plug tip according to one embodiment.

[018] A Figura 2-2 é uma vista esquemática da aparência de uma ponta de plugue de acordo com uma modalidade.[018] Figure 2-2 is a schematic view of the appearance of a plug tip according to one embodiment.

[019] A Figura 2-3 é uma vista esquemática da aparência de uma ponta de plugue de acordo com uma modalidade.[019] Figure 2-3 is a schematic view of the appearance of a plug tip according to one embodiment.

[020] A Figura 3 é um diagrama de configuração esquemático ilustrando um dispositivo helicoidal relacionado a uma modalidade.[020] Figure 3 is a schematic configuration diagram illustrating a helical device related to an embodiment.

[021] A Figura 4 é um diagrama de configuração esquemático ilustrando outro parafuso relacionado a uma modalidade.[021] Figure 4 is a schematic configuration diagram illustrating another screw related to an embodiment.

[022] A Figura 5 é uma vista esquemática de um dispositivo de decomposição hidrotérmica de biomassa compreendendo o dispositivo de suprimento de biomassa desta modalidade.[022] Figure 5 is a schematic view of a hydrothermal biomass decomposition device comprising the biomass supply device of this embodiment.

DESCRIPTION OF MODALITIES

[023] A seguir é uma descrição detalhada de uma modalidade preferencial com relação aos desenhos em anexo. Observe que a invenção não é limitada pela modalidade, e quando uma pluralidade de modalidades estiverem presentes, a invenção destina-se a incluir uma configuração que combina estas modalidades.[023] The following is a detailed description of a preferred embodiment with respect to the attached drawings. Note that the invention is not limited by embodiment, and when a plurality of embodiments are present, the invention is intended to include a configuration that combines these embodiments.

Examples

[024] A Figura 1 é uma vista esquemática de um dispositivo de supri-mento de biomassa de acordo com uma modalidade.[024] Figure 1 is a schematic view of a biomass supply device according to one embodiment.

[025] A Figura 5 é um diagrama esquemático de um dispositivo de decomposição hidrotérmica de biomassa compreendendo o dispositivo de suprimento de biomassa desta modalidade.[025] Figure 5 is a schematic diagram of a hydrothermal biomass decomposition device comprising the biomass supply device of this embodiment.

[026] O dispositivo para decomposição de biomassa de acordo com a presente invenção será descrito com referência aos desenhos.[026] The device for decomposing biomass according to the present invention will be described with reference to the drawings.

[027] Conforme ilustrado na figura 5, um dispositivo de decomposição hidrotérmica de biomassa 10 De acordo com essa modalidade é um dispositivo para decomposição de biomassa para decompor matéria prima de biomassa 11 tendo celulose, hemicelulose e lignina, o dispositivo de decomposição hidro- térmica de biomassa compreendendo: uma seção de decomposição hidrotér- mica 17, que transporta a matéria prima de biomassa 11 fornecida por um dis-positivo de suprimento de biomassa 12 dentro de uma seção principal 13 a partir de qualquer lado (o fundo nesta modalidade) até outro lado (o topo nesta modalidade) por um dispositivo helicoidal de transporte 14, e fornece água quente pressurizada 15, que é água de tratamento, ao interior da seção principal 13 desde outro lado que difere do local de suprimento da matéria prima de biomassa 11, e faz decomposição hidrotérmica enquanto coloca a matéria prima de biomassa 11 e a água quente pressurizada 15 em contato oposto, e transfere um componente de decomposição hidrotérmica para dentro de um líquido de descarga hidrotérmica 16, que é a água quente pressurizada que é descarregada, e separa um componente de lignina e um componente de hemi- celulose da matéria prima de biomassa 11; e uma seção de descarga de biomassa 19, que descarrega um componente sólido de biomassa 18 do outro lado (o topo nesta modalidade) da seção principal 13.[027] As illustrated in figure 5, a biomass hydrothermal decomposition device 10 According to this embodiment is a biomass decomposition device for decomposing biomass raw material 11 having cellulose, hemicellulose and lignin, the hydrothermal decomposition device of biomass comprising: a hydrothermal decomposition section 17, which transports the biomass feedstock 11 supplied by a biomass supply device 12 within a main section 13 from any side (the bottom in this embodiment) to other side (the top in this embodiment) by a helical transport device 14, and supplies pressurized hot water 15, which is treatment water, into the main section 13 from another side that differs from the biomass raw material supply location 11 , and performs hydrothermal decomposition while placing the biomass raw material 11 and the pressurized hot water 15 in opposite contact, and transferring a hydrothermal decomposition component into a hydrothermal discharge liquid 16, which is the pressurized hot water that is discharged, and separates a lignin component and a hemicellulose component from the biomass feedstock 11; and a biomass discharge section 19, which discharges a solid biomass component 18 from the other side (the top in this embodiment) of the main section 13.

[028] Aqui, na Figura 5, o número de referência 12 denota uma seção de suprimento de biomassa, M denota um motor que aciona o dispositivo heli- coidal de transporte 14, e 23 denota nitrogênio pressurizado que pressuriza o interior da seção principal 13.[028] Here, in Figure 5, reference number 12 denotes a biomass supply section, M denotes an engine that drives the helical transport device 14, and 23 denotes pressurized nitrogen that pressurizes the interior of the main section 13 .

[029] Além disso, nesta modalidade, a matéria prima de biomassa 11 é fornecida a partir de um lado da extremidade inferior, mas a presente invenção não é limitada a isto, e pode ser configurada da forma inversa de modo que ela seja fornecida do lado da extremidade de topo, e neste caso a água quente pressurizada 15 é fornecida do lado da extremidade inferior.[029] Furthermore, in this embodiment, the biomass feedstock 11 is supplied from one side of the lower end, but the present invention is not limited to this, and can be configured in the reverse way so that it is supplied from the side of the top end, and in this case the pressurized hot water 15 is supplied from the side of the bottom end.

[030] Observe que um dispositivo de suprimento de biomassa 12 que fornece, sob pressão normal até pressão elevada, será descrito posteriormente.[030] Note that a biomass supply device 12 that supplies, under normal pressure to elevated pressure, will be described later.

[031] Além disso, a seção de decomposição hidrotérmica 17 é instalada verticalmente nesta modalidade, conforme ilustrado na figura 5, mas a presente invenção não é limitada a isto, e um dispositivo de decomposição hidrotérmica inclinado pode ser usado. Além disso, um dispositivo de reação de decomposição hidrotérmica horizontal pode, também, ser usado.[031] Furthermore, the hydrothermal decomposition section 17 is installed vertically in this embodiment, as illustrated in figure 5, but the present invention is not limited to this, and an inclined hydrothermal decomposition device can be used. Furthermore, a horizontal hydrothermal decomposition reaction device can also be used.

[032] Aqui, um dispositivo de decomposição hidrotérmica inclinado ou vertical é preferencial porque o gás produzido na reação de decomposição hi- drotérmica e o gás carregado para a matéria prima e similares, pode ser rapidamente descarregado desde a porção superior. Além disso, já que os produtos da decomposição são extraídos pela água quente pressurizada 15, a concentração dos produtos extraídos aumenta do topo para o fundo, o que é prefe-rencial de uma perspectiva de eficiência de extração.[032] Here, an inclined or vertical hydrothermal decomposition device is preferred because the gas produced in the hydrothermal decomposition reaction and the gas charged to the raw material and the like can be quickly discharged from the upper portion. Furthermore, since the decomposition products are extracted by pressurized hot water 15, the concentration of the extracted products increases from top to bottom, which is preferential from an extraction efficiency perspective.

[033] Pelo fornecimento de um dispositivo helicoidal de transporte: 1) o transporte dos componentes sólidos com contrafluxo sólido-líquido é possível, 2) a separação sólido-líquido é possível na seção principal, e 3) a mistura da superfície sólida com a água quente pressurizada no sólido progride e a reação é acelerada dentro da seção principal.[033] By providing a helical transport device: 1) transport of solid components with solid-liquid counterflow is possible, 2) solid-liquid separation is possible in the main section, and 3) mixing of the solid surface with the Pressurized hot water in the solid progresses and the reaction is accelerated within the main section.

[034] Aqui, a biomassa suprida para a seção de decomposição hidro- térmica 17 se refere ao acúmulo de organismos ou matéria orgânica derivada dos organismos incorporados no sistema para circulação de substâncias da biosfera global (consulte JIS K 3600 1258) sem limitação específica, mas na presente invenção, o uso de biomassa de madeira como árvores latifoliadas, recursos de lignocelulose, como biomassa herbácea, dejetos agrícolas, resíduos de alimentos e similares, é particularmente preferencial.[034] Here, the biomass supplied to the hydro-thermal decomposition section 17 refers to the accumulation of organisms or organic matter derived from the organisms incorporated into the system for circulation of substances from the global biosphere (see JIS K 3600 1258) without specific limitation, but in the present invention, the use of wood biomass such as broadleaf trees, lignocellulose resources such as herbaceous biomass, agricultural waste, food waste and the like is particularly preferred.

[035] Além disso, a matéria prima de biomassa 11 não é particularmente limitada em termos de tamanho de partícula, mas é, de preferência, pulverizada a não mais que 5 mm.[035] Furthermore, the biomass feedstock 11 is not particularly limited in terms of particle size, but is preferably pulverized to no more than 5 mm.

[036] Nesta modalidade, a biomassa pode, também, ser tratada usando, por exemplo, um dispositivo de pulverização como um dispositivo de ajuste de matéria prima antes de suprir a biomassa. Além disso, ele também pode ser limpo por um dispositivo de limpeza.[036] In this embodiment, biomass can also be treated using, for example, a spraying device as a raw material adjustment device before supplying the biomass. Furthermore, it can also be cleaned by a cleaning device.

[037] Observe que quando joio é usado como a matéria prima de biomassa 11, ele pode ser suprido à seção de decomposição hidrotérmica 17 tal como ele é, sem ser pulverizado.[037] Note that when chaff is used as the biomass feedstock 11, it can be supplied to the hydrothermal decomposition section 17 as it is, without being pulverized.

[038] Além disso, a temperatura de reação na seção de decomposição hidrotérmica 17 está, de preferência, na faixa de 180 a 240°C. Ela é, com mais preferência, de 200 a 230°C.[038] Furthermore, the reaction temperature in the hydrothermal decomposition section 17 is preferably in the range of 180 to 240°C. It is most preferably 200 to 230°C.

[039] Isso se deve ao fato de que em baixas temperaturas abaixo de 180°C, a taxa de decomposição hidrotérmica é baixa e um longo tempo de decomposição é necessário, levando a um aumento no tamanho do dispositivo, o que é indesejável. Por outro lado, em temperaturas superiores a 240°C, a taxa de decomposição se torna excessivamente alta, e a transferência do componente de celulose de um lado sólido para um líquido aumenta e a decomposição excessiva dos sacarídeos à base de hemicelulose é promovida, o que é indesejável.[039] This is due to the fact that at low temperatures below 180°C, the rate of hydrothermal decomposition is low and a long decomposition time is required, leading to an increase in the size of the device, which is undesirable. On the other hand, at temperatures above 240°C, the decomposition rate becomes excessively high, and the transfer of the cellulose component from a solid to a liquid side increases and excessive decomposition of hemicellulose-based saccharides is promoted, which which is undesirable.

[040] Adicionalmente, o componente de hemicelulose começa a se decomporpróximo de aproximadamente 140°C, a celulose começa a se decomporpróximo de aproximadamente 230°C, e o componente de lignina começa a se decompor próximo de aproximadamente 140°C, mas o intervalo de 180 a 240°C é preferencial porque a celulose permanece no lado do componente sólido enquanto o componente de hemicelulose e o componente de lignina têm taxas de decomposição suficientes.[040] Additionally, the hemicellulose component begins to decompose around approximately 140°C, the cellulose begins to decompose around approximately 230°C, and the lignin component begins to decompose around approximately 140°C, but the range 180 to 240°C is preferred because the cellulose remains on the solid component side while the hemicellulose component and the lignin component have sufficient decomposition rates.

[041] Além disso, a pressão da reação é, de preferência, de 0,1 a 0,5 Mpa maior que a pressão de vapor de saturação da água em cada temperatura, que resulta no interior da seção principal estando em um estado de água quente pressurizada.[041] Furthermore, the reaction pressure is preferably 0.1 to 0.5 Mpa greater than the saturation vapor pressure of water at each temperature, which results in the interior of the main section being in a state of pressurized hot water.

[042] O tempo de reação não é maior que 20 minutos, e de preferência, de 3 a 10 minutos. Isso se deve ao fato de que quando a reação for executada por um longo período de tempo, a proporção de matéria decomposta em excesso aumenta, o que é indesejável.[042] The reaction time is no longer than 20 minutes, and preferably 3 to 10 minutes. This is due to the fact that when the reaction is carried out for a long period of time, the proportion of excess decomposed matter increases, which is undesirable.

[043] Aqui, na presente invenção, o fluxo da água quente pressurizada 15 e a matéria prima de biomassa 11 na parte principal da seção de decomposição hidrotérmica são, de preferência, designados contrafluxo, em que a matéria prima de biomassa 11 e a água quente pressurizada 15 estejam em contato oposto, para que elas entrem em contato, sejam agitadas e fluam.[043] Here, in the present invention, the flow of pressurized hot water 15 and the biomass feedstock 11 in the main part of the hydrothermal decomposition section are preferably designated counterflow, wherein the biomass feedstock 11 and the water hot pressurized 15 are in opposite contact, so that they come into contact, are agitated and flow.

[044] Quando em contato oposto, quando a matéria prima de biomassa sólida 11 é decomposta pela água quente pressurizada 15, o seu produto de decomposição é dissolvido e transferido para o lado da água quente pressurizada 15.[044] When in opposite contact, when the solid biomass raw material 11 is decomposed by the pressurized hot water 15, its decomposition product is dissolved and transferred to the pressurized hot water side 15.

[045] Além disso, a razão entre sólido e líquido é, de preferência, tal que o componente líquido seja o menor possível, porque a quantidade de calorpara decomposição hidrotérmica e a água recuperada podem ser reduzidos.[045] Furthermore, the ratio between solid and liquid is preferably such that the liquid component is as small as possible, because the amount of heat for hydrothermal decomposition and water recovered can be reduced.

[046] Aqui, a razão entre o peso da matéria prima de biomassa suprida e a água quente pressurizada varia dependendo da configuração do dispositivo, mas, por exemplo, de 1:1 a 1:10 é preferencial, e de 1:1 a 1:5 é mais preferencial.[046] Here, the ratio between the weight of the supplied biomass feedstock and the pressurized hot water varies depending on the device configuration, but, for example, 1:1 to 1:10 is preferred, and 1:1 to 1:5 is more preferred.

[047] De acordo com essa modalidade, em um dispositivo de reação do tipo que circula a pasta fluida, de modo que a matéria prima de biomassa 11 e a água sejam pré-misturadas e fornecidas à seção principal 13, uma quantidade razoavelmente grande de água em relação ao sólido (razão de 10 a 20 vezes em peso) deve ser adicionada para fornecer fluidez à pasta fluida, mas uma vez que a matéria prima de biomassa 11 e a água quente pressurizada 15, que remove o componente de lignina e o componente de hemicelulose na biomassa, são supridas à seção de decomposição hidrotérmica 17 por sistemas separados, a razão entre o peso do líquido e o sólido pode ser reduzida, o que contribui para o aprimoramento na economia do dispositivo.[047] According to this embodiment, in a reaction device of the type that circulates the slurry, so that the biomass raw material 11 and water are pre-mixed and supplied to the main section 13, a reasonably large amount of water to solid (10 to 20 times weight ratio) must be added to provide fluidity to the slurry, but since the biomass feedstock 11 and pressurized hot water 15, which removes the lignin component and the hemicellulose component in the biomass, are supplied to the hydrothermal decomposition section 17 by separate systems, the ratio between the weight of liquid and solid can be reduced, which contributes to the improvement in the economy of the device.

[048] Observe que na presente invenção, pelo fato de uma porção de gás estar presente dentro da seção principal, nitrogênio pressurizado (N2) 23 é fornecido ao lado interno.[048] Note that in the present invention, because a portion of gas is present within the main section, pressurized nitrogen (N2) 23 is supplied to the internal side.

[049] Além disso, a matéria prima de biomassa 11 na seção de decomposição hidrotérmica pode ser aquecida por troca de calor direto, colocando-se a mesma em contato com a água quente pressurizada 15 na seção principal. Observe que, se necessário, ela também pode ser aquecida usando vapor d’água ou similares, do lado de fora do sistema.[049] Furthermore, the biomass raw material 11 in the hydrothermal decomposition section can be heated by direct heat exchange by placing it in contact with the pressurized hot water 15 in the main section. Note that, if necessary, it can also be heated using water vapor or similar, outside the system.

[050] Aqui, o dispositivo de suprimento de biomassa 12 emprega um mecanismo de extrusão do tipo helicoidal tendo um mecanismo de vedação de material usando a própria biomassa, que fornece a matéria prima de biomassa sólida 11 desde pressão normal até pressão elevada.[050] Here, the biomass supply device 12 employs a helical-type extrusion mechanism having a material sealing mechanism using the biomass itself, which supplies the solid biomass raw material 11 from normal pressure to high pressure.

[051] Especificamente, por ter um mecanismo de extrusão que consiste em um corpo helicoidal 31 e um plugue de pressionamento 32, a matéria prima de biomassa 11 fornecida ao interior é comprimida para formar uma biomassa consolidada (plugue de biomassa) 33, e esta biomassa consolidada 33 faz a vedação do material, que bloqueia a pressão dentro do dispositivo de decomposição hidrotérmica. Sendo gradualmente empurrada pelo corpo helicoidal 31, a biomassa é gradualmente excisada da seção de ponta do plugue de pressio- namento 32, e a matéria prima de biomassa 11 é fornecida confiavelmente para a seção principal 13.[051] Specifically, by having an extrusion mechanism consisting of a helical body 31 and a pressing plug 32, the biomass raw material 11 supplied to the interior is compressed to form a consolidated biomass (biomass plug) 33, and this Consolidated biomass 33 seals the material, which blocks the pressure inside the hydrothermal decomposition device. Being gradually pushed by the helical body 31, the biomass is gradually excised from the tip section of the pressing plug 32, and the biomass raw material 11 is reliably supplied to the main section 13.

[052] Além disso, a estrutura da seção de descarga de biomassa 19 é similar àquela do dispositivo de suprimento de biomassa 12. Por ter um mecanismo de extrusão que inclui um corpo helicoidal 41 e um plugue de pressio- namento 42, o componente sólido de biomassa 18 que foi reagido no dispositivo de decomposição hidrotérmica é comprimido para formar um plugue de biomassa 43, e este plugue de biomassa 43 faz a vedação do material, que bloqueia a pressão dentro do dispositivo de decomposição hidrotérmica. Além disso, isto permite ao componente sólido de biomassa 18, que transferiu o componente de lignina e o componente de hemicelulose para o líquido de descarga hidrotérmica 16, ser descarregado sob desde pressão elevada até pressão normal. Neste momento, o componente de água restante é desidratado do plu- gue de biomassa 43.[052] Furthermore, the structure of the biomass discharge section 19 is similar to that of the biomass supply device 12. By having an extrusion mechanism that includes a helical body 41 and a pressing plug 42, the solid component of biomass 18 that has been reacted in the hydrothermal decomposition device is compressed to form a biomass plug 43, and this biomass plug 43 seals the material, which blocks the pressure within the hydrothermal decomposition device. Furthermore, this allows the solid biomass component 18, which has transferred the lignin component and the hemicellulose component to the hydrothermal discharge liquid 16, to be discharged under high pressure to normal pressure. At this time, the remaining water component is dehydrated from the biomass plug 43.

[053] Como este líquido de desidratação contém componentes solúveis em água quente pressurizada (componente de lignina e componente de hemi- celulose), ele é alimentado ao líquido de descarga hidrotérmica 16 e separadamente, tratado junto com o líquido de descarga hidrotérmica 16.[053] As this dehydration liquid contains components soluble in pressurized hot water (lignin component and hemicellulose component), it is fed to the hydrothermal discharge liquid 16 and separately treated together with the hydrothermal discharge liquid 16.

[054] Além disso, os componentes que impedem a sacarificação enzi- mática de agentes voláteis de baixo peso molecular e/ou que impedem a fer- mentação de etanol podem ser removidos por vaporização no dispositivo de descarga de biomassa 19.[054] Furthermore, components that prevent enzymatic saccharification of low molecular weight volatile agents and/or that prevent ethanol fermentation can be removed by vaporization in the biomass discharge device 19.

[055] Além disso, na presente invenção, colocando-se a matéria prima de biomassa 11 e a água quente pressurizada em contato oposto, os componentes facilmente solubilizáveis são sequencialmente descarregados na água quente, e além disso, pelo fato de o gradiente de temperatura da seção de alimentação de biomassa até a seção de alimentação de água quente variar, a decomposição excessiva do componente de hemicelulose é eliminada, e como resultado, o componente de sacarídeo de cinco carbonos pode ser recuperado de forma eficaz.[055] Furthermore, in the present invention, by placing the biomass raw material 11 and the pressurized hot water in opposite contact, the easily solubilized components are sequentially discharged into the hot water, and in addition, due to the fact that the temperature gradient from the biomass feed section to the hot water feed section varies, excessive decomposition of the hemicellulose component is eliminated, and as a result, the five-carbon saccharide component can be recovered effectively.

[056] Adicionalmente, a colocação das mesmas em contato oposto é preferencial de uma perspectiva de eficiência do sistema e porque o calor pode ser recuperado.[056] Additionally, placing them in opposite contact is preferred from a system efficiency perspective and because heat can be recovered.

[057] Aqui, o dispositivo de suprimento de biomassa 12 será descrito em detalhes.[057] Here, the biomass supply device 12 will be described in detail.

[058] O dispositivo de suprimento de biomassa 12 é um dispositivo para suprimento de matéria prima para fornecer matéria prima de biomassa 11, que é matéria prima em pó, sob desde pressão normal até uma pressão de não menos que 1,0 MPa, em que dispositivo é dotado de: um corpo helicoidal 31 que é fornecido dentro de um alimentador helicoidal 35 e comprime, gira e transporta a matéria prima de biomassa em pó 11 usando um motor M desde uma seção de alimentação de pressão normal 35a para a matéria prima de biomassa alimentada 11 até uma descarga de alta pressão 35b; e um plugue de pressionamento 32 fornecido do lado da seção da ponta 31d do corpo helicoidal 31, o plugue de pressionamento 32 tendo uma ponta de plugue 39 para reter um corpo consolidado de biomassa consolidada (plugue de biomassa) 33 contra a força de descarga da biomassa consolidada (plugue de biomassa) 33.O interior do alimentador helicoidal 35 compreende uma região de alimentação de matéria prima 51 para alimentar a matéria prima de biomassa 11 na direção de transporte de matéria prima usando o corpo helicoidal 31, uma região de compressão de matéria prima 52 para comprimir a matéria prima de biomassa, uma região de consolidação da matéria prima 53 para consolidar a matéria prima em pó sob a forma de uma rolha, e uma seção de vedação de material 54 para manter o campo de alta pressão dentro do dispositivo de decomposição usando a biomassa consolidada 33.[058] The biomass supply device 12 is a raw material supply device for supplying biomass raw material 11, which is powdered raw material, under from normal pressure to a pressure of not less than 1.0 MPa, at which device is provided with: a helical body 31 which is provided within a helical feeder 35 and compresses, rotates and transports the powdered biomass feedstock 11 using a motor M from a normal pressure feed section 35a to the feedstock from biomass fed 11 to a high pressure discharge 35b; and a pressing plug 32 provided on the side of the tip section 31d of the helical body 31, the pressing plug 32 having a plug tip 39 for retaining a consolidated body of consolidated biomass (biomass plug) 33 against the discharge force of the consolidated biomass (biomass plug) 33. The interior of the helical feeder 35 comprises a raw material feeding region 51 for feeding the biomass raw material 11 in the raw material transport direction using the helical body 31, a compression region of raw material 52 for compressing the biomass raw material, a raw material consolidation region 53 for consolidating the powdered raw material in the form of a stopper, and a material sealing section 54 for maintaining the high pressure field within the decomposition device using consolidated biomass 33.

[059] No dispositivo de suprimento de biomassa 12 desta modalidade, de modo a alimentar biomassa de maneira estável e contínua dentro de um dispositivo de reação que está sob um campo de alta pressão e alta temperatura 36 em uma alta pressão de não menos que 1,0 MPa, uma seção de vedação de material 54, para manter o campo de alta pressão, e um plugue de pressio- namento 32, tendo uma ponta de plugue 39 que pressiona a matéria prima de biomassa contra o fluxo da matéria prima de biomassa 11 para formar uma seção de vedação de material 54, são fornecidos.[059] In the biomass supply device 12 of this embodiment, so as to stably and continuously feed biomass into a reaction device that is under a high pressure and high temperature field 36 at a high pressure of not less than 1 .0 MPa, a material seal section 54, to maintain the high pressure field, and a pressure plug 32, having a plug tip 39 that presses the biomass feedstock against the flow of the biomass feedstock 11 to form a sealing section of material 54 are provided.

[060] Nesta modalidade, uma região de alimentação de matéria prima 51, que, confiavelmente, faz com que a matéria prima de biomassa 11 de baixa densidade aparente seja engolida pelo corpo helicoidal 31, uma região de compressão de matéria prima 52, que transporta a matéria prima de biomassa enquanto a comprime, uma região de consolidação da matéria prima 53, para aumentar ainda mais a pressão sobre a matéria prima de biomassa 11 até a pressão do campo de alta temperatura e alta pressão 36 poder ser mantida pela biomassa comprimida, e uma seção de vedação de material 54, que faz com que a matéria prima de biomassa consolidada (plugue de biomassa) 33 resida por um determinado tempo de modo a manter confiavelmente a pressão do campo de alta temperatura e alta pressão 36 são formadas.[060] In this embodiment, a raw material feeding region 51, which reliably causes low apparent density biomass raw material 11 to be swallowed by the helical body 31, a raw material compression region 52, which transports the biomass raw material while compressing it, a region of consolidation of the raw material 53, to further increase the pressure on the biomass raw material 11 until the pressure of the high temperature and high pressure field 36 can be maintained by the compressed biomass, and a material sealing section 54, which causes the consolidated biomass raw material (biomass plug) 33 to reside for a certain time so as to reliably maintain the pressure of the high temperature and high pressure field 36 are formed.

[061] Além disso, o campo de alta temperatura e alta pressão 36 está conectado com a seção principal 13 do dispositivo de decomposição hidrotér- mica de biomassa 10 ilustrado na Figura 5, e introduz a matéria prima de biomassa 33 no dispositivo.[061] Furthermore, the high temperature and high pressure field 36 is connected with the main section 13 of the biomass hydrothermal decomposition device 10 illustrated in Figure 5, and introduces the biomass raw material 33 into the device.

[062] Aqui, na região de consolidação da matéria prima 53, a pressão elevada reduz quando a seção de ponta 31d do corpo helicoidal 31 desgasta, e desta forma, para que a matéria prima consolidada da seção de vedação de material 54 não retroceda, como uma região de retorno, a região de consolidação da matéria prima 53 tem um comprimento de não menos que o comprimento do dispositivo helicoidal necessário para demonstrar a capacidade teórica de pressurização.[062] Here, in the raw material consolidation region 53, the high pressure reduces when the tip section 31d of the helical body 31 wears, and in this way, so that the consolidated raw material of the material sealing section 54 does not recoil, As a return region, the raw material consolidation region 53 has a length of no less than the length of the helical device necessary to demonstrate theoretical pressurization capacity.

[063] Além disso, o alimentador helicoidal 35 tem sulcos na superfície interna de um cilindro de modo a comprimir e pressurizar a matéria prima de biomassa 11. O formato destes sulcos pode ser um formato em espiral ou um formato reto. A profundidade do sulco é determinada de acordo com o tamanho de partícula da matéria prima, mas pode ser, por exemplo, de 1 a 10 mm, e com mais preferência, de 2,5 a 5 mm. A área de superfície de instalação dos sulcos pode ser de 30 a 80% da face periférica interna do alimentador helicoidal 35.[063] Furthermore, the helical feeder 35 has grooves on the inner surface of a cylinder in order to compress and pressurize the biomass feedstock 11. The shape of these grooves can be a spiral shape or a straight shape. The depth of the groove is determined according to the particle size of the raw material, but may be, for example, 1 to 10 mm, and more preferably, 2.5 to 5 mm. The installation surface area of the grooves can be 30 to 80% of the inner peripheral face of the screw feeder 35.

[064] Além disso, a região de formação de sulco vai, de preferência, desde a região de alimentação de matéria prima 51 até a região de consolidação da matéria prima 53. Os sulcos podem ser espirais ou paralelos ao eixo do corpo helicoidal 35.[064] Furthermore, the groove formation region preferably goes from the raw material feeding region 51 to the raw material consolidation region 53. The grooves can be spiral or parallel to the axis of the helical body 35.

[065] Na região de alimentação de matéria prima 51, a matéria prima alimentada é transportada pelo corpo helicoidal 31 para a região de compressão de matéria prima 52.[065] In the raw material feeding region 51, the fed raw material is transported by the helical body 31 to the raw material compression region 52.

[066] Na região de compressão de matéria prima 52, a matéria prima de biomassa 11 é comprimida. Para evitar bloqueio causado pela rápida compressão, o comprimento L2 da região de compressão de matéria prima 52 é de 2D1 a 6D1 em relação a D1.[066] In the raw material compression region 52, the biomass raw material 11 is compressed. To avoid blockage caused by rapid compression, the length L2 of the raw material compression region 52 is 2D1 to 6D1 relative to D1.

[067] Na região de compressão de matéria prima 52, a densidade da matéria prima de biomassa 11 aumenta gradualmente ao longo da direção de transporte, e a densidade da matéria prima de biomassa 11 que atravessa a seção terminal 52a da região de compressão de matéria prima 52 é de 0,04 a 1,2 kg-seco/L.[067] In the raw material compression region 52, the density of the biomass raw material 11 gradually increases along the transport direction, and the density of the biomass raw material 11 that passes through the terminal section 52a of the material compression region prima 52 is 0.04 to 1.2 kg-dry/L.

[068] Na região de consolidação da matéria prima 53, a matéria prima consolidada na região de compressão de matéria prima 52 é adicionalmente comprimida para uma densidade aparente capaz de fazer vedação, e a densidade da matéria prima de biomassa 11 é de 0,2 a 1,2 kg-seco/L. O comprimento (parte principal do dispositivo helicoidal) L3 da região de consolidação da matéria prima 53 é de 2D2 a 6D2 em relação ao diâmetro do cilindro D2.[068] In the raw material consolidation region 53, the consolidated raw material in the raw material compression region 52 is further compressed to an apparent density capable of sealing, and the density of the biomass raw material 11 is 0.2 at 1.2 kg-dry/L. The length (main part of the helical device) L3 of the raw material consolidation region 53 is 2D2 to 6D2 relative to the diameter of the cylinder D2.

[069] O comprimento L3 da região de consolidação da matéria prima 53 pode ser de não menos que 1 D2, e é, de preferência, de 2D2 a 4D2 em relação a D2.[069] The length L3 of the raw material consolidation region 53 may be no less than 1 D2, and is preferably 2D2 to 4D2 in relation to D2.

[070] Além disso, a profundidade dos sulcos do dispositivo helicoidal (altura da lâmina do dispositivo helicoidal) da região de consolidação da matéria prima 53 não é maior que 1/4 D2 em relação ao diâmetro D2.[070] Furthermore, the depth of the grooves of the helical device (height of the helical device blade) of the raw material consolidation region 53 is not greater than 1/4 D2 in relation to the diameter D2.

[071] Na seção de vedação de material 54, a matéria prima de biomassa é comprimida de 0,2 a 1,2 kg-seco/L.[071] In the material sealing section 54, the biomass raw material is compressed from 0.2 to 1.2 kg-dry/L.

[072] Aqui, para prender a vedação da seção de vedação de material 54, o plugue de pressionamento 32 tendo a ponta de plugue 39 é usado como um meio de pressionamento de modo que ele pressione contra uma pressão da biomassa consolidada 33.[072] Here, to secure the seal of the material sealing section 54, the pressing plug 32 having the plug tip 39 is used as a pressing means so that it presses against a pressure of the consolidated biomass 33.

[073] Aqui, a força de pressionamento do plugue de pressionamento 32 varia dependendo do estado de consolidação da biomassa, mas é, por exemplo, de 20 a 50 kgf/cm2.[073] Here, the pressing force of the pressing plug 32 varies depending on the state of consolidation of the biomass, but is, for example, 20 to 50 kgf/cm2.

[074] Além disso, um meio de pressionamento como, por exemplo, um cilindro hidráulico de óleo, um cilindro pneumático, ou cilindro hidráulico de água pode ser usado como o plugue de pressionamento 32.[074] Furthermore, a pressing means such as, for example, a hydraulic oil cylinder, a pneumatic cylinder, or a hydraulic water cylinder can be used as the pressing plug 32.

[075] Para excisar de maneira estável a biomassa consolidada 33 da seção de vedação de material 54, a ponta da ponta de plugue 39 do plugue de pressionamento 32 tem um formato de cone.[075] To stably excise the consolidated biomass 33 from the material sealing section 54, the tip of the plug tip 39 of the pressing plug 32 has a cone shape.

[076] Ela tem, também, um formato de cone de modo a esmagar a biomassa consolidada 33 para um formato de rosca desde a seção de excisão 37.[076] It also has a cone shape in order to crush the consolidated biomass 33 into a donut shape from the excision section 37.

[077] Os formatos do plugue são ilustrados nas Figuras 2-1 a 2-3.[077] The plug formats are illustrated in Figures 2-1 to 2-3.

[078] Na ponta de plugue 39 da Figura 2-1, o lado da ponta consiste em um formato de três estágios tendo uma seção de cone 39a, uma seção de coluna 39b, e uma seção de cone truncada 39c, de modo que a matéria prima de biomassa seja excisada na face lateral da seção de cone truncada 39c.[078] In the plug tip 39 of Figure 2-1, the tip side consists of a three-stage shape having a cone section 39a, a column section 39b, and a truncated cone section 39c, so that the biomass feedstock is excised on the side face of the truncated cone section 39c.

[079] Na ponta de plugue 39 da Figura 2-2, o lado da ponta consiste em um formato de dois estágios tendo uma seção de cone 39a e uma seção de cone truncada 39c, de modo que a matéria prima de biomassa seja excisada na face lateral da seção de cone truncada 39c.[079] In the plug tip 39 of Figure 2-2, the tip side consists of a two-stage shape having a cone section 39a and a truncated cone section 39c, so that the biomass feedstock is excised in the side face of truncated cone section 39c.

[080] Na ponta de plugue 39 da Figura 2-3, o lado da ponta consiste em um formato de um estágio tendo apenas uma seção de cone 39a, de modo que a matéria prima de biomassa seja excisada na face lateral da seção de cone 39a.[080] In the plug tip 39 of Figure 2-3, the side of the tip consists of a one-stage shape having only one cone section 39a, so that the biomass raw material is excised on the side face of the cone section 39a.

[081] Além disso, o formato da seção de vedação de material 54 é um formato reto ou um formato afunilado que se alarga no lado da saída (ângulo a de O a 5 graus).[081] Furthermore, the shape of the material sealing section 54 is a straight shape or a tapered shape that widens on the outlet side (angle a from 0 to 5 degrees).

[082] A descarga da biomassa consolidada 33 é aprimorada pelo uso de um formato afunilado.[082] The discharge of consolidated biomass 33 is improved by the use of a funnel shape.

[083] Conforme descrito acima, no dispositivo de suprimento de biomassa 12 de acordo com essa modalidade, a matéria prima de biomassa pode ser fornecida, de maneira estável e contínua, em um campo de alta temperatura e alta pressão 36 enquanto uma alta pressão de não menos que 1,0 Mpa (adicionalmente, não menos que 2,0 MPa) é mantida pela biomassa consolidada, porque o interior do alimentador helicoidal 35 compreende uma região de alimentação de matéria prima 51 para alimentar a matéria prima em pó na direção de transporte de matéria prima usando um meio helicoidal, uma região de compressão de matéria prima 52 para comprimir a matéria prima em pó, uma região de consolidação da matéria prima 53 para consolidar a matéria prima em pó sob a forma de uma rolha, e uma seção de vedação de material 54 para manter um campo de alta pressão usando a biomassa consolidada comprimida.[083] As described above, in the biomass supply device 12 according to this embodiment, the biomass raw material can be supplied, in a stable and continuous manner, in a high temperature and high pressure field 36 while a high pressure of not less than 1.0 MPa (additionally, not less than 2.0 MPa) is maintained by the consolidated biomass, because the interior of the screw feeder 35 comprises a raw material feeding region 51 for feeding the powdered raw material in the direction of raw material conveying using a helical means, a raw material compression region 52 for compressing the raw material into powder, a raw material consolidation region 53 for consolidating the raw material into powder in the form of a stopper, and a section of material seal 54 to maintain a high pressure field using the compressed consolidated biomass.

[084] Modalidades do corpo helicoidal serão descritas com referência às Figuras 3 e 4.[084] Modalities of the helical body will be described with reference to Figures 3 and 4.

[085] O corpo helicoidal 31A ilustrado na Figura 3 é instalado quando a superfície periférica externa do alimentador helicoidal 35 tem um formato afunilado.[085] The helical body 31A illustrated in Figure 3 is installed when the outer peripheral surface of the helical feeder 35 has a tapered shape.

[086] No caso do alimentador helicoidal afunilado 35, conforme ilustrado na figura 3, a profundidade do sulco e a parte principal do corpo helicoidal 31A mudam um pouco na direção da seção de ponta 31d.[086] In the case of the tapered helical feeder 35, as illustrated in figure 3, the depth of the groove and the main part of the helical body 31A changes slightly in the direction of the tip section 31d.

[087] Nesta modalidade, os primeiros cinco sulcos 31a do corpo helicoidal 31A são a região de alimentação de matéria prima 51, os cinco sulcos seguintes 31 b são a região de compressão de matéria prima 52 para comprimir a matéria prima em pó, e os últimos quatro sulcos 31c são a região de con- solidação da matéria prima 53 para consolidar a matéria prima em pó sob a forma de uma rolha.[087] In this embodiment, the first five grooves 31a of the helical body 31A are the raw material feeding region 51, the next five grooves 31 b are the raw material compression region 52 for compressing the raw material into powder, and the The last four grooves 31c are the raw material consolidation region 53 for consolidating the powdered raw material in the form of a cork.

[088] Portanto, quando uma quantidade prescrita de biomassa é alimentada na seção de alimentação, o volume dos bolsos do sulco é pequeno, e como resultado, seu volume é consolidado, o que garante a compressão e consolidação da biomassa.[088] Therefore, when a prescribed amount of biomass is fed into the feeding section, the volume of the groove pockets is small, and as a result, their volume is consolidated, which ensures compression and consolidation of the biomass.

[089] O corpo helicoidal 31 B ilustrado na Figura 4 é instalado no caso em que o diâmetro da superfície periférica externa do alimentador helicoidal 35 é constante.[089] The helical body 31 B illustrated in Figure 4 is installed in the case where the diameter of the outer peripheral surface of the helical feeder 35 is constant.

[090] No caso de um alimentador helicoidal de diâmetro constante 35, conforme ilustrado na figura 4, a parte principal do corpo helicoidal 31A é constante, e a profundidade dos sulcos 31b e 31c muda de modo a se tornar gradualmente mais rasa na direção da seção de ponta 31d.[090] In the case of a constant diameter helical feeder 35, as illustrated in figure 4, the main part of the helical body 31A is constant, and the depth of the grooves 31b and 31c changes so as to become gradually shallower in the direction of tip section 31d.

[091] Nesta modalidade, os primeiros quatro sulcos 31a do corpo helicoidal 31B são a região de alimentação de matéria prima 51, os quatro sulcos seguintes 31 b são a região de compressão de matéria prima 52 para comprimir a matéria prima em pó, e os últimos quatro sulcos 31c são a região de consolidação da matéria prima 53 para consolidar a matéria prima em pó sob a forma de uma rolha.[091] In this embodiment, the first four grooves 31a of the helical body 31B are the raw material feeding region 51, the next four grooves 31 b are the raw material compression region 52 for compressing the raw material into powder, and the The last four grooves 31c are the raw material consolidation region 53 for consolidating the powdered raw material in the form of a stopper.

[092] Portanto, quando uma quantidade prescrita de biomassa é alimentada na seção de alimentação, o volume dos bolsos do sulco é pequeno, e como resultado, seu volume é consolidado, o que garante a compressão e consolidação da biomassa.[092] Therefore, when a prescribed amount of biomass is fed into the feeding section, the volume of the groove pockets is small, and as a result, their volume is consolidated, which ensures compression and consolidation of the biomass.

[093] Esta modalidade foi descrita usando matéria prima de biomassa de baixa densidade aparente como a matéria prima em pó, mas a presente invenção não é limitada a isto e pode também ser empregada para um dispositivo para suprimento de matéria prima usado quando se fornece matéria primaem pó de baixa densidade aparente em um campo de alta pressão. Lista de sinais de referência 10 DISPOSITIVO DE DECOMPOSIÇÃO HIDROTÉRMICA DE BIOMASSA 11 MATÉRIA PRIMA DE BIOMASSA 12 DISPOSITIVO DE SUPRIMENTO DE BIOMASSA 13 SEÇÃO PRINCIPAL 14 DISPOSITIVO HELICOIDAL 15 ÁGUA QUENTE PRESSURIZADA 16 LÍQUIDO DE DESCARGA DE ÁGUA QUENTE 17 SEÇÃO DE DECOMPOSIÇÃO HIDROTÉRMICA 18 COMPONENTE SÓLIDO DE BIOMASSA 19 SEÇÃO DE DESCARGA DE BIOMASSA 31 CORPO HELICOIDAL 31a a 31c SULCOS 32 PLUGUE DE PRESSIONAMENTO 33 BIOMASSA CONSOLIDADA 35 ALIMENTADOR HELICOIDAL 36 CAMPO DE ALTA TEMPERATURA E ALTA PRESSÃO 39 PONTA DE PLUGUE 51 REGIÃO DE ALIMENTAÇÃO DE MATÉRIA PRIMA 52 REGIÃO DE COMPRESSÃO DE MATÉRIA PRIMA 53 REGIÃO DE CONSOLIDAÇÃO DA MATÉRIA PRIMA 54 SEÇÃO DE VEDAÇÃO DE MATERIAL[093] This embodiment has been described using low apparent density biomass raw material as the powdered raw material, but the present invention is not limited to this and can also be used for a raw material supply device used when supplying raw material prime powder of low apparent density in a high pressure field. List of reference signals 10 HYDROTHERMAL BIOMASS DECOMPOSITION DEVICE 11 BIOMASS RAW MATERIAL 12 BIOMASS SUPPLY DEVICE 13 MAIN SECTION 14 HELICAL DEVICE 15 PRESSURIZED HOT WATER 16 HOT WATER DISCHARGE LIQUID 17 DECOMPOSITION SECTION HYDROTHERMAL 18 SOLID BIOMASS COMPONENT 19 BIOMASS DISCHARGE SECTION 31 HELICAL BODY 31a to 31c GROOVES 32 PRESSURE PLUG 33 CONSOLIDATED BIOMASS 35 HELICAL FEEDER 36 HIGH TEMPERATURE AND HIGH PRESSURE FIELD 39 PLUG TIP 51 RAW MATERIAL FEEDING REGION 52 RE RAW MATERIAL COMPRESSION GION 53 RAW MATERIAL CONSOLIDATION REGION 54 MATERIAL SEALING SECTION

Claims

1. Raw material supply device for supplying a powdered raw material under conditions of normal pressure to high pressure, CHARACTERIZED by comprising: a helical body that is provided within a helical feeder and compresses, rotates and transports the powdered raw material using a driving means from a normal pressure feed section for the powdered raw material fed to a high pressure discharge section; and a pressing means equipped with a plug tip having a truncated cone section or a cone section that is provided on one side of the tip section of the helical body and maintains a consolidated state of the powdered raw material against a discharge force of the consolidated powder raw material, an interior of the screw feeder comprising a raw material feeding region for feeding the powder raw material into a powder raw material transport direction using the screw body, a raw material compression region for compressing the powdered raw material, a raw material consolidation region for consolidating the powdered raw material into a stopper-type plug, and a material sealing section for maintaining a high pressure field using the consolidated powdered raw material, wherein the material sealing section has an excision section on an exit side of the material sealing section to break the consolidated powdered raw material through a side face of the truncated cone section or the cone section of the tip. plug.

2. Device for supplying raw material, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that: a powdered raw material is used that has an apparent density of 0.01 to 0.3 kg-dry/L, the density of raw material powder in the raw material feeding region is 0.01 to 0.3 kg-dry/L, the density of raw material powder gradually increases along the transport direction in the raw material compression region, the density of the powdered raw material passing through a terminal section of the raw material compression region is 0.04 to 1.2 kg-dry/L, and the density of the material sealing section using the raw material in powder in the raw material consolidation region is maintained at 0.2 to 1.2 kg-dry/L.

3. Device for supplying raw material, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that in the material sealing section, the powdered raw material is compressed to 0.2 to 1.2 kg-dry/L.

4. Device for supplying raw materials, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the high pressure field is not less than 1.0 MPa.

5. Device for supplying raw material, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the powdered raw material is made from cellulose-based biomass.

6. Device for supplying raw material, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the excision section is arranged within the outlet of the material sealing section to break the powdered raw material consolidated in a donut shape from the same.

7. Biomass decomposition device for decomposing biomass raw material supplied by the raw material supply device defined in claim 1 and having cellulose, hemicellulose and lignin, CHARACTERIZED by comprising: a hydrothermal decomposition section that transports the supplied powdered raw material by the device for supplying raw material within a main section from either side to the other side by a helical conveying device, delivers pressurized hot water, the pressurized hot water being treatment water, to one interior of the main section from another side that differs from the powder raw material supply location, and carries out hydrothermal decomposition while placing the powder raw material and pressurized hot water in opposite contact, transfers a hydrothermal decomposition component to a hydrothermal discharge liquid, the discharge liquid hydrothermal being pressurized hot water that is discharged, and separates a lignin component and a hemicellulose component from the powdered raw material; and a biomass discharge section that discharges a solid biomass component from the other side of the main section.