BR112019009270B1

BR112019009270B1 - METHOD AND DEVICE FOR BIOMASS IMPREGNATION

Info

Publication number: BR112019009270B1
Application number: BR112019009270-6A
Authority: BR
Inventors: Andreas AVERHEIM; Per GRUNDSTRÖM; Anders LÖFSTRÖM
Original assignee: Valmet Ab
Priority date: 2016-12-08
Filing date: 2017-12-07
Publication date: 2023-09-05

Abstract

A invenção refere-se a um método para impregnação de biomassa (10). Em uma etapa (S100) do método, uma unidade de reator (11) é alimentada com biomassa (10) por meio de uma rosca de compressão (12). Em outra etapa (S200), a unidade de reator (11) é pelo menos parcialmente cheia até um nível de enchimento predeterminado (13) com um reagente (18), de modo que ocorra uma reação entre a biomassa alimentada (10) e o reagente (18) a fim de obter uma biomassa impregnada. Em outra etapa (S300), a biomassa impregnada (10) é descarregada da unidade de reator (11) para processamento adicional (S300). A invenção refere-se, adicionalmente, a um dispositivo (1) para impregnação de biomassa (10).The invention relates to a method for impregnating biomass (10). In one step (S100) of the method, a reactor unit (11) is fed with biomass (10) through a compression screw (12). In another step (S200), the reactor unit (11) is at least partially filled to a predetermined filling level (13) with a reagent (18), so that a reaction occurs between the fed biomass (10) and the reagent (18) in order to obtain an impregnated biomass. In another step (S300), the impregnated biomass (10) is discharged from the reactor unit (11) for further processing (S300). The invention additionally relates to a device (1) for impregnating biomass (10).

Description

FIELD OF INVENTION

[001] A invenção refere-se, em geral, aos sistemas de impregnação. Em particular, a invenção refere-se a um método para impregnação de biomassa e um dispositivo para impregnação de biomassa.[001] The invention relates, in general, to impregnation systems. In particular, the invention relates to a method for impregnating biomass and a device for impregnating biomass.

BASICS OF THE INVENTION

[002] Atualmente, diferentes sistemas de impregnação como sistemas de embebimento e de pulverização são usados para a impregnação de biomassa em processos de polpeamento na indústria de papel e, também, para umectação da biomassa. A biomassa usada em tais processos de polpeamento pode, por exemplo, ser material lenhoso, resíduo agrícola, gramínea, ou resíduos da indústria de açúcar ou de etanol. Ácido ou outros catalisadores são adicionados à biomassa usando embebimento ou pulverização antes do estágio de hidrólise. Entretanto, o embebimento de biomassa em sistemas de hidrólise comerciais exige tanques muito grandes, que não são uma opção viável. A pulverização não permite que produtos químicos penetrem completamente na biomassa o que resulta em uma distribuição desigual de ácido e de outros catalisadores acarretando cinética química prejudicada no estágio de hidrólise. Isto, por sua vez, resulta em um rendimento mais baixo de matéria seca e em uma quantidade mais alta de produtos indesejados.[002] Currently, different impregnation systems such as soaking and spraying systems are used for impregnating biomass in pulping processes in the paper industry and also for wetting biomass. The biomass used in such pulping processes may, for example, be woody material, agricultural waste, grasses, or waste from the sugar or ethanol industry. Acid or other catalysts are added to the biomass using soaking or spraying before the hydrolysis stage. However, embedding biomass in commercial hydrolysis systems requires very large tanks, which are not a viable option. Spraying does not allow chemicals to completely penetrate the biomass, which results in an uneven distribution of acid and other catalysts, resulting in impaired chemical kinetics in the hydrolysis stage. This, in turn, results in a lower dry matter yield and a higher quantity of unwanted products.

SUMMARY OF THE INVENTION

[003] Um objetivo da presente invenção é prover uma impregnação intensificada de biomassa.[003] An objective of the present invention is to provide an intensified impregnation of biomass.

[004] De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é provido um método para impregnação de biomassa. Em uma primeira etapa do método, uma unidade de reator é alimentada com biomassa por meio de uma rosca de compressão (“plug screw”). Em outra etapa do método, a unidade de reator é pelo menos parcialmente cheia até um nível de enchimento predeterminado com um reagente, de modo que uma reação entre a biomassa alimentada e o reagente ocorra a fim de obter uma biomassa impregnada. O reagente, que pode ser um catalisador, é uniformemente distribuído na biomassa quando é adicionado à unidade de reator. Em outra etapa, a biomassa impregnada é descarregada da unidade de reator para processamento adicional. O processamento adicional pode compreender, por exemplo, uma etapa de hidrólise, um tratamento térmico em uma temperatura predeterminada ou a aplicação de uma pressão predeterminada.[004] According to a first aspect of the invention, a method for impregnating biomass is provided. In a first step of the method, a reactor unit is fed with biomass through a compression screw (“plug screw”). In another step of the method, the reactor unit is at least partially filled to a predetermined filling level with a reagent, so that a reaction between the fed biomass and the reagent occurs in order to obtain an impregnated biomass. The reactant, which may be a catalyst, is evenly distributed in the biomass when it is added to the reactor unit. In another step, the impregnated biomass is discharged from the reactor unit for further processing. Further processing may comprise, for example, a hydrolysis step, a heat treatment at a predetermined temperature or the application of a predetermined pressure.

[005] O uso de um tal método para impregnação de biomassa, no qual um nível de enchimento predeterminado com reagente está presente, permite que a biomassa seja impregnada em uma maneira homogênea. Em outras palavras, a biomassa é conduzida através do reagente dentro da unidade de reator de modo que a biomassa inteira possa ser permeada com o reagente o que resulta em uma impregnação aprimorada da biomassa dentro da unidade de reator. O reagente pode ser, por exemplo, um líquido que enche a unidade de reator e que enche a unidade de reator até que seja alcançado um nível de enchimento predeterminado. A vantagem de que a biomassa inteira, que é conduzida através da unidade de reator, possa ser impregnada, por exemplo pela permeação da biomassa com o reagente líquido, é baseada no fato de que nenhuma biomassa pode deixar a unidade de reação sem ser homogeneamente impregnada. Em outras palavras, o reagente líquido está penetrando na estrutura do material e nos poros da biomassa de modo que o reagente líquido possa ser uniformemente distribuído dentro da biomassa.[005] The use of such a method for impregnating biomass, in which a predetermined filling level with reagent is present, allows the biomass to be impregnated in a homogeneous manner. In other words, the biomass is driven through the reactant within the reactor unit so that the entire biomass can be permeated with the reactant which results in improved impregnation of the biomass within the reactor unit. The reactant may be, for example, a liquid that fills the reactor unit and fills the reactor unit until a predetermined filling level is reached. The advantage that the entire biomass, which is led through the reactor unit, can be impregnated, for example by permeating the biomass with the liquid reactant, is based on the fact that no biomass can leave the reaction unit without being homogeneously impregnated. . In other words, the liquid reagent is penetrating the structure of the material and the pores of the biomass so that the liquid reagent can be evenly distributed within the biomass.

[006] O método pode ser usado para produzir papel, por exemplo, após a biomassa impregnada ter sido adicionalmente processada. Em geral, o método pode ser aplicado na indústria de polpa e de papel.[006] The method can be used to produce paper, for example, after the impregnated biomass has been further processed. In general, the method can be applied in the pulp and paper industry.

[007] A biomassa pode ser, por exemplo, material lenhoso, como eucalipto, álamo e outra madeira dura ou espécie semelhante a pinheiro, abeto e outra madeira macia. A biomassa pode ser, também, resíduo agrícola, como palha, especialmente palha de trigo e palha de cana-de-açúcar, sabugos de milho e forragem de milho, cascas ou cachos de frutas vazios. A biomassa pode ser, também, gramínea, por exemplo, canas-do-reino, miscanto, Arundo donax, ou gramínea energética. Ademais, a biomassa pode ser um material residual da indústria de açúcar ou de etanol, como bagaço, palha de cana-de- açúcar, ou polpa de beterraba sacarina.[007] Biomass can be, for example, woody material, such as eucalyptus, poplar and other hardwood or species similar to pine, fir and other softwood. Biomass can also be agricultural residue, such as straw, especially wheat straw and sugar cane straw, corn cobs and corn fodder, husks or empty fruit bunches. The biomass can also be grass, for example, reed, miscanthus, Arundo donax, or energetic grass. Furthermore, biomass can be a waste material from the sugar or ethanol industry, such as bagasse, sugar cane straw, or sugar beet pulp.

[008] A alimentação da unidade de reator com biomassa é garantida pela rosca de compressão que transporta a biomassa para dentro da unidade de reator onde a impregnação ocorre. A rosca de compressão pode ser, também, definida como alimentador de rosca de compressão. Em particular, a rosca de compressão pode ser uma parte do alimentador de rosca de compressão. Após a impregnação da biomassa na unidade de reator, a biomassa impregnada é descarregada da unidade de reator e posteriormente, por exemplo, transportada para um estágio de hidrólise.[008] Feeding the reactor unit with biomass is guaranteed by the compression screw that transports the biomass into the reactor unit where impregnation takes place. The compression screw can also be defined as a compression screw feeder. In particular, the compression screw may be a part of the compression screw feeder. After impregnation of the biomass in the reactor unit, the impregnated biomass is discharged from the reactor unit and subsequently, for example, transported to a hydrolysis stage.

[009] A rosca de compressão é um meio de transporte que, pela rotação ao redor de um eixo geométrico, transporta a biomassa para dentro da unidade de reator. Por meio da rosca de compressão, é possível gerar um bloco de biomassa em uma entrada da unidade de reator.[009] The compression screw is a means of transport that, by rotating around a geometric axis, transports the biomass into the reactor unit. Using the compression screw, it is possible to generate a block of biomass at an inlet of the reactor unit.

[0010] A unidade de reator pode ter o formato de um tubo ou recipiente longitudinal, que é cheio com o reagente até um nível de enchimento predeterminado ou uma altura de enchimento predeterminada do recipiente ou do tubo. Em particular, a unidade de reator pode ter o formato de um vaso longitudinal, sendo que o vaso é cheio com o reagente até um nível de enchimento predeterminado ou uma altura de enchimento predeterminada do vaso. A unidade de reator longitudinal pode estar verticalmente posicionada com respeito à superfície da Terra de modo que a unidade de reator seja cheia até o nível de enchimento predeterminado ao longo de todo o seu diâmetro ou ao longo de toda a sua largura. A biomassa, que é alimentada à unidade de reator, pode entrar na unidade de reator em uma parte do fundo da unidade de reator de modo que a biomassa seja, então, transportada para uma parte superior da unidade de reator onde a biomassa impregnada é descarregada. Vantajosamente, uma tal disposição da unidade de reator fornece uma impregnação completa, por exemplo uma impregnação homogênea e uniforme da biomassa porque a biomassa é completamente penetrada pelo reagente líquido. A impregnação pode ocorrer sem reação com produtos químicos, isto é, pode não haver reação entre a biomassa e um produto químico.[0010] The reactor unit may be in the form of a longitudinal tube or container, which is filled with the reagent to a predetermined filling level or a predetermined filling height of the container or tube. In particular, the reactor unit may be in the shape of a longitudinal vessel, wherein the vessel is filled with the reactant to a predetermined filling level or a predetermined filling height of the vessel. The longitudinal reactor unit may be positioned vertically with respect to the surface of the Earth so that the reactor unit is filled to the predetermined filling level along its entire diameter or along its entire width. The biomass, which is fed to the reactor unit, may enter the reactor unit in a bottom part of the reactor unit so that the biomass is then transported to an upper part of the reactor unit where the impregnated biomass is discharged. . Advantageously, such an arrangement of the reactor unit provides a complete impregnation, for example a homogeneous and uniform impregnation of the biomass because the biomass is completely penetrated by the liquid reactant. Impregnation can occur without reaction with chemicals, that is, there may be no reaction between the biomass and a chemical product.

[0011] A unidade de reator pode ter uma altura entre cerca de 1 metro e cerca de 20 metros. A seção transversal da unidade de reator pode ter um formato de um círculo ou uma seção transversal substancialmente alongada, por exemplo uma seção transversal oval. O diâmetro da unidade de reator pode estar entre 0,15 metro e 2,5 metros.[0011] The reactor unit may have a height of between about 1 meter and about 20 meters. The cross-section of the reactor unit may have a circle shape or a substantially elongated cross-section, for example an oval cross-section. The diameter of the reactor unit can be between 0.15 meters and 2.5 meters.

[0012] A alimentação da unidade de reator está preferencialmente localizada na parte do fundo ou a montante da unidade de reator, por exemplo entre 0 metro e 1 metro medida a partir do fundo da unidade de reator vertical. A parte do fundo da unidade de reator é preferencialmente acoplada a um cone de expansão ou a um cone de entrada que é parte de um membro de retenção. O membro de retenção será descrito com mais detalhes na descrição das Figuras.[0012] The feed of the reactor unit is preferably located at the bottom or upstream of the reactor unit, for example between 0 meter and 1 meter measured from the bottom of the vertical reactor unit. The bottom part of the reactor unit is preferably coupled to an expansion cone or an inlet cone which is part of a retaining member. The retaining member will be described in more detail in the description of the Figures.

[0013] A entrada para o reagente pode estar localizada em posições diferentes no cone de expansão. Por exemplo, sob o cone, sobre o cone ou regularmente posicionada ao redor do cone. A entrada pode, também, estar localizada no fundo da unidade de reator, por exemplo sob a unidade de reator, ou em outras posições diferentes no reator, por exemplo em uma parede lateral da unidade de reator. A descarga é realizada preferencialmente no topo do reator, por exemplo na parte a jusante do reator. Uma rosca transportadora pode ser usada para transportar o material impregnado para fora da unidade de reator, por exemplo para uma calha de escoamento. A biomassa impregnada pode, também, cair diretamente para dentro de uma calha de escoamento ou para dentro de um dispositivo de transporte ou transportador localizado a jusante da unidade de reator.[0013] The inlet for the reagent can be located in different positions in the expansion cone. For example, under the cone, over the cone or regularly positioned around the cone. The inlet may also be located at the bottom of the reactor unit, for example under the reactor unit, or in other different positions in the reactor, for example on a side wall of the reactor unit. The discharge is preferably carried out at the top of the reactor, for example in the downstream part of the reactor. A screw conveyor can be used to convey the impregnated material out of the reactor unit, for example to a drain chute. The impregnated biomass may also fall directly into a flow chute or into a transport device or conveyor located downstream of the reactor unit.

[0014] De acordo com uma modalidade da invenção, o método compreende uma etapa adicional na qual a biomassa é comprimida por meio da rosca de compressão antes da alimentação da biomassa para dentro da unidade de reator.[0014] According to one embodiment of the invention, the method comprises an additional step in which the biomass is compressed by means of the compression screw before feeding the biomass into the reactor unit.

[0015] Dessa forma, a rosca de compressão é também configurada para comprimir a biomassa adicionalmente à alimentação da biomassa para dentro da unidade de reator. A compressão é vantajosa porque a biomassa, quando é, por exemplo, distribuída por um fornecedor, pode ser um material muito volumoso. Este é especialmente o caso se for usado material não lenhoso. Este material volumoso pode ser comprimido de modo que um bloco de biomassa seja gerado antes da entrada na unidade de reator. Na rosca de compressão, ocorre uma compressão volumétrica da biomassa devido à geometria da rosca. Entretanto, uma compressão também ocorre em um tubo de compressão que está adaptado para transferir a biomassa para a unidade de reator. A compressão neste tubo de compressão é devido à fricção e à pressão aplicada por um membro de retenção, por exemplo um amortecedor de recuo, como será descrito adiante neste documento. O tubo de compressão pode ser uma porção do alimentador de rosca de compressão localizado a jusante da rosca de compressão, isto é, o tubo de compressão pode estar na extremidade da área de compressão volumétrica na qual é realizada a compressão volumétrica da biomassa.[0015] In this way, the compression screw is also configured to compress the biomass in addition to feeding the biomass into the reactor unit. Compression is advantageous because biomass, when it is, for example, distributed by a supplier, can be a very bulky material. This is especially the case if non-woody material is used. This bulky material can be compressed so that a block of biomass is generated before entering the reactor unit. In the compression screw, volumetric compression of the biomass occurs due to the geometry of the screw. However, compression also occurs in a compression tube that is adapted to transfer the biomass to the reactor unit. Compression in this compression tube is due to friction and pressure applied by a retaining member, for example a recoil damper, as will be described later in this document. The compression tube may be a portion of the compression screw feeder located downstream of the compression screw, that is, the compression tube may be at the end of the volumetric compression area in which the volumetric compression of the biomass is carried out.

[0016] De acordo com uma modalidade da invenção, uma pré- compressão da biomassa é conduzida por meio de uma rosca alimentadora forçada antes da alimentação da biomassa para dentro da unidade de reator. Neste caso, a biomassa é pré-comprimida pela rosca alimentadora forçada antes de ela ser comprimida pela rosca de compressão durante a etapa de compressão. Em outras palavras, a biomassa pode primeiro ser comprimida pela rosca alimentadora forçada, então comprimida pela rosca de compressão e então alimentada à unidade de reator para impregnação.[0016] According to one embodiment of the invention, a pre-compression of the biomass is conducted by means of a forced feeder screw before feeding the biomass into the reactor unit. In this case, the biomass is pre-compressed by the forced feed screw before it is compressed by the compression screw during the compression step. In other words, the biomass can first be compressed by the forced feed screw, then compressed by the compression screw, and then fed to the reactor unit for impregnation.

[0017] Em geral, quando se usa material volumoso, é benéfica a utilização de uma rosca alimentadora forçada para alimentar a rosca de compressão e posteriormente a unidade de reator a fim de aumentar a compressão e gerar um bloco mais compactado. Em particular, uma rosca alimentadora forçada para pré-compressão pode ser vantajosa se a biomassa é um material não lenhoso. Entretanto, não é necessário o uso de uma rosca alimentadora forçada, especialmente se a biomassa é um material de densidade alta, como madeira. Uma rosca alimentadora forçada pode também suportar a alimentação da unidade de reator com a biomassa respectiva. Deve ser mencionado que a rosca alimentadora forçada pode estar integrada na etapa de alimentação da unidade de reator adicionalmente à rosca de compressão. Por exemplo, se material volumoso é usado, é vantajosa a utilização da etapa de pré-compressão com a rosca alimentadora forçada antes de o material ser comprimido pela rosca de compressão na etapa de compressão. Tanto a pré-compressão quanto a compressão podem, por conseguinte, ser combinadas antes da alimentação da biomassa comprimida para dentro da unidade de reator. Se nenhum material volumoso é usado, a etapa de pré-compressão pode ser omitida.[0017] In general, when using bulky material, it is beneficial to use a forced feed screw to feed the compression screw and subsequently the reactor unit in order to increase compression and generate a more compacted block. In particular, a forced screw feeder for pre-compression may be advantageous if the biomass is a non-woody material. However, it is not necessary to use a forced screw feeder, especially if the biomass is a high density material, such as wood. A forced screw feeder can also support feeding the reactor unit with the respective biomass. It should be mentioned that the forced feed screw can be integrated into the reactor unit feeding stage in addition to the compression screw. For example, if bulky material is used, it is advantageous to use the pre-compression step with the forced feed screw before the material is compressed by the compression screw in the compression step. Both pre-compression and compression can therefore be combined before feeding the compressed biomass into the reactor unit. If no bulky material is used, the pre-compression step can be omitted.

[0018] De acordo com uma modalidade da invenção, uma razão de compressão volumétrica durante a compressão com a rosca de compressão está entre 1,5 e 6, preferencialmente entre 1,7 e 3. Por exemplo a razão de compressão volumétrica é 1,9. A razão de compressão volumétrica pode também estar entre 3,5 e 5.[0018] According to an embodiment of the invention, a volumetric compression ratio during compression with the compression screw is between 1.5 and 6, preferably between 1.7 and 3. For example the volumetric compression ratio is 1, 9. The volumetric compression ratio can also be between 3.5 and 5.

[0019] Estas razões de compressão alcançam os melhores resultados com respeito a uma preparação da biomassa para impregnação. A razão de densidade obtida devido à pré-compressão por meio da rosca alimentadora forçada pode estar entre 1,45 e 8, preferencialmente entre 1,5 e 2,5. A razão de pré-compressão pode também estar entre 3 e 5. Durante a compressão, uma retirada de água da biomassa pode ocorrer. É possível que a pré-compressão na rosca alimentadora forçada não seja uma compressão volumétrica.[0019] These compression ratios achieve the best results with respect to preparing the biomass for impregnation. The density ratio obtained due to pre-compression through the forced feed screw can be between 1.45 and 8, preferably between 1.5 and 2.5. The pre-compression ratio can also be between 3 and 5. During compression, a withdrawal of water from the biomass can occur. It is possible that the pre-compression in the forced feed screw is not volumetric compression.

[0020] Após a pré-compressão com a rosca alimentadora forçada, pode ser alcançada uma densidade aparente entre cerca de 100 kg/m3 e 200 kg/m3, preferencialmente entre cerca de 100 kg/m3 e 140 kg/m3, mais preferencialmente de cerca de 120 kg/m3 e com a máxima preferência de cerca de 160 kg/m3.[0020] After pre-compression with the forced feed screw, an apparent density of between about 100 kg/m3 and 200 kg/m3 can be achieved, preferably between about 100 kg/m3 and 140 kg/m3, more preferably of about 120 kg/m3 and most preferably about 160 kg/m3.

[0021] De acordo com outra modalidade da invenção, a biomassa é transportada por intermédio de pelo menos um meio transportador dentro da unidade de reator durante a impregnação da biomassa.[0021] According to another embodiment of the invention, the biomass is transported by means of at least one conveyor means within the reactor unit during the impregnation of the biomass.

[0022] O meio transportador pode ser, por exemplo, uma rosca transportadora que a partir de um ponto de vista estrutural pode ser igual ou similar à rosca de compressão para alimentação da unidade de reator. Preferencialmente, o meio transportador pode compreender duas roscas transportadoras que transportam ou carregam a biomassa dentro da unidade de reator, por exemplo ao longo de um eixo geométrico longitudinal da unidade de reator. Este aspecto será adicionalmente descrito na descrição dos desenhos.[0022] The conveying means can be, for example, a screw conveyor which from a structural point of view can be the same or similar to the compression screw for feeding the reactor unit. Preferably, the conveying means may comprise two screw conveyors which transport or load the biomass within the reactor unit, for example along a longitudinal geometric axis of the reactor unit. This aspect will be further described in the description of the drawings.

[0023] Entretanto, o meio transportador é adaptado para transportar a biomassa dentro da unidade de reator durante a impregnação e após a impregnação. Portanto, o meio transportador transporta a biomassa de uma entrada da unidade de reator para uma saída da unidade de reator na qual a biomassa impregnada é descarregada da unidade de reator. É possível que possa ser ajustada uma velocidade com a qual a biomassa é transportada através da ou dentro da unidade de reator. Por exemplo, se roscas transportadoras são usadas, uma velocidade de rotação das roscas transportadoras pode ser ajustada. Nesta maneira, o tempo de residência total da biomassa dentro da unidade de reator pode ser ajustado. Em particular, é possível que, se o nível de enchimento predeterminado for dado, o tempo de residência da biomassa dentro da unidade de reator abaixo do nível de enchimento, por exemplo durante a impregnação, e o tempo de residência da biomassa dentro da unidade de reator acima do nível de enchimento, por exemplo após impregnação, possam ser ajustados. Entretanto, a velocidade com a qual a biomassa é transferida através da unidade de reator é selecionada de modo que possa ser evitado uma acumulação do material no fundo da unidade de reator.[0023] However, the transport medium is adapted to transport the biomass within the reactor unit during impregnation and after impregnation. Therefore, the conveying medium transports the biomass from an inlet of the reactor unit to an outlet of the reactor unit in which the impregnated biomass is discharged from the reactor unit. It is possible that a speed at which the biomass is transported through or within the reactor unit can be adjusted. For example, if screw conveyors are used, a rotational speed of the screw conveyors can be adjusted. In this way, the total residence time of the biomass within the reactor unit can be adjusted. In particular, it is possible that, if the predetermined fill level is given, the residence time of the biomass within the reactor unit below the fill level, for example during impregnation, and the residence time of the biomass within the reactor unit reactor above the filling level, for example after impregnation, can be adjusted. However, the speed at which the biomass is transferred through the reactor unit is selected so that an accumulation of the material at the bottom of the reactor unit can be avoided.

[0024] De acordo com uma modalidade da invenção, o reagente que enche a unidade de reator é provido a partir de um reservatório e/ou via um circuito de recirculação de uma etapa de processamento adicional após a descarga da biomassa impregnada. O reservatório pode ser um tanque, em particular, um tanque para produtos químicos. Ademais, o reagente pode também ser a fração líquida derivada de uma operação de prensagem (“Pressate”) descarregada da rosca de compressão antes da entrada na unidade de reator, por exemplo se a biomassa contém ácido ou reagente.[0024] According to one embodiment of the invention, the reagent that fills the reactor unit is provided from a reservoir and/or via a recirculation circuit from an additional processing step after discharge of the impregnated biomass. The reservoir may be a tank, in particular a tank for chemicals. Furthermore, the reagent can also be the liquid fraction derived from a pressing operation (“Pressate”) discharged from the compression screw before entering the reactor unit, for example if the biomass contains acid or reagent.

[0025] De acordo com uma modalidade da invenção o reagente residual da biomassa impregnada é removido em uma etapa de processamento adicional após a descarga da biomassa impregnada para fora da unidade de reator. O reagente residual é provido para dentro de um circuito de recirculação. O reagente que enche a unidade de reator é provido a partir do circuito de recirculação e/ou a partir de um reservatório.[0025] According to one embodiment of the invention the residual reagent from the impregnated biomass is removed in an additional processing step after discharging the impregnated biomass out of the reactor unit. The residual reagent is fed into a recirculation loop. The reagent that fills the reactor unit is supplied from the recirculation circuit and/or from a reservoir.

[0026] O uso de um circuito de recirculação de uma etapa de processamento adicional fornece a vantagem de que o reagente que tem sido usado para impregnar a biomassa e que posteriormente foi separado biomassa impregnada, pode ser usado de novo para impregnação na unidade de reator. Uma etapa de processamento adicional pode ser, por exemplo, um estágio de retirada de água, um estágio de hidrólise, ou outro processo de tratamento após a descarga da biomassa impregnada da unidade de reator.[0026] The use of a recirculation circuit of an additional processing step provides the advantage that the reagent that has been used to impregnate the biomass and which has subsequently been separated from the impregnated biomass, can be used again for impregnation in the reactor unit . An additional processing step may be, for example, a dewatering stage, a hydrolysis stage, or other treatment process after discharge of the impregnated biomass from the reactor unit.

[0027] Como uma alternativa ou adicionalmente ao uso de um circuito de recirculação, pode ser provido um reservatório a partir do qual o reagente é adicionado à unidade de reator. A quantidade de reagente que é fornecida a partir do reservatório pode ser regulada dependendo da quantidade de reagente que é fornecida pelo circuito de recirculação. Nesta maneira, pode ser possível que possa ser alcançado um nível de enchimento constante dentro da unidade de reator.[0027] As an alternative or in addition to the use of a recirculation circuit, a reservoir can be provided from which the reagent is added to the reactor unit. The amount of reagent that is supplied from the reservoir can be regulated depending on the amount of reagent that is supplied by the recirculation circuit. In this way, it may be possible that a constant filling level can be achieved within the reactor unit.

[0028] De acordo com outra modalidade da invenção, um nível de enchimento constante do reagente dentro da unidade de reator é provido ou controlado de modo que a biomassa possa ser homogeneamente impregnada durante um tempo de impregnação especificado.[0028] According to another embodiment of the invention, a constant filling level of the reagent within the reactor unit is provided or controlled so that the biomass can be homogeneously impregnated during a specified impregnation time.

[0029] O tempo de impregnação pode ser definido durante o qual a biomassa é transportada dentro da unidade de reator abaixo do nível de enchimento predeterminado. Se um tempo de impregnação totaliza 0 segundo, então todo o reagente líquido adicionado é absorvido. Tempos de impregnação típicos estão entre 0 e 3 minutos, preferencialmente entre 0 e 1 minuto e mais preferencialmente entre 5 e 20 segundos. O nível de enchimento a ser ajustado é determinado dependendo do tempo de impregnação exigido e da velocidade com a qual a biomassa é transportada dentro da unidade de reator.[0029] The impregnation time can be defined during which the biomass is transported within the reactor unit below the predetermined filling level. If an impregnation time totals 0 seconds, then all the added liquid reagent is absorbed. Typical impregnation times are between 0 and 3 minutes, preferably between 0 and 1 minute and most preferably between 5 and 20 seconds. The filling level to be adjusted is determined depending on the impregnation time required and the speed at which the biomass is transported within the reactor unit.

[0030] Nesta maneira, é possível que uma impregnação uniforme e homogênea da biomassa possa ser realizada ao longo de um período de tempo predeterminado. O nível de enchimento pode ser constante ao longo de um período de tempo predeterminado e pode, também, ser dependente da velocidade com a qual a biomassa é transportada através da unidade de reator, por exemplo durante a impregnação. Um nível de enchimento constante do reagente dentro da unidade de reator é alcançado pela regulação do influxo de reagente a partir do circuito de recirculação e/ou do reservatório. Um tempo de impregnação constante pode também ser alcançado pela variação do nível de enchimento se a produção é variada, por exemplo se a quantidade de biomassa alimentada à unidade de reator por unidade de tempo é variada.[0030] In this way, it is possible that a uniform and homogeneous impregnation of the biomass can be carried out over a predetermined period of time. The filling level may be constant over a predetermined period of time and may also be dependent on the speed with which the biomass is transported through the reactor unit, for example during impregnation. A constant filling level of reagent within the reactor unit is achieved by regulating the inflow of reagent from the recirculation loop and/or the reservoir. A constant impregnation time can also be achieved by varying the fill level if production is varied, for example if the amount of biomass fed to the reactor unit per unit time is varied.

[0031] De acordo com uma modalidade da invenção, uma quantidade de reagente que enche a unidade de reator é controlada dependentemente de um valor de pH da biomassa impregnada descarregada da unidade de reator e/ou de um valor de pH do reagente adicionado à unidade de reator, por exemplo a partir de um circuito de recirculação.[0031] According to an embodiment of the invention, an amount of reagent filling the reactor unit is controlled dependently on a pH value of the impregnated biomass discharged from the reactor unit and/or a pH value of the reagent added to the unit. reactor, for example from a recirculation circuit.

[0032] A quantidade de reagente que enche a unidade de reator pode também ser dependente da qualidade de produto desejada após o processamento adicional da biomassa impregnada e/ou do valor de pH do material, por exemplo da biomassa. Pode, outrossim, ser dependente de uma quantidade de uma fração líquida ou sólida do material após impregnação. Pode ser adicionalmente dependente do tipo do material ou do líquido na unidade de reator.[0032] The amount of reagent filling the reactor unit may also be dependent on the desired product quality after further processing of the impregnated biomass and/or the pH value of the material, for example of the biomass. It may also be dependent on the amount of a liquid or solid fraction of the material after impregnation. It may be additionally dependent on the type of material or liquid in the reactor unit.

[0033] Por exemplo, a quantidade de reagente que enche a unidade de reator depende da matéria seca de biomassa na entrada da unidade de reator, e da matéria seca de biomassa na saída da unidade de reator. A matéria seca é a parte da biomassa que é deixada após a evaporação e/ou após a secagem do material por exemplo a cerca de 105 graus C ou 45 graus C. O teor de matéria seca é definido como a matéria seca expressada como % do material original. Ademais, a quantidade de reagente que enche a unidade de reator pode ser adaptada de modo que um tempo de impregnação constante na unidade de reator seja alcançado. Ademais, a quantidade de reagente pode ser adaptada de modo que um nível de enchimento constante do reagente dentro da unidade de reator seja provido durante um período de tempo predeterminado. É possível que o reagente seja adicionado em concentrações diferentes a fim de se alcançar a mesma qualidade de impregnação ao longo de um período de tempo predeterminado.[0033] For example, the amount of reactant that fills the reactor unit depends on the biomass dry matter at the inlet of the reactor unit, and the biomass dry matter at the outlet of the reactor unit. Dry matter is that part of the biomass that is left after evaporation and/or after drying the material for example at about 105 degrees C or 45 degrees C. Dry matter content is defined as the dry matter expressed as % of original material. Furthermore, the amount of reagent filling the reactor unit can be adapted so that a constant impregnation time in the reactor unit is achieved. Furthermore, the amount of reagent can be adapted so that a constant filling level of the reagent within the reactor unit is provided over a predetermined period of time. It is possible for the reagent to be added in different concentrations in order to achieve the same impregnation quality over a predetermined period of time.

[0034] De acordo com outra modalidade da invenção, é controlada uma temperatura e/ou uma pressão a ser provida dentro da unidade de reator durante a impregnação.[0034] According to another embodiment of the invention, a temperature and/or a pressure to be provided within the reactor unit during impregnation is controlled.

[0035] Por exemplo, a unidade de reator poderia ser operada à pressão atmosférica e a temperatura na unidade de reator pode estar entre cerca de 40 e 99 graus C, preferencialmente entre cerca de 60 e 95 graus C, mais preferencialmente entre cerca de 65 e 90 graus C. A temperatura pode ser mais baixa ou mais alta dependendo do tipo de reagente e da matéria-prima, por exemplo da biomassa.[0035] For example, the reactor unit could be operated at atmospheric pressure and the temperature in the reactor unit could be between about 40 and 99 degrees C, preferably between about 60 and 95 degrees C, more preferably between about 65 and 90 degrees C. The temperature can be lower or higher depending on the type of reagent and the raw material, for example biomass.

[0036] Por exemplo, a unidade de reator pode ser pressurizada de modo que a pressão acima do nível de enchimento predeterminado esteja entre cerca de 1 bar (100 kPa) e 5 bar (500 kPa). Em particular, a pressão na unidade de reator pode ser controlada entre 1 bar (100 kPa) e 5 bar (500 kPa). A temperatura acima do nível de enchimento pode corresponder à pressão. A temperatura abaixo do nível de enchimento pode depender da temperatura acima do nível de enchimento e também da temperatura do reagente e da temperatura da biomassa alimentada à unidade de reator.[0036] For example, the reactor unit can be pressurized so that the pressure above the predetermined filling level is between about 1 bar (100 kPa) and 5 bar (500 kPa). In particular, the pressure in the reactor unit can be controlled between 1 bar (100 kPa) and 5 bar (500 kPa). The temperature above the filling level may correspond to the pressure. The temperature below the fill level may depend on the temperature above the fill level and also on the temperature of the reactant and the temperature of the biomass fed to the reactor unit.

[0037] Nesta maneira, as condições para impregnação, especialmente condições de temperatura e pressão, podem ser ajustadas. Um tempo de impregnação típico, isto é, o tempo durante o qual a biomassa está em contato com o líquido, está entre 0,5 minuto e 5 minutos, mais preferencialmente entre cerca de 0 e 3 minutos, com a máxima preferência entre cerca de 5 e 20 segundos. No caso de todo o reagente ser absorvido, o tempo de impregnação totaliza 0 segundo. A temperatura pode ser controlada, por exemplo para até 95°C, preferencialmente entre cerca de 40 e 99 graus, mais preferencialmente entre cerca de 60 e 95 graus C e com a máxima preferência entre cerca de 65 e 90 graus C.[0037] In this way, the conditions for impregnation, especially temperature and pressure conditions, can be adjusted. A typical impregnation time, that is, the time during which the biomass is in contact with the liquid, is between 0.5 minutes and 5 minutes, more preferably between about 0 and 3 minutes, most preferably between about 5 and 20 seconds. If all the reagent is absorbed, the impregnation time totals 0 seconds. The temperature may be controlled, for example up to 95°C, preferably between about 40 and 99 degrees, more preferably between about 60 and 95 degrees C and most preferably between about 65 and 90 degrees C.

[0038] De acordo com outra modalidade da invenção, a unidade de reator é alimentada por meio de uma rosca de compressão em uma primeira direção antes do transporte da biomassa ao longo de um eixo geométrico longitudinal da unidade de reator durante a impregnação. O eixo geométrico longitudinal é substancialmente perpendicular à primeira direção, sendo que uma razão entre uma extensão da unidade de reator ao longo do eixo geométrico longitudinal e uma largura da unidade de reator é pelo menos 2.[0038] According to another embodiment of the invention, the reactor unit is fed through a compression screw in a first direction before transporting the biomass along a longitudinal geometric axis of the reactor unit during impregnation. The longitudinal geometric axis is substantially perpendicular to the first direction, with a ratio between an extension of the reactor unit along the longitudinal geometric axis and a width of the reactor unit being at least 2.

[0039] A unidade de reator tem um formato alongado com um eixo geométrico longitudinal, ao longo do qual a biomassa é transportada durante a impregnação. O eixo geométrico longitudinal da unidade de reator está arranjado substancialmente perpendicular com respeito a uma primeira direção na qual a biomassa é alimentada à unidade de reator por meio da rosca de compressão.[0039] The reactor unit has an elongated shape with a longitudinal geometric axis, along which the biomass is transported during impregnation. The longitudinal geometric axis of the reactor unit is arranged substantially perpendicular with respect to a first direction in which biomass is fed to the reactor unit via the compression screw.

[0040] Por exemplo, o eixo geométrico longitudinal da unidade de reator está arranjado substancialmente perpendicular à superfície da Terra de modo que a entrada da unidade de reator estela localizada em uma parte do fundo da unidade de reator, enquanto que a saída ou descarga da unidade de reator está localizada em uma parte superior da unidade de reator. Consequentemente, a biomassa é transportada em direção ascendente durante a impregnação e é permeada com o reagente desde que a unidade de reator seja cheia com reagente até um nível de enchimento predeterminado. Em outras palavras, não há a possibilidade de a biomassa deixar a unidade de reator sem ser homogeneamente impregnada. O tempo de residência da biomassa dentro do reagente líquido está entre 0 e 3 minutos, preferencialmente entre 0 e 1 minuto e com a máxima preferência entre 5 e 20 segundos. Nesta maneira, é possível uma impregnação uniforme e homogênea da biomassa. A alimentação da unidade de reator por meio da rosca de compressão pode ser conduzida na primeira direção, que é substancialmente perpendicular ao eixo geométrico longitudinal da unidade de reator vertical, e a descarga da biomassa impregnada pode, outrossim, ser conduzida em uma direção que é substancialmente perpendicular ao eixo geométrico longitudinal da unidade de reator vertical.[0040] For example, the longitudinal axis of the reactor unit is arranged substantially perpendicular to the surface of the Earth so that the inlet of the reactor unit is located in a portion of the bottom of the reactor unit, while the outlet or discharge of the reactor unit is located in an upper part of the reactor unit. Consequently, the biomass is transported in an upward direction during impregnation and is permeated with the reagent as long as the reactor unit is filled with reagent to a predetermined filling level. In other words, there is no possibility for the biomass to leave the reactor unit without being homogeneously impregnated. The residence time of the biomass within the liquid reagent is between 0 and 3 minutes, preferably between 0 and 1 minute and most preferably between 5 and 20 seconds. In this way, a uniform and homogeneous impregnation of the biomass is possible. The feed to the reactor unit via the compression screw may be conducted in the first direction which is substantially perpendicular to the longitudinal geometric axis of the vertical reactor unit, and the discharge of the impregnated biomass may furthermore be conducted in a direction which is substantially perpendicular to the longitudinal geometric axis of the vertical reactor unit.

[0041] De acordo com outra modalidade da invenção, a alimentação da biomassa para dentro da unidade de reator é interrompida por meio de um membro de retenção, que está arranjado a montante da unidade de reator. Por exemplo, o membro de retenção está arranjado em uma parte do fundo da unidade de reator ou na entrada da unidade de reator.[0041] According to another embodiment of the invention, the feed of biomass into the reactor unit is interrupted by means of a retention member, which is arranged upstream of the reactor unit. For example, the retaining member is arranged in a bottom part of the reactor unit or at the inlet of the reactor unit.

[0042] Por exemplo, o membro de retenção é projetado como um amortecedor ou membro de vedação que está arranjado entre a parte de alimentação e a unidade de reator. O membro de retenção pode ser uma parte da unidade de reator que está arranjado em uma parte do fundo da unidade de reator. O membro de retenção pode ser um amortecedor de recuo. Por exemplo, o membro de retenção está localizado entre a unidade de reator e a rosca de compressão da parte de alimentação.[0042] For example, the retaining member is designed as a damper or sealing member that is arranged between the feed part and the reactor unit. The retaining member may be a part of the reactor unit that is arranged in a bottom part of the reactor unit. The retaining member may be a recoil absorber. For example, the retaining member is located between the reactor unit and the compression thread of the feed part.

[0043] Um amortecedor pode ser usado a fim de aumentar a densidade do material, por exemplo da biomassa, que provém da rosca de compressão e, também, para fechar a entrada de alimentação para dentro da unidade de reator, por exemplo se nenhum material é para ser alimentado à unidade de reator. O amortecedor pode ser, também, usado para quebrar o bloco e para permitir que o material, por exemplo a biomassa, expande-se na unidade de reator.[0043] A damper can be used in order to increase the density of the material, for example biomass, which comes from the compression screw and also to close the feed inlet into the reactor unit, for example if no material it is to be fed to the reactor unit. The damper can also be used to break the block and to allow the material, for example biomass, to expand in the reactor unit.

[0044] De acordo com outro aspecto da invenção, é provido um dispositivo para impregnação de biomassa. O dispositivo compreende uma unidade de compressão tendo uma saída e uma unidade de reator tendo uma entrada. A saída da unidade de compressão é conectada à entrada da unidade de reator. A unidade de compressão compreende a rosca de compressão. A rosca de compressão da unidade de compressão é configurada para alimentar a biomassa para dentro da unidade de reator. A unidade de reator é configurada para estar pelo menos parcialmente cheia com a reagente até um nível de enchimento predeterminado de modo que ocorra uma impregnação homogênea da biomassa alimentada quando a biomassa é transportada dentro da unidade de reator por intermédio de um meio transportador. O meio transportador pode estar arranjado dentro da unidade de reator.[0044] According to another aspect of the invention, a device for impregnating biomass is provided. The device comprises a compression unit having an outlet and a reactor unit having an inlet. The output of the compression unit is connected to the inlet of the reactor unit. The compression unit comprises the compression screw. The compression screw of the compression unit is configured to feed the biomass into the reactor unit. The reactor unit is configured to be at least partially filled with the reactant to a predetermined filling level so that homogeneous impregnation of the fed biomass occurs when the biomass is transported within the reactor unit by means of a conveyor means. The carrier means may be arranged within the reactor unit.

[0045] O reagente pode ser alimentado à unidade de reator em posições diferentes no reator a fim de obter uma fase líquida mais homogênea e uma impregnação abaixo do nível de enchimento. O reagente, por exemplo o reagente recirculado, pode ser introduzido no reator diretamente após a alimentação da biomassa. Por exemplo, o reagente pode ser adicionado em uma única posição ou em duas posições diferentes, isto é, o reagente pode ser adicionado em um primeiro ponto de injeção e o reagente recirculado pode ser adicionado em um segundo ponto de injeção.[0045] The reagent can be fed to the reactor unit at different positions in the reactor in order to obtain a more homogeneous liquid phase and an impregnation below the filling level. The reagent, for example the recirculated reagent, can be introduced into the reactor directly after feeding the biomass. For example, the reagent can be added in a single position or in two different positions, that is, the reagent can be added at a first injection point and the recirculated reagent can be added at a second injection point.

[0046] Por exemplo, um primeiro ponto de injeção está no cone do membro de retenção, por exemplo acima o membro de retenção. Outro ponto de injeção pode estar posicionado imediatamente abaixo do cone do membro de retenção.[0046] For example, a first injection point is at the cone of the retention member, for example above the retention member. Another injection point may be positioned immediately below the cone of the retention member.

[0047] Um tal dispositivo prove a vantagem de que a biomassa pode ser completamente impregnada dentro de um curto período de tempo. A rosca de compressão é projetada para comprimir a biomassa de modo que seja gerado um bloco de biomassa que é alimentado à unidade de reator na qual ele é subsequentemente impregnado. Após ser transportada dentro da unidade de reator, a biomassa é descarregada em uma saída da unidade de reator. A partir desta saída, a biomassa impregnada é transportada para as etapas de processamento adicional, por exemplo um estágio no qual ocorre uma retirada de água, um tratamento com vapor de água ou uma hidrólise da biomassa impregnada.[0047] Such a device provides the advantage that the biomass can be completely impregnated within a short period of time. The compression screw is designed to compress biomass so that a block of biomass is generated that is fed to the reactor unit into which it is subsequently impregnated. After being transported within the reactor unit, the biomass is discharged into an outlet of the reactor unit. From this outlet, the impregnated biomass is transported to further processing steps, for example a stage in which water removal, steam treatment or hydrolysis of the impregnated biomass takes place.

[0048] É importante que a biomassa seja homogeneamente impregnada, o que pode ser realizado por meio do dispositivo da invenção. Em particular, dentro da unidade de reator, que está cheia até um nível de enchimento predeterminado e para dentro da qual a biomassa é alimentada em uma parte do fundo da unidade de reator e descarregada em uma parte superior da unidade de reator, não há a possibilidade de a biomassa desviar-se do reagente sem ser impregnada. O reagente pode ser um fluido, preferencialmente um líquido compreendendo produtos químicos, por exemplo uma solução aquosa.[0048] It is important that the biomass is homogeneously impregnated, which can be achieved using the device of the invention. In particular, within the reactor unit, which is filled to a predetermined filling level and into which biomass is fed into a bottom part of the reactor unit and discharged into an upper part of the reactor unit, there is no possibility of the biomass deviating from the reagent without being impregnated. The reagent may be a fluid, preferably a liquid comprising chemicals, for example an aqueous solution.

[0049] Um meio transportador pode estar acoplado à unidade de reator dentro da unidade de reator. A unidade de reator pode ser imaginada como um recipiente ou um vaso ou um tubo dentro do qual a biomassa é transferida durante a impregnação. Por exemplo, o meio transportador compreende roscas transportadoras que transferem a biomassa em uma direção ascendente dentro da unidade de reator, de modo que a biomassa inteira seja homogeneamente impregnada com o reagente.[0049] A conveyor means may be coupled to the reactor unit within the reactor unit. The reactor unit can be imagined as a container or a vessel or a tube into which biomass is transferred during impregnation. For example, the conveying means comprises screw conveyors that transfer the biomass in an upward direction within the reactor unit so that the entire biomass is homogeneously impregnated with the reagent.

[0050] De acordo com outra modalidade da invenção, a unidade de reator é pelo menos parcialmente fabricada de um material que é resistente à corrosão.[0050] According to another embodiment of the invention, the reactor unit is at least partially manufactured from a material that is resistant to corrosion.

[0051] Por exemplo, a unidade de reator é pelo menos parcialmente fabricada de aço inoxidável.[0051] For example, the reactor unit is at least partially manufactured from stainless steel.

[0052] Por exemplo, a unidade de reator tem uma primeira parte que é fabricada de um material que é resistente à corrosão, e uma segunda parte que não compreende um tal material específico. É possível que apenas a parte inferior da unidade de reator, para dentro da qual o reagente é adicionado até um nível de enchimento predeterminado, seja feita de um material que é resistente à corrosão, enquanto que a parte superior da unidade de reator vertical, que em geral não está em contato com o reagente, é feita de outro material que não é necessariamente resistente à corrosão.[0052] For example, the reactor unit has a first part that is manufactured from a material that is resistant to corrosion, and a second part that does not comprise such a specific material. It is possible that only the lower part of the reactor unit, into which the reactant is added to a predetermined filling level, is made of a material that is resistant to corrosion, while the upper part of the vertical reactor unit, which in general it is not in contact with the reagent, it is made of another material that is not necessarily resistant to corrosion.

[0053] O material usado para fabricação da unidade de reator pode ser selecionado dependendo dos parâmetros do processo, como, por exemplo, da pressão, da temperatura, do catalisador e da matéria-prima a ser processada. Por exemplo, aço inoxidável dos tipos 304, 316, aço duplex ou equivalentes pode ser usado. Algumas partes da unidade de reator podem ser fabricadas de um aço de grau mais alto. Por exemplo, a parte a montante ou a parte do fundo da unidade de reator vertical, isto é, a parte abaixo do nível de enchimento predeterminado é fabricada de aço Duplex 2507, enquanto que a parte a jusante ou a parte superior da unidade de reator vertical, isto é, a parte acima do nível de enchimento predeterminado é fabricada de aço Duplex 2205. O reagente pode ser adicionado à unidade de reator por meio de um dispositivo de injeção ou dispositivo de dosagem que pode ser fabricado de um aço inoxidável, por exemplo de um aço de grau mais alto.[0053] The material used to manufacture the reactor unit can be selected depending on the process parameters, such as pressure, temperature, catalyst and raw material to be processed. For example, stainless steel types 304, 316, duplex steel or equivalents may be used. Some parts of the reactor unit may be manufactured from a higher grade steel. For example, the upstream part or the bottom part of the vertical reactor unit, that is, the part below the predetermined filling level is manufactured from Duplex 2507 steel, while the downstream part or the upper part of the reactor unit vertical, i.e. the part above the predetermined filling level is manufactured from Duplex 2205 steel. The reagent can be added to the reactor unit by means of an injection device or dosing device which can be manufactured from a stainless steel, e.g. example of a higher grade steel.

[0054] Uma parede interna da unidade de reator pode ser revestida com um revestimento sintético ou metálico inoxidável. Por exemplo, um revestimento à base de epóxi pode ser usado para proteger a parede interna da unidade de reator. A unidade de reator pode, neste caso, ser fabricada de aço doce. As vantagens são reator menos caro, uma seleção de material mais flexível e, também, uma seleção mais flexível de parâmetros de processo a serem aplicados.[0054] An inner wall of the reactor unit can be coated with a synthetic or stainless metallic coating. For example, an epoxy-based coating can be used to protect the inner wall of the reactor unit. The reactor unit can in this case be manufactured from mild steel. The advantages are a less expensive reactor, a more flexible material selection and also a more flexible selection of process parameters to be applied.

[0055] De acordo com uma modalidade da invenção, a rosca de compressão da unidade de compressão é configurada para alimentar a biomassa para dentro da unidade de reator em uma primeira direção, e o meio transportador da unidade de reator é configurado para transportar a biomassa dentro da unidade de reator ao longo de um eixo geométrico longitudinal da unidade de reator, o eixo geométrico longitudinal estando substancialmente perpendicular à primeira direção ou à superfície da Terra.[0055] According to an embodiment of the invention, the compression screw of the compression unit is configured to feed the biomass into the reactor unit in a first direction, and the conveyor means of the reactor unit is configured to transport the biomass within the reactor unit along a longitudinal axis of the reactor unit, the longitudinal axis being substantially perpendicular to the first direction or the surface of the Earth.

[0056] Nesta maneira, é possível que a biomassa, que é alimentada na parte do fundo da unidade de reator e transportada para a parte superior da unidade de reator para descarregamento, possa ser impregnada homogeneamente pelo reagente visto que não há a possibilidade de a biomassa desviar-se do reagente sem ser impregnada dentro da unidade de reator.[0056] In this way, it is possible that the biomass, which is fed into the bottom part of the reactor unit and transported to the upper part of the reactor unit for unloading, can be homogeneously impregnated by the reagent since there is no possibility of the biomass bypasses the reactant without being impregnated within the reactor unit.

[0057] O reagente pode ser um fluido, preferencialmente um líquido compreendendo produtos químicos, por exemplo uma solução aquosa.[0057] The reagent may be a fluid, preferably a liquid comprising chemicals, for example an aqueous solution.

[0058] De acordo com uma modalidade da invenção, o reagente é um líquido compreendendo produtos químicos selecionados do grupo consistindo em um ácido, um catalisador ou misturas dos mesmos.[0058] According to one embodiment of the invention, the reagent is a liquid comprising chemicals selected from the group consisting of an acid, a catalyst or mixtures thereof.

[0059] Por exemplo, o líquido é uma solução aquosa, EtOH ou misturas dos mesmos. Os produtos químicos são selecionados do grupo consistindo em um catalisador, um ácido, um ácido mineral preferencialmente H2SO4, ácido orgânico preferencialmente ácido acético, ácido nítrico, ácido fosfórico, ou misturas dos mesmos. H2SO4 é o produto químico preferido. O líquido contendo ácido acético, por exemplo proveniente da corrente de recirculação, é também um produto químico preferido.[0059] For example, the liquid is an aqueous solution, EtOH or mixtures thereof. The chemicals are selected from the group consisting of a catalyst, an acid, a mineral acid preferably H2SO4, organic acid preferably acetic acid, nitric acid, phosphoric acid, or mixtures thereof. H2SO4 is the preferred chemical. Acetic acid-containing liquid, for example from the recirculation stream, is also a preferred chemical.

[0060] No contexto da presente invenção, o termo “reagente” deve ser entendido como um líquido compreendendo produtos químicos, sendo que o líquido pode ser uma solução aquosa, EtOH ou uma mistura similar e os produtos químicos podem compreender um catalisador, um ácido como H2SO4 ou ácido acético ou misturas similares. O líquido pode compreender água ou outro solvente. Alternativamente, uma mistura de água e solvente é possível. O reagente pode também ser um filtrado obtido de outra parte do processo, por exemplo das etapas seguintes ou prévias da impregnação na unidade de reator. O reagente pode ser derivado de uma recirculação de filtrados, líquidos ou frações líquidas derivadas de uma operação de prensagem (“Pressates”) que são obtidos em diferentes posições no processo. Este pode ser, por exemplo, um condensado ou um condensado parcial de um vapor de expansão brusca por explosão de vapor de água, um subproduto de evaporação, uma destilação de uma pasta fluida fermentada, ou um filtrado de um estágio de retirada de água.[0060] In the context of the present invention, the term “reagent” should be understood as a liquid comprising chemicals, wherein the liquid may be an aqueous solution, EtOH or a similar mixture and the chemicals may comprise a catalyst, an acid such as H2SO4 or acetic acid or similar mixtures. The liquid may comprise water or another solvent. Alternatively, a mixture of water and solvent is possible. The reagent may also be a filtrate obtained from another part of the process, for example from the following or previous impregnation steps in the reactor unit. The reagent can be derived from a recirculation of filtrates, liquids or liquid fractions derived from a pressing operation (“Pressates”) that are obtained at different positions in the process. This may be, for example, a condensate or a partial condensate of a steam boom by explosion of water vapor, a by-product of evaporation, a distillation of a fermented slurry, or a filtrate from a water removal stage.

[0061] O reagente líquido recirculado pode ser tratado, por exemplo fracionado em várias frações. Por exemplo, frações sólidas podem ser removidas da corrente de recirculação ou um produto químico pode ser removido da corrente de recirculação. Uma filtração através de peneira pode ser, por exemplo, conduzida.[0061] The recirculated liquid reagent can be treated, for example divided into several fractions. For example, solid fractions may be removed from the recirculation stream or a chemical may be removed from the recirculation stream. A filtration through a sieve can, for example, be carried out.

[0062] O reagente pode ser um líquido, por exemplo uma solução aquosa, compreendendo produtos químicos, como um ácido. Por exemplo, o reagente pode compreender um ácido nítrico, um ácido fosfórico ou um ácido sulfúrico. A temperatura do líquido deve estar entre 45 e 99°C, 60 a 90°C, 70 a 90°C, 60 a 80°C, 105 a 140°C, 110 a 135°C, ou 120 a 150°C. A pressão durante a impregnação pode ser, por exemplo, ajustada entre a pressão atmosférica e 2 bar (200 kPa), 4 bar (400 kPa), ou 5 bar (500 kPa). A pressão preferida durante a impregnação é a pressão atmosférica.[0062] The reagent may be a liquid, for example an aqueous solution, comprising chemicals, such as an acid. For example, the reagent may comprise a nitric acid, a phosphoric acid or a sulfuric acid. The liquid temperature must be between 45 and 99°C, 60 and 90°C, 70 and 90°C, 60 and 80°C, 105 and 140°C, 110 and 135°C, and 120 and 150°C. The pressure during impregnation can be, for example, adjusted between atmospheric pressure and 2 bar (200 kPa), 4 bar (400 kPa), or 5 bar (500 kPa). The preferred pressure during impregnation is atmospheric pressure.

[0063] É possível que concentrações diferentes de produtos químicos estejam presentes no líquido. Um ácido pode ser, por exemplo, H2SO4, ácido acético, ácido nítrico, ácido fosfórico, ácido oxálico, SO2, ácido láctico, ou álcali. Um possível álcali é, por exemplo, NaOH, Na2CO3 ou K2CO3. Um solvente como EtOH e, também, uma mistura dos produtos químicos mencionados acima são possíveis. A quantidade de ácido usada pode ser controlada pelo valor de pH do líquido alimentado à unidade de reator ou pelo valor de pH do líquido presente dentro da unidade de reator ou pelo valor de pH do líquido contido no material que é descarregado da unidade de reator, por exemplo em uma zona de retirada de água dentro da unidade de reator. Uma tópica concentração de ácido do reagente que enche a unidade de reator está entre 0,05% e 4% para material lenhoso, e também entre 0,05% e 4% para material não lenhoso. A concentração do reagente é dependente do produto desejado e dos requisitos da biomassa impregnada as etapas de processamento adicional. Se o reagente é adicionado à biomassa em posições diferentes, as concentrações do reagente em cada posição podem ser diferentes. Uma típica composição de ácido pode estar entre 5 e 60 kg por t (tonelada), dependendo da matéria-prima, do fluxo do reagente líquido total e recirculado na unidade de reator, do fluxo de reagente líquido em geral e do alvo para um valor de pH ou uma concentração de ácido.[0063] It is possible that different concentrations of chemicals are present in the liquid. An acid may be, for example, H2SO4, acetic acid, nitric acid, phosphoric acid, oxalic acid, SO2, lactic acid, or alkali. A possible alkali is, for example, NaOH, Na2CO3 or K2CO3. A solvent such as EtOH and also a mixture of the chemicals mentioned above are possible. The amount of acid used can be controlled by the pH value of the liquid fed to the reactor unit or by the pH value of the liquid present within the reactor unit or by the pH value of the liquid contained in the material that is discharged from the reactor unit, for example in a water removal zone within the reactor unit. A typical acid concentration of the reagent filling the reactor unit is between 0.05% and 4% for woody material, and also between 0.05% and 4% for non-woody material. The concentration of the reactant is dependent on the desired product and the requirements of the biomass impregnated in the further processing steps. If the reactant is added to the biomass at different positions, the concentrations of the reactant at each position may be different. A typical acid composition can be between 5 and 60 kg per t (ton), depending on the feedstock, the total and recirculated liquid reactant flow in the reactor unit, the overall liquid reactant flow, and the target for a value pH or acid concentration.

[0064] Outros aspectos e vantagens da presente invenção são descritos a seguir: A alimentação da unidade de reator pode ser realizada pela compressão do material na rosca de compressão ou em um equipamento similar que mediante compressão produz um bloco na saída da unidade de compressão ou na entrada para dentro da unidade de reator. O bloco formado pode prover uma vedação contra o líquido, por exemplo o reagente que enche a unidade de reator. Portanto, a unidade de compressão, que também pode ser chamada de unidade de alimentação, pode ser descrita como um dispositivo de compressão ou de vedação.[0064] Other aspects and advantages of the present invention are described below: The reactor unit can be fed by compressing the material in the compression screw or in similar equipment which, upon compression, produces a block at the exit of the compression unit or at the inlet into the reactor unit. The formed block may provide a seal against the liquid, for example the reactant filling the reactor unit. Therefore, the compression unit, which can also be called the power unit, can be described as a compression or sealing device.

[0065] Dependendo do teor de matéria seca da matéria-prima, por exemplo da biomassa, uma retirada de água pode ser realizada na unidade de compressão e também por meio do membro de retenção. O filtrado da retirada de água pode ser, então, enviado para a unidade de tratamento de água residual, para uma unidade de evaporação ou para uma unidade de lavagem. Na unidade de compressão e/ou por meio do membro de retenção, o ar contido na biomassa que é alimentada à unidade de reator pode ser, outrossim, removido. Quando se usa material volumoso, é benéfica a utilização de uma rosca alimentadora forçada para alimentar o alimentador de rosca de compressão a fim de aumentar a compressão e a fim de obter o melhor bloco a ser alimentado à unidade de reator. Não é necessário o uso de uma rosca alimentadora forçada com material de densidade alta, como madeira. Entretanto, madeira pode também ser alimentada à unidade de reator usando uma rosca alimentadora forçada em combinação com o alimentador de rosca de compressão. Este é o caso, especialmente se um moinho, durante a operação, estiver comutando entre material lenhoso e material não lenhoso. A rosca alimentadora forçada pode ser também omitida. Especialmente, se a unidade de reator não estiver pressurizada, uma rosca alimentadora forçada pode ser omitida, dependendo da matéria-prima, por exemplo da biomassa, e da qualidade do bloco que é obtido sem uma rosca alimentadora forçada.[0065] Depending on the dry matter content of the raw material, for example biomass, water removal can be carried out in the compression unit and also through the retention member. The filtrate from the water withdrawal can then be sent to the wastewater treatment unit, an evaporation unit or a washing unit. In the compression unit and/or by means of the retention member, the air contained in the biomass that is fed to the reactor unit can also be removed. When using bulky material, it is beneficial to use a forced screw feeder to feed the compression screw feeder in order to increase compression and in order to obtain the best block to be fed to the reactor unit. It is not necessary to use a forced screw feeder with high density material, such as wood. However, wood can also be fed to the reactor unit using a forced screw feeder in combination with the compression screw feeder. This is the case especially if a mill, during operation, is switching between woody material and non-woody material. The forced feed screw can also be omitted. Especially, if the reactor unit is not pressurized, a forced feed screw may be omitted, depending on the feedstock, for example biomass, and the quality of the block that is obtained without a forced feed screw.

[0066] O membro de retenção, que, por exemplo, é projetado como um amortecedor, é usado para aumentar a densidade do material que é comprimido pela rosca de compressão e/ou pela rosca alimentadora forçada, e que é então inserido na unidade de reator. A densidade do material alimentado à unidade de reator pode depender de um possível pré-tratamento e da matéria-prima.[0066] The retaining member, which, for example, is designed as a buffer, is used to increase the density of the material that is compressed by the compression screw and/or the forced feed screw, and which is then inserted into the compression unit. reactor. The density of the material fed to the reactor unit may depend on possible pretreatment and the raw material.

[0067] O teor de matéria seca do material alimentado à unidade de reator pode ser controlado por pelo sistema de alimentação, por exemplo a unidade de compressão, e é dependente do teor de matéria seca do material alimentado ao sistema de alimentação.[0067] The dry matter content of the material fed to the reactor unit can be controlled by the feeding system, for example the compression unit, and is dependent on the dry matter content of the material fed to the feeding system.

[0068] Durante a impregnação, o material, por exemplo a biomassa, pode expandir e, portanto, pode atuar como uma esponja que absorve o reagente. No caso de ser realizado um pré-tratamento com vapor de água, pode ocorrer um efeito de sucção adicional. Isto resulta em uma impregnação boa e rápida do material. O material é suspenso dentro da unidade de reator por meio de duas roscas transportadoras, o que também resulta em um efeito de mistura ou de agitação quando se suspende o material.[0068] During impregnation, the material, for example biomass, can expand and, therefore, can act as a sponge that absorbs the reagent. If pre-treatment with water vapor is carried out, an additional suction effect may occur. This results in a good and fast impregnation of the material. The material is suspended within the reactor unit via two screw conveyors, which also results in a mixing or stirring effect when suspending the material.

[0069] O reagente, que na forma de um líquido, é adicionado à unidade de reator pode ser mantido em um nível de enchimento constante dentro da unidade de reator. Por exemplo, o nível de enchimento do reagente dentro da unidade de reator é de 0 a 20%, 20 a 80%, 35 a 60%, ou 10 a 30% de uma altura ou de um comprimento da unidade de reator, enquanto que o volume restante é usado para retirada de água. O nível poderia ser, também, ajustado de modo que um determinado tempo de impregnação seja alcançado. O tempo de impregnação pode ser definido como o tempo durante o qual o material está abaixo do nível de enchimento de modo que o material inteiro esteja em contato com o reagente. O nível de enchimento pode variar com a velocidade rotacional da rosca de compressão ou de outra rosca ou de um equipamento que controla a taxa de alimentação que está localizado a montante da entrada da unidade de reator. A quantidade de reagente que enche a unidade de reator pode ser dependente da quantidade de reagente que é absorvida pelo material, por exemplo a biomassa e/ou da quantidade de reagente que permanece na unidade de reator após a impregnação. A quantidade de reagente fresco e/ou de reagente recirculado a ser introduzida na unidade de reator pode depender da matéria seca que é introduzida na unidade de reator, e da matéria seca que é descarregada da unidade de reator. Por exemplo, pode ser ajustada uma introdução de matéria seca constante na unidade de reator ou uma descarga constante da matéria seca da unidade de reator. Ademais, um tempo de impregnação constante e um nível de enchimento constante podem representar requisitos para ajuste da quantidade de reagente fresco e/ou reagente recirculado que é introduzida na unidade de reator. A quantidade de reagente introduzida na unidade de reator pode ser também dependente do tamanho de partícula, do tempo de impregnação, e, outrossim, da temperatura dentro da unidade de reator. O reagente pode ser, também, adicionado em relação à produção, por exemplo, do produto final. É possível que não haja nível de enchimento de reagente dentro da unidade de reator de modo que o nível de enchimento predeterminado é igual a zero. Este é o caso, por exemplo, se o reagente é completamente absorvido pela biomassa.[0069] The reagent, which in the form of a liquid, is added to the reactor unit can be maintained at a constant filling level within the reactor unit. For example, the reactant fill level within the reactor unit is 0 to 20%, 20 to 80%, 35 to 60%, or 10 to 30% of a height or length of the reactor unit, whereas the remaining volume is used to remove water. The level could also be adjusted so that a certain impregnation time is reached. The impregnation time can be defined as the time during which the material is below the filling level so that the entire material is in contact with the reagent. The filling level may vary with the rotational speed of the compression screw or other screw or equipment that controls the feed rate that is located upstream of the inlet of the reactor unit. The amount of reactant that fills the reactor unit may be dependent on the amount of reactant that is absorbed by the material, for example biomass, and/or the amount of reactant that remains in the reactor unit after impregnation. The amount of fresh reactant and/or recirculated reactant to be introduced into the reactor unit may depend on the dry matter that is introduced into the reactor unit, and the dry matter that is discharged from the reactor unit. For example, a constant introduction of dry matter into the reactor unit or a constant discharge of dry matter from the reactor unit can be adjusted. Furthermore, a constant soak time and a constant fill level may represent requirements for adjusting the amount of fresh reagent and/or recirculated reagent that is introduced into the reactor unit. The amount of reagent introduced into the reactor unit may also be dependent on the particle size, the impregnation time, and also the temperature within the reactor unit. The reagent can also be added in relation to the production, for example, of the final product. It is possible that there is no reagent fill level within the reactor unit so that the predetermined fill level is equal to zero. This is the case, for example, if the reactant is completely absorbed by the biomass.

BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0070] A Figura 1 mostra um dispositivo para impregnação de biomassa, de acordo com uma modalidade da invenção.[0070] Figure 1 shows a device for impregnating biomass, according to an embodiment of the invention.

[0071] A Figura 2 mostra uma vista detalhada de uma unidade de compressão e uma unidade de reator de um dispositivo para impregnação de biomassa, de acordo com uma modalidade da invenção.[0071] Figure 2 shows a detailed view of a compression unit and a reactor unit of a device for impregnating biomass, according to an embodiment of the invention.

[0072] A Figura 3 mostra um dispositivo para impregnação de biomassa e, também, uma etapa de processamento adicional após a impregnação da biomassa, de acordo com uma modalidade da invenção.[0072] Figure 3 shows a device for impregnating biomass and also an additional processing step after impregnating the biomass, according to an embodiment of the invention.

[0073] A Figura 4 mostra um fluxograma de um método para impregnação de biomassa, de acordo com uma modalidade da invenção.[0073] Figure 4 shows a flowchart of a method for impregnating biomass, according to an embodiment of the invention.

DETAILED DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0074] A Figura 1 mostra um dispositivo 1 para impregnação de biomassa 10. O dispositivo 1 compreende uma unidade de compressão 40 cuja Figura 2 mostra uma vista detalhada. A unidade de compressão 40 compreende a rosca de compressão 12, sendo que a rosca de compressão 12 da unidade de compressão 40 é configurada para alimentar a biomassa 10 para dentro de uma unidade de reator 11. O dispositivo 1 para impregnação de biomassa 10 compreende, adicionalmente, a unidade de reator 11 com um meio transportador 15, que não é visível na Figura 1. Em particular, o meio transportador 15 da unidade de reator 11 e, também, a rosca de compressão 12 da unidade de compressão 40 não são visíveis, visto que estes elementos estão localizados dentro da unidade de reator 11 e da unidade de compressão 40, respectivamente. Entretanto, a vista detalhada da Figura 2 mostra tanto a rosca de compressão 12 quanto o meio transportador 15. Em uma modalidade preferida, duas roscas transportadoras 15 estão integradas dentro da unidade de reator 11.[0074] Figure 1 shows a device 1 for impregnating biomass 10. The device 1 comprises a compression unit 40 of which Figure 2 shows a detailed view. The compression unit 40 comprises the compression screw 12, wherein the compression screw 12 of the compression unit 40 is configured to feed biomass 10 into a reactor unit 11. The device 1 for impregnating biomass 10 comprises, additionally, the reactor unit 11 with a conveyor means 15, which is not visible in Figure 1. In particular, the conveyor means 15 of the reactor unit 11 and also the compression screw 12 of the compression unit 40 are not visible , since these elements are located within the reactor unit 11 and the compression unit 40, respectively. However, the detailed view of Figure 2 shows both the compression screw 12 and the conveyor means 15. In a preferred embodiment, two conveyor screws 15 are integrated within the reactor unit 11.

[0075] A unidade de reator 11 pode ser pelo menos parcialmente cheia com um reagente 18 até um nível de enchimento predeterminado 13, sendo que o reagente 18 também não é visível na Figura 1, porque ele está localizado dentro da unidade de reator 11. A unidade de reator 11 é pelo menos parcialmente fabricada de um material que é resistente à corrosão. Por exemplo, uma parte inferior ou uma parte do fundo da unidade de reator 11 que está localizada próxima da unidade de compressão 40 é feita de um material resistente à corrosão, enquanto que uma parte superior que está próxima de uma descarga 27 da unidade de reator 11 pode ser fabricada de outro material. A rosca de compressão 12 da unidade de compressão 40 é configurada para alimentar a biomassa 10 para dentro da unidade de reator 11 em uma primeira direção 30, que pode estar, por exemplo, paralela a uma superfície da Terra. O meio transportador 15 da unidade de reator 11 é configurado para transportar a biomassa 10 dentro da unidade de reator 11 ao longo de um eixo geométrico longitudinal 22 da unidade de reator 11, que é substancialmente perpendicular à primeira direção 30. Em outras palavras, a unidade de reator 11 está arranjada substancialmente vertical com respeito à superfície da Terra que será descrito com mais detalhes na Figura 3.[0075] The reactor unit 11 can be at least partially filled with a reactant 18 to a predetermined filling level 13, with the reactant 18 also not visible in Figure 1, because it is located within the reactor unit 11. The reactor unit 11 is at least partially manufactured from a material that is resistant to corrosion. For example, a lower part or a bottom part of the reactor unit 11 that is located close to the compression unit 40 is made of a corrosion-resistant material, while an upper part that is close to a discharge 27 of the reactor unit 11 may be made from another material. The compression screw 12 of the compression unit 40 is configured to feed the biomass 10 into the reactor unit 11 in a first direction 30, which may be, for example, parallel to a surface of the Earth. The conveying means 15 of the reactor unit 11 is configured to transport the biomass 10 within the reactor unit 11 along a longitudinal geometric axis 22 of the reactor unit 11, which is substantially perpendicular to the first direction 30. In other words, the Reactor unit 11 is arranged substantially vertical with respect to the Earth's surface which will be described in more detail in Figure 3.

[0076] A Figura 2 mostra uma vista detalhada de pelo menos uma parte da unidade de compressão 40, e de pelo menos uma parte da unidade de reator 11, sendo que as partes internas de ambos os componentes são visíveis. Em particular, a unidade de compressão 40 compreende a rosca de compressão 12 para alimentação da unidade de reator 11 com biomassa 10 na primeira direção 30. Em particular, a compressão da biomassa 10 por meio da rosca de compressão 12 é conduzida antes da alimentação da biomassa 10 para dentro da unidade de reator 11. Ademais, uma rosca alimentadora forçada 14, que não é mostrada na Figura 2, pode também estar integrada dentro da unidade de compressão de modo que uma pré-compressão da biomassa 10 possa ser realizada. A pré-compressão da biomassa 10 por meio da rosca alimentadora forçada 14 pode ser conduzida antes da compressão da biomassa 10 por meio da rosca de compressão 12, e portanto também antes da alimentação da biomassa 10 para dentro da unidade de reator 11. A compressão da biomassa 10 pode produzir um bloco 10a de biomassa 10 na extremidade da rosca de compressão 12 no tubo de compressão e antes da entrada da unidade de reator 11. Entre a entrada da unidade de reator 11 e a rosca de compressão 12 da unidade de compressão 40, um membro de retenção 23 pode estar localizado a fim de suportar a compressão antes da alimentação da biomassa 10 para dentro da unidade de reator 11 e, também, para vedação da unidade de reator 11 da unidade de compressão 40. Um motor 24 pode ser provido a fim de controlar a posição do membro de retenção 23 que, por exemplo, é um amortecedor. Em particular, a pressão aplicada no bloco entrante e/ou a posição do amortecedor de recuo pode ser controlada. O amortecedor pode, portanto, comprimir adicionalmente o bloco no tubo de compressão devido à pressão aplicada pelo amortecedor e de vido à fricção no tubo de compressão.[0076] Figure 2 shows a detailed view of at least a part of the compression unit 40, and at least a part of the reactor unit 11, with the internal parts of both components being visible. In particular, the compression unit 40 comprises the compression screw 12 for feeding the reactor unit 11 with biomass 10 in the first direction 30. In particular, the compression of the biomass 10 by means of the compression screw 12 is conducted before feeding the biomass 10 into the reactor unit 11. Furthermore, a forced feeder screw 14, which is not shown in Figure 2, can also be integrated within the compression unit so that a pre-compression of the biomass 10 can be carried out. The pre-compression of the biomass 10 by means of the forced feed screw 14 can be carried out before the compression of the biomass 10 by means of the compression screw 12, and therefore also before the feeding of the biomass 10 into the reactor unit 11. The compression of biomass 10 can produce a block 10a of biomass 10 at the end of the compression screw 12 in the compression tube and before the inlet of the reactor unit 11. Between the inlet of the reactor unit 11 and the compression screw 12 of the compression unit 40, a retaining member 23 may be located to withstand compression prior to feeding the biomass 10 into the reactor unit 11 and also for sealing the reactor unit 11 from the compression unit 40. An engine 24 may be provided in order to control the position of the retaining member 23 which, for example, is a shock absorber. In particular, the pressure applied to the incoming block and/or the position of the recoil damper can be controlled. The shock absorber can therefore additionally compress the block in the compression tube due to the pressure applied by the shock absorber and due to friction in the compression tube.

[0077] A unidade de reator 11 é cheia com um reagente 18 até um nível de enchimento predeterminado 13. O reagente 18 pode ser adicionado à unidade de reator 11 via entradas 20 em determinadas posições na unidade de reator 11. Algumas posições de entrada são mostradas na Figura 2. A entrada 20 pode estar localizada abaixo do cone no qual o membro de retenção é arranjado. A entrada 20 pode também estar integrada dentro de uma parede lateral ou de uma extremidade do fundo da unidade de reator 11. As posições de entrada mostradas na Figura 2 podem ser providas em uma maneira alternativa mas também é possível que mais do que uma destas posições de entrada sejam providas. A unidade de reator 11 pode ser formada como um recipiente ou um tubo com um formato alongado como mostrado na Figura 1. A unidade de reator 11 é pelo menos parcialmente cheia com o reagente 18 até um nível de enchimento predeterminado 13. Devido à disposição vertical da unidade de reator 11 e à alimentação da biomassa 10 para dentro da unidade de reator 11 combinada com o nível de enchimento predeterminado 13, uma impregnação da biomassa inteira 10 entrando na unidade de reator 11 pode ser realizada sem a biomassa 10 ser contornada pelo reagente 18. Além das características de impregnação melhoradas que podem ser alcançadas por um tal dispositivo 1, o tempo de impregnação também pode ser substancialmente reduzido.[0077] The reactor unit 11 is filled with a reactant 18 to a predetermined filling level 13. The reactant 18 may be added to the reactor unit 11 via inlets 20 at certain positions in the reactor unit 11. Some inlet positions are shown in Figure 2. The inlet 20 may be located below the cone in which the retaining member is arranged. The inlet 20 may also be integrated within a side wall or a bottom end of the reactor unit 11. The inlet positions shown in Figure 2 may be provided in an alternative manner but it is also possible that more than one of these positions input are provided. The reactor unit 11 can be formed as a container or a tube with an elongated shape as shown in Figure 1. The reactor unit 11 is at least partially filled with the reactant 18 up to a predetermined filling level 13. Due to the vertical arrangement of the reactor unit 11 and feeding the biomass 10 into the reactor unit 11 combined with the predetermined filling level 13, an impregnation of the entire biomass 10 entering the reactor unit 11 can be carried out without the biomass 10 being bypassed by the reactant 18. In addition to the improved impregnation characteristics that can be achieved by such a device 1, the impregnation time can also be substantially reduced.

[0078] Dentro da unidade de reator 11, a biomassa 10 é transportada por meio de pelo menos um meio transportador 15, sendo que o meio transportador 15 é por exemplo uma rosca transportadora. Preferencialmente, duas roscas transportadoras estão arranjadas dentro da unidade de reator 11, a fim de transportar a biomassa 10 ascendentemente ao longo da direção longitudinal 31 ou ao longo do eixo geométrico longitudinal 22 da unidade de reator 11 durante a impregnação da biomassa 10. Abaixo do nível de enchimento predeterminado 13, a biomassa 10 é impregnada com o reagente 18, e acima do nível de enchimento predeterminado 13, pode ocorrer uma retirada de água da biomassa 10. Entretanto, a biomassa 10 que é impregnada na unidade de reator 11, é transferida para uma parte superior da unidade de reator 11 ao longo da direção longitudinal 31, de modo que a biomassa impregnada 10 seja descarregada na descarga 27 da unidade de reator 11 para processamento adicional. A direção longitudinal 31 da unidade de reator 11 ou o eixo geométrico longitudinal 22 da unidade de reator 11 está arranjada(o) substancialmente perpendicular à primeira direção 30, e portanto o eixo geométrico longitudinal 22 da unidade de reator 11 é substancialmente vertical à superfície da Terra que não é mostrada na Figuras 1 e 2.[0078] Within the reactor unit 11, the biomass 10 is transported by means of at least one conveyor means 15, the conveyor means 15 being, for example, a screw conveyor. Preferably, two screw conveyors are arranged within the reactor unit 11 in order to transport the biomass 10 upwardly along the longitudinal direction 31 or along the longitudinal geometric axis 22 of the reactor unit 11 during impregnation of the biomass 10. Below the predetermined filling level 13, the biomass 10 is impregnated with the reagent 18, and above the predetermined filling level 13, a withdrawal of water from the biomass 10 may occur. However, the biomass 10 that is impregnated in the reactor unit 11, is transferred to an upper part of the reactor unit 11 along the longitudinal direction 31, so that the impregnated biomass 10 is discharged into the discharge 27 of the reactor unit 11 for further processing. The longitudinal direction 31 of the reactor unit 11 or the longitudinal axis 22 of the reactor unit 11 is arranged substantially perpendicular to the first direction 30, and therefore the longitudinal axis 22 of the reactor unit 11 is substantially vertical to the surface of the reactor unit 11. Land that is not shown in Figures 1 and 2.

[0079] A Figura 3 mostra a unidade de compressão 40, a unidade de reator 11, e, também, uma etapa de processamento adicional 400. A etapa de processamento adicional 400, que é após a descarga da biomassa impregnada na descarga 27 da unidade de reator 11, pode compreender várias etapas. Tais etapas são por exemplo uma etapa de hidrólise, uma etapa de retirada de água, etc. A Figura 3 também mostra a implementação do dispositivo 1 para impregnação de biomassa 10 e, também, a etapa de processamento adicional S400 dentro de um ambiente, por exemplo com respeito à superfície da Terra 60. A unidade de reator 11 está arranjada substancialmente vertical com respeito à superfície da Terra 60, enquanto que a alimentação da unidade de reator 11 por meio da rosca de compressão 12 na unidade de compressão 40 é conduzida em uma primeira direção 30, que é substancialmente paralela à superfície da Terra 60. O reagente 18 a ser adicionado à unidade de reator 11 é fornecido a partir de um reservatório 16, e/ou via um circuito de recirculação 17, que se origina na etapa de processamento adicional S400. A fim de ajustar a quantidade de reagente, o reagente 18 pode ser adicionado diretamente a partir do circuito de recirculação 17 ou através do reservatório 16 para dentro da unidade de reator 11. Adicionalmente ao reagente recirculado 18, reagente fresco 18 pode ser provido via um conduto 19. O circuito de recirculação 17 pode ser dividido em duas partes. Na primeira parte, o reagente 18 ou filtrado da etapa de processamento adicional S400 é fornecido ao tanque 17c via um primeiro conduto 17a. Em uma segunda parte do circuito de recirculação 17, o reagente 18 ou filtrado que é armazenado no tanque 17c, pode ser provido via um segundo conduto 17b para a unidade de reator 11. Dentro do segundo conduto 17b, outro conduto 19 para reagente fresco 18 pode estar conectado. Nesta maneira, é possível prover uma mistura de reagente fresco 18 e reagente recirculado 18, que há tem sido usado para impregnação na unidade de reator 11. O reagente recirculado 18 pode ser filtrado em partículas separadas e o reagente líquido antes da recirculação. A fase sólida poderia ser, por exemplo, adicionada à alimentação de material na região da rosca de compressão.[0079] Figure 3 shows the compression unit 40, the reactor unit 11, and also an additional processing step 400. The additional processing step 400, which is after the discharge of the impregnated biomass into the discharge 27 of the unit reactor 11, may comprise several steps. Such steps are, for example, a hydrolysis step, a water removal step, etc. Figure 3 also shows the implementation of the device 1 for impregnating biomass 10 and also the additional processing step S400 within an environment, for example with respect to the surface of the Earth 60. The reactor unit 11 is arranged substantially vertically with respect to the surface of the Earth 60, while the feed from the reactor unit 11 through the compression screw 12 in the compression unit 40 is conducted in a first direction 30, which is substantially parallel to the surface of the Earth 60. The reactant 18 a be added to the reactor unit 11 is supplied from a reservoir 16, and/or via a recirculation loop 17, which originates in the further processing step S400. In order to adjust the amount of reagent, reagent 18 can be added directly from the recirculation circuit 17 or through the reservoir 16 into the reactor unit 11. In addition to the recirculated reagent 18, fresh reagent 18 can be supplied via a conduit 19. The recirculation circuit 17 can be divided into two parts. In the first part, the reagent 18 or filtrate from the additional processing step S400 is supplied to the tank 17c via a first conduit 17a. In a second part of the recirculation circuit 17, the reactant 18 or filtrate which is stored in the tank 17c, may be supplied via a second conduit 17b to the reactor unit 11. Within the second conduit 17b, another conduit 19 for fresh reagent 18 may be connected. In this way, it is possible to provide a mixture of fresh reagent 18 and recirculated reagent 18, which has been used for impregnation in the reactor unit 11. The recirculated reagent 18 can be filtered into separate particles and the liquid reagent before recirculation. The solid phase could, for example, be added to the material feed in the region of the compression screw.

[0080] A Figura 4 mostra um fluxograma para impregnação de biomassa 10. Em uma etapa do método S10, uma pré-compressão da biomassa 10 é conduzida por meio de uma rosca alimentadora forçada 14 antes da alimentação da biomassa 10 para dentro da unidade de reator 11. Em outra etapa S20 do método, uma compressão da biomassa por meio de uma rosca de compressão 12 é conduzida antes da alimentação da biomassa 10 para dentro da unidade de reator 11. A pré-compressão por meio da rosca alimentadora forçada 14 e, também, a compressão por meio da rosca de compressão 12 podem ser conduzidas em uma maneira combinada. Entretanto, é possível que apenas uma compressão por meio da rosca de compressão 12 seja conduzida. Em outra etapa do método S100, a unidade de reator 11 é alimentada com biomassa 10 por meio da rosca de compressão 12. Em outra etapa do método S110, uma interrupção da alimentação de biomassa 10 para dentro da unidade de reator 11 é conduzida por meio de um membro de retenção 23 que está arranjado a montante da unidade de reator 11. Em outra etapa do método S200, a unidade de reator 11 é pelo menos parcialmente cheia até um nível de enchimento predeterminado 13 com um reagente 18, de modo que ocorra uma reação entre a biomassa alimentada 10 e o reagente 18 a fim de obter uma biomassa impregnada. Em outra etapa S210, a biomassa 10 é transportada por meio de pelo menos um meio transportador 15 dentro da unidade de reator 11 durante a impregnação da biomassa 10. Em outra etapa S220, uma quantidade de reagente 18 adicionada à unidade de reator 11 é adaptada dependentemente de um valor de pH da biomassa 10 e/ou dependentemente de uma quantidade de biomassa 10 alimentada à unidade de reator 11. Em outra etapa S230 do método, é controlada uma temperatura e/ou uma pressão a ser provida dentro da unidade de reator 11 durante a impregnação. Em outra etapa do método S300, a biomassa impregnada da unidade de reator 11 é descarregada para processamento adicional, por exemplo em uma etapa de processamento adicional S400.[0080] Figure 4 shows a flowchart for impregnation of biomass 10. In one step of method S10, a pre-compression of biomass 10 is conducted through a forced feeder screw 14 before feeding the biomass 10 into the processing unit. reactor 11. In another step S20 of the method, a compression of the biomass by means of a compression screw 12 is conducted prior to feeding the biomass 10 into the reactor unit 11. Pre-compression by means of the forced feed screw 14 and Also, compression by means of the compression thread 12 can be carried out in a combined manner. However, it is possible that only one compression via the compression screw 12 is carried out. In another step of method S100, the reactor unit 11 is fed with biomass 10 via the compression screw 12. In another step of method S110, an interruption of the biomass feed 10 into the reactor unit 11 is conducted via of a retaining member 23 that is arranged upstream of the reactor unit 11. In another step of method S200, the reactor unit 11 is at least partially filled to a predetermined filling level 13 with a reagent 18, so that it occurs a reaction between the fed biomass 10 and the reactant 18 in order to obtain an impregnated biomass. In another step S210, the biomass 10 is transported by means of at least one conveying means 15 within the reactor unit 11 during impregnation of the biomass 10. In another step S220, an amount of reagent 18 added to the reactor unit 11 is adapted dependently on a pH value of the biomass 10 and/or dependently on an amount of biomass 10 fed to the reactor unit 11. In another step S230 of the method, a temperature and/or a pressure to be provided within the reactor unit is controlled. 11 during impregnation. In another step of method S300, the impregnated biomass from the reactor unit 11 is discharged for further processing, for example in a further processing step S400.

Claims

1. Method for impregnating biomass (10), characterized by the fact that it comprises: feeding a reactor unit (11) with biomass (10) through a compression screw (12, S100); at least partially fill the reactor unit (11) to a predetermined filling level (13) with a reagent (18), so that a reaction occurs between the fed biomass (10) and the reagent (18) in order to obtain an impregnated biomass (S200); controlling the filling level (13) so that it is constant over a predetermined time; determining the filling level (13) depending on the required impregnation time and the speed with which the biomass (10) is transported through the reactor unit (11); and discharging the impregnated biomass (10) from the reactor unit (11) for further processing (S300).

2. Method for impregnating biomass (10) according to claim 1, characterized in that it comprises: compressing the biomass (10) by means of the compression screw (12) before feeding the biomass (10) into the reactor unit (11, S20).

3. Method for impregnating biomass (10) according to claim 2, characterized by the fact that it comprises: pre-compressing the biomass (10) by means of a forced feeder screw (14) before feeding the biomass (10) into the reactor unit (11, S10).

4. Method for impregnating biomass (10) according to any one of claims 2 or 3, characterized by the fact that the volumetric compression ratio during compression with the compression screw (12) is between 1.5 and 6, preferably between 1.7 and 3, with maximum preference 1.9.

5. Method for impregnating biomass (10) according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises: transporting the biomass (10) by means of at least one conveyor means (15) within the reactor unit (11) during the impregnation of biomass (10, S210).

6. Method for impregnating biomass (10) according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it comprises: removing the residual reagent (18) from the impregnated biomass (10) in an additional processing step (S400) after discharge (S300) of the impregnated biomass (10) from the reactor unit (11); supplying the residual reagent (18) to a recirculation circuit (17); and providing the reagent (18) to be filled into the reactor unit (11) from the recirculation circuit (17) and/or a reservoir (16).

7. Method for impregnating biomass (10) according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it comprises: controlling a constant filling level (13) of the reagent (18) within the reactor unit (11) so that the biomass (10) can be homogeneously impregnated during a specified impregnation time.

8. Method for impregnating biomass (10) according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it comprises: controlling a quantity of reagent (18) that fills the reactor unit (11) depending on a value of pH of the impregnated biomass (10) discharged from the reactor unit (11) and/or a pH value of the reagent (18) filling the reactor unit (11).

9. Method for impregnating biomass (10) according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it comprises: controlling a temperature and/or a pressure to be provided within the reactor unit (11) during impregnation (S230).

10. Method for impregnating biomass (10) according to any one of claims 1 to 9, characterized in that it comprises: feeding the reactor unit (11) through a compression screw (12) in a first direction before transporting the biomass (10) along a longitudinal geometric axis of the reactor unit (11) during impregnation, the longitudinal geometric axis (22) being perpendicular to the first direction, with a ratio between an extension of the reactor unit (11) along the longitudinal geometric axis (22) and a width of the reactor unit (11) is at least 2.

11. Method for impregnating biomass (10) according to any one of claims 1 to 10, characterized in that it comprises: interrupting the feed of biomass (10) into the reactor unit (11) by means of a member retention valve (23) which is arranged upstream of the reactor unit (11, S110).

12. Method for impregnating biomass (10) according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the reagent is a liquid comprising chemicals selected from the group consisting of an acid, a catalyst or mixtures thereof.

13. Device (1) for impregnating biomass (10), characterized in that it comprises: a compression unit (40) having an outlet; and a reactor unit (11) having an inlet; wherein the output of the compression unit (40) is connected to the input of the reactor unit (11); wherein the compression unit (40) comprises a compression screw (12) which is configured to feed biomass (10) into the reactor unit (11); wherein the reactor unit (11) is configured to be at least partially filled with a reagent (18) to a predetermined filling level (13) so that a homogeneous impregnation of the fed biomass (10) occurs when the biomass (10 ) is transported within the reactor unit (11) by means of a conveyor means (15); wherein the reactor unit (11) is configured to control the filling level (13) so that it is constant over a predetermined time; and wherein the reactor unit (11) is configured to determine the filling level (13) depending on the required impregnation time and the speed with which the biomass (10) is transported through the reactor unit (11).

14. Device (1) for impregnating biomass (10) according to claim 13, characterized in that the reactor unit (11) is at least partially manufactured from a material that is resistant to corrosion.

15. Device (1) for impregnating biomass (10) according to any one of claims 13 or 14, characterized by the fact that: the compression screw (12) of the compression unit (40) is configured to feed the biomass (10) into the reactor unit (11) in a first direction (30); and wherein the conveying means (15) of the reactor unit (11) is configured to transport the biomass (10) within the reactor unit (11) along a longitudinal geometric axis (22) of the reactor unit (11) , the longitudinal geometric axis (22) being perpendicular to the first direction (30).