CN115213205A - 一种生物质材料预处理的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种生物质材料预处理的方法，该方法包括将热水解和湿法工艺引入发酵，该工艺生产出干物质浓度大于25%的中间型产品，通过微爆对生物质材料进行预处理，以及用于发酵的消化器的一些内容物发酵被回收并与来自预处理的一部分中间产品混合。
Description
技术领域
本发明涉及用于处理以废物或生物质形式存在的材料，例如主要来自有机废物的材料。
背景技术
多年来，来自城市和工业废物以及主要来自有机来源的其他废物（例如来自园艺、农业、林业、木材业、食品加工业等）的副产品已被用于二氧化碳—生物乙醇或生物等天然燃料—已成为一种越来越受关注的气体生成的可能起始材料。而多种不同的生物质材料预处理方法，使糖等的含量更可用。强酸和弱酸水解；湿爆炸（蒸汽爆炸-STEX）；湿式氧化（WO）；碱性纤维爆炸（氨纤维爆炸-AFEX）；热水解（液体水热-LHW）是较为常观的处理方式。通常，已确定强酸和弱酸水解，因为半纤维素水解和溶解，并且纤维素的可用性随着随后的酸水解或酶水解而增加。当使用这种类型的水解时，在分离不溶部分和溶解部分后，可以通过发酵等方式进一步处理该部分。
发明内容
尽管对生物质材料进行了大量处理，使用特殊设备或过量的化学添加剂处理干物质含量高、温度高和pH值相对较低的致密材料，然后进行生物质预处理，但仍然需要一种最小化水稀释同时降低能源成本的方法，本发明涉及一种用于处理生物质材料的装置，其特征在于，通过将所述中间产品与所述蒸煮器的循环回路中携带的蒸煮器罐的一部分内容物混合，将中间产品引入蒸煮器，其特征在于，在将所述中间产品的混合物和蒸煮器的部分内容物引入蒸煮器之前进行混合。此外还包括一个或多个减压罐连接至反应器，用于释放生物质中的压力，以及一个或多个消化器连接到减压罐进行发酵，蒸煮器连接至减压罐，用于再循环蒸煮器的一部分内容物，以与减压罐的一部分内容物混合。
本说明书中的任何上述改进，包括再循环，都可以在高温（例如，大于90摄氏度）、相对较高的干物质含量（例如，大于25%）和相对较低的pH值下执行；不需要高度专业化的设备来处理使用热水解工艺进行的常规预处理步骤所产生的产品带来的进一步加工。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施例。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，接收/存储（a）垃圾箱中接收的固体生物质和/或有机废物部分通过给料机（c）（通常是进料阀或蒸汽辅助进料系统（b））转移到一个或多个高压反应器（d）。将高压蒸汽e添加到反应器中，并通过密封入口和出口阀c和f，达到足够的压力，以实现接收生物质的有益水解。当达到足够的蒸汽压力时，阀门保持关闭，直到经过有利的保持时间。根据原料的特性，在加热和保温期间去除一些气体可能是有利的。如果未释放该气体，则可通过排放阀h将气体引导至冷凝器系统g。当停留时间过去后，在打开排放阀（f）之前，压力可能会通过排放阀（h）降低。当排放阀打开时，预处理材料通过牢固支撑的排放管i快速排放到闪蒸罐j。排放速率由反应器和下游闪蒸罐（j）之间的压差驱动。由于压降，冷凝蒸汽将从闪蒸罐（j）内的材料和水中排出或分离。闪蒸罐（j）内排放的多余闪蒸气通过管道从闪蒸罐顶部排出。闪蒸蒸汽最好被引导至冷凝器g。冷凝器由带循环泵（k）的齿形塔和冷凝冷却器（l）组成，用于液化多余的蒸汽。冷凝器也可以通过直接注入冷凝器（g）的冷冷却剂来操作。当可能需要进行臭气处理时，可冷凝材料（m）不会从冷凝器中排出。冷凝液排放回闪蒸罐（n），通过管道输送至下游工艺（o），或可能与工艺分离以进行进一步处理，以回收化学品（p）。受益于热预处理的液体生物质（x）可以直接添加到反应器（d）中，以便在反应器之前进行有利的混合，或者通过进料系统（a或b）。从热预处理中获利较少的液体生物质（y）可被引导至闪蒸罐或蒸煮器回路z-1或z-2。应选择合适的泵（aa和ab）将液体生物质输送至工艺。
Claims (7)
1.一种生物质材料预处理的方法，其特征在于：所述中间产物在消化罐中的后续发酵步骤，该方法的进一步特征在于，中间产物在从蒸煮器通过循环回路运输后，通过将中间产物与蒸煮器的一部分内容物混合而引入蒸煮器，其中，在将中间产品的混合物和蒸煮器的部分内容物引入蒸煮器之前进行混合，在混合之后和混合物进入蒸煮器之前，测定生物质材料的pH值。
2.根据权利要求1所述的一种生物质材料预处理的方法，其中所述中间产物的温度大于100℃，中间产物的pH值小于5。
3.根据权利要求1所述的一种生物质材料预处理的方法，其中所述方法还包括湿式氧化，其中所述湿式氧化在热水解之后和湿式微爆之前进行，所述的蒸煮器内容物的部分与中间产品混合，混合方式为至少10份（体积）蒸煮器内容物与1份（体积）混合。
4.根据权利要求1所述的一种生物质材料预处理的方法，其中来自预处理的部分气相由使用蒸煮器的部分内容物作为制冷剂来冷凝，冷凝的气相挥发酸再循环到蒸煮器中。
5.根据权利要求1所述的一种生物质材料预处理的方法，其中引入该方法的生物质材料具有大于50重量%的干物质浓度，引入的生物质材料选自稻草、木材、纤维、诱饵、造纸纸浆、浆料和生活垃圾。
6.根据权利要求1所述的一种生物质材料预处理的方法，其中所述热水解在大于140℃并保持5至30分钟，然后通过将压力从5bar降至35bar,在消化器中发酵中间产物产生pH值在7至8.5范围内的发酵产物。
7.根据权利要求1所述的一种生物质材料预处理的方法,其中该中间产物与来自消化器之回收发酵产物混合，且该混合物进入消化器后，pH值高于pH 6.5;蒸煮器内容物的部分与中间产品混合，混合方式为至少20份（体积）蒸煮器内容物与一份（体积）处理生物质材料的方法混合。
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