FI129440B

FI129440B - Cooking equipment and method for treating biomass containing lignocellulose

Info

Publication number: FI129440B
Application number: FI20205036A
Authority: FI
Inventors: Laura Kupiainen; Juha Rainer Anttila; Juha Junes; Lauri Soronen
Original assignee: Chempolis Oy
Priority date: 2020-01-15
Filing date: 2020-01-15
Publication date: 2022-02-28
Also published as: RU2769389C1; FI20205036A1; EP3851576A1; FI20205036A

Abstract

Kokanordning för behandling av biomassa som innehåller lignocellulosa omfattar en eller flera enligt satsprincipen fungerande kokreaktorer (100, 100’), som är anordnade att koka biomassa i en kokkemikalie, som innehåller myrsyra och ättiksyra. Upphettningsarrangemang (106) är anordnat att reglera överföring av värmeenergi till respektive kokreaktor (100, 100’) genom att reglera kokkemikaliens temperatur som en funktion av tiden och mata kokkemikalien med reglerad temperatur till respektive kokreaktor (100, 100’).A cooking device for the treatment of biomass containing lignocellulose comprises one or more cooking reactors operating according to the batch principle (100, 100 '), which are arranged to boil biomass in a cooking chemical, which contains formic acid and acetic acid. Heating arrangements (106) are arranged to regulate the transfer of heat energy to the respective cooking reactor (100, 100 ') by regulating the temperature of the cooking chemical as a function of time and feeding the cooking chemical with regulated temperature to the respective cooking reactor (100, 100').

Description

Keittolaitteisto ja -menetelmä lignoselluloosaa sisältävän biomassan käsittelemiseksi Ala Keksinnön kohteena on keittolaitteisto ja -menetelmä lignoselluloosaa sisältävän biomassan käsittelemiseksi. Tausta Sellunkeittämisessä = keittoprosessin nestettä kierrätetään ldpi lämmönvaihtimen, joka kuumentaa keittämisessä käytetyn nesteen. Kaupallisen panoskeitolle on tyypillisesti määrätty kokonaiskeittoaika ja lämpötila, joilla saadaan laadultaan hyvää lopputuotetta. Perinteisessä sellunvalmistuksessa lämmitysaika on noin tunti. Teollisesti valikoidut suotuisat olosuhteet huomioivat hyvän lopputuotteen laadun, esimerkiksi keittolämpötilan nosto voi vaikuttaa huonontavasti lopputuotteen laatuun. Patenttijulkaisussa US 20130062031 on esitetty — selluloosakattila ja = selluloosakattilaprosessi. Patenttijulkaisussa W003006736 on € esitetty prosessi tuottaa selluloosamassaa. Laadun heikkeneminen voi näkyä esimerkiksi heikkona vetolujuutena paperissa, jonka massa on keitetty poikkeavassa lämpötilassa. Lopputuotteen laadun huononeminen voi näkyä myös korkeana kappa-lukuna, massan epätasalaatuisuutena ja heikentyneenä massan viskositeettina. Samoin alkalinen hydrolyysi voi voimistua lisäten sekundaarista peeling-reaktiota ja alentaa sellunsaantoa. Tästä on syntynyt tarve kehittää panoskeittoprosessia. Lyhyt selostus Keksinnön — tavoitteena on toteuttaa = parannettu sellun N panoskeittoprosessi. Keksinnön tavoite saavutetaan sillä, mitä sanotaan N 25 itsenäisissä patenttivaatimuksissa. Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat © epditsendisten patenttivaatimusten kohteena.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a cooking apparatus and method for treating lignocellulosic biomass. Background In pulp cooking = the liquid from the cooking process is recycled to a heat exchanger that heats the cooking liquid. Commercial batch soup typically has a total cooking time and temperature to obtain a good quality end product. In traditional pulp production, the heating time is about an hour. Industrially Selected favorable conditions take into account the good quality of the final product, for example, raising the cooking temperature can have a detrimental effect on the quality of the final product. US 20130062031 discloses - a cellulose boiler and = a cellulose boiler process. WO003006736 discloses a process for producing cellulosic pulp. Deterioration in quality can be seen, for example, in the poor tensile strength of paper that has been cooked at a different temperature. Deterioration in the quality of the final product can also be reflected in high kappa numbers, pulp unevenness and degraded pulp viscosity. Similarly, alkaline hydrolysis can be intensified, increasing the secondary peeling reaction and reducing pulp yield. This has created a need to develop a batch cooking process. Brief Description The object of the invention is to implement an improved pulp N batch cooking process. The object of the invention is achieved by what is stated in the independent claims. Preferred embodiments of the invention are the subject of the claimed claims.

OF

I = Kuvioluettelo S Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen 3 30 yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista: o Kuvio 1 esittää esimerkkiä keittolaitteistosta ja keittoreaktorien välisestä keittokemikaalin kierrätyksestä;I = BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will now be described in more detail in connection with preferred embodiments 3, with reference to the accompanying drawings, in which: Figure 1 shows an example of cooking equipment and recycling of cooking chemical between cooking reactors;

Kuvio 2 esittää esimerkkiä keittolaitteistosta ja keittokemikaalin kierrätyksestä keittoprosessin lopuksi; Kuvio 3 esittää esimerkkiä keittoreaktorista, jossa keittokemikaalia kierrätetään useaan kohti keittoreaktoria; Kuvio 4 esittää esimerkkiä pasutuksesta; Kuvio 5A esittää esimerkkiä keittokemikaalin ylikuumentamisesta useilla tavoin; Kuvio 5B esittää esimerkkiä, jossa haketta syötetään keittoreaktoriin; Kuvio 6 esittää esimerkkiä kappa-luvusta H-tekijän funktiona eri — keittoajoilla; Kuvio 7 esittää esimerkkiä pentosaanien suhteellisesta osuudesta H- tekijän funktiona eri keittoajoilla; Kuvio 8 esittää esimerkkiä keiton lämpöprofiilista eri keittoajoilla; Kuvio 9 esittää esimerkkiä furfuraalin muodostumisesta eri — keittoajoilla; Kuvio 10 esittää esimerkkiä keittomenetelmän vuokaaviosta; ja Kuvio 11 esittää esimerkkiä ohjaimesta.Figure 2 shows an example of cooking equipment and cooking chemical recycling at the end of the cooking process; Figure 3 shows an example of a cooking reactor in which cooking chemicals are recycled to multiple cooking reactors; Figure 4 shows an example of roasting; Figure 5A shows an example of overheating a cooking chemical in several ways; Figure 5B shows an example in which wood chips are fed to a cooking reactor; Figure 6 shows an example of kappa number as a function of H-factor at different cooking times; Figure 7 shows an example of the relative proportion of pentosans as a function of factor H at different cooking times; Figure 8 shows an example of a cooking heat profile at different cooking times; Figure 9 shows an example of furfural formation at different cooking times; Figure 10 shows an example of a flow chart of a cooking method; and Figure 11 shows an example of a controller.

Suoritusmuotojen kuvaus Seuraavat suoritusmuodot ovat esimerkinomaisia.DESCRIPTION OF EMBODIMENTS The following embodiments are exemplary.

Vaikka selitys voi — viitata "erääseen” suoritusmuotoon tai suoritusmuotoihin eri kohdissa, tämä ei välttämättä tarkoita, että jokainen sellainen viittaus on samaan suoritusmuotoon tai suoritusmuotoihin tai että piirre pätee vain yhteen suoritusmuotoon.Although the description may - refer to "one" embodiment or embodiments in different places, this does not necessarily mean that each such reference is to the same embodiment or embodiments, or that the feature applies to only one embodiment.

Eri suoritusmuotojen = yksittäisiä piirteitä voidaan myös yhdistää muiden suoritusmuotojen mahdollistamiseksi.The individual features of the various embodiments may also be combined to enable other embodiments.

Esillä —olevassa ratkaisussa halutaan parantaa organosolv- N keittoprosessia, jotta keiton aikana biomassan hemiselluloosasta keittoliemeen 5 hydrolysoituvia C5-sokereita voidaan saada paremmalla selektiivisyydellä, N saannolla ja samalla on mahdollista saada hyvänlaatuista sellua.The present solution seeks to improve the organosolvent cooking process so that C5 sugars hydrolysable from biomass hemicellulose to the broth during cooking can be obtained with better selectivity, N yield and at the same time obtain good quality pulp.

Organosolv- N tekniikassa käytetään orgaanisia happoja ja se on ympäristöystävällinen tekniikka E 30 tuottaa sellua.The organosolv- n technique uses organic acids and is an environmentally friendly technique E 30 produces pulp.

Kun keittoprosessin lämpötilaprofiilia hallitaan, tähän on © mahdollista päästä.When the temperature profile of the cooking process is controlled, it is possible to achieve this.

Kun keittoprosessin lämpötila saadaan nostettua nopeasti 3 varsinaiseen keittolämpötilaan, keittoprosessi tehostuu.When the temperature of the cooking process can be quickly raised to 3 actual cooking temperatures, the cooking process becomes more efficient.

Perinteisen käsityksen S mukaan nopea lämpötilan nosto keittoprosessin alussa aiheuttaa lopputuotteen N laadun huononemisen, mutta näin ei todellisuudessa käykään ainakaan organosolv-keittoprosessissa, jossa keittokemikaalina eli liuottimena käytetään muurahaishapon, etikkahapon, veden ja furfuraalin seosta.According to the traditional notion S, a rapid rise in temperature at the beginning of the cooking process causes a deterioration in the quality of the final product N, but this is not really the case in an organosolv cooking process using a mixture of formic acid, acetic acid, water and furfural as the cooking chemical.

Kuvio 1 esittää esimerkkiä keittolaitteistosta 10, jossa käsitellään lignoselluloosaa — sisältävää — biomassaa. Keittolaitteisto 10 käsittää panosperiaatteella toimivan ainakin yhden keittoreaktorin 100, 100’. Lignoselluloosaa sisältävä biomassa voi olla puupohjainen tai ei-puupohjainen eli ns. nonwood-biomassa tai näiden yhdistelmä. Biomassa käsittää halutun kokoisiksi paloiksi silputtua haketta esimerkiksi lehtipuista, havupuista tai bambusta.Figure 1 shows an example of a cooking apparatus 10 for processing lignocellulose-containing biomass. The cooking apparatus 10 comprises at least one cooking reactor 100, 100 'operating on a batch basis. The biomass containing lignocellulose can be wood-based or non-wood-based, i.e. nonwood biomass or a combination thereof. The biomass comprises wood chips chopped into pieces of the desired size, for example from hardwoods, conifers or bamboo.

Biomassana käytettävillä ruohovartisilla kasveilla tarkoitetaan yleisesti ei-puuperäisiä kuitulähteitä, joita ovat esimerkiksi olki, heinät, ruo'ot, niinikuidut, lehtikuidut, siemenkarvat. Olkia ovat esimerkiksi viljojen oljet, kuten vehnän, ohran, kauran, rukiin ja riisin oljet. Heiniä ovat esimerkiksi eparto-, sabai- ja lemonheinä. Ruokoja ovat esimerkiksi papyrus, järviruoko, sokeriruoko ja bambu. Niinikuitulähteitä ovat esimerkiksi kuitupellavan varret, öljypellavan varret, kenaf, juutti ja hamppu. Lehtikuidun lähteitä ovat esimerkiksi manillahamppu ja sisal.Herbaceous plants used as biomass generally refer to non-wood fiber sources such as straw, hay, reeds, soybean fibers, leaf fibers, seed hairs. Straws include, for example, straw from cereals such as wheat, barley, oats, rye and rice. Examples of grasses are Eparto, Sabai and Lemongrass. Examples of dishes are papyrus, lake reed, sugar cane and bamboo. Examples of such fiber sources are fibrous flax stalks, oil flax stalks, kenaf, jute and hemp. Sources of leaf fiber include manila hemp and sisal.

Siemenkarvakuitulähteitä ovat esimerkiksi puuvilla ja puuvillan lintterikuidut. Lisäksi ei-puuperäisiä kuitulähteitä ovat esimerkiksi ruokohelpi, timotei, koiranheinä, keltamesikkä, idänkattara, punanata, valkomesikkä, puna-apila, vuorenherne ja mailanen.Seed fiber sources include cotton and cotton lint fibers. In addition, non-wood fiber sources include reed canary grass, timothy, doggrass, yellow fescue, eastern buckthorn, redfish, white fescue, red clover, mountain pea and bat.

Kukin keittoreaktori 100, 100' ottaa vastaan biomassaerän, joka keitetään keittoreaktorissa 100, 100' käyttäen keittokemikaalia, joka käsittää muurahaishappoa, etikkahappoa, furfuraalia ja vettä.Each cooking reactor 100, 100 'receives a batch of biomass which is cooked in the cooking reactor 100, 100' using a cooking chemical comprising formic acid, acetic acid, furfural and water.

Keitossa käytettävän liuottimen koostumus sisältää muurahaishappoa noin 30 % - 75 %, etikkahappoa noin 6 % - 55 %, vettä noin 13 % - 22 % ja furfuraalia noin 0001 % - 3 %. Eräässä suoritusmuodossa liuotin sisältää muurahaishappoa noin 38 % - 55 %, etikkahappoa noin 30 % - 45 %, vettä noin 15% - 20 % ja furfuraalia noin 0,01 % - 2 %. Edelleen eräässä suoritusmuodossa N liuotin käsittää muurahaishappoa noin 41 % - 52 %, etikkahappoa noin 31 % - 42 5 %, vettä noin 15 % - 18 % ja furfuraalia noin 0,01 % - 2 %. Esitettyjä pitoisuuksia N voidaan vapaasti yhdistellä halutulla tavalla, kunhan esitetyt luvut eivät mene yli N 30 100%.The composition of the cooking solvent contains about 30% to 75% formic acid, about 6% to 55% acetic acid, about 13% to 22% water and about 0001% to 3% furfural. In one embodiment, the solvent contains about 38% to 55% formic acid, about 30% to 45% acetic acid, about 15% to 20% water, and about 0.01% to 2% furfural. In a further embodiment, the N solvent comprises about 41% to 52% formic acid, about 31% to 42% acetic acid, about 15% to 18% water, and about 0.01% to 2% furfural. The indicated concentrations N can be freely combined as desired, as long as the figures shown do not exceed N 30 100%.

E Keittolämpötila on välillä noin 116°C - 170°C. Eräässä © suoritusmuodossa keittolämpötila voi olla välillä noin 120°C - 165°C.E The cooking temperature is between about 116 ° C and 170 ° C. In one embodiment, the cooking temperature may be between about 120 ° C and 165 ° C.

3 Eräässä suoritusmuodossa, jota esittää kuvion 5 esimerkki, N keittolaitteisto käsittää keittokemikaalin annostelulaitteen 90, joka voi säätää N 35 keittokemikaalin eri ainekomponenttien, kuten muurahaishapon ja etikkahapon syöttöä keittoreaktoriin 100, 100'. Keittokemikaalin eri ainekomponentteja voidaan annostella keittoreaktoriin 100, 100' eri määriä ajan funktiona keittoprosessin tehostamiseksi, mikä vaikuttaa keittoprosessiin kemiallisesti ja/tai siihen, kuinka paljon lämpöenergiaa siirtyy keittoreaktoriin 100, 100’. Keittokemikaalin ainekomponenttien annostelu voidaan suorittaa venttiileillä, joita voi ohjata ohjain 180 (joka on esitetty kuviossa 1).3 In one embodiment, shown by the example of Figure 5, the N cooking apparatus comprises a cooking chemical dosing device 90 that can control the supply of various N 35 cooking chemical components, such as formic acid and acetic acid, to the cooking reactor 100, 100 '. Different components of the cooking chemical can be metered into the cooking reactor 100, 100 'in different amounts as a function of time to enhance the cooking process, which chemically affects the cooking process and / or how much thermal energy is transferred to the cooking reactor 100, 100'. The dosing of the ingredients of the cooking chemical can be performed by valves that can be controlled by the controller 180 (shown in Figure 1).

Keittokemikaali on syövyttävää ja se liuottaa biomassan ligniiniä ja hemiselluloosaa ja siten helpottaa kuiduttamista ja sellun valmistusta. Keittoreaktoriin 100 voidaan syöttää myös yhdestä tai useammasta kohdasta höyryä oikean keittolämpötilan saavuttamiseksi ja ylläpitämiseksi. Keittolämpötila määräytyy käytettävän raaka-aineen ja halutun lopputuotteen perusteella. Lämpötilaikkuna on 116°C - 170°C. Eräässä suoritusmuodossa lämpötilaikkuna voi olla esimerkiksi 120°C - 165°C. Keittämisen lopputuloksena syntyy sellua, joka voidaan keittämisen jälkeen esimerkiksi pestä ja edelleen hydrolysoida tai valkaista. Näin muodostettua sellua voidaan käyttää esimerkiksi kartonki- ja —paperiteollisuudessa tai (bio)etanolin raaka-aineena tai muiden fermentointiprosessien raaka-aineena. Sellun lisäksi keiton lopputuotteina syntyy C5 sokereita ja furfuraalia, joiden muodostumista voidaan säätää esitetyllä panoskeittoprosessilla.The cooking chemical is corrosive and dissolves the lignin and hemicellulose of the biomass, thus facilitating defibering and pulp production. Steam can also be fed to the cooking reactor 100 from one or more points to achieve and maintain the correct cooking temperature. The cooking temperature is determined by the raw material used and the desired end product. The temperature window is 116 ° C to 170 ° C. In one embodiment, the temperature window may be, for example, 120 ° C to 165 ° C. The end result of the cooking is pulp which, after cooking, can be washed and further hydrolysed or bleached. The pulp thus formed can be used, for example, in the paperboard and paper industry or as a raw material for (bio) ethanol or as a raw material for other fermentation processes. In addition to pulp, the final products of cooking are C5 sugars and furfural, the formation of which can be controlled by the presented batch cooking process.

Tarkastellaan aluksi yhtä kuvion 1 keittoreaktoreista 100. Eräässä suoritusmuodossa keittolaitteisto 10 käsittää keittoreaktoriin 100 suoraan liittyvän kierrätysjärjestelyn 102, jota voi kutsua myös ensimmäiseksi kierrätysjärjestelyksi. — Kierrätysjärjestelyn 102 putket 104 yhdistävät keittoreaktorin 100 ja kuumennusjärjestelyn 106 keittokemikaalin syöttämiseksi keittoreaktorista 100 kuumennusjärjestelyyn 106, 126 ja kuumennusjärjestelyssä 106,126 kuumennetun keittokemikaalin syöttämiseksi keittoreaktoriin 100. Näin kierrätysjärjestely 102 on sovitettu siirtämään keittokemikaalia putkia 104 pitkin N keittoreaktorista 100 kuumennusjärjestelyyn 106, 126, joka säätää lämpöenergian 5 siirtoa keittoreaktoriin 100 säätämällä keittokemikaalin lämpötilaa ajan funktiona N ja syöttämällä lämpötilaltaan säädetty keittokemikaali keittoreaktoriin 100.Let us first consider one of the cooking reactors 100 of Figure 1. In one embodiment, the cooking apparatus 10 comprises a recycling arrangement 102 directly associated with the cooking reactor 100, which may also be referred to as a first recycling arrangement. - The tubes 104 of the recirculation arrangement 102 connect the cooking reactor 100 and the heating arrangement 106 to supply the cooking chemical from the cooking reactor 100 to the heating arrangement 106, 126 and the heating arrangement 106,126 to supply the heated cooking chemical to the cooking reactor 100. transferring to the cooking reactor 100 by adjusting the temperature of the cooking chemical as a function of time N and feeding the temperature-adjusted cooking chemical to the cooking reactor 100.

N 30 Kuumennusjärjestely 106, 126 kuumentaa keittokemikaalin ja säätää E sen lämpötilan silloin, kun keittokemikaali on kuumennusjärjestelyssä 106, 126 © keittokemikaalin virratessa kuumennusjärjestelyn 106, 126 läpi. Edelleen 2 kierrätysjärjestely 102 siirtää lämpötilaltaan säädetyn keittokemikaalin takaisin N keittoreaktoriin 100.The heating arrangement 106, 126 heats the cooking chemical and adjusts its temperature E when the cooking chemical is in the heating arrangement 106, 126 © as the cooking chemical flows through the heating arrangement 106, 126. Further, the recycle arrangement 102 transfers the temperature-controlled cooking chemical back to the N cooking reactor 100.

N 35 Kierrätysjärjestely 102, joka liittyy keittoreaktoriin 100' ja on samanlainen kuin keittoreaktorin 100 kierrätysjärjestely 102 (siksi sama viitenumero), voi vastaavalla tavalla siirtää keittokemikaalia putkia 104 pitkin keittoreaktorista 100° kuumennusjärjestelyyn 106, 136, joka säätää keittokemikaalin lämpötilan ajan funktiona keittoreaktorissa 100’ suoritettavan keittoprosessin tehostamiseksi.The recirculation arrangement 102 associated with the cooking reactor 100 'and similar to the recycling arrangement 102 of the cooking reactor 100 (hence the same reference numeral) can similarly transfer the cooking chemical along tubes 104 from the cooking reactor 100 ° to the heating arrangement 106, 136 as a function of the cooking chemical temperature to make the cooking process more efficient.

5 Eräässä suoritusmuodossa kuumennusjärjestely 106 voi kuumentaa keittokemikaalin lämpötilan korkeammaksi kuin mainitussa keittoreaktorissa 100 keittämiseen käytetty keittolämpötila.In one embodiment, the heating arrangement 106 may heat the cooking chemical temperature higher than the cooking temperature used for cooking in said cooking reactor 100.

Kuvio 1 esittää erästä suoritusmuotoa, johon kuuluu keittoreaktoreiden 100, 100' välinen kierrätysjärjestely 102’, jota voi kutsua kolmanneksi —kierrätysjärjestelyksi. Tässä esimerkissä keittolaitteisto 10 käsittää ensimmäisen ja toisen keittoreaktorin 100, 100’, ja toiseen keittoreaktoriin 100' siirrettävän lämpöenergian säätämiseksi keittokemikaalin avulla keittolaitteisto 10 käsittää ensimmäisen keittoreaktorin puskusäiliön 160 ja lämmöntuottimen 200. Kun keitetty aines päästetään keittoreaktorista 100, tavallisesti keittoreaktorin 100 pohjasta, puskusäiliöön 160, jossa on matalampi paine kuin keittoreaktorissa 100, keittokemikaali höyrystyy.Figure 1 shows an embodiment including a recycling arrangement 102 'between the cooking reactors 100, 100', which may be referred to as a third recycling arrangement. In this example, the cooking apparatus 10 comprises first and second cooking reactors 100, 100 ', and to control the thermal energy transferred to the second cooking reactor 100' by the cooking chemical, the cooking apparatus 10 comprises a first cooking reactor buffer 160 and a heat generator 200. where the pressure is lower than in the cooking reactor 100, the cooking chemical evaporates.

Mainittu puskusäiliö 160 voi päästää höyrystyneen keittokemikaalin yläosastaan pitkin putkea 104 lämmöntuottimelle 200, joka voi kuumentaa keittokemikaalia tai säätää keittokemikaalin lämpötilaa ajan funktiona.Said buffer tank 160 may discharge the vaporized cooking chemical along the top of the pipe 104 to the heat generator 200, which may heat the cooking chemical or adjust the temperature of the cooking chemical as a function of time.

Lämmöntuotin 200 voi käsittää höyrykompressorin 202, joka kompressiollaan nostaa keittokemikaalin lämpötilaa tai säätää ajan funktiona keittokemikaalin lämpötilaa. Lämmöntuotin 200 voi käsittää lisäksi myös kuumentimen 176, joka voi kuumentaa tai säätää ajan funktiona keittokemikaalin lämpötilaa. Kuumennettu tai lämpötilaltaan säädetty keittokemikaali voidaan syöttää esimerkiksi toisen keittoreaktorin 100' keskiosaan. Kuumentimella 176 kuumennettu tai lämpötilaltaan säädetty keittokemikaali voidaan syöttää toiseen N keittoreaktoriin 100? esimerkiksi yläosastaan (ks. kuva 5). Kuumentimella 176 5 kuumennettua tai lämpötilaltaan säädettyä keittokemikaalia voidaan käyttää myös N biomassaerän pasuttamiseen toisessa keittoreaktorissa 100’ samaan tapaan kuin N 30 kuvion 4 yhteydessä on esitetty. Keittokemikaalin siirtyessä puskusäiliöstä 160 E keittoreaktoriin 100’, se lauhtuu, missä vapautuu energiaa, joka voidaan hyödyntää © keittoprosessin kuumennuksessa. 3 Lämpötilaltaan ajan funktiona säädetty keittokemikaali voi imeytyä N biomassaan tehokkaammin, mikä tehostaa ja/tai nopeuttaa biomassan N 35 kuiduttumista ja voi lyhentää keittoaikaa. Kun keittoreaktorin 100' pohjalle syötetään keittokemikaalihöyry puhaltimen (ei esitetty kuvioissa) avulla, höyryn saturaatiopiste nousee (kompressio haihdutuksen yhteydessä). Näin keittokemikaalihöyryn lauhdutuslämpö nousee ja keittoreaktoria voidaan enemmän /tehokkaammin kuumentaa käyttäen energiaa edellisestä keitosta, jota on voitu tehostaa käyttäen keittokemikaalin lämpötilan säätöä ajan funktiona.The heat generator 200 may comprise a steam compressor 202 which, by its compression, raises the temperature of the cooking chemical or adjusts the temperature of the cooking chemical as a function of time. The heat generator 200 may further comprise a heater 176 which may heat or adjust the temperature of the cooking chemical as a function of time. The heated or temperature-controlled cooking chemical can be fed to the center of the second cooking reactor 100 ', for example. The cooking chemical heated or temperature controlled by the heater 176 can be fed to the second N cooking reactor 100? for example, from the top (see Figure 5). The cooking chemical heated or temperature controlled by the heater 176 5 can also be used to roast a batch of N biomass in the second cooking reactor 100 'in the same manner as N 30 is shown in connection with Figure 4. As the cooking chemical passes from the buffer tank 160 E to the cooking reactor 100 ', it condenses, releasing energy that can be utilized to heat the cooking process. 3 A cooking chemical whose temperature is adjusted as a function of time can be absorbed more efficiently into the N biomass, which enhances and / or accelerates the defibering of the biomass N 35 and can shorten the cooking time. When the cooking chemical steam is fed to the bottom of the cooking reactor 100 'by means of a blower (not shown in the figures), the saturation point of the steam rises (compression during evaporation). In this way, the heat of condensation of the cooking chemical steam increases and the cooking reactor can be heated more / more efficiently using energy from the previous cooking, which can be enhanced by using the cooking chemical temperature control as a function of time.

Tyypillisesti MVR-haihduttimella (Mechanical Vapor Recompression - haihduttimella) 202 tarvitaan 10 KWh - 13 kWh sähköä / 1t haihdetta (kompressorille). Pelkällä höyryllä ilman rekompressoria tarvittaisiin noin 640 kWh energiaa / 1t haihdetta, missä t tarkoittaa tonnia.Typically, the MVR (Mechanical Vapor Recompression) 202 requires 10 KWh to 13 kWh of electricity / 1h of evaporator (for the compressor). Steam alone without a recompressor would require about 640 kWh of energy / 1t of evaporator, where t means tons.

Eräässä suoritusmuodossa, jota kuvio 2 esittää, keittokemikaali on kuhunkin keittoreaktoriin 100 nähden erillisessä keittokemikaalisäiliössä 150, josta lämpötilaltaan ajan funktiona säädetty keittokemikaali siirretään keittoreaktoriin 100 mahdollisesti kierrätysjärjestelmän 102” putkea 104 pitkin tai putkella, joka on keittoreaktorin 100 ja keittokemikaalisäiliön 150 välillä.In one embodiment shown in FIG.

Kuvion 2 kierrätysjärjestelmä 102” siirtää keittoprosessin jälkeisen keittokemikaalin takaisin siihen keittoreaktoriin 100, josta keittokemikaali on poistunut.The recycling system 102 ”of Figure 2 transfers the cooking chemical after the cooking process back to the cooking reactor 100 from which the cooking chemical has been removed.

Kierrätysjärjestelmää 102” voi pitää kolmantena kierrätysjärjestelmänä.The recycling system 102 ”can be considered as the third recycling system.

Kuvio 5A esittää esimerkkiä, jossa keittokemikaalisäiliön 150 keittokemikaali voidaan siirtää myös toiseen keittoreaktoriin 100' ainakin osittain, jolloin keittokemikaali siirretään yhteen tai useampaan keittoreaktoriin 100, 100’. Kierrätysjärjestelmä 102” (kuten muutakaan kierrätysjärjestelmää 102) ei kuitenkaan ole välttämätön (tällöin yhteyttä eli katkoviivalla merkittyä putkea 104 puskusäiliön 160 ja keittokemikaalisäiliön 150 välillä ei ole), vaan keittokemikaalisäiliö 150 ja siihen liittyvä kuumennusjärjestely 106, 156 toimii ilman = kierrätystä.Fig. 5A shows an example in which the cooking chemical of the cooking chemical tank 150 can also be transferred to the second cooking reactor 100 'at least in part, whereby the cooking chemical is transferred to one or more cooking reactors 100, 100'. However, the recycling system 102 ”(like any other recycling system 102) is not necessary (in which case there is no dashed pipe 104 between the buffer tank 160 and the cooking chemical tank 150), but the cooking chemical tank 150 and associated heating arrangement 106, 156 operate without recycling.

Kuvion 2 mukaisessa suoritusmuodossa = erillinen keittokemikaalisäiliö 150 ja kuumennusjärjestely 106, 156 toimii esikuumentimena.In the embodiment of Figure 2 = the separate cooking chemical tank 150 and the heating arrangement 106, 156 act as a preheater.

Erillinen keittokemikaalisäiliö 150 voi ottaa vastaan N keittokemikaalia kierrätyksen kautta suoraan tai epäsuoraan yhdestä tai 5 useammasta — keittoreaktorista 100. Kierrätyksen lisäksi tai sijaan N keittokemikaalisäiliö 150 voi ottaa vastaan uutta, kierrättämätöntä N 30 keittokemikaalia.The separate cooking chemical tank 150 may receive N cooking chemicals through recycling directly or indirectly from one or more of the cooking reactors 100. In addition to or instead of recycling, the N cooking chemicals tank 150 may receive new, non-recycled cooking chemicals.

Frillisen keittokemikaalisäiliön 150 keittokemikaalin lämpötilaa E säädetään ajan funktiona kuumennusjärjestelyllä 106, 156. Putket 152 yhdistävät © keittokemikaalisäiliön 150 ja kuumennusjärjestelyn 106 keittokemikaalin 3 syöttämiseksi keittokemikaalisäiliöstä 150 kuumennusjärjestelyyn 106 ja N kuumennusjärjestelyssä 106, 156 lämpötilaltaan säädetyn keittokemikaalin N 35 —syöttämiseksi takaisin keittokemikaalisäiliöön 150. Keittokemikaalisäiliötä 150 käytetään keittokemikaaliakkuna, joka on ainakin suurin piirtein samassa paineessa kuin keittoreaktori 100.The cooking chemical temperature E of the frying cooking chemical tank 150 is controlled as a function of time by the heating arrangement 106, 156. Tubes 152 connect the cooking chemical tank 150 and the heating arrangement 106 to feed cooking chemical 3 from the cooking chemical tank 150 to as a cooking chemical accumulator at at least substantially the same pressure as the cooking reactor 100.

Kuten kuvioissa 2, 3 ja 5A on esitetty, lämpötilaltaan ajan funktiona säädetty keittokemikaali voidaan syöttää yhteen tai useampaan keittoreaktoriin 100 keittokemikaalisäiliöstä 150 pumppaamalla tai painekaasun avulla.As shown in Figures 2, 3 and 5A, the temperature-adjusted cooking chemical can be fed to one or more cooking reactors 100 from the cooking chemical tank 150 by pumping or by means of a compressed gas.

Pumppaaminen pumpulla (ei esitetty kuvioissa) edustaa rauhallisempaa lämpötilaltaan säädetyn keittokemikaalin purkua keittokemikaalisäiliöstä 150 keittoreaktoriin 100, mikä tarkoittaa sitä, että lämpötilaltaan säädetty keittokemikaali voidaan siirtää minuuteissa keittoreaktoriin 100, esimerkiksi — välillä 5 minuutista 10 minuuttiin riippuen laitteiston mitoituksesta.Pumping with a pump (not shown in the figures) represents a calmer discharge of the temperature-controlled cooking chemical from the cooking chemical tank 150 to the cooking reactor 100, which means that the temperature-controlled cooking chemical can be transferred to the cooking reactor 100 in minutes, for example between 5 minutes and 10 minutes.

Kuvioissa 2, 3 ja 5A painekaasua esittää merkintä N2, mikä toimii myös esimerkkinä siitä, että painekaasuna voidaan käyttää inerttiä typpiä. Kun mahdollinen venttiili 120, joka on keittokemikaalisäiliön 150 ja keittoreaktorin 100 välillä, on avattu ja painekaasua syötetään kemikaalisäiliöön 150, painekaasu pakottaa lämpötilaltaan säädetyn keittokemikaalin keittokemikaalisäiliöstä 150 keittoreaktoriin 100. Tällainen tapa siirtää lämpötilaltaan säädettyä keittokemikaalia keittoreaktoriin on tavallisesti äkillisempi kuin pumppaaminen ja siirto kestää sekunneista minuutteihin.In Figures 2, 3 and 5A, the pressurized gas is denoted by N2, which also serves as an example of the use of inert nitrogen as the pressurized gas. When any valve 120 between the cooking chemical tank 150 and the cooking reactor 100 is opened and the pressurized gas is fed to the chemical tank 150, the pressurized gas forces the temperature-controlled cooking chemical tank 150 from the cooking vessel to the cooking reactor 100.

Kuten kuvioissa 1 - 5A on esitetty, kukin keittoreaktori 100 käsittää ainakin yhden sihdin 108, jonka läpäisypinta-ala on sovitettu läpäisemään keittokemikaalia suurella virtausnopeudella, ja kuumennusjärjestely 106, 126, 136 voi tällöin toimia suurella teholla.As shown in Figs.

Eräässä suoritusmuodossa, joita kuviot 1 - 5A esittävät, kukin keittoreaktori 100, 100' käsittää ainakin yhden sihdin 108, joka estää biomassaa pääsemästä keittoreaktorista 100, 100’ kuumennusjärjestelyyn 106 mutta joka päästää keittokemikaalin läpi kohti kuumennusjärjestelyä 106, 126, 136. Sihti 108 N voi olla vyömäinen rakenne, joka kiertää ympäri keittoreaktorin 100 sisäpinnan 5 mukaisesti. Kukin sihti 108 on sovitettu optimoimaan keittokemikaalivirtauksen N keittoreaktorista 100 kuumennusjärjestelyyn 106, 126, 136. Samalla luonnollisesti N 30 optimoituu myös vastaava lämpötilaltaan säädetyn keittokemikaalin virtaus E kuumennusjärjestelystä 106, 126, 136 mainittuun yhteen tai useampaan o keittoreaktoriin 100, 100', millä voidaan optimoida lämmitysteho keittoreaktorin 3 lämpötilan nousuajan minimoimista varten. N Eräässä suoritusmuodossa kukin sihti 108 on sovitettu maksimoimaan N 35 keittokemikaalivirtauksen keittoreaktorista 100 kuumennusjärjestelyyn 106, 126,In one embodiment shown in Figures 1-5A, each cooking reactor 100, 100 'comprises at least one screen 108 that prevents biomass from entering the heating arrangement 106 from the cooking reactor 100, 100' but passes the cooking chemical toward the heating arrangement 106, 126, 136. The screen 108 N may be a belt-like structure circulating around the inner surface 5 of the cooking reactor 100. Each screen 108 is adapted to optimize the cooking chemical flow N from the cooking reactor 100 to the heating arrangement 106, 126, 136. At the same time, of course, the corresponding temperature-controlled cooking chemical flow E from the heating arrangement 106, 126, 136 to said one or more cooking reactors 100 can be optimized. to minimize the rise time of the cooking reactor 3. N In one embodiment, each screen 108 is adapted to maximize the flow of N 35 cooking chemical from the cooking reactor 100 to the heating arrangement 106, 126,

136. Samalla luonnollisesti maksimoituu myös vastaava lämpötilaltaan säädetyn keittokemikaalin virtaus kuumennusjärjestelystä 106, 126, 136 mainittuun yhteen tai useampaan keittoreaktoriin 100, 100°, mikä maksimoi lämmitystehon, jotta keittoreaktorin lämpötilan nostoaika voidaan minimoida.136. At the same time, of course, the corresponding flow of the temperature-controlled cooking chemical from the heating arrangement 106, 126, 136 to said one or more cooking reactors 100, 100 ° is also maximized, which maximizes the heating power in order to minimize the cooking reactor temperature rise time.

Sihti 108 on siis mitoitettu niin, että se ei tukkeudu biomassasta, jota se estää pääsemästä kuumennusjärjestelyyn 106, 126, 136, mutta samalla sihti 108 päästää = optimoidulla/maksimoidulla — virtausnopeudella — keittokemikaalia lävitseen.The screen 108 is thus dimensioned so that it does not clog the biomass it prevents from entering the heating arrangement 106, 126, 136, but at the same time the screen 108 allows the cooking chemical to pass through it at an optimized / maximized - flow rate.

Tällainen tilanne on tyypillinen optimointitilanne, jonka alan ammatti- ihminen voi sinänsä ratkaista ilman kohtuutonta vaivaa esimerkiksi kokeilemalla, simuloimalla tai teoreettisesti.Such a situation is a typical optimization situation which can be solved by a person skilled in the art per se without undue effort, for example by experimentation, simulation or theory.

Missä tahansa suoritusmuodossa lämpötilaltaan ajan funktiona säädetyn — keittokemikaalin virtaus mainittuun yhteen tai useampaan keittoreaktoriin 100, 100' voidaan optimoida suhteessa mainitussa yhdessä tai useammassa Kkeittoreaktorissa 100, 100' olevan keitettävän aineksen lämpökapasiteettiin.In any embodiment, the flow of the cooking chemical, as a function of time, to said one or more cooking reactors 100, 100 'can be optimized relative to the heat capacity of the cooking material in said one or more cooking reactors 100, 100'.

Eräässä — suoritusmuodossa missä tahansa = suoritusmuodossa lämpötilaltaan ajan funktiona säädetyn keittokemikaalin virtaus mainittuun yhteen tai useampaan keittoreaktoriin 100, 100’ voidaan maksimoida suhteessa mainitussa yhdessä tai useammassa keittoreaktorissa 100, 100' olevan keitettävän aineksen lämpökapasiteettiin.In one embodiment, in any of the embodiments, the flow of the cooking chemical adjusted as a function of time to said one or more cooking reactors 100, 100 'can be maximized relative to the heat capacity of the cooking material in said one or more cooking reactors 100, 100'.

Tämä mitoitus voidaan tehdä omana asianaan riippumatta yhdestä tai useammasta sihdistä 108. Keitettävä aineshan sisältää keittokemikaalin eri komponentit ja biomassan, ja näiden massa, lämpötila ja ominaislämpökapasiteetti vaikuttavat siihen, kuinka paljon keitettävän aineksen lämpötila muuttuu, kun keitettävään ainekseen lisätään kuumennusjärjestelystä 106, 126, 136(, 156, 176) tulevalämpötilaltaan ajan funktiona säädetty keittokemikaali, jolla on tietty massa ja lämpötila kunakin ajan hetkenä.This dimensioning can be done on its own regardless of one or more of the screens 108. After all, the mass, temperature, and specific heat capacity of the cooked material contain the different components and biomass of the cooking chemical. , 156, 176) is a cooking chemical with a certain mass and temperature at each instant of time.

Kun tietty massa siirretään keittoreaktoriin 100, N 100’, samalla sinne siirretään tietty energiamäärä lämpönä (esim. x kJ, missä x on 5 energiamäärää tarkoittava numeroarvo, ja kJ tarkoittaa energian yksikköä N kilojoulea). Se, että lämpötilaltaan säädetyn keittokemikaalin = virtaus N 30 keittoreaktoriin 100, 100’ voi olla jatkuvaa eräässä suoritusmuodossa, myös E optimointi/maksimointi on edullista suorittaa ajan funktiona siten, että © esimerkiksi massan sijaan kyse on virtauksesta suhteena massayksikkö per 3 aikayksikkö.When a certain mass is transferred to the cooking reactor 100, N 100 ', at the same time a certain amount of energy is transferred there as heat (e.g. x kJ, where x is a numerical value denoting 5 amounts of energy, and kJ means the unit of energy N kilojoules). The fact that the temperature-controlled cooking chemical = flow N 30 to the cooking reactor 100, 100 'may be continuous in one embodiment is also advantageous to perform the optimization / maximization E as a function of time, such as flow per mass unit per time unit.

Tällöin lämpöä siirretään keittoreaktoriin 100, 100' haluttu N energiamäärä per aikayksikkö (esim. kJ/s, missä kJ tarkoittaa kilojoulea ja s N 35 tarkoittaa sekuntia). Eräässä suoritusmuodossa lämpötilaltaan säädetyn keittokemikaalin virtaus keittoreaktoriin 100, 100 voi olla epäjatkuvaa.In this case, the heat is transferred to the cooking reactor 100, 100 'by the desired amount of N energy per unit time (e.g., kJ / s, where kJ means kilojoules and s N 35 means seconds). In one embodiment, the flow of the temperature-controlled cooking chemical to the cooking reactor 100, 100 may be discontinuous.

Lämpötilaltaan säädetyn keittokemikaalin virtaus mainittuun yhteen tai useampaan keittoreaktoriin 100, 100' voidaan optimoida/maksimoida vielä lisäksi suhteessa lämpökapasiteettiin, joka liittyy mainitun yhden tai useamman keittoreaktorin 100 € keittoprosessissa lämpenevään € materiaalin. Osa lämpötilaltaan säädetyn keittokemikaalin lämpöenergiastahan vuotaa myös keittoreaktorin 100, 100' lämmittämiseen.The flow of the temperature-controlled cooking chemical to said one or more cooking reactors 100, 100 'can be further optimized / maximized with respect to the heat capacity associated with the material heated in the cooking process of said one or more cooking reactors. Part of the thermal energy of the temperature-controlled cooking chemical also leaks to heat the cooking reactor 100, 100 '.

Yllä olevan mukaisesti lämpötilaltaan säädetyn keittokemikaalin virtauksen avulla ei suoraviivaisesti pyritä lyhentämään keittoaikaa, vaikka sekin voi olla mahdollista, vaan optimoidulla lämpötilaltaan säädetyn keittokemikaalin — virtauksella voidaan hallitusti kontrolloida lämpötilan nousua keittolämpötilaan halutulla tavalla ja pitää keittolämpötila halutulla tasolla, joka voi vaihdella ajan funktiona.As described above, the flow of the temperature-controlled cooking chemical does not directly reduce the cooking time, although it may be possible, but the optimized flow of the temperature-controlled cooking chemical can control the temperature rise to the desired temperature in a controlled manner and keep the cooking temperature at the desired level.

Lämpötilaltaan säädetyn keittokemikaalin virtauksen avulla ei välttämättä pyritä lyhentämään keittoaikaa, vaikka sekin voi olla yhdessä tai useammassa suoritusmuodossa tavoiteltavaa, vaan eräässä suoritusmuodossa maksimoidulla ylikuumennetun keittokemikaalin virtauksella voidaan hallitusti kontrolloida keittolämpötilan nopeaa nousua keittolämpötilaan ja pitää keittolämpötila halutulla tasolla, joka voi myös vaihdella ajan funktiona.The flow of the temperature-controlled cooking chemical does not necessarily aim to reduce the cooking time, although this may also be desirable in one or more embodiments, but in one embodiment the maximized boiling temperature rises to

Eräässä suoritusmuodossa mainitun ainakin yhden sihdin 108 läpäisypinta-ala voi olla maksimoitu mainitun ainakin yhden sihdin 108 läpäisevän keittokemikaalin virtauksen ja keittoreaktoriin 100, 100' siirtyvän ja lämpöenergian — siirron kannalta säädetyn keittokemikaalin — virtauksen maksimoimiseksi suhteessa kuumennusjärjestelyn 106, 126, 136 tehoon, joka säätää keittokemikaalin lämpötilaa ajan funktiona maksimoidun lämpötehon syöttämiseksi mainittuun ainakin yhteen €keittoreaktoriin 100, 100’ keittoprosessin tehostamista varten.In one embodiment, the permeation area of said at least one screen 108 may be maximized to maximize the flow of cooking chemical through said at least one screen 108 and the flow of thermal energy - controlled cooking chemical to the cooking reactor 100, 100 'relative to the power of the heating arrangement 106, 126, 136. a temperature as a function of time for supplying the maximized thermal power to said at least one cooking reactor 100, 100 'to enhance the cooking process.

N Eräässä suoritusmuodossa, josta esimerkkiä esittää kuvio 3, ainakin 5 yksi mainituista yhdestä tai useammasta keittoreaktorista 100 voi käsittää useita N sihtejä 108 eri ulostulokohdissa 110, 112 keittoreaktoria 100. Ulostulokohdat 110, N 30 112 ovat vyöhykkeillä. Tällöin kierrätysjärjestely 102 siirtää keittokemikaalia E mainitusta ainakin yhdestä keittoreaktorista 100 mainittujen eri sihtien 108 läpi © kuumennusjärjestelyyn 106. Käyttämällä useita sihtejä 108 voidaan niiden 3 suodatuspinta-alaa lisätä, mikä mahdollistaa suuremman virtauksen sihtien 108 N läpi. N 35 Kuvion 3 mukaisesti keittokemikaali voidaan kierrättää takaisin keittoreaktoriin 100 siten, että se otetaan vastaan yhteen tai useampaan keittoreaktorin 100 sisääntulokohtaan, jotka ovat ulostulokohtia 110, 112 vastaavien vyöhykkeiden ulkopuolella.N In one embodiment, exemplified by Figure 3, at least one of said one or more cooking reactors 100 may comprise a plurality of N screens 108 at different outlets 110, 112 of the cooking reactor 100. The outlets 110, N 30 112 are in zones. In this case, the recycling arrangement 102 transfers the cooking chemical E from said at least one cooking reactor 100 through said different screens 108 to the heating arrangement 106. By using a plurality of screens 108, their filtration area 3 can be increased, allowing a greater flow through the screens 108 N. According to Figure 3, the cooking chemical can be recycled back to the cooking reactor 100 so that it is received at one or more inlet points of the cooking reactor 100 outside the zones corresponding to the outlet points 110, 112.

Lämpötilaltaan säädetty keittokemikaali voidaan kierrättää takaisin samaan keittoreaktoriin, kuten kuviossa 3 on esitetty, tai johonkin toiseen keittoreaktoriin.The temperature-controlled cooking chemical can be recycled back to the same cooking reactor, as shown in Figure 3, or to another cooking reactor.

Lämpötilaltaan säädetyn keittokemikaalin vastaanotto voi siis olla samassa tai eri keittoreaktorissa 100, 100' kuin mistä keittokemikaali otettiin lämpötilaltaan säädettäväksi.Thus, the reception of the temperature-controlled cooking chemical may be in the same or different cooking reactor 100, 100 'from which the cooking chemical was taken to be temperature-controlled.

Keittokemikaali voidaan siis kierrättää takaisin mainittuihin yhteen tai useampaan keittoreaktoriin 100, 100". Kukin yhdessä keittoreaktorissa 100 oleva vyöhyke voi olla eri etäisyydellä tämän keittoreaktorin 100 yhteisestä pisteestä.Thus, the cooking chemical can be recycled to said one or more cooking reactors 100, 100. Each zone in one cooking reactor 100 may be at a different distance from the common point of this cooking reactor 100.

Vyöhyke voi käsittää —poikkileikkauksen = keittoreaktorin 100 pituusakselin suunnassa kunkin poikkileikkauksen ollessa eri etäisyydellä keittoreaktorin 100 pituusakselilla olevasta päästä.The zone may comprise a — cross-section = in the direction of the longitudinal axis of the cooking reactor 100, each cross-section being at a different distance from the end of the longitudinal axis of the cooking reactor 100.

Eräässä suoritusmuodossa, josta esimerkkiä esittää kuvio 3, kierrätysjärjestely 102 voi palauttaa eri sihtien 108 läpi ottamansa ja kuumennusjärjestelyssä 106 lämpötilaltaan säädetyn keittokemikaalin eri sisääntulokohtiin keittoreaktorissa 100, missä sisääntulokohdat poikkeavat ulostulokohdista 110, 112. Palautettaessa lämpötilaltaan — säädettyä keittokemikaalia keittoreaktorien 100, 100' välisessä siirrossa yksi tai useampi sisääntulokohta voi poiketa vyöhykkeeltään joko absoluuttisesti tai suhteellisesti ulostulokohdista 110, 112. Jos eri keittoreaktorit 100, 100’ ovat samankokoisia vyöhykkeen sijainti voidaan määrittää absoluuttisesti (esim. 2 m keittoreaktorin yläosasta) mutta keittoreaktoreiden 100, 100' ollessa eri kokoisia vyöhykkeen sijainti voidaan määrittää suhteellisesti (esim. yläosasta 2/3 keittoreaktorin kokonaispituudesta). Eräässä suoritusmuodossa, josta esimerkkiä esittää kuvio 3, kuumennusjärjestely 106 voi käsittää useita kuumentimia 114, 116 samassa S keittoreaktorissa 100. Eri puolille keittoreaktoria 100 merkityt kierrätysjärjestelyt O 102 voivat eräässä suoritusmuodossa käsittää myös yhden yhteisen kuumentimen N eli jommankumman kuumentimista 114, 116. Kierrätysjärjestely 102 voi siirtää N 30 putkia 104 pitkin ainakin kahden eri sihdin 108 ulostulokohdilta 110, 112 E keittokemikaalia eri kuumentimiin 114, 116. Kuumentimet 114, 116 voivat olla © esimerkiksi lämmönvaihtimia, jotka saavat lämpöenergiansa voimalaitoksesta. 3 Eräässä suoritusmuodossa, josta esimerkkiä esittää kuvio 3, N kuumennusjärjestely 106 voi käsittää useita erillisiä kuumenninjärjestelyitä 126, N 35 136, 156, 166, 176. Frilliset kuumenninjärjestelyt 126, 136, 156, 166, 176 voivat lisätä keittokemikaalin lämpötilaa eri keittoprosessin eri vaiheissa.In one embodiment, exemplified by Figure 3, the recirculation arrangement 102 may return the cooking chemical taken through the various screens 108 and adjusted in temperature in the heating arrangement 106 to different inlets in the cooking reactor 100, where the inlets differ from the outlets 110, 112. In returning one or more inlets may deviate from their zones either absolutely or proportionally from outlets 110, 112. If the different cooking reactors 100, 100 'are the same size, the location of the zone can be determined absolutely (e.g. 2 m from the top of the cooking reactor) but the size of the cooking reactors 100, 100' proportionally (e.g. 2/3 of the total length of the cooking reactor at the top). In one embodiment, exemplified by Figure 3, the heating arrangement 106 may comprise a plurality of heaters 114, 116 in the same cooking reactor 100. transfers the cooking chemical from the outlet points 110, 112 E of the at least two different strainers 108 along the N 30 tubes 104 to different heaters 114, 116. The heaters 114, 116 may be, for example, heat exchangers that receive their thermal energy from the power plant. 3 In one embodiment exemplified by Figure 3, the N heating arrangement 106 may comprise a plurality of separate heating arrangements 126, N 35 136, 156, 166, 176. The frill heating arrangements 126, 136, 156, 166, 176 may increase the temperature of the cooking chemical at different stages of the cooking process.

Eräässä suoritusmuodossa kuumenninjarjestelyt 126, 136, 156, 166, 176 ovat lämmönvaihtimia, jotka saavat lämpöenergiansa voimalaitoksesta. Myös kuumennusjärjestelyistä 156, 176 tuleva, lämpötilaltaan säädetty keittokemikaali, joka sisältää eri ainekomponentteja ja jolla on tietty massa ja lämpötila, voidaan lisätä keitettävään ainekseen. Näistä kuumennusjärjestelyistä 156, 176 tuleva keittokemikaalivirtaus voidaan maksimoida kuten muidenkin kuumennusjärjestelmien 126, 136 keittokemikaalivirtaus. Tällöin on mahdollista säätää keittoreaktorissa 100, 100' suoritettava keittoprosessin lämpöenergian vastaanottoa = halutulla tavalla ajan funktiona. Keittokemikaalin eri ainekomponenttien säädöllä voidaan hallita keittoprosessissa tapahtuvia kemiallisia reaktioita. Koska eri ainekomponenteilla (muurahaishappo, etikkahappo ja mahdolliset muut aineet kuten vesi tms.) on eri suhteellinen lämpökapasiteetti, voidaan ainekomponenttien valinnalla varsinaisen lämpötilan lisäksi myös säätää lämpöenergia syöttöä keittoreaktoriin 100, 100'.In one embodiment, the heater arrangements 126, 136, 156, 166, 176 are heat exchangers that receive their thermal energy from the power plant. Also, the temperature-controlled cooking chemical from the heating arrangements 156, 176, which contains various components and has a certain mass and temperature, can be added to the cooking material. The cooking chemical flow from these heating arrangements 156, 176 can be maximized as can the cooking chemical flow from other heating systems 126, 136. In this case, it is possible to adjust the reception of the thermal energy of the cooking process to be carried out in the cooking reactor 100, 100 'as desired as a function of time. By controlling the various components of the cooking chemical, the chemical reactions that take place in the cooking process can be controlled. Since the different material components (formic acid, acetic acid and possible other substances such as water, etc.) have different relative heat capacities, the choice of material components can also adjust the heat energy supply to the cooking reactor 100, 100 'in addition to the actual temperature.

Eräässä suoritusmuodossa eri esimerkeissä mainittu ja kuvioissa esitetty kuumennusjärjestely 106 voi optimoida keittokemikaalin lämpötilan ajan funktiona — suoritettavaa säätöä mainituissa yhdessä tai useammassa keittoreaktorissa 100, 100' olevan keitettävän aineksen lämpökapasiteetin ja keittolämpötilan perusteella keittoprosessin nopeuttamiseksi. Samoin jo edellä mainitulla tavalla kuin keittokemikaalin virtauksen optimointi/maksimointi, voidaan keittokemikaalin ajan funktiona suoritettava lämpötilan säätö optimoida suhteessa mainitussa yhdessä tai useammassa keittoreaktorissa 100, 100' olevan keitettävän aineksen lämpökapasiteettiin. Näin keittokemikaalin lämpötilan säädöllä ei välttämättä pyritä lyhentämään keittoaikaa, vaikka sekin voi olla tavoitteena yhdessä tai useammassa tässä dokumentissa kuvatussa suoritusmuodossa, vaan optimoidulla keittokemikaalin lämpötilan säädöllä N voidaan hallitusti kontrolloida keittoreaktorissa 100, 100' olevan lämpötilan 5 nousua keittolämpötilaan ja pitää lämpötila keitettäessä halutulla tasolla, joka voi N myös vaihdella ajan funktiona. Yhdistämällä virtauksen maksimointi ja N 30 keittokemikaalin lämpötilan optimointi ajan funktiona voidaan keittoprosessia E entisestään tehostaa. o Kuten jo mainittu, kuvion 2 mukaisessa suoritusmuodossa erillinen 3 keittokemikaalisäiliö 150 ja kuumennusjärjestely 106, 156 €toimii N esikuumentimena. Tällöin esikuumennin voi ottaa vastaan ainakin osan N 35 mainituissa yhdessä tai useammassa keittoreaktorissa 100, 100' käytettävästä keittokemikaalista, lämpötilaltaan säätää vastaanottamansa keittokemikaalin ja syöttämään lämpötilaltaan ajan funktiona säädetty keittokemikaalin mainittuun yhteen tai useampaan keittoreaktoriin 100, 100' mainitun yhden tai useamman keittoreaktorin 100, 100' otettua vastaan biomassaerän.In one embodiment, the heating arrangement 106 mentioned in the various examples and shown in the figures can optimize the control of the cooking chemical as a function of time based on the heat capacity and cooking temperature of the cooking material in said one or more cooking reactors 100, 100 'to speed up the cooking process. Similarly to the above-mentioned method of optimizing / maximizing the flow of cooking chemical, the temperature control performed as a function of the cooking chemical over time can be optimized with respect to the heat capacity of the cooking material in said one or more cooking reactors 100, 100 '. Thus, the cooking chemical temperature control does not necessarily aim to shorten the cooking time, although this may be the goal in one or more of the embodiments described herein, but the optimized cooking chemical temperature control N can control the can N also vary as a function of time. By combining flow maximization and N 30 cooking chemical temperature optimization as a function of time, the cooking process E can be further enhanced. o As already mentioned, in the embodiment according to Figure 2, the separate 3 cooking chemical tank 150 and the heating arrangement 106, 156 act as N preheaters. In this case, the preheater may receive at least a portion of the cooking chemical used in said one or more cooking reactors 100, 100 ', adjust the temperature of the cooking chemical received and feed the cooking chemical adjusted as a function of time to said one or more cooking reactors 100, 100 or 100 received a batch of biomass.

Eräässä suoritusmuodossa, josta esimerkkiä esittävät kuviot 4 ja 5, mainittu yksi tai useampi keittoreaktori 100, 100' voi ottaa vastaan mainitusta ainakin yhdestä erillisestä keittokemikaalisäiliöstä 150 kuumennettua tai lämpötilaltaan säädettyä keittokemikaalia biomassan pasuttamiseksi ennen biomassan keittämistä. Pasuttamisessa biomassan läpi päästetään kuumennettua tai lämpötilaltaan säädettyä höyrystettyä keittokemikaalia, jolloin biomassan — vedestä ainakin osa höyrystyy pois biomassasta. Höyrystynyt vesi voidaan ohjata pois keittoreaktorista 100, 100' haluttua tietä. Tällöin keittoreaktorissa 100, 100’ oleva vesi ei kuluta keittämiseen tarkoitettua lämpöenergiaa. Pasuttamisen jälkeen voidaan aloittaa keittäminen. Keittokemikaalin lauhtuessa vapautuu energiaa, joka voidaan hyödyntää keittoprosessin kuumennuksessa. Samalla keittokemikaali voi imeytyä biomassaan tehokkaammin, mikä nopeuttaa biomassan kuiduttumista ja tehostaa keittoprossia.In one embodiment, exemplified by Figures 4 and 5, said one or more cooking reactors 100, 100 'may receive heated or temperature controlled cooking chemicals from said at least one separate cooking chemical tank 150 to roast biomass prior to cooking the biomass. When roasting through biomass, a heated or temperature - controlled vaporized cooking chemical is released, whereby at least part of the biomass water evaporates from the biomass. The evaporated water can be diverted out of the cooking reactor 100, 100 'by the desired path. In this case, the water in the cooking reactor 100, 100 'does not consume the thermal energy intended for cooking. After roasting, cooking can begin. When the cooking chemical condenses, energy is released that can be used to heat the cooking process. At the same time, the cooking chemical can be absorbed into the biomass more efficiently, which accelerates the defibering of the biomass and enhances the cooking process.

Kuvio 5A esittää useiden edellä esitettyjen esimerkkien yhdistelmää, joista yksi tai useampi voidaan toteuttaa. Esimerkiksi kierrätysjärjestely 102 on yleisessä tapauksessa sovitettu siirtämään keittokemikaalia putkia 104 pitkin yhdestä tai useammasta keittoreaktorista 100 kuumennusjärjestelyyn 106, joka säätää keittokemikaalin lämpötilaa ajan funktiona.Figure 5A shows a combination of several of the above examples, one or more of which may be implemented. For example, the recycle arrangement 102 is generally adapted to transfer cooking chemical along tubes 104 from one or more cooking reactors 100 to a heating arrangement 106 that controls the temperature of the cooking chemical as a function of time.

Eräässä — suoritusmuodossa = kierrätysjärjestely = 102 siirtää keittokemikaalia putkia 104 pitkin yhdestä tai useammasta keittoreaktorista 100 kuumennusjärjestelyyn 106, joka säätää keittokemikaalin lämpötilan korkeammaksi kuin mainitussa yhdessä tai useammassa keittoreaktorissa 100 keittämiseen käytetty keittolämpötila ennen keittoprosessin aloittamista ja N syöttää keittokemikaalin, jonka lämpötila on korkeampi kuin mainitussa yhdessä 5 tai useammassa keittoreaktorissa 100 keittämiseen käytetty keittolämpötila, N keittoreaktoriin 100. N 30 Kun biomassa on otettu keittoreaktoriin 100, 100’ keittoprosessia E aloitettaessa, sen lämpötila voi olla paljonkin alle keittolämpötilan. Biomassan © lämpötila voi olla sama kuin ympäristön lämpötila, joka voi olla esimerkiksi -10°C 3 - +40°C. Samoin keittokemikaalin lämpötila voi olla varsinkin alussa alle N keittolämpötilan. Näinpä alussa keittokemikaalin lämpötila voi olla varsinaista N 35 keittolämpötilaa korkeampi, kun se syötetään keittoreaktoriin 100, 100". Keittoprosessin aikana lämpötila tasaantuu ja keittokemikaalin lämpötilaa voidaan säätää alemmaksi.In one embodiment = recycling arrangement = 102 transfers the cooking chemical along tubes 104 from one or more cooking reactors 100 to a heating arrangement 106 that controls the cooking chemical temperature higher than the cooking temperature used to cook in said one or more cooking reactors 100 prior to the start of the cooking process. The cooking temperature used for cooking in 5 or more cooking reactors 100, N to the cooking reactor 100. N 30 When the biomass is taken to the cooking reactor 100, 100 'at the start of cooking process E, its temperature can be well below the cooking temperature. The temperature of the biomass © can be the same as the ambient temperature, which can be, for example, -10 ° C 3 to + 40 ° C. Likewise, the temperature of the cooking chemical can be below the cooking temperature, especially at the beginning. Thus, initially the temperature of the cooking chemical may be higher than the actual cooking temperature of N 35 when fed to the cooking reactor 100, 100 ". During the cooking process, the temperature stabilizes and the temperature of the cooking chemical can be adjusted lower.

Säätämällä keittokemikaalin lämpötilaa ajan funktiona minkä tahansa esimerkin ja/tai kuvion mukaisessa kuumennusjärjestelyssä 106 voidaan keitettävän aineksen ja varsinkin biomassan lämpötila nostaa halutulla tavalla ja mahdollisesti tunnettua tekniikkaa nopeammin keittolämpötilaan, mikä tehostaa ja mahdollisesti lyhentääkin keittoaikaa.By adjusting the temperature of the cooking chemical as a function of time in the heating arrangement 106 of any example and / or figure, the temperature of the material to be cooked, and especially the biomass, can be raised to the cooking temperature as desired and possibly faster than prior art.

Samalla voidaan keittolämpötilaa kontrolloida ja tarvittaessa käyttää varsinaiseksi keittolämpötilaksi tarkoitettua lämpötilaa korkeampiakin lämpötiloja ainakin hetkellisesti.At the same time, the cooking temperature can be controlled and, if necessary, temperatures higher than the actual cooking temperature can be used, at least momentarily.

Yleisesti sanottuna kierrätysjärjestely 102, 102’, 102” siirtää lämpötilaltaan ajan funktiona säädetyn keittokemikaalin takaisin ainakin yhteen mainituista yhdestä tai useammasta keittoreaktorista 100, 100°, mitä on kuvattu kuvioiden 1 - 5A esimerkeissä.Generally, the recycle arrangement 102, 102 ', 102 ”transfers the temperature-adjusted cooking chemical back to at least one of said one or more cooking reactors 100, 100 °, as illustrated in the examples of Figures 1-5A.

Kierrätysjärjestely 102, 102’, 102” käsittää esimerkiksi pumpun ja/tai ejektorin, jolla keittokemikaali saadaan virtaamaan putkissa 104 ja kuumennusjärjestelyn 106,126, 136, 176 läpi.The recirculation arrangement 102, 102 ', 102 ”comprises, for example, a pump and / or ejector for causing the cooking chemical to flow through the tubes 104 and the heating arrangement 106,126, 136, 176.

Kuviossa 5B on esitetty hakkeen syöttö keittoreaktoriin 100. Hake otetaan vastaan vastaanotto-osassa 500, josta ruuvikuljetin 502 kuljettaa hakkeen keittoreaktorin syöttöosaan 504. Syöttöosasta 504 hake siirretään kuuman höyryn mukana keittoreaktoriin 100, 100’. Höyry esikuumentaa hakkeen, jolloin keittämisprososessi keittoreaktorissa 100, 100' tehostuu ja lämpötilan nousu varsinaiseen keittolämpötilaan saadaan nopeutettua.Figure 5B shows the supply of wood chips to the cooking reactor 100. The wood chips are received at a receiving section 500, from where a chip conveyor 502 transports the wood chips to the cooking section 504 of the cooking section. The steam preheats the chips, whereby the cooking process in the cooking reactor 100, 100 'becomes more efficient and the temperature rise to the actual cooking temperature can be accelerated.

Kuumennusjärjestely 106, 126 kuumentaa höyryllä keittokemikaalia siten kuin jo aiemmin on kerrottu.The heating arrangement 106, 126 heats the cooking chemical with steam as previously described.

Kuvio 6, jossa kappa-luku on pystyasteikolla ja H-tekijä vaaka-akselilla, esittää esimerkkiä tuloksista lämmityksen nostoajoilla 20 minuuttia ja 60 minuuttia.Figure 6, with the kappa number on the vertical scale and the H-factor on the horizontal axis, shows an example of the results with heating lift times of 20 minutes and 60 minutes.

Kuvio 7 esittää esimerkkiä pentosaanien suhteellisesta osuudesta H- tekijän funktiona.Figure 7 shows an example of the relative proportion of pentosans as a function of H-factor.

Kun esimerkiksi tarkastellaan H-tekijää 25, havaitaan kuvioiden 6 ja 7 perusteella lyhyen lämpötilan nostoajan johtavan selektiivisempään delignifiointiin eli kappa-luku on alempi pentoosaanipitoisuuden pysyessä N samana.For example, looking at H-factor 25, it can be seen from Figures 6 and 7 that a short temperature rise time leads to more selective delignification, i.e. the kappa number is lower while the pentosan content remains the same.

H-tekijä, joka riippuu lämpötilasta ja lämpötilan nostoajasta, on suhteessa 5 ligniinin liukenemisen nopeuteen ja yleisemminkin keittämisen edistymiseen.The H-factor, which depends on the temperature and the temperature rise time, is proportional to the rate of dissolution of the lignin and, more generally, to the progress of cooking.

N Kuvio 8 esittää esimerkkiä keiton lämpötilaprofiilista eri keittoajoilla.N Figure 8 shows an example of a cooking temperature profile at different cooking times.

N 30 Pystyakselilla ovat lämpötila ja H-tekijä ja vaaka-akselilla on aika.N 30 The vertical axis has temperature and the H factor and the horizontal axis has time.

H-tekijä kohoaa E nopeasti nopealla kuumennuksella arvoon 24, mikä tarkoittaa sitä, että lyhyelläkin © keittoajalla on mahdollista saada laadukas lopputuote. 3 Kuvio 9 esittää furfuraalin muodostumista eri keittoajoilla.The H-factor E rises rapidly to 24 with rapid heating, which means that even with a short cooking time, it is possible to obtain a high-quality end product. Figure 9 shows the formation of furfural at different cooking times.

N Pystyakselilla on furfuraalin määrä (g/kg) ja vaaka-akselilla on kappa-luku.N The vertical axis has the amount of furfural (g / kg) and the horizontal axis has the kappa number.

N 35 Lyhyellä lämpötilan nostoajalla (20 minuuttia) saadaan kappa-luku pieneksi ilman että furfuraalin määrä nousee keitettävä aineksen joukossa niin korkeaksi kuin pitkällä lämpötilan nostoajalla (60 minuuttia). Kuvio 10 esittää esimerkkiä keittomenetelmän vuokaaviosta.N 35 With a short temperature rise time (20 minutes) the kappa number is reduced without increasing the amount of furfural among the cooked material as long as with a long temperature rise time (60 minutes). Figure 10 shows an example of a flow chart of a cooking method.

Askeleessa 1000 keitetään panosperiaatteella toimivassa yhdessä tai useammassa keittoreaktorissa 100, 100° biomassaa keittokemikaalissa, joka sisältää muurahaishappoa, etikkahappoa, vettä ja furfuraalia.In step 1000, in one or more batch cooking reactors, 100, 100 ° of biomass is boiled in a cooking chemical containing formic acid, acetic acid, water and furfural.

Askeleessa 1002 lämpöenergian = siirtoa keittoreaktoriin 100, 100' säädetään säätämällä keittokemikaalin lämpötilaa ajan funktiona keittoreaktoriin 100, 100' syöttämistä varten.In step 1002, the transfer of thermal energy = to the cooking reactor 100, 100 'is controlled by adjusting the temperature of the cooking chemical as a function of time to feed the cooking reactor 100, 100'.

Askeleessa 1004 syötetään 1004 lämpötilaltaan säädetty keittokemikaali yhteen tai useampaan keittoreaktoriin 100, 100". Kuvio 11 esittää esimerkkiä ohjaimesta 180, joka esiintyy kuviossa 1. Ohjain 180 voi käsittää yhden tai useamman prosessorin 1100 ja yhden tai useamman muistin 1102, johon voi olla tallennettuna yksi tai useampi prosessinohjaukseen sopiva tietokoneohjelma.In step 1004, a temperature-controlled cooking chemical is fed 1004 to one or more cooking reactors 100, 100 ". several computer programs suitable for process control.

Ohjain 180 voi mainitun yhden tai useamman tietokoneohjelman avulla ohjata Kkeittoreaktorissa 100, 100' suoritettavaa — keittämistä, — kuumennusjärjestelyssä 102 suoritettavaa keittokemikaalin ajan funktiona suoritettavaa lämpötilan säätöä ja lämpötilaltaan säädetyn keittokemikaalin syöttämistä yhteen tai useampaan keittoreaktoriin 100, 100”. Keittoprosessin ohjaus kussakin keittoreaktorissa 100, 100' voi perustua esimerkiksi lämpötilatietoihin, jotka tulevat antureilta 182. Keittokemikaalin virtausta putkissa 104 voidaan hallita venttiilien ja/tai pumppujen avulla, joita puolestaan voidaan ohjata ohjaimella 180. Kuvioissa 10 esitetty keittomenetelmä voidaan € toteuttaa logiikkapiiriratkaisuna tai tietokoneohjelmana.The controller 180 can control, by means of said one or more computer programs, the cooking in the cooking reactor 100, 100 ', the temperature control in the heating arrangement 102 as a function of the cooking chemical time and the supply of the temperature-controlled cooking chemical to one or more cooking reactors 100, 100'. The control of the cooking process in each cooking reactor 100, 100 'may be based, for example, on temperature data from sensors 182. The flow of cooking chemical in tubes 104 may be controlled by valves and / or pumps.

Tietokoneohjelma voidaan — sijoittaa tietokoneohjelman jakeluvälineelle sen jakelua varten.A computer program may be - placed on a computer program distribution medium for distribution.

Tietokoneohjelman jakeluväline on luettavissa tietojenkäsittelylaitteella, ja se voi N koodata tietokoneohjelmakäskyt ohjata mittalaitteen toimintaa. 5 Siinä suoritusmuodossa, jossa keittoprossia tehostetaan käyttämällä N ylikuumentamista, missä tahansa kuumenninjärjestelyssä ylikuumennettu N 30 keittokemikaali voi olla muutamia asteita kuumempi kuin keittoreaktorissa 100, E 100? — suoritettavan — keittämisen — lämpötila.The computer program distribution medium is readable by a data processing device and can encode computer program instructions to control the operation of the measuring device. 5 In the embodiment where the cooking process is intensified using N overheating, in any heater arrangement the overheated N 30 cooking chemical may be a few degrees hotter than in the cooking reactor 100, E 100? - the temperature of the cooking to be carried out.

Eräässä = suoritusmuodossa © ylikuumennetun keittokemikaalin lämpötila on noin 5*C astetta kuumempi kuin 3 keittoreaktorissa 100, 100' suoritettava = keittämislämpötila. = Eräässä N suoritusmuodossa ylikuumennetun keittokemikaalin lämpötila on noin 10°C N 35 astetta kuumempi kuin keittoreaktorissa 100, 100' suoritettava keittämislämpötila. Keittokemikaalin ylikuumentaminen voi kompensoida faasimuutoksen tuoman energian puuttumisen.In one embodiment, the temperature of the superheated cooking chemical is about 5 ° C hotter than that performed in the cooking reactor 100, 100 '= cooking temperature. = In one embodiment, the temperature of the superheated cooking chemical is about 10 ° C N 35 degrees hotter than the cooking temperature in the cooking reactor 100, 100 '. Overheating the cooking chemical can compensate for the lack of energy brought about by the phase change.

Eräässä suoritusmuodossa lignoselluloosan pitoisen biomassan delignifioinnissa voidaan esitetyn ratkaisun mukaisesti käyttää tavanomaista lyhyempää keittoaikaa, koska delignifiointi on yllättäen myös tehokkaampaa ja selektiivisempää, kun käytetään keittokemikaalin lämpötilan säätöä ajan funktiona. Lyhyttä keittoaikaa voi olla edullista soveltaa, kun biomassaa delignifioidaan jollain ns. organosolv-menetelmällä eli orgaanisella liuottimella kuten seoksella, joka koostuu ainakin muurahaishaposta, etikkahaposta, vedestä ja —furfuraalista. Delignifioinnin selektiivisyys riippuu myös lämpötilan vaihtelusta ajan funktiona. Delignifioinnin selektiivisyyteen voidaan vaikuttaa esimerkiksi lämpötilan nousunopeudella keittoprosessin alussa. Mitä nopeampi lämpötilan nousu keittoprosessin alussa on, sitä tehokkaammin ja/tai nopeammin haluttu delignifioinnin taso voidaan saavuttaa niin, että keittoprosessin aikana pentoosisokerit regoivat mahdollisimman vähän furfuraaliksi.In one embodiment, a shorter cooking time than usual can be used to delignify the lignocellulosic biomass, as the surprisingly also delignification is more efficient and selective when using the temperature control of the cooking chemical as a function of time. It may be advantageous to apply a short cooking time when the biomass is delignified with some so-called by the organosolv method, i.e. an organic solvent such as a mixture of at least formic acid, acetic acid, water and furfural. The selectivity of delignification also depends on the variation of temperature as a function of time. The selectivity of delignification can be influenced, for example, by the rate of temperature rise at the beginning of the cooking process. The faster the temperature rise at the beginning of the cooking process, the more efficiently and / or the faster the desired level of delignification can be achieved so that the pentose sugars regenerate as little furfural as possible during the cooking process.

Nopea kuumennus on mahdollinen keittokemikaalin ajan funktiona säädettävällä kuumentamisella. Eräässä suoritusmuodossa tämä tarkoittaa ylikuumentamista, mikä voidaan tehdä ennen keittokemikaalin syöttöä keittoreaktoriin tai keiton aloittamisen jälkeen. Keittovaiheen lämmitykseen käytettävä kuumennusjärjestely on suunniteltu ajan funktiona hallittua lämmitystä varten, mikä mahdollistaa nopean kuumentamisen. Tällöin keittovaiheen alussa keittoprosessin lämpötilan nousua voidaan esimerkiksi nopeuttaa tunnettuun tekniikkaan verrattuna. Keittovaiheen lämmitykseen käytettävä kuumennusjärjestely voi olla suunniteltu myös keittokemikaalin osittaista höyrystämistä varten, jolloin lauhtuva keittokemikaali kuumentaa keitettävää ainesta nopeasti. Keittoreaktorin sihdit voi olla mitoitettu N tavanomaista suurempaa kiertoa varten. 5 Näin voidaan päästä tavanomaista lyhyempään lämpötilan nousuun N keittoreaktorissa tinkimättä välttämättä lopputuotteen laadusta. Perinteiseen N 30 —sellunvalmistukseen nähden tehostettu prosessointi, joka voi ilmetä lyhyenä E keittoaikana ja/tai hallittuna lopputuotteen laatuna, on yllättävä, koska © esimerkiksi nopea lämpötilan nosto haluttuun keittolämpötilaan on yleensä nähty 3 haitalliseksi (huonontunut laatu, vaatimukset suuresta kierrätyksestä ja aiempaa N tehokkaammista lämmönvaihtimista). Lopputuotteen laatuun — vaikuttaa N 35 keittoprosessin lämpötilaprofiili eli lämpötila ajan funktiona pelkän lämpötilan lisäksi. Koska lopputuotteen laatua voidaan myös hallita, sitä voidaan alentaa, pitää se samana tai parantaa sitä sillä, että lämpöenergian syöttö keittoprosessiin on säädettävissä. Tällöin keittoreaktorin lämpötilaa voidaan kontrolloida ajan funktiona, mikä vaikuttaa keittoaikaan ja/tai lopputuotteen laatuun. Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritusmuodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.Rapid heating is possible as a function of the cooking chemical over time with adjustable heating. In one embodiment, this means overheating, which can be done before the cooking chemical is fed to the cooking reactor or after cooking has started. The heating arrangement used for the heating of the cooking stage is designed as a function of time for controlled heating, which allows rapid heating. In this case, at the beginning of the cooking stage, the rise in the temperature of the cooking process can be accelerated, for example, compared with the prior art. The heating arrangement used to heat the cooking stage can also be designed for the partial evaporation of the cooking chemical, whereby the condensing cooking chemical heats the cooking material rapidly. The strainers in the cooking reactor may be dimensioned for N larger than normal rotations. 5 In this way, a shorter-than-usual temperature rise in the N cooking reactor can be achieved without necessarily compromising the quality of the final product. The intensified processing compared to traditional N 30 pulp production, which can occur in short E cooking times and / or controlled end product quality, is surprising because © for example, rapid temperature rise to the desired cooking temperature has generally been seen as 3 detrimental (degraded quality, high recycling requirements and more efficient N ). The quality of the final product - is affected by the temperature profile of the N 35 cooking process, ie the temperature as a function of time in addition to the temperature alone. Since the quality of the final product can also be controlled, it can be reduced, kept the same or improved by the fact that the supply of thermal energy to the cooking process is adjustable. In this case, the temperature of the cooking reactor can be controlled as a function of time, which affects the cooking time and / or the quality of the final product. It will be apparent to those skilled in the art that as technology advances, the basic idea of the invention may be practiced in many different ways. The invention and its embodiments are thus not limited to the examples described above but may vary within the scope of the claims.

OF O OF O OF

O LO O OF O OF

Claims

A cooking apparatus for treating lignocellulosic biomass, wherein the cooking apparatus (10) comprises one or more batch cooking reactors (100, 1007 adapted to cook biomass in a temperature window of 116 ° C to 170 ° C using a cooking chemical containing 75% formic acid, 30% formic acid). acetic acid 6% to 55%, water 13% to 22% and furfural 0.01% to 3%, characterized in that the cooking apparatus (10) further comprises a heating arrangement (106) adapted to control the cooking cooking reactor (100, 100 ') the amount of C5 sugars and furfural contained in it by adjusting the transfer of thermal energy and the temperature of the cooking chemical as a function of time to each cooking reactor (100, 100 ') and feeding a temperature-controlled cooking chemical to each cooking reactor (100, 100').

Cooking apparatus according to claim 1, characterized in that the heating arrangement (106) is adapted to adjust the amount of C5 sugars and furfural contained in relation to the desired delignification of the cooking process by adjusting the transfer of thermal energy to each cooking reactor (100, 100 °).

Cooking apparatus according to claim 1, characterized in that the heating arrangement (106) is adapted to heat the temperature of the cooking chemical higher than the cooking temperature used for cooking in said one or more cooking reactors (100, 100 °).

Cooking apparatus according to claim 1, characterized in that the cooking apparatus (10) comprises a recirculation arrangement (102) adapted to transfer the cooking chemical from said one or more N cooking reactors (100, 100 ') to the heating arrangement (106) via pipes (104), and transferring O the cooking chemical regulated for heat transfer back to at least one of said one or more cooking reactors (100, 100 ”).

I = 5. A cooking apparatus according to claim 1, characterized in that at least one of said one or more cooking reactors (100) D comprises at least one screen (108) adapted to optimize the N cooking chemical flow - thermal energy - transfer = adjusted N cooking chemical flow by optimizing the transfer of heating energy to optimize cooking time and / or end product quality.

Cooking apparatus according to claim 5, characterized in that the passage area of said at least one sieve (108) is maximized to maximize the flow of cooking chemical passing through said at least one sieve (108) and the flow of cooking chemical controlled to the cooking reactor (100) relative to the heating arrangement ( 106) heats the cooking chemical to supply optimized thermal energy to said at least one cooking reactor (100) to minimize temperature rise.

Cooking apparatus according to claim 4, characterized in that at least one of said one or more cooking reactors (100) comprises a plurality of screens (108) at different points (110, 112) in the cooking reactor (100); and the recycling arrangement (102) is adapted to transfer the cooking chemical from said at least one cooking reactor (100) through said different screens (108) to the heating arrangement (106).

Cooking apparatus according to claim 7, characterized in that the recycling arrangement (102) is adapted to return the cooking chemical taken through the different screens (108) and adjusted in temperature in the heating arrangement (106) to different inlet points in the cooking reactor (100, 100 ”).

Cooking apparatus according to claim 7, characterized in that the heating arrangement (10) comprises a plurality of heaters (114, 116), and the recirculation arrangement (102) is adapted to move along the tubes (104) at at least two different strainers (108) (110, 112) cooking chemical to different heaters (114, 116).

OF

Cooking apparatus according to claim 1, characterized in that the heating arrangement (10) is adapted to optimize the heat transfer of the cooking chemical 2 on the basis of the heat capacity and cooking temperature of the cooking material in said one or more cooking reactors (100, 100 ").

x a

Cooking apparatus according to claim 1, characterized in that the heating arrangement (10) comprises at least one cooking chemical tank 3 (150), and each cooking chemical tank (150) is adapted to receive at least O part of the fuel used in said one or more cooking reactors (100, 100). the cooking chemical, the heating arrangement (106, 156) is adapted to control the temperature of the cooking chemical fed to the cooking chemical tank (150),

and the cooking chemical tank (150) is adapted to feed the temperature-controlled cooking chemical to said one or more cooking reactors (100, 100 ") after receiving said batch of one or more cooking reactors (100, 100 ').

Cooking apparatus according to claim 11, characterized in that said one or more cooking reactors (100) are adapted to receive a temperature-controlled cooking chemical from said at least one separate cooking chemical tank (150) for roasting biomass.

Cooking apparatus according to claim 11 - characterized in that the cooking apparatus (10) comprises a first cooking reactor (100) and a second cooking reactor (100 °), and the buffer tank (160) of the first cooking reactor is adapted to pass evaporated cooking chemical tubes (104) to the heat generator (200) , which is adapted to control the temperature of the cooking chemical and to feed the cooking chemical with controlled heat transfer to a second cooking cooking reactor (100 ').

A cooking process for lignocellulosic biomass, comprising cooking (1000) biomass in one or more batch cooking reactors (100, 100 ') at a temperature window of 116 ° C to 170 ° C using a cooking chemical containing 30% to 75% formic acid and 6% acetic acid. 55%, water 13% to 22% and furfural 0.01% to 3%, characterized in that the amount of C5 sugars and furfural contained in the cooking reactor (100, 100 ') is controlled (1002) by adjusting the heat energy transfer and the temperature of the cooking chemical N25 over time as a function of feeding to each cooking reactor (100, 100 °); and 5 feeding (1004) the temperature controlled cooking chemical to one or more cooking reactors (100, 100 ”).

N =

Cooking method according to claim 14, characterized in that the heating arrangement (106) adjusts the amount of C5 sugars and furfural contained in the cooking reactor (100, 100 ") relative to the desired delignification of the cooking process by adjusting the heat transfer to each cooking reactor N (100, 1007) .