FR2550550A1 - PROCESS FOR ACID-FREE HYDROLYSER OF LIGNOCELLULOSIC BIOMASS - Google Patents

PROCESS FOR ACID-FREE HYDROLYSER OF LIGNOCELLULOSIC BIOMASS Download PDF

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Hartwig Fritze
Heinz Houben
Ernst Kriegel
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Krupp Industietechnik GmbH
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Abstract

PROCEDE POUR HYDROLYSER SANS ACIDE DE LA BIOMASSE LIGNOCELLULOSIQUE. ON EFFECTUE UNE HYDROLYSE PRELIMINAIRE DE LA BIOMASSE POUR EN ELIMINER LES HEMICELLULOSES (PENTOSES), PUIS L'ON EFFECTUE UNE EXTRACTION SOUS PRESSION ELEVEE POUR SEPARER LA LIGNINE, PUIS UNE HYDROLYSE PRINCIPALE DONNANT DE LA CELLULOSE ET DES HEXOSES. ON UTILISE, POUR LES HYDROLYSES PRELIMINAIRE ET PRINCIPALE, UN REACTEUR DE DESAGREGATION ET DE PEPTISATION ASSOCIE A UN EFFET D'HOMOGENEISATION ET DE DESAGREGATION MECANIQUE ET A L'ACTION DE LA VAPEUR D'EAU SOUS DES TEMPERATURES ET PRESSIONS ELEVEES. UN REFROIDISSEMENT RAPIDE PAR EVAPORATION DE DETENTE EVITE TOUTE DECOMPOSITION DU SUCRE. APPLICATION: TRANSFORMATION D'UNE BIOMASSE, CONTENANT DE LA SCIURE, DE LA BAGASSE OU DE LA RAFLE DE MAIS, EN UNE SOLUTION CONCENTREE DE GLUCOSE POUVANT SUBIR UNE FERMENTATION ALCOOLIQUE.PROCESS FOR ACID-FREE HYDROLYZING LIGNOCELLULOSIC BIOMASS. PRELIMINARY HYDROLYSIS OF THE BIOMASS IS PERFORMED TO ELIMINATE HEMICELLULOSES (PENTOSES), THEN EXTRACTION UNDER HIGH PRESSURE TO SEPARATE LIGNIN, THEN MAIN HYDROLYSIS GIVING CELLULOSIS AND HEXES. FOR PRELIMINARY AND MAIN HYDROLYSES, A DISAGGREGATION AND PEPTIZATION REACTOR IS USED, ASSOCIATED WITH A MECHANICAL HOMOGENIZATION AND DISAGGREGATION EFFECT AND WITH THE ACTION OF WATER VAPOR UNDER HIGH TEMPERATURES AND PRESSURES. RAPID COOLING BY EXTENSION EVAPORATION AVOIDS SUGAR DECOMPOSITION. APPLICATION: TRANSFORMATION OF A BIOMASS, CONTAINING SAWDUST, BAGASSE OR CORN RAFLE, INTO A CONCENTRATED GLUCOSE SOLUTION THAT CAN UNDERGO ALCOHOLIC FERMENTATION.

Description

L'invention concerne un procédé pour l'hydrolyse, sous des pressions et àThe invention relates to a process for hydrolysis, under pressures and

des températures élevées, d'une biomasse contenant de la cellulose, en particulier de la sciure de bois, de la bagasse, des déchets de rafle ou 5 épis de mais ou des matières analogues, biomasse qui a  high temperatures, a biomass containing cellulose, especially sawdust, bagasse, scrap or corn cobs or similar materials, biomass that has

été broyée et empâtée à l'aide d'un solvant.  milled and pasted with a solvent.

L'hydrolyse d'une biomasse contenant de la lignocellulose, sous pression et température élevées avec utilisation d'acides, est connue depuis longtemps, par exemple 10 par les procédés Scholler-Tornesch ou Rheinau Les procédés connus travaillent avec des acides qui sont à l'origine d'une forte pollution de l'environnement Par ailleurs, l'hydrolysat que l'on obtient ainsi présente une concentration très faible en glucose En outre, lors de l'hydrolyse 15 par de l'acide, il se produit une dégradation supplémentaire de glucose, de sorte que le rendement réel en glucose est nettement inférieur au rendement théorique Un traitement de ce substrat pour obtenir de l'alcool n'est donc  The hydrolysis of biomass containing lignocellulose under high pressure and temperature with the use of acids has been known for a long time, for example by the Scholler-Tornesch or Rheinau processes. In addition, the hydrolyzate thus obtained has a very low concentration of glucose. In addition, during the hydrolysis with acid, degradation takes place. additional glucose, so that the actual glucose yield is significantly lower than the theoretical yield A treatment of this substrate to obtain alcohol is therefore not

pas rentable, en raison de sa faible concentration et des 20 grandes quantités qu'il faut donc en évaporer.  not profitable, because of its low concentration and the large quantities that must be evaporated.

L'hydrolyse des lignocelluloses, avec utilisation d'une vapeur d'eau sous pression élevée correspondante, a déjà été réalisée au laboratoire par quelques chercheurs sans améliorer nettement ainsi la concentration du substrat 25 final De plus, les résultats de cette hydrolyse sans acide n'ont pas été satisfaisants, car les conditions choisies, par exemple une désagrégation mécanique insuffisante, n'ont  The hydrolysis of lignocelluloses, with the use of a corresponding high pressure water vapor, has already been carried out in the laboratory by a few researchers without significantly improving the concentration of the final substrate. Moreover, the results of this hydrolysis without acid are were unsatisfactory, as the conditions chosen, for example insufficient mechanical breakdown, did not

pas permis d'atteindre une hydrolyse efficace.  not allowed to achieve effective hydrolysis.

L'invention vise donc à préparer, à partir d'une 30 biomasse consistant en plusieurs constituants, un substrat  The invention therefore aims to prepare, from a biomass consisting of several constituents, a substrate

permettant de produire de façon rentable de l'éthanol.  to produce ethanol profitably.

On résout le problème ainsi posé en dégradant les fractions de la biomasse, à savoir des hémicelluloses, en des pentoses, en fluidifiant la lignine et en dégradant les 35 celluloses en des hexoses, en soutirant l'ensemble des trois fractions succesivement en trois opératoires séparées et donc dans des zones réactionnelles particulières en les séparant les unes des autres avec de l'eau comme solvant et en acheminant les hexoses, sous forme d'un substrat liquide, en  The problem thus posed is solved by degrading the fractions of the biomass, namely hemicelluloses, into pentoses, by thinning the lignin and degrading the celluloses into hexoses, withdrawing all three fractions successively in three separate operations. and therefore in particular reaction zones by separating them from each other with water as a solvent and conveying the hexoses, in the form of a liquid substrate, into

vue d'une poursuite de leur traitement.  view of a continuation of their treatment.

Selon l'invention, on sépare tout d'abord séparé5 ment les unes des autres les fractions Cela présente l'avantage d'éviter les inconvénients des procédés connus, car l'on n'utilise pas d'acide pour l'hydrolyse des lignocelluloses et, à la place de l'acide, on peut travailler avec une désagrégation mécanique en opérant également sous 10 pression et à des températures plus élevées de manière correspondante La concentration du substrat final, obtenue  According to the invention, the fractions are first separated separately from one another. This has the advantage of avoiding the drawbacks of the known processes, since no acid is used for the hydrolysis of lignocellulose. and, in place of the acid, it is possible to work with mechanical disintegration by operating also under pressure and at correspondingly higher temperatures. The concentration of the final substrate, obtained

lors de cette hydrolyse, peut excéder 10 %.  during this hydrolysis, may exceed 10%.

On doit donc considérer que l'essentiel de l'invention réside dans l'utilisation de l'eau comme solvant lors du retrait séparé des fractions, à savoir des pentoses, de la lignine et des hexoses Le soutirage ou retrait des fractions peut s'effectuer successivement  It must therefore be considered that the essence of the invention lies in the use of water as a solvent during the separate withdrawal of the fractions, namely pentoses, lignin and hexoses The withdrawal or withdrawal of the fractions may be perform successively

en des étapes opératoires connues en elles-mêmes.  in operative steps known per se.

Des étapes opératoires particulièrement préférées 20 pour la séparation des trois fractions consistent en les  Particularly preferred process steps for separating the three fractions are the

opérations suivantes.following operations.

La première étape fonctionne comme hydrolyse préliminaire, dans laquelle la biomasse est empâtée avec de l'eau à une concentratiori:dé 15 a'45 %?de matière solide ou d'extrait 25 sec, avec acheminement simultané de vapeur d'eau fortement comprimée dans un réacteur de désagrégation- peptisation dans lequel les hémicelluloses sont dégradées, pendant un temps de réaction compris entre 1 seconde et 10 minutes à des températures comprises entre 100 et 200 C et sous 30 des pressions se situant entre 1 et 16 bars, pour donner des pentoses, la biomasse étant ensuite détendue, et le mélange détendu est séparé avec addition d'un liquide de  The first step functions as a preliminary hydrolysis, in which the biomass is impasted with water at a concentration of from 15 to 45% solids or dry extract, with simultaneous delivery of strongly compressed steam. in a disintegration-peptization reactor in which the hemicelluloses are degraded, during a reaction time of between 1 second and 10 minutes at temperatures of between 100 and 200 ° C. and at pressures between 1 and 16 bars, to give pentoses, the biomass then being relaxed, and the expanded mixture is separated with the addition of a liquid of

lavage pour retirer de façon mécanique le substrat contenant des pentoses.  washing to mechanically remove the pentose-containing substrate.

Au cours de l'hydrolyse préliminaire, la biomasse additionnée d'eau comme solvant subit une hydrolyse sous l'effet d'une réaction connue d'homogénéisation thermique/  During the preliminary hydrolysis, the biomass with water as the solvent undergoes hydrolysis under the effect of a known thermal homogenization reaction.

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mécanique de courte durée, puis elle se détend spontanément de sorte que la biomasse est désagragée, "broyée" ou fragmentée, empâtée et dispersée sous pression élevée et à température élevée dans un réacteur de désagrégation5 peptisation Ce processus connu d'homogénéisation-(DE-B1 922 932, brevet DE-C-1 782 456, demandes DE-A-3 127 684  mechanical short-term, then it relaxes spontaneously so that the biomass is disintegrated, "crushed" or fragmented, pasted and dispersed under high pressure and at high temperature in a disintegration reactor peptisation This known process of homogenization- (DE- B1 922 932, DE-C-1 782 456, applications DE-A-3 127 684

et DE-A-3 150 750) produit une hydrolyse accélérée.  and DE-A-3 150 750) produces accelerated hydrolysis.

L'étape d'hydrolyse a donc pour avantage important que l'hydrolyse peut être réalisée sans acide, en raison 10 de la désagrégation mécanique élevée se produisant dans le réacteur de désagrégation-peptisation et des températures et pressions élevées appliquées; par suite d'un refroidissement rapide par évaporation par détente, les sucres résultants peuvent se conserver sans décomposition et ils 15 peuvent être séparés par les moyens les plus simples On peut alors, après la détente, séparer mécaniquement par  The hydrolysis step therefore has the important advantage that hydrolysis can be carried out without acid, because of the high mechanical disintegration occurring in the disintegration-peptization reactor and the high temperatures and pressures applied; as a result of rapid cooling by flash evaporation, the resulting sugars can be preserved without decomposition and can be separated by the simplest means.

les moyens les plus simples les pentoses, avec éventuellement addition d'un liquide de lavage.  the simplest means the pentoses, possibly with the addition of a washing liquid.

Dans la seconde étape, on retire la lignine par  In the second step, the lignin is removed by

extraction sous pression élevée, de sorte qu'il reste les hexoses.  extraction under high pressure, so that hexoses remain.

Dans l'étape d'extraction sous pression élevée, on introduit la biomasse, débarrassée des pentoses, dans un autoclave d'extraction et l'on achemine en circuit fermé, dans la biomasse agitée, le solvant porté à la pression 25 et à la température nécessaires pour l'extraction, le solvant chargé de lignine étant détendu et la lignine s'en séparant mécaniquement, cependant que la cellulose restante  In the high-pressure extraction stage, the biomass, freed from pentoses, is introduced into an extraction autoclave and the solvent brought to the pressure and to the reactor is conveyed in a closed circuit in the stirred biomass. temperature required for the extraction, the lignin-laden solvent being relaxed and the lignin separating mechanically, while the remaining cellulose

est retirée de l'autoclave d'extraction.  is removed from the extraction autoclave.

Ainsi, le solvant se charge de lignine laquelle, 30 après détente de la phase d'extrait retirée en tête, est retirée dans un séparateur Le solvant détendu, contenant de la lignine, parvient alors à un filtre mécanique, qui peut avoir la configuration d'un séparateur, d'une centri{ugeuse ou d'un appareil analogue, dans lequel la lignine 35 est mécaniquement séparée et retirée Le solvant séparé  Thus, the solvent is charged with lignin which, after expansion of the extracted extract phase at the top, is removed in a separator. The expanded solvent, containing lignin, then arrives at a mechanical filter, which can have the same configuration. separator, centrifuge or the like, wherein lignin is mechanically separated and removed Separated solvent

peut être recyclé dans le circuit ou boucle de recyclage.  can be recycled in the circuit or recycling loop.

L'autoclave d'extraction fonctionne à des pressions com-  The extraction autoclave operates at

prises entre 100 et 300 bars, à une température se situant entre 50 et 200 G, et la durée de l'extraction oscille entre 1/2 heure et 3 heures On fait circuler en circuit de recyclage ou circuit fermé dans l'autoclave d'extraction 2 à 10 kg de solvant par heure de durée d'extraction et  between 100 and 300 bar, at a temperature between 50 and 200 G, and the duration of the extraction oscillates between 1/2 hour and 3 hours is circulated in recycling circuit or closed circuit in the autoclave of extraction 2 to 10 kg of solvent per hour of extraction time and

par kilogramme de biomasse.per kilogram of biomass.

L'autoclave d'extraction peut être muni de dispositifs correspondants de retenue des solides permettant d'opérer en continu la totalité de l'extraction sous haute 10 pression Si les dispositifs de retenue de solides ne suffisaient pas pour un fonctionnement continu, on peut traiter de façon discontinue la biomasse à l'intérieur de l'autoclave d'extraction, c'est-à-dire que l'on introduit la biomasse dans l'autoclave d'extraction, on ferme cet appareil, puis on achemine et fait circuler en circuit  The extraction autoclave may be provided with corresponding solids retainers for continuous operation of the entire high pressure extraction. If the solids retainers are not sufficient for continuous operation, the solids can be processed continuously. discontinuously the biomass inside the extraction autoclave, that is to say that the biomass is introduced into the extraction autoclave, this apparatus is closed, then it is conveyed and circulated in circuit

fermé le solvant dans l'autoclave.closed the solvent in the autoclave.

Pour permettre le fonctionnement en continu de l'ensemble du procédé, on peut introduire la biomasse provenant de l'étape d'hydrolyse préliminaire, et débar20 rassée de l'hémicellulose, dans un réservoir d'o cette  To enable the continuous operation of the entire process, the biomass from the preliminary hydrolysis step, and removed from the hemicellulose, can be introduced into a reservoir of this type.

biomasse alimente l'étape d'extraction sous pression élevée.  biomass feeds the extraction step under high pressure.

De même, l'autoclave d'extraction peut être suivi d'un réservoir dans lequel la cellulose se rassemble et d'o  Likewise, the extraction autoclave may be followed by a reservoir in which the cellulose is collected and from where

elle est acheminée à l'hydrolyse principale.  it is sent to the main hydrolysis.

Au lieu du ou des réservoirs, on peut aussi prévoir plusieurs autoclaves d'extraction qu'un conduit commun alimente en biomasse et qu'un autre conduit commun alimente en solvant Ainsi, pour maintenir un fonctionnement d'ensemble quasi continu, la cellulose peut, selon  Instead of the reservoir or reservoirs, it is also possible to provide several extraction autoclaves that a common conduit feeds biomass and another common conduit feeds solvent Thus, to maintain an almost continuous overall operation, the cellulose can, according to

les besoins, être retirée de l'un des autoclaves et acheminée vers l'étape d'hydrolyse principale.  needs, be removed from one of the autoclaves and routed to the main hydrolysis step.

Il s'est avéré qu'une extraction de la lignine de la biomasse, à l'aide d'eau comme solvant, suffit Il s'est cependant avéré en outre que l'on peut améliorer l'extraction en utilisant comme solvant des alcools, des  It has been found, however, that extraction of the lignin from the biomass with water as the solvent is sufficient. However, it has been found that the extraction can be improved by using alcohols as the solvent. ,

éthers, des esters ou des alcanes ou bien leurs mélanges.  ethers, esters or alkanes or mixtures thereof.

On envisage comme mélange particulièrement avantageux de solvants, un mélange d'eau et d'éthanol comportant de 20  As a particularly advantageous mixture of solvents, a mixture of water and ethanol comprising 20

à 80 % d'éthanol.at 80% ethanol.

La troisième étape fonctionne comme hydrolyse principale dans laquelle la biomasse, débarrassée des pentoses et de la lignine et consistant, dans une large mesure, en de la cellulose, est hydrolysée dans une réaction thermique/mécanique principale Le produit obtenu est retiré de cette étape sous forme d'un substrat contenant des hexoses Dans cette étape, on empâte à nouveau les cellu10 loses avec de l'eau jusqu'à une concentration de 15 à 45 % d'extrait sec et, avec acheminement simultané de vapeur d'eau sous haute pression, on envoie la pâte dans un réacteur connu de désagrégation-peptisation, dans lequel, en un temps de réaction compris entre 1 seconde et 10 minutes 15 à des températures se situant entre 210 et 350 C et sous des pressions comprises entre 20 et 190 bars, il se produit  The third step functions as the main hydrolysis in which the biomass, free of pentoses and lignin and consisting to a large extent of cellulose, is hydrolysed in a main thermal / mechanical reaction. The product obtained is removed from this step under In this step, the celluloses are again impregnated with water to a concentration of 15 to 45% solids and with simultaneous delivery of water vapor under high pressure. pressure, the paste is sent to a known disintegration-peptization reactor, in which, in a reaction time of between 1 second and 10 minutes at temperatures ranging between 210 and 350 ° C. and at pressures between 20 and 190 ° C. bars it happens

une dégradation donnant des hexoses, puis il y a détente.  a degradation giving hexoses, then there is relaxation.

Le mélange détendu est retiré sous forme de substrat contenant des hexoses.  The expanded mixture is removed as a substrate containing hexoses.

On obtient ainsi dans la troisième étape un substrat fortement concentré en des hexoses, obtenu d'une façon favorable à l'environnement et que l'on peut transformer en éthanol d'une façon économique en énergie On doit en particulier rappeler qu'en plus des paramètres cités 25 de fonctionnement que sont la température et la pression, cette étape comporte une désagrégation mécanique supplémentaire par rapport à celle de l'hydrolyse préliminaire et qui s'effectue à l'intérieur du réacteur connu de désagrégation-peptisation sous haute fréquence (qui présente les 30 mêmes caractéristiques de construction que le réacteur de désagrégation-peptisation utilisé dans la première étape d'hydrolyse préliminaire) Il s'est avéré qu'une dispersion dans un champ mécanique de haute fréquence accélère notablement les réactions chimiques L'effet du réacteur ou appareil de dispersion et de peptisation consiste à provoquer dans le produit, pendant le passage de celui-ci par les canaux d'écoulement fixes et rotatifs, des ondes de  Thus, in the third step, a substrate strongly concentrated in hexoses is obtained, obtained in a manner that is favorable to the environment and that can be converted into ethanol in an economical manner into energy. of the operating parameters that are the temperature and the pressure, this step involves a further mechanical disintegration with respect to that of the preliminary hydrolysis and which takes place inside the known high-frequency disintegration-peptization reactor ( which has the same constructional characteristics as the disintegration-peptization reactor used in the first preliminary hydrolysis step). It has been found that dispersion in a high frequency mechanical field significantly accelerates the chemical reactions. reactor or dispersing apparatus and peptization is to cause in the product, during the passage of this it by the fixed and rotating flow channels, waves of

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compression et de décompression ainsi que des forces de cisaillement et des forces de -chocs sur les bords ou arêtes Enfin, il en résulte encore dans le produit une microcavitation réglée et voulue Les forces physiques décrites ci-dessus ont pour résultat: une ouverture et un éclatement spontané des cellules; une nette augmentation de la surface spécifique et donc une accélération des réactions un mouillage uniforme des solides par les liquides; une accélération de la diffusion du solvant dans les cristaux de cellulose; et  compression and decompression as well as shear forces and shock forces on the edges or edges Finally, it still results in the product a microcavitation set and desired The physical forces described above result in: an opening and a spontaneous bursting of the cells; a clear increase of the specific surface and therefore an acceleration of the reactions a uniform wetting of the solids by the liquids; an acceleration of the diffusion of the solvent in the cellulose crystals; and

la possibilité de dissocier (désagréger) les 15 fibres cellulosiques.  the possibility of dissociating (disintegrating) the cellulosic fibers.

L'appareil ou réacteur de désagrégation et peptisation est construit de manière à permettre la réalisation en son sein de l'hydrolyse de la cellulose, réalisée sous l'effet de l'application simultanée d'une pression et d'une 20 température élevées Comme on travaille sans acide, on peut élever, dans la troisième étape, les pressions et températures avant que ne se produise une dégradation du glucose Après achèvement de l'hydrolyse, on abaisse immédiatement à nouveau la température par évaporation par 25 détente à la sortie de l'appareil, de sorte qu'il ne se produit pas de dégradation supplémentaire du glucose Le  The apparatus or reactor of disintegration and peptization is constructed so as to allow the realization within it of the hydrolysis of cellulose, carried out under the effect of the simultaneous application of a high pressure and a high temperature. In the third step, the pressures and temperatures can be raised before the degradation of the glucose occurs. After completion of the hydrolysis, the temperature is again immediately lowered by expansion evaporation at the outlet of the process. the device, so that no further glucose degradation occurs.

glucose constitue le produit final de l'hydrolyse.  glucose is the final product of hydrolysis.

Les effets se produisant dans l'étape d'hydrolyse préliminaire et celle d'hydrolyse principale sont du même 30 genre, indépendamment des conditions différentes de température et de pression Pour une production rentable d'éthanol, il est avantageux de maintenir l'ensemble des paramètres dans les trois étapes, l'hydrolyse préliminaire, l'extraction sous haute pression et l'hydrolyse principale. 35 Dans l'hydrolyse préliminaire, on peut allonger le temps de réaction en faisant fonctionner le réacteur de désagrégation-peptisation avec une boucle de réaction  The effects occurring in the preliminary hydrolysis step and the main hydrolysis step are of the same kind, regardless of the different temperature and pressure conditions. For cost-effective ethanol production, it is advantageous to maintain all parameters in the three stages, preliminary hydrolysis, high pressure extraction and main hydrolysis. In the preliminary hydrolysis, the reaction time can be lengthened by operating the disintegration-peptization reactor with a reaction loop.

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ou de recyclage On prévoit g cet effet un simple conduit de binasse comportant les soupapes ou valves correspondantes, ce qui permet  For this purpose, a simple binass duct having the corresponding valves or valves is provided for this purpose.

d'acheminer en circuit fermé la matière à traiter.  to convey in closed circuit the material to be treated.

Dans l'hydrolyse principale, on peut également modifier le temps de réaction en faisant fonctionner le réacteur de désagrégation-peptisation avec une boucle de réaction ou de recyclage, On prévoit dans ce cas également un simple conduit de bipasse avec les soupapes ou valves correspondantes On peut obtenir un autre 10 allongement ou raccourcissement du temps de réaction au cours de l'hydrolyse principale, en plaçant après le réacteur de désagrégation-peptisation, un réacteur à vis qui peut également être muni d'un sas de sortie comportant chaque fois un conduit de dérivation ou de bipasse La matière sortant du réacteur de désagrégation-peptisation de l'hydrolyse principale peut être acheminée dans le réacteur à vis puis, en contournant le sas de sortie, être envoyée dans un récipient de détente Le traitement dans le réacteur à vis signifie un long temps de réaction Si, 20 au contraire, le temps de réaction doit être raccourci, la matière sortant du réacteur de désagrégation-peptisation est acheminée, en contournant le réacteur à vis, dans le sas de sortie et parvient de là dans le récipient de détente. Le mode d'action du réacteur de désagrégationpeptisation permet également, après l'hydrolyse principale  In the main hydrolysis, it is also possible to modify the reaction time by operating the disintegration-peptization reactor with a reaction or recycling loop. In this case, a simple bypass duct with the corresponding valves or valves is also provided. can achieve another elongation or shortening of the reaction time during the main hydrolysis, placing after the disintegration-peptization reactor, a screw reactor which can also be provided with an airlock with each time a conduit bypass or bypass The material leaving the disintegration-peptization reactor of the main hydrolysis can be conveyed into the screw reactor and, bypassing the airlock, be sent to an expansion vessel Treatment in the screw reactor On the contrary, the reaction time must be shortened, the material leaving the Disintegration-peptization reactor is conveyed, bypassing the screw reactor, in the airlock and arrives from there in the expansion vessel. The mode of action of the disintegration reactor also allows, after the main hydrolysis

proprement dite, d'effectuer une post-hydrolyse enzymatique.  proper, to carry out an enzymatic post-hydrolysis.

le traitement thermique et mécanique des celluloses, selon le procédé de l'invention, constitue un bon préalable pour 30 la post-hydrolyse enzymatique faisant suite à ce procédé  the thermal and mechanical treatment of celluloses, according to the process of the invention, is a good prerequisite for the enzymatic post-hydrolysis following this process

On augmente ainsi les rendements en hydrolysat de cellulose.  The yields of cellulose hydrolyzate are thus increased.

Dans ce cas, la matière sortant de l'hydrolyse principale et passant par un récipient de détente est refroidie dans un échangeur de chaleur et la post-hydrolyse est effectuée, 35 en un temps de réaction compris entre 4 et 10 heures, dans une cuve de réaction comportant une boucle de réaction ou de recyclage Dans la post-hydrolyse, on utilise un  In this case, the material leaving the main hydrolysis and passing through an expansion vessel is cooled in a heat exchanger and the post-hydrolysis is carried out, in a reaction time of between 4 and 10 hours, in a tank of reaction comprising a reaction or recycling loop In the post-hydrolysis, a

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réacteur de désagrégation-peptisation, également connu en soi et à rôle d'accélérateur de réaction, dans lequel, en utilisant des enzymes connues, la matière est traitée à une température comprise entre 40 et 120 C sous une pression de 1 à 10 bars pendant 1 à 5 secondes par passage. Si l'on trouvait de nouvelles enzymes applicables, les pressions et températures nécessaires pour la réaction devraient être ajustées pour correspondre-à ces nouvelles enzymes L'enzyme est introduite dans la boucle de réaction 10 ou de recyclage Dans ce cas, le substrat contenant des hexoses, et qui est à traiter pour obtenir de l'éthanol,  disintegration-peptization reactor, also known per se and as a reaction accelerator, in which, using known enzymes, the material is treated at a temperature of between 40 and 120 ° C. under a pressure of 1 to 10 bar 1 to 5 seconds per pass. If new applicable enzymes are found, the pressures and temperatures required for the reaction should be adjusted to match these new enzymes. The enzyme is introduced into the reaction or recycle loop In this case, the substrate containing hexoses, and which is to be treated to obtain ethanol,

est retiré de la cuve de réaction de la post-hydrolyse.  is removed from the reaction vessel of the post-hydrolysis.

Le déroulement du procédé de l'invention sera maintenant décrit plus en détail, à titre illustratif et 15 nullement limitatif, en regard des dessins schématiques annexés sur lesquels: la figure 1 montre l'hydrolyse préliminaire; la figure 2 montre l'extraction sous pression élevée; la figure 3 montre une autre forme d'extraction sous pression élevée; la figure 4 montre l'hydrolyse principale, et  The course of the process of the invention will now be described in more detail, by way of illustration and in no way limiting, with reference to the appended diagrammatic drawings in which: FIG. 1 shows the preliminary hydrolysis; Figure 2 shows the extraction under high pressure; Figure 3 shows another form of high pressure extraction; Figure 4 shows the main hydrolysis, and

la figure 5 montre la post-hydrolyse enzymatique.  Figure 5 shows the enzymatic post-hydrolysis.

La biomasse contenant de la lignocellulose, par exemple de la sciure de bois, des déchets d'épis ou rafles de mais ou de la bagasse, est introduite par un conduit 1 dans un appareillage convenable 2 dans lequel elle est soumise à une préfragmentation mécanique de manière à obtenir des particules dont les grosseurs se situent entre 30 0,5 et 4 mm La biomasse préfragmentée parvient, en vue d'une hydrolyse préliminaire, par un conduit 3 dans un réservoir d'empâtage dans lequel on introduit par un conduit 4 un solvant, avantageusement de l'eau Par un organe 7 de transport et un conduit 8, la biomasse parvient à 35 un réacteur de désagrégation-peptisation 9, dans lequel, par injection de vapeur d'eau par un conduit 10, on fait régner les conditions de température et de pression nécessaires pour la dégradation hydrolytique-optimale des hémicelluloses Les températures se situent entre 100 et 200 C et les pressions correspondantes entre 1 et 16 bars Une soupape 13 de retenue sert à permettre l'éléva5 tion de pression permettant l'obtention des conditions de fonctionnement nécessaires L'appareil 9 ou réacteur de désagrégation et de peptisation peut comporter un circuit ou boucle 11 de réaction de recyclage, permettant de faire varier les temps de réaction La biomasse ainsi 10 traitée quitte l'appareil ou réacteur 9 de désagrégation et de peptisation, par le conduit 12, la soupape 13 et le conduit 14 et cette biomasse parvient dans un récipient de détente qui peut être par exemple un cyclone de détente Les pentoses résultant de l'hydrolyse préliminaire 15 sont ensuite acheminés par un conduit 16 dans un séparateur 17 dans lequel de l'eau de lavage est introduite par un conduit 18 Le substrat séparé, contenant des pentoses, est retiré par un conduit 19 La biomasse ayant subi  The biomass containing lignocellulose, for example sawdust, corn husk or bagasse waste, is introduced via a pipe 1 into a suitable apparatus 2 in which it is subjected to mechanical pre-fragmentation. in order to obtain particles whose sizes are between 0.5 and 4 mm The prefragmented biomass arrives, for the purpose of preliminary hydrolysis, through a pipe 3 in a mashing tank in which a pipe 4 is introduced through a pipe solvent, advantageously water Through a transport member 7 and a conduit 8, the biomass reaches a disaggregation-peptization reactor 9, in which, by injecting water vapor through a conduit 10, the temperature and pressure conditions necessary for the hydrolytic-optimal degradation of hemicelluloses The temperatures are between 100 and 200 C and the corresponding pressures between 1 and 16 bar A valve 13 ret The apparatus 9 or disintegration and peptization reactor may comprise a recirculation reaction circuit or loop 11, which makes it possible to vary the reaction times. The biomass thus treated leaves the disintegrating and peptizing apparatus or reactor 9 via line 12, valve 13 and line 14, and this biomass arrives in an expansion vessel which may be, for example, a cyclone of relaxation. resulting from the preliminary hydrolysis are then conveyed via a conduit 16 to a separator 17 in which wash water is introduced via a conduit 18 The separated substrate, containing pentoses, is withdrawn via a conduit 19

l'hydrolyse préliminaire quitte, par un conduit 20, 20 l'étape d'hydrolyse préliminaire.  the preliminary hydrolysis leaves, via a line 20, the preliminary hydrolysis step.

Dans une seconde étape subséquente de séparation, on sépare, par une extraction sous pression élevée, la  In a second subsequent separation step, the high pressure extraction is separated by

lignine de la cellulose.cellulose lignin.

Pour l'extraction sous pression élevée, la bio25 masse ayant subi une hydrolyse préliminaire est introduite par le conduit 20, et par une pompe 21 et un conduit 22 comportant une soupape 23, dans un autoclave 36 à rô 81 e d'extraction Après remplissage de l'autoclave 36 par la biomasse et fermeture de l'appareil, on achemine dans celui-ci, pour le faire passer dans la biomasse soumise à agitation, le solvant porté à la température et à la pression nécessaires pour l'extraction Le solvant provient d'un récipient 24 de solvant et il est introduit, par un conduit 25 et une soupape ou valve 26, à la base de l'auto35 clave 36 Un compresseur 27, ainsi que deux échangeurs de chaleur, 28 et 28 ' associés au conduit 25 assurent les valeurs correspondantes de la température et de la pression nécessaires pour l'extraction A l'intérieur de l'autoclave 36, le solvant se charge de lignine Cette phase d'extraction sort en tête et emprunte un conduit 27 muni d'une soupape ou valve 28 pour parvenir dans un échangeur 29 5 de chaleur, puis, par un conduit 30, dans un séparateur 31 La phase d'extrait y subit une détente, ce qui permet d'acheminer le mélange détendu par un conduit 32, comportant une valve ou soupape 33, vers un filtre 34 La  For the high pressure extraction, the biomass which has undergone preliminary hydrolysis is introduced via the conduit 20, and by a pump 21 and a conduit 22 having a valve 23, in an autoclave 36 at 81 o'clock extraction After filling of the autoclave 36 by the biomass and closure of the apparatus, the solvent brought to the temperature and pressure necessary for the extraction is conveyed therein for passing it into the biomass subjected to stirring. from a solvent container 24 and is introduced through a conduit 25 and a valve or valve 26 at the base of the autoclave 36. A compressor 27 and two heat exchangers 28 and 28 'associated with the conduct 25 provide the corresponding values of the temperature and pressure required for extraction Inside the autoclave 36, the solvent is loaded with lignin This extraction phase comes out in head and borrows a conduit 27 provided with a valve or valve 28 to reach a heat exchanger 29 5, then through a conduit 30, in a separator 31 The extract phase undergoes a relaxation, which allows to convey the expanded mixture through a conduit 32, having a valve or valve 33, to a filter 34

lignine qui y est séparée en est retirée par un conduit 10 35 et le solvant séparé est recyclé vers le récipient 24.  The lignin separated therefrom is removed by a conduit 10 and the separated solvent is recycled to the container 24.

La cellulose extraite de la biomasse est retirée par un conduit 38 comportant une valve ou soupape 37 Lorsque l'on utilise des dispositifs, prévus de façon correspondante,mais non représentés, de retenue des solides, on 15 peut faire fonctionner en continu l'étape d'extraction sous pression élevée, ce qui revient à dire que la biomasse acheminée et introduite en 20 est retirée, sous forme de cellulose, dans le même rapport en 38 Si l'on ne peut mettre en oeuvre un fonctionnement en continu, il faut 20 réaliser en un processus discontinu l'extraction sous pression élevée à l'intérieur de l'autoclave 36 d'extraction Cela revient à dire que l'on emplit l'autoclave 36, on le ferme et on y fait circuler le solvant Après écoulement du temps correspondant d'extraction, on ferme les 25 soupapes 23, 26 et 28 et l'on ouvre la soupape 37 pour soutirer la cellulose Lorsque le substrat est soutiré, on remet à nouveau en fonctionnement le dispositif discontinu Pour faire fonctionner de façon quasi continue l'ensemble du système, on prévoit, à l'intérieur des con30 duits 20 et 38 (ou desservis par les conduits 20 et 38), des réservoirs également non représentés Au lieu des réservoirs, on peut également prévoir la présence de plusieurs autoclaves 36 a, 36 b et 36 c, par exemple, d'extraction (voir figure 3) Dans ce cas, on fait fonc35 tionner les autoclaves de manière que l'un d'entre eux soit toujours prêt à un soutirage de façon à pouvoir toujours soutirer la cellulolse de l'un des conduits 38 a,  The cellulose extracted from the biomass is removed via a conduit 38 having a valve or valve 37. When correspondingly provided, but not shown, solids containment devices are used, the step can be operated continuously. extraction process under high pressure, which means that the biomass conveyed and introduced at 20 is removed, in the form of cellulose, in the same ratio in 38 If it is not possible to implement a continuous operation, it is necessary to In a batch process, the extraction under high pressure is carried out inside the extraction autoclave 36. That is to say that the autoclave 36 is filled, closed and the solvent circulated after the autoclave 36. At the corresponding extraction time, the valves 23, 26 and 28 are closed and the valve 37 is opened to withdraw the cellulose. When the substrate is withdrawn, the discontinuous device is put into operation again. The entire system is to be provided in a quasi-continuous manner. Within tanks 20 and 38 (or served by conduits 20 and 38) there are also reservoirs which are not shown. Instead of reservoirs, provision can also be made for the presence of several autoclaves 36a, 36b and 36c, for example, extraction (see Figure 3) In this case, it operates the autoclaves so that one of them is always ready for a racking in order to always be able to extract cellulolse from one of the ducts 38 a,

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38 b et 38 c pour maintenir un fonctionnement dans l'ensemble continu Pour le reste, les détails représentés sur la figure 3 correspondent à ceux représentés sur la figure 2 et les éléments sont tout simplement munis de lettres en indice. La biomasse préhydrolysée, débarrassée des hémicelluloses-et de la lignine, est introduite par un conduit 38 dans un récipient 39 d'empâtage-malaxage en vue de l'hydrolyse principale, et elle est additionnée d'un solvant 10 provenant du conduit 40 La pâte ou suspension est acheminée par des conduits 41 et 43, ainsi que par un organe 42 de transport, en passant par un sas 44 d'entrée et un conduit 45, dans un réacteur 46 de désagrégation-peptisation sous pression élevée Le réacteur 46 est construit de manière 15 à permettre d'atteindre des températures comprises entre 210 et 350 C et des pressions se situant entre 20 et 190 bars Un conduit 47 introduit de la vapeur d'eau haute  38 b and 38 c to maintain operation in the continuous assembly For the rest, the details shown in Figure 3 correspond to those shown in Figure 2 and the elements are simply provided with index letters. The prehydrolysed biomass, freed from hemicellulose and lignin, is introduced via a conduit 38 into a mash-kneading container 39 for the main hydrolysis, and is supplemented with a solvent 10 from the conduit 40. pulp or suspension is conveyed by conduits 41 and 43, as well as by a transport member 42, through an inlet lock 44 and a conduit 45, in a reactor 46 of disintegration-peptization under high pressure The reactor 46 is constructed so as to achieve temperatures between 210 and 350 C and pressures between 20 and 190 bar. A duct 47 introduces high water vapor.

pression dans le réacteur 46.pressure in the reactor 46.

Le réacteur 46 peut également comporter une boucle 20 48 de réaction ou recyclage permettant de recycler une  The reactor 46 may also include a reaction or recycling loop 48 for recycling a reactor.

partie de la biomasse.part of the biomass.

Dans le cas de biomasses nécessitant un temps encore plus prolongé de réaction, on peut entreprendre ensuite un traitement supplémentaire dans un réacteur à  In the case of biomasses requiring an even longer reaction time, it is then possible to carry out additional treatment in a reactor with

vis disposé en aval et qui est alimenté par un conduit 49.  screw arranged downstream and which is fed by a conduit 49.

On peut, pour cela, grouper le réacteur 46 de désagrégation et peptisation et le réacteur 50 à vis en un seul ensemble comportant un carter commun On peut faire varier entre 1 seconde et 10 minutes les temps prolongés de réaction. 30 Un sas 53 de sortie permet au produit traité de quitter la zone sous pression et de parvenir dans un récipient 53 de détente L'hydrolysat terminé en sort sous forme de substrat contenant de la cellulose (ou des hexoses) et cet hydrolysat est acheminé par un conduit 57 vers d'autres processus de transformation Un conduit 55 permet de contourner le sas 53 Les conduits 51 et 54 servent à assurer  For this purpose, it is possible to group the disaggregation and peptization reactor 46 and the screw reactor 50 in a single assembly comprising a common housing. The extended reaction times can be varied between 1 second and 10 minutes. An outlet lock 53 allows the treated product to leave the pressurized zone and to enter into an expansion vessel 53. The resulting hydrolyzate exits as a substrate containing cellulose (or hexoses) and this hydrolyzate is conveyed by a duct 57 to other transformation processes A duct 55 makes it possible to bypass the airlock 53 The ducts 51 and 54 serve to ensure

la liaison.the link.

La figure 5 montre une autre forme de réalisation  Figure 5 shows another embodiment

de l'hydrolyse principale.of the main hydrolysis.

On fait appel à cette forme de réalisation quand le substrat contenant de la ou des celluloses n'est pas entièrement transformé en glucose Le substrat cellulosique hydrolysé est soutiré en aval du récipient ou de la cuve 56 de détente et il est acheminé par un conduit 57 à un échangeur 58 de chaleur Le produit y est refroidi jusqu'à  This embodiment is used when the cellulosic-containing substrate is not fully converted to glucose. The hydrolysed cellulosic substrate is withdrawn downstream of the vessel or vessel 56 and is conveyed via a conduit 57. to a heat exchanger 58 The product is cooled there up to

C environ, qui constitue la température optimale pour 10 une réaction ultérieure de post-hydrolyse enzymatique.   C., which is the optimum temperature for a subsequent enzymatic post-hydrolysis reaction.

Le produit est acheminé par un conduit 59 dans une cuve de réaction, ou réacteur 60, auquel est associé un réacteur 61 de désagrégation et de peptisation comportant une boucle ou un circuit 62 supplémentaire de réaction 15 et de recyclage Les enzymes nécessaires pour la posthydrolyse sont introduites par un conduit 63 dans le circuit ou boucle 62 de réaction, avant le réacteur 61 Apres achèvement de la réaction au bout de 4 à 10 heures, on  The product is conveyed via a line 59 into a reaction vessel, or reactor 60, which is associated with a disintegration and peptization reactor 61 comprising a loop or an additional reaction and recycling circuit 62. The enzymes required for posthydrolysis are introduced by a conduit 63 in the circuit or loop 62 reaction, before the reactor 61 After completion of the reaction after 4 to 10 hours,

sépare du reste de la biomasse la solution formant substrat 20 contenant les hexoses et on la soutire par un conduit 64.  separates from the remainder of the biomass the substrate solution containing the hexoses and is withdrawn via line 64.

Pour accélérer la réaction enzymatique dans le réacteur 61, on fait circuler le substrat-biomasse, en présence d'une enzyme convenable, dans le champ de turbulence d'une machine d'homogénéisation connue en soi, qui 25 consiste en un carter entourant un rotor en forme de tronc de cône dont la surface périphérique est munie d'anneaux coaxiaux de diamètres échelonnés situés chaque fois dans les creux ou intervalles entre des anneaux analogues fixés à la paroi interne de l'enveloppe du carter faisant face au rotor, une faible quantité d'enzyme est également introduite dans le champ de turbulences Le substrat avec  To accelerate the enzymatic reaction in the reactor 61, the biomass substrate is circulated, in the presence of a suitable enzyme, in the turbulence field of a homogenization machine known per se, which consists of a casing surrounding a truncated cone-shaped rotor whose circumferential surface is provided with coaxial rings of stepped diameters each located in the recesses or gaps between like rings attached to the inner wall of the casing of the housing facing the rotor, a low amount of enzyme is also introduced into the field of turbulence The substrate with

l'enzyme parcourt au moins une fois l'appareil d'homogénéisation en y subissant un mélangeage intime.  the enzyme travels at least once the homogenization apparatus undergoing an intimate mixing.

Il va de soi que, sans sortir du cadre de l'inven35 tion, de nombreuses modifications peuvent être apportées  It goes without saying that, without departing from the scope of the invention, many modifications may be made

au procédé, décrit et représenté, d'hydrolyse d'une biomasse contenant de la ligno-cellulose.  the method, described and shown, of hydrolysis of a biomass containing ligno-cellulose.

13 255055013 2550550

Claims (15)

REVENDICATIONS 1 Procédé d'hydrolyse, sous des pressions et à des températures élevées, d'une biomasse contenant de la lignocellulose, en particulier de la sciure de bois, 5 de la bagasse, des déchets d'épis ou rafles de mais ou des matières analogues, biomasse qui a été fragmentée et empâtée à l'aide d'un solvant, procédé caractérisé en ce qu'on dégrade les fractions de la biomasse, c'est-a-dire que l'on dégrade des hémicelluloses en des pentoses, on 10 fluidifie la lignine et l'on dégrade les celluloses en des hexoses, on retire successivement, et séparément les unes des autres, l'ensemble des trois fractions au cours de trois étapes séparées en utilisant de l'eau comme  Process for the hydrolysis under high pressures and temperatures of biomass containing lignocellulose, especially sawdust, bagasse, corn husks or maize cobs or the like biomass which has been fragmented and impasted with the aid of a solvent, characterized in that the fractions of the biomass are degraded, that is to say that hemicelluloses are degraded to pentoses, 10 fluidifies the lignin and degrades the celluloses into hexoses, the three fractions are removed successively and separately from each other in three separate stages using water as solvant, et l'on achemine les hexoses, sous forme d'un 15 substrat liquide, vers une poursuite de leur traitement.  solvent, and the hexoses are conveyed in the form of a liquid substrate to further their treatment. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on effectue dans trois zones séparées de réaction,  Process according to Claim 1, characterized in that it is carried out in three separate reaction zones, les trois étapes du procédé.the three steps of the process. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé 20 en ce que la première étape joue le rôle d'une hydrolyse préliminaire au cours de laquelle on empâte la biomasse avec de l'eau à une concentration de 15 à 45 % de substance sèche ou d'extrait sec, avec introduction simultanée de vapeur d'eau haute-pression, dans un réacteur de désagrégation25 peptisation dans lequel les hémicelluloses sont dégradées en un temps de réaction compris entre 1 seconde et 10 minutes, à des températures se situant entre 100 et 200 C sous des pressions comprises entre 1 et 16 bars, pour  Process according to claim 1, characterized in that the first step acts as a preliminary hydrolysis during which the biomass is impregnated with water at a concentration of 15 to 45% of the dry substance or dry extract, with simultaneous introduction of high-pressure water vapor, in a disintegration reactor 25 in which the hemicelluloses are degraded in a reaction time of between 1 second and 10 minutes, at temperatures of between 100 and 200 ° C. under pressures between 1 and 16 bar, for donner des pentoses, puis l'on détend la biomasse et l'on 30 soumet le mélange détendu pour en retirer le substrat contenant des pentoses, à une séparation mécanique avec addition d'un liquide de lavage.  give pentoses, then the biomass is relaxed and the expanded mixture is removed to remove the pentose-containing substrate, mechanical separation with the addition of a washing liquid. 4 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la seconde étape constitue une extraction sous 35 pression élevée, au cours de laquelle on introduit la biomasse, débarrassée des pentoses, dans un autoclave pour  4. Process according to claim 1, characterized in that the second step is a high-pressure extraction, during which the biomass, freed from pentoses, is introduced into an autoclave for extraction et l'on achemine en circuit fermé dans la bio-  extraction and it is routed in closed circuit in the bio- 2550-5502550-550 masse soumise à agitation du solvant porté à la pression et à la température nécessaires à l'extraction, puis le solvant chargé de lignine est détendu,puis l'on en sépare mécaniquement la lignine et l'on retire de l'autoclave d'extraction la cellulose restante. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'on fait fonctionner l'autoclave d'extraction sous  mass agitated solvent at the pressure and temperature necessary for extraction, then the lignin-laden solvent is expanded, then the lignin is mechanically separated and removed from the extraction autoclave the remaining cellulose. Process according to Claim 4, characterized in that the extraction autoclave is operated under des pressions comprises entre 100 et 300 bars, à une température se situant entre 50 et 200 G et pendant une durée 10 d'extraction comprise entre 1/2 heure et 3 heures.  pressures between 100 and 300 bar, at a temperature between 50 and 200 G and for an extraction time between 1/2 hour and 3 hours. 6 Procédé selon l'une des revendications 4 et  6 Process according to one of claims 4 and , caractérisé en ce qu'on fait circuler dans l'autoclave d'extraction de 2 à 10 kg de solvant par heure de durée  , characterized in that 2 to 10 kg of solvent per hour of duration are circulated in the extraction autoclave. d'extraction et par kilogramme de biomasse.  extraction and per kilogram of biomass. 7 Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'on traite de façon  Method according to one of Claims 4 to 6, characterized in that discontinue la biomasse se trouvant à l'intérieur de l'autoclave d'extraction.  Discontinue the biomass inside the extraction autoclave. 8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que, lors d'un fonctionnement discontinu, on alimente à partir d'un réservoir l'autoclave d'extraction en de la biomasse débarrassée des hémicelluloses et en ce qu'on introduit, après l'extraction, la cellulose restante,  8 Process according to claim 7, characterized in that, during a batch operation, the extraction autoclave is fed from a reservoir into the biomass removed from the hemicelluloses and introduced after extraction, the remaining cellulose, provenant de la biomasse, dans un autre réservoir.  from biomass, in another reservoir. 9 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que, dans le circuit de l'extraction sous haute pression, on fait fonctionner deux ou plusieurs autoclaves d'extraction alimentés en biomasse par un conduit commun et en solvant par un autre conduit commun, et en ce qu'on 30 soutire chaque fois d'un autoclave, la cellulose pour  9 Process according to claim 7, characterized in that, in the high-pressure extraction circuit, two or more extraction autoclaves supplied with biomass are operated by a common conduit and solvent by another common conduit, and in that each time an autoclave is withdrawn, the cellulose for maintenir un fonctionnement d'ensemble quasi continu.  maintain an almost continuous overall operation. Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que l'on utilise de l'eau  Process according to one of Claims 4 to 9, characterized in that water is used comme solvant au cours de l'extraction sous pression élevée. 35 11 Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce qu'on utilise, au cours  as a solvent during extraction under high pressure. Method according to one of Claims 4 to 9, characterized in that during de l'extraction sous pression élevée, comme solvant, des alcools, des éthers, des esters ou des alcanes ou bien leurs mélanges.  extraction under high pressure, as solvent, alcohols, ethers, esters or alkanes or mixtures thereof. 12 Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 à 11, caractérisé en ce qu'on utilise, au cours  Process according to any one of Claims 4 to 11, characterized in that, during de l'extraction sous pression élevée, comme solvant, un  extraction under high pressure, as a solvent, a mélange d'eau et d'éthanol comportant 20 à 80 % d'éthanol.  mixture of water and ethanol containing 20 to 80% of ethanol. 13 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la troisième étape joue le rôle d'une hydrolyse principale au cours de laquelle on empâte à nouveau la 10 cellulose restant de la biomasse, en utilisant de l'eau pour obtenir une pâte comportant 15 à 45 % d'extrait sec, que l'on introduit, avec acheminement simultané de vapeur d'eau haute pression, dans un réacteur de désagrégation et de peptisation dan lequel se produit, pendant un temps 15 de réaction compris entre 1 seconde et 10 minutes à des températures se situant entre 210 et 350 C et sous des pressions comprises entre 20 et 190 bars, une dégradation donnant des hexoses, la masse étant ensuite soumise à détente.  Process according to claim 1, characterized in that the third step acts as a main hydrolysis during which the remaining cellulose of the biomass is again impregnated, using water to obtain a paste comprising 45% dry extract, which is introduced, with simultaneous delivery of high pressure water vapor, in a disintegration and peptization reactor in which occurs for a reaction time of between 1 second and 10 minutes. minutes at temperatures between 210 and 350 C and under pressures between 20 and 190 bar, a degradation giving hexoses, the mass is then subjected to expansion. 14 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'on fait fonctionner avec un circuit ou boucle de réaction ou de recyclage le  14 Process according to any one of claims 1 to 13, characterized in that it operates with a reaction circuit or loop or recycling the réacteur de désagrégation et de peptisation au cours de  reactor of disintegration and peptisation during l'hydrolyse préliminaire, pour prolonger le temps de réac25 tion.  preliminary hydrolysis, to prolong the reaction time. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'on fait fonctionner  Process according to any one of Claims 1 to 13, characterized in that it operates avec une boucle de réaction ou de recyclage le réacteur  with a reaction loop or recycling the reactor de désagrégation et de peptisation au cours de l'hydrolyse 30 principale.  disintegration and peptization during the main hydrolysis. 16 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13 et 15, caractérisé en ce que, après avoir quitté le réacteur de désagrégation et de peptisation de  Process according to any one of Claims 1 to 13 and 15, characterized in that, after having left the reactor of disintegration and peptization of l'hydrolyse principale, la biomasse est soumise à un post35 traitement dans un réacteur à vis.  the main hydrolysis, the biomass is subjected to post-treatment in a screw reactor. 17 Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'on utilise un conduit de bipasse contournant le  Method according to claim 16, characterized in that a bypass duct is used which bypasses the réacteur à vis.screw reactor. 18 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé en ce que le substrat contenant  Process according to one of Claims 1 to 17, characterized in that the substrate containing des hexoses, qui provient de l'hydrolyse principale, est 5 refroidi et est soumis à une post-hydrolyse enzymatique supplémentaire. 19 Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que la post-hydrolyse est réalisée dans un réacteur  hexoses, which originate from the main hydrolysis, are cooled and subjected to further enzymatic post-hydrolysis. Process according to Claim 18, characterized in that the post-hydrolysis is carried out in a reactor auquel est associée une boucle de réaction ou de recyclage, 10 pendant un temps de réaction compris entre 4 et 10 heures.  which is associated with a reaction or recycle loop, during a reaction time of between 4 and 10 hours. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que la boucle de réaction comporte un réacteur de désagrégation et de peptisation, servant d'accélérateur de réaction et que l'on fait fonctionner à une température 15 comprise entre 40 et 120 C sous une pression se situant  Process according to Claim 19, characterized in that the reaction loop comprises a disintegration and peptization reactor serving as a reaction accelerator and which is operated at a temperature between 40 and 120 ° C under a pressure of situating entre 1 et 10 bars, pendant 1 à 5 secondes par passage.  between 1 and 10 bar, for 1 to 5 seconds per pass. 21 Procédé selon l'une des revendications 18  Method according to one of claims 18 et 20, caractérisé en ce qu'on introduit les enzymes dans  and 20, characterized in that the enzymes are introduced into le circuit ou boucle de réaction et en ce qu'on ajuste 20 la température de réaction en fonction des enzymes.  the reaction circuit or loop and in that the reaction temperature is adjusted according to the enzymes.
FR8412621A 1983-08-09 1984-08-09 PROCESS FOR ACID-FREE HYDROLYSER OF LIGNOCELLULOSIC BIOMASS Withdrawn FR2550550A1 (en)

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