JPWO2012042841A1 - Method and apparatus for saccharification and decomposition of cellulosic biomass - Google Patents

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浩雅 楠田
浩雅 楠田
憲明 和泉
憲明 和泉
浩範 田尻
浩範 田尻
章次 辻田
章次 辻田
西野　毅
毅 西野
田中　邦彦
邦彦 田中
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Abstract

本発明は、超臨界状態又は亜臨界状態でセルロース系バイオマスを分解する方法及び装置において、反応器を減圧する際の余剰圧力を回収して圧縮動力を削減しつつ、フラッシュ蒸気の循環利用によって潜熱を回収して熱効率の改善を図ることを目的とする。本発明の糖化分解方法及び糖化分解装置は、セルロース系バイオマスを超臨界状態又は亜臨界状態とするための反応器として油圧シリンダ型加圧式反応器を使用し、過熱水蒸気の供給源として油圧シリンダ型蒸気圧縮機を使用して両者を連動させる。セルロース系バイオマスの分解終了時に余剰となる油圧を油圧シリンダ型蒸気圧縮機の圧縮動力として回収し、さらに分解物を含むスラリーから発生するフラッシュ蒸気を、油圧シリンダ型蒸気圧縮機へと供給して循環利用する。The present invention relates to a method and apparatus for decomposing cellulosic biomass in a supercritical state or a subcritical state, and recovering excess pressure when reducing the pressure of the reactor to reduce the compression power, while using latent heat by circulating flash steam. The purpose is to improve the thermal efficiency by recovering. The saccharification / decomposition method and the saccharification / decomposition apparatus of the present invention use a hydraulic cylinder type pressurized reactor as a reactor for bringing cellulosic biomass into a supercritical state or a subcritical state, and a hydraulic cylinder type as a supply source of superheated steam. A steam compressor is used to link the two. The excess hydraulic pressure at the end of the decomposition of cellulosic biomass is recovered as the compression power of the hydraulic cylinder type steam compressor, and the flash steam generated from the slurry containing the decomposition products is supplied to the hydraulic cylinder type steam compressor for circulation. Use.

Description

本発明は、セルロース系バイオマスを超臨界状態又は亜臨界状態で加水分解して糖類を製造するための方法及び装置に関する。   The present invention relates to a method and an apparatus for producing saccharides by hydrolyzing cellulosic biomass in a supercritical state or a subcritical state.

バイオマスエネルギー利用の一環として、植物の主成分であるセルロース又はヘミセルロースを分解し、エタノール（バイオエタノール）を得ようとする試みがある。そこでは、得られたエタノールは、燃料用として主として自動車燃料に一部混入させたり、ガソリンの代替燃料として利用したりすることが計画されている。   As part of biomass energy utilization, there is an attempt to obtain cellulose (bioethanol) by decomposing cellulose or hemicellulose which is a main component of a plant. There, it is planned that the obtained ethanol is partly mixed in automobile fuel for fuel use or used as an alternative fuel for gasoline.

植物の主な成分には、セルロース（炭素6個から構成されるC6単糖であるグルコースの重合物）、ヘミセルロース（炭素5個から構成されるC5単糖とC6単糖の重合物）、リグニン、デンプンが含まれるが、エタノールはC5単糖、C6単糖、それらの複合体であるオリゴ糖のような糖類を原料として、酵母菌のような微生物の醗酵作用によって生成される。   The main components of the plant are cellulose (polymer of glucose, a C6 monosaccharide composed of 6 carbons), hemicellulose (polymer of C5 and C6 monosaccharides composed of 5 carbons), lignin Although starch is included, ethanol is produced by fermentation of microorganisms such as yeast using saccharides such as C5 monosaccharides, C6 monosaccharides, and oligosaccharides, which are complexes thereof, as raw materials.

セルロース又はヘミセルロースのようなセルロース系バイオマスを糖類に分解するには、１）硫酸など強酸の酸化力により加水分解する方法、２）酵素により分解する方法、３）超臨界水又は亜臨界水の酸化力を利用する方法、の３種類が工業的に利用されようとしている。しかし、１）の酸分解法は、添加した酸が酵母菌の醗酵に対して阻害物質となることから、セルロース又はヘミセルロースを糖類に分解した後、糖類をエタノール発酵させる前に添加した酸の中和処理が必須であり、その処理費用で経済的に実用化困難な面がある。２）の酵素分解法は、常温定圧処理が可能ではあるが、有効な酵素が見出されておらず、発見されたとしても酵素の生産コストが高くなることが予想されており、経済性の面で未だ工業規模で実現の目処が立っていない。   Cellulosic biomass such as cellulose or hemicellulose is decomposed into saccharides by 1) hydrolysis using strong acid such as sulfuric acid, 2) enzymatic decomposition, 3) supercritical water or subcritical water oxidation. Three types of methods using power are going to be used industrially. However, in the acid decomposition method of 1), since the added acid becomes an inhibitor for yeast fermentation, after the cellulose or hemicellulose is decomposed into saccharides, the saccharides are added before ethanol fermentation. Sum processing is indispensable, and its processing cost is difficult to put into practical use economically. Although the enzymatic decomposition method of 2) can be performed at room temperature and constant pressure, no effective enzyme has been found, and even if it is discovered, the production cost of the enzyme is expected to be high. There is still no prospect of realization on an industrial scale.

３）の超臨界水又は亜臨界水によってセルロース系バイオマスを加水分解して糖類とする方法として、セルロース粉末を240〜340℃の加圧熱水と接触させて加水分解することを特徴とする非水溶性多糖類の製造方法が、特許文献１に開示されている。特許文献２は、細片されたバイオマスを140〜230℃で飽和水蒸気圧以上に加圧した熱水で所定時間加水分解してヘミセルロースを分解抽出し、その後セルロースの分解温度以上に加熱した加圧熱水で加水分解してセルロースを分解抽出する方法を開示している。特許文献３は、平均重合度100以上のセルロースを、温度250℃以上450℃以下、圧力15MPa以上450MPa以下の超臨界水又は亜臨界水と0.01秒以上5秒以下接触反応させ、その後冷却して温度250℃以上350℃以下、圧力15MPa以上450MPa以下の亜臨界水と1秒以上10分以下接触させて加水分解することを特徴とするグルコース及び／又は水溶性セロオリゴ糖の製造方法を開示している。   3) A method for hydrolyzing a cellulose biomass with supercritical water or subcritical water to obtain a saccharide, wherein the cellulose powder is hydrolyzed by contacting with hot pressurized water at 240 to 340 ° C. A method for producing a water-soluble polysaccharide is disclosed in Patent Document 1. Patent Document 2 discloses a method of hydrolyzing a stripped biomass with hot water pressurized at 140 to 230 ° C. to a saturated water vapor pressure or higher for a predetermined time to decompose and extract hemicellulose, and then heated to a temperature higher than the decomposition temperature of cellulose. A method for decomposing and extracting cellulose by hydrolyzing with hot water is disclosed. In Patent Document 3, cellulose having an average degree of polymerization of 100 or more is contact-reacted with supercritical water or subcritical water having a temperature of 250 ° C. or more and 450 ° C. or less and a pressure of 15 MPa or more and 450 MPa or less and 0.01 seconds or more and 5 seconds or less, and then cooled. Disclosed is a method for producing glucose and / or water-soluble cellooligosaccharide, which comprises hydrolyzing by contacting with subcritical water at a temperature of 250 ° C. to 350 ° C. and a pressure of 15 MPa to 450 MPa for 1 second to 10 minutes. Yes.

超臨界水又は亜臨界水によってバイオマスのような有機物を加水分解又は酸化分解する場合、有機物を分散させた高圧水を急加熱し、一定時間超臨界又は亜臨界状態を維持して加水分解反応を起こさせる。反応終了後、反応系を急冷して、さらなる化学反応を停止させる必要がある。このような急加熱及び急冷却が可能な反応装置の一例として、ボイラから供給された水蒸気をピストンで加圧して超臨界水又は亜臨界水とする反応機が、特許文献４に開示されている。反応機のシリンダをクランク機構又はカム機構によって駆動させ、反応機から取り出された生成物から蒸気を回収し、クランク機構又はカム機構の駆動に蒸気圧を利用することも、特許文献４に開示されている。   When hydrolyzing or oxidatively degrading organic matter such as biomass with supercritical water or subcritical water, high-pressure water in which the organic matter is dispersed is rapidly heated to maintain the supercritical or subcritical state for a certain period of time to conduct the hydrolysis reaction. Wake me up. After completion of the reaction, it is necessary to quench the reaction system to stop further chemical reaction. As an example of such a reaction apparatus capable of rapid heating and rapid cooling, Patent Document 4 discloses a reactor in which water vapor supplied from a boiler is pressurized with a piston to form supercritical water or subcritical water. . Patent Document 4 discloses that a cylinder of a reactor is driven by a crank mechanism or a cam mechanism, steam is recovered from a product taken out from the reactor, and vapor pressure is used for driving the crank mechanism or the cam mechanism. ing.

特許文献５は、有機物を含む流体を高温高圧にして安定した流量で供給するための有機物システムを開示している。特許文献５に開示されているシステムは、処理後の高圧流体と圧力をシリンダのピストンで受けて処理前の流体を加圧するための力として伝達する第１の駆動手段と、第１の駆動手段に駆動力を付加する第２の駆動手段とを備え、処理後の高圧流体のエネルギーを、背圧弁を用いて低減した後に、第１の駆動手段におけるシリンダに導入する構成となっている。   Patent Document 5 discloses an organic matter system for supplying a fluid containing organic matter at a high temperature and high pressure at a stable flow rate. The system disclosed in Patent Document 5 includes a first driving unit that receives a high-pressure fluid and pressure after processing by a piston of a cylinder as a force for pressurizing the fluid before processing, and a first driving unit. And a second driving means for adding a driving force to the cylinder, and the energy of the high-pressure fluid after processing is reduced by using a back pressure valve and then introduced into the cylinder of the first driving means.

特開２０００−１８６１０２号公報JP 2000-186102 A 特開２００２−５９１１８号公報JP 2002-59118 A 特開２００３−２１２８８８号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-212888 特開２００２−２６３４６５号公報JP 2002-263465 A 特開２０００−２３３１２７号公報JP 2000-233127 A

特許文献４に開示されている装置では、回収された蒸気によってクランク機構又はカム機構を駆動させるが、この装置では蒸気を回収するタイミングと、反応機をシリンダによって圧縮するタイミングとは、同調せざるを得ない。特許文献４に開示されている装置では、水蒸気の潜熱を有効利用することもできない。また、クランク機構又はカム機構で回転数を一定にする場合、反応機のシリンダを押した状態で一定時間保持したり、シリンダを押す又は引く速度を運転中、任意に変更したりすることは困難であり、運転条件の変更の自由度が小さい。   In the apparatus disclosed in Patent Document 4, the crank mechanism or the cam mechanism is driven by the recovered steam. In this apparatus, the timing of recovering the steam and the timing of compressing the reactor by the cylinder must be synchronized. I do not get. In the apparatus disclosed in Patent Document 4, the latent heat of water vapor cannot be effectively used. Also, when the rotation speed is made constant by the crank mechanism or the cam mechanism, it is difficult to hold the reactor cylinder for a certain period of time while pushing the cylinder, or to arbitrarily change the cylinder pushing or pulling speed during operation. The degree of freedom in changing operating conditions is small.

特許文献５に開示されているシステムでも、一次側シリンダのピストンと二次側シリンダのピストンは１本のピストンロッドによって連結されているため、一次側シリンダと二次側シリンダは同調して駆動せざるを得ない。   Even in the system disclosed in Patent Document 5, since the piston of the primary side cylinder and the piston of the secondary side cylinder are connected by a single piston rod, the primary side cylinder and the secondary side cylinder are driven synchronously. I must.

本発明は、超臨界状態又は亜臨界状態でセルロース系バイオマスを分解する方法及び装置において、反応器を減圧する際の余剰圧力を回収して圧縮動力を削減しつつ、反応器と圧縮機構の運転タイミングの自由度を確保することを目的とする。本発明は、フラッシュ蒸気の循環利用によって潜熱を回収して熱効率の改善を図ることも目的とする。   The present invention relates to a method and apparatus for decomposing cellulosic biomass in a supercritical state or a subcritical state, and recovering excess pressure when reducing the pressure of the reactor to reduce the compression power, and operating the reactor and the compression mechanism. The purpose is to ensure timing freedom. Another object of the present invention is to improve the thermal efficiency by recovering latent heat by circulating and using flash steam.

本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討を続けた。その結果、セルロース系バイオマスを超臨界状態又は亜臨界状態とするための反応器として油圧シリンダ型加圧式反応器を使用し、過熱水蒸気の供給源として油圧シリンダ型蒸気圧縮機を使用し、両者を連動させることを試みた。その上で、セルロース系バイオマスの分解終了時に余剰となる油圧を油圧シリンダ型蒸気圧縮機の圧縮動力として回収し、さらに分解物を含むスラリーから発生するフラッシュ蒸気を、油圧シリンダ型蒸気圧縮機へと供給して循環利用することにより、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成させるに至った。   The inventors of the present invention have continually studied to solve the above problems. As a result, a hydraulic cylinder type pressurized reactor is used as a reactor for bringing cellulosic biomass into a supercritical state or a subcritical state, and a hydraulic cylinder type steam compressor is used as a supply source of superheated steam. I tried to make it work together. In addition, the excess hydraulic pressure at the end of the decomposition of the cellulosic biomass is recovered as the compression power of the hydraulic cylinder type steam compressor, and the flash steam generated from the slurry containing the decomposition product is further transferred to the hydraulic cylinder type steam compressor. It has been found that the above-mentioned problems can be solved by supplying and circulating, and the present invention has been completed.

具体的に、本発明は、
セルロース系バイオマスのスラリーを過熱水蒸気と共に油圧シリンダ型加圧式反応器内で超臨界状態又は亜臨界状態となるまで加圧することにより、セルロース系バイオマスの糖化分解を行うセルロース系バイオマスの糖化分解方法であって、
前記油圧シリンダ型加圧式反応器への過熱水蒸気供給を、油圧シリンダ型蒸気圧縮機によって行い、
前記油圧シリンダ型加圧式反応器の油圧返送経路と前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機の油圧室とを油圧回収経路で接続することにより、セルロース系バイオマスの糖化分解後、前記油圧シリンダ型加圧式反応器内を超臨界状態又は亜臨界状態以下に減圧する際に、前記油圧シリンダ型加圧式反応器の油圧室の油圧を前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機の油圧室へと回収し、
糖化分解後のスラリーをフラッシュタンク内へと供給した後にフラッシュ蒸発させ、フラッシュ蒸気を前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機へと回収する、
ことを特徴とする方法に関する。Specifically, the present invention
This is a method for saccharifying and decomposing cellulosic biomass by saccharifying and decomposing cellulosic biomass by pressurizing a cellulosic biomass slurry with superheated steam in a hydraulic cylinder type pressure reactor until it reaches a supercritical state or a subcritical state. And
Superheated steam supply to the hydraulic cylinder type pressurized reactor is performed by a hydraulic cylinder type steam compressor,
By connecting the hydraulic pressure return path of the hydraulic cylinder type pressurized reactor and the hydraulic chamber of the hydraulic cylinder type steam compressor by a hydraulic pressure recovery path, after the saccharification and decomposition of cellulosic biomass, the hydraulic cylinder type pressurized reactor When depressurizing the inside to a supercritical state or a subcritical state or less, the hydraulic pressure of the hydraulic cylinder type pressurized reactor is recovered into the hydraulic chamber of the hydraulic cylinder type steam compressor,
The slurry after saccharification and decomposition is supplied into the flash tank and then flash evaporated, and the flash steam is recovered into the hydraulic cylinder type steam compressor.
It is related with the method characterized by this.

本発明はまた、
セルロース系バイオマスのスラリーを過熱水蒸気と共に超臨界状態又は亜臨界状態となるまで加圧する油圧シリンダ型加圧式反応器と、
前記油圧シリンダ型加圧式反応器に過熱水蒸気を供給する油圧シリンダ型蒸気圧縮機と、
前記複数の油圧シリンダ型加圧式反応器から取り出した高温高圧のスラリーを供給してフラッシュ蒸発させるフラッシュタンクとを有し、
前記油圧シリンダ型加圧式反応器の油圧返送経路と前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機の油圧室とは、油圧回収経路によって接続されており、前記油圧シリンダ型加圧式反応器の油圧室の油圧は、前記油圧回収経路によって前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機の油圧室へと回収され、
前記フラッシュタンクは、前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機と接続されており、高温高圧のスラリーから発生したフラッシュ蒸気を前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機へと回収することを特徴とする装置に関する。The present invention also provides
A hydraulic cylinder type pressure reactor for pressurizing a slurry of cellulosic biomass with superheated steam until it becomes a supercritical state or a subcritical state;
A hydraulic cylinder type steam compressor for supplying superheated steam to the hydraulic cylinder type pressurized reactor;
A flash tank for supplying a high-temperature and high-pressure slurry taken out from the plurality of hydraulic cylinder type pressure reactors and flash-evaporating;
The hydraulic pressure return path of the hydraulic cylinder type pressurized reactor and the hydraulic chamber of the hydraulic cylinder type steam compressor are connected by a hydraulic pressure recovery path, and the hydraulic pressure of the hydraulic chamber of the hydraulic cylinder type pressurized reactor is: Recovered into the hydraulic chamber of the hydraulic cylinder type steam compressor by the hydraulic recovery path,
The flash tank is connected to the hydraulic cylinder type steam compressor, and relates to an apparatus that collects flash steam generated from a high-temperature and high-pressure slurry into the hydraulic cylinder type steam compressor.

前記油圧シリンダ型加圧式反応器及び前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機は複数であり、 前記油圧シリンダ型加圧式反応器への過熱水蒸気供給を、同数の油圧シリンダ型蒸気圧縮機によって行い、
１台の前記油圧シリンダ型加圧式反応器の油圧返送経路と１台の前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機の油圧室とを油圧回収経路で接続することにより、セルロース系バイオマスの糖化分解後、前記油圧シリンダ型加圧式反応器内を超臨界状態又は亜臨界状態以下に減圧する際に、１台の前記油圧シリンダ型加圧式反応器の油圧室の油圧を１台の前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機の油圧室へと周期的に回収することが好ましい。The hydraulic cylinder type pressurized reactor and the hydraulic cylinder type steam compressor are plural, superheated steam supply to the hydraulic cylinder type pressurized reactor is performed by the same number of hydraulic cylinder type steam compressors,
After the saccharification and decomposition of cellulosic biomass, the oil pressure return path of one hydraulic cylinder type pressurized reactor and the hydraulic chamber of one hydraulic cylinder type steam compressor are connected by a hydraulic pressure recovery path, and then the oil pressure When depressurizing the inside of a cylinder type pressurization reactor to a supercritical state or a subcritical state or less, the hydraulic pressure of the hydraulic chamber of one hydraulic cylinder type pressurization type reactor is reduced to one hydraulic cylinder type steam compressor. It is preferable to periodically recover to the hydraulic chamber.

前記油圧回収経路は、前記油圧返送経路及び前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機の油圧室との接続部分では１本の経路であり、それ以外の部分では複数の副経路に分岐しており、
それぞれの副経路には、蓄圧設定値が異なるエアチャンバーが１つずつ設けられており、
前記油圧シリンダ型加圧式反応器の油圧室の油圧を、高い蓄圧設定値のエアチャンバーから順に蓄圧した後、低い蓄圧設定値のエアチャンバーから順に油圧を開放し、前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機の油圧室へと供給することが好ましい。The hydraulic pressure recovery path is a single path at the connection portion between the hydraulic pressure return path and the hydraulic chamber of the hydraulic cylinder type steam compressor, and branches at other portions into a plurality of sub paths,
Each sub-path has one air chamber with a different pressure accumulation setting value,
After accumulating the hydraulic pressure in the hydraulic chamber of the hydraulic cylinder type pressurization reactor in order from the air chamber having the higher pressure accumulation setting value, the hydraulic pressure is released in order from the air chamber having the lower pressure accumulation setting value, and the hydraulic cylinder type steam compressor It is preferable to supply the hydraulic chamber.

前記フラッシュタンクに水蒸気発生装置を接続し、前記水蒸気発生装置から供給された水蒸気とフラッシュ蒸気とを混合して前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機へ水蒸気を供給することが好ましい。   It is preferable that a steam generator is connected to the flash tank, the steam supplied from the steam generator and flash steam are mixed, and steam is supplied to the hydraulic cylinder type steam compressor.

前記フラッシュタンク又は前記フラッシュタンクと前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機とを接続する蒸気配管の少なくともいずれか一方に空気及び／又は窒素の供給装置を接続し、前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機の蒸気圧縮室に供給する水蒸気に、蒸気量の1/7以上1/3以下の空気及び／又は窒素を混入させることが好ましい。   An air and / or nitrogen supply device is connected to at least one of the flash tank or the steam pipe connecting the flash tank and the hydraulic cylinder type steam compressor, and the steam compression chamber of the hydraulic cylinder type steam compressor is connected. It is preferable to mix 1/7 or more and 1/3 or less of air and / or nitrogen into the water vapor supplied to.

本発明の上記目的、他の目的、特徴及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。   The above object, other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.

本発明によれば、油圧経路を経由して反応器の余剰圧力（余剰油圧）を蒸気圧縮機に回収することにより、圧縮動力を削減できる。本発明によれば、フラッシュ蒸気の潜熱も回収できるため、熱効率も高い。さらに、本発明によれば、反応器と蒸気圧縮機との連動も容易である。さらにまた、フラッシュ蒸気に空気及び／又は窒素を混合することによって、蒸気圧縮機内の水蒸気の凝縮を防止し得る。   According to the present invention, it is possible to reduce the compression power by collecting the surplus pressure (surplus oil pressure) of the reactor in the steam compressor via the hydraulic path. According to the present invention, since the latent heat of flash vapor can be recovered, the thermal efficiency is also high. Furthermore, according to the present invention, it is easy to link the reactor and the vapor compressor. Furthermore, by mixing air and / or nitrogen with flash steam, condensation of water vapor in the steam compressor can be prevented.

図１は、本発明のセルロース系バイオマスの糖化分解方法を行うための処理装置の一例を説明する概略構成図を示す。FIG. 1: shows the schematic block diagram explaining an example of the processing apparatus for performing the saccharification decomposition | disassembly method of the cellulose biomass of this invention. 図２は、油圧シリンダ型蒸気圧縮機５ａ及び油圧シリンダ型加圧式反応器１ａの動作を説明する概念図を示す。FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining the operation of the hydraulic cylinder type steam compressor 5a and the hydraulic cylinder type pressurized reactor 1a. 図３は、本発明のセルロース系バイオマスの糖化分解方法を行うための処理装置の別の一例のうち、油圧シリンダ型蒸気圧縮機５ａ及び油圧シリンダ型加圧式反応器１ａの付近の概略構成図を示す。FIG. 3 is a schematic configuration diagram in the vicinity of the hydraulic cylinder type steam compressor 5a and the hydraulic cylinder type pressurized reactor 1a in another example of the processing apparatus for performing the saccharification / decomposition method of cellulosic biomass of the present invention. Show. 図４は、セルロース系バイオマスの糖化分解方法を行うための従来の処理装置の一例を示す概略構成図を示す。FIG. 4: shows the schematic block diagram which shows an example of the conventional processing apparatus for performing the saccharification / decomposition method of cellulosic biomass.

本発明の実施の形態について、適宜図面を参酌しながら以下に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with appropriate reference to the drawings.

（実施の形態１）
図１は、本発明のセルロース系バイオマスの糖化分解方法を行うための処理装置の一例を示す概略構成図である。図１では、油圧シリンダ型加圧式反応器及び油圧シリンダ型蒸気圧縮機は、４台ずつ設置されているが、設置台数は４台ずつには限定されない。(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a processing apparatus for performing the saccharification / decomposition method for cellulosic biomass of the present invention. In FIG. 1, four hydraulic cylinder type pressurized reactors and four hydraulic cylinder type steam compressors are installed, but the number of installed units is not limited to four.

セルロース系バイオマスのスラリーは、必要に応じて予熱された後、スラリー供給経路１１及び１１ａ〜１１ｄを経て、高圧蒸気供給経路１０ａ〜１０ｄへと供給される。セルロース系バイオマスのスラリーとしては、例えば、(1) バガス、甜菜かす、又は藁のような草木系バイオマスを、粒径数mm以下に粉砕し、水を用いて固形物濃度20〜50重量％程度としたスラリーであってもよく；(2) セルロース系バイオマス中のヘミセルロースを糖化分解処理し、その後脱水処理した残渣（脱水ケーキ）を、再度水を用いて固形物濃度20〜50重量％程度としたスラリーであってもよい。   The slurry of cellulosic biomass is preheated as necessary, and then supplied to the high-pressure steam supply paths 10a to 10d through the slurry supply paths 11 and 11a to 11d. As a slurry of cellulosic biomass, for example, (1) vegetation biomass such as bagasse, sugar beet or cocoon is pulverized to a particle size of several mm or less, and the solid concentration is about 20 to 50% by weight using water. (2) Residue (dehydrated cake) obtained by saccharifying and decomposing hemicellulose in cellulosic biomass and then dehydrating it again with water to a solids concentration of about 20 to 50% by weight It may be a slurry.

一方、ボイラのような蒸気発生装置（図示せず）から供給された水蒸気は、経路１２からフラッシュタンク１３へと供給され、さらに回収蒸気供給経路１４及び１４ａ〜１４ｄを経て、油圧シリンダ型蒸気圧縮機５ａ〜５ｄの蒸気圧縮室８ａ〜８ｄへと供給される。蒸気発生装置から供給される水蒸気は、150〜200℃、0.5〜1.6MPaとすることが好ましい。   On the other hand, water vapor supplied from a steam generator (not shown) such as a boiler is supplied from the path 12 to the flash tank 13, and further passes through the recovery steam supply paths 14 and 14a to 14d to be hydraulic cylinder type steam compression. It is supplied to the vapor compression chambers 8a to 8d of the machines 5a to 5d. The steam supplied from the steam generator is preferably 150 to 200 ° C. and 0.5 to 1.6 MPa.

ここで、処理装置の運転開始時のように、回収蒸気供給経路１４及び１４ａ〜１４ｄ、蒸気圧縮室８ａ〜８ｄの温度が低い場合、回収蒸気供給経路１４から供給された水蒸気の温度が低下しやすい。このような場合、蒸気圧縮室８ａ〜８ｄ内で水蒸気が凝縮し、水蒸気の潜熱が失われる畏れがある。処理装置の連続運転中に水蒸気の凝縮を防止するためには、蒸気配管を断熱処理することが有効と考えられるが、その反面、運転開始時に蒸気配管を加熱することが困難となる。   Here, when the temperatures of the recovered steam supply paths 14 and 14a to 14d and the steam compression chambers 8a to 8d are low as at the start of operation of the processing apparatus, the temperature of the water vapor supplied from the recovered steam supply path 14 decreases. Cheap. In such a case, water vapor is condensed in the vapor compression chambers 8a to 8d, and the latent heat of the water vapor may be lost. In order to prevent condensation of water vapor during continuous operation of the treatment apparatus, it is considered effective to insulate the steam pipe, but on the other hand, it is difficult to heat the steam pipe at the start of operation.

そこで、図１に示される処理装置は、任意の構成として、配管２８，２８ａ及び２８ｂが設けられている。配管２８は、空気及び／又は窒素の供給装置（図示せず）に接続されている。供給装置の例は、エアコンプレッサー、ガスボンベ又は窒素発生装置である。図１では、配管２８は、配管２８ａ及び配管２８ｂに分岐し、配管２８ａがフラッシュタンク１３に接続され、配管２８ｂが蒸気供給経路に接続されている。配管２８ａ又は配管２８ｂのいずれか一方は、省略することがしてもよい。   Therefore, the processing apparatus shown in FIG. 1 is provided with pipes 28, 28a and 28b as an arbitrary configuration. The pipe 28 is connected to an air and / or nitrogen supply device (not shown). Examples of supply devices are air compressors, gas cylinders or nitrogen generators. In FIG. 1, the pipe 28 is branched into a pipe 28 a and a pipe 28 b, the pipe 28 a is connected to the flash tank 13, and the pipe 28 b is connected to the steam supply path. Either the pipe 28a or the pipe 28b may be omitted.

配管２８ａ及び配管２８ｂから空気及び／又は窒素を供給すると、フラッシュタンク１３及び回収蒸気供給経路１４内の水蒸気に、空気及び／又は窒素が混合されることになり、油圧シリンダ型蒸気圧縮機の蒸気圧縮室８ａ〜８ｄに供給される水蒸気に空気及び／又は窒素を混入させることができる。その結果、蒸気が飽和状態でなくなるので、蒸気圧縮室８ａ〜８ｄへの投入時に水蒸気が凝縮しにくくなる。   When air and / or nitrogen is supplied from the pipe 28a and the pipe 28b, air and / or nitrogen is mixed with the steam in the flash tank 13 and the recovered steam supply path 14, and the steam of the hydraulic cylinder type steam compressor. Air and / or nitrogen can be mixed into the water vapor supplied to the compression chambers 8a to 8d. As a result, the steam is no longer saturated, so that it is difficult for water vapor to condense when being introduced into the steam compression chambers 8a to 8d.

蒸気圧縮室に供給される水蒸気には、蒸気量の1/7以上1/3以下の空気及び／又は窒素を混入させることが好ましい。例えば、フラッシュタンク１３及び／又は回収蒸気供給経路１４へと供給される空気及び／又は窒素の圧力を、水蒸気と同じ圧力となるように調整し、所定の比率になるよう空気及び／又は窒素の流量を調整することによって、このような混合割合を調整することが可能である。図１に示される処理装置では、蒸気配管を断熱処理しなくても、蒸気圧縮室８ａ〜８ｄで水蒸気が凝縮しにくく、水蒸気の潜熱エネルギーを保持させやすいという効果が発揮される。   The steam supplied to the steam compression chamber is preferably mixed with 1/7 or more and 1/3 or less of air and / or nitrogen. For example, the pressure of air and / or nitrogen supplied to the flash tank 13 and / or the recovered steam supply path 14 is adjusted so as to be the same pressure as the water vapor, and the air and / or nitrogen pressure is adjusted to a predetermined ratio. Such a mixing ratio can be adjusted by adjusting the flow rate. In the processing apparatus shown in FIG. 1, even if the steam pipe is not heat-insulated, the steam is hardly condensed in the steam compression chambers 8 a to 8 d, and the effect of easily maintaining the latent heat energy of the steam is exhibited.

配管２８から空気及び／又は窒素を処理装置に供給する場合、反応室４ａ〜４ｄ内の圧力は、空気及び／又は窒素を供給しない場合と比較して、１割〜３割程度高く設定することが好ましい。水蒸気分圧を、空気及び／又は窒素を供給しない場合と同じ圧力にするためである。   When air and / or nitrogen is supplied from the pipe 28 to the processing apparatus, the pressure in the reaction chambers 4a to 4d is set to be about 10 to 30% higher than when air and / or nitrogen is not supplied. Is preferred. This is because the water vapor partial pressure is set to the same pressure as when air and / or nitrogen is not supplied.

＜１．油圧の回収＞
油圧シリンダ型蒸気圧縮機５ａ〜５ｄはすべて同様に動作し、油圧シリンダ型加圧式反応器１ａ〜１ｄもすべて同様に動作する。そこで、本発明のセルロース系バイオマスの分解方法における油圧シリンダ型蒸気圧縮機５ａ及び油圧シリンダ型加圧式反応器１ａの組み合わせにおける油圧回収について、図２に基づいて説明する。<1. Recovery of hydraulic pressure>
The hydraulic cylinder type vapor compressors 5a to 5d all operate similarly, and the hydraulic cylinder type pressurized reactors 1a to 1d all operate similarly. Then, the hydraulic pressure recovery in the combination of the hydraulic cylinder type steam compressor 5a and the hydraulic cylinder type pressurized reactor 1a in the method for decomposing cellulosic biomass of the present invention will be described based on FIG.

（図２(a)の説明）
水蒸気は、蒸気供給経路１４ａを経て、油圧シリンダ型蒸気圧縮機５ａの蒸気圧縮室８ａに供給される。油圧室６ａの容積は最も小さくなり、油圧室６ａ内の油圧は、油圧返送経路１９ａ及び１９を経て、油タンク２６へと返送される。このとき、油圧シリンダ型加圧式反応器１ａは、セルロース系バイオマスのスラリー及び過熱水蒸気が供給された反応室４ａを圧縮し、超臨界状態又は亜臨界状態としてセルロース系バイオマスを分解している。水蒸気は、油圧シリンダ型蒸気圧縮機５ａによって圧縮された後、さらに反応室４ａで圧縮されるので、最も温度及び圧力が高い状態となっている。セルロース系バイオマスを分解する際には、反応室４ａ内を350〜400℃、18〜30MPaとすることが好ましい。分解時間は、0.1〜30秒間とすることが好ましく、0.1〜3秒間とすることがより好ましい。(Explanation of Fig. 2 (a))
The steam is supplied to the steam compression chamber 8a of the hydraulic cylinder type steam compressor 5a through the steam supply path 14a. The volume of the hydraulic chamber 6a becomes the smallest, and the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 6a is returned to the oil tank 26 via the hydraulic pressure return paths 19a and 19. At this time, the hydraulic cylinder type pressurized reactor 1a compresses the reaction chamber 4a to which the slurry of the cellulosic biomass and the superheated steam are supplied, and decomposes the cellulosic biomass in a supercritical state or a subcritical state. The water vapor is compressed by the hydraulic cylinder type vapor compressor 5a and then further compressed in the reaction chamber 4a, so that the temperature and pressure are the highest. When decomposing cellulosic biomass, the inside of the reaction chamber 4a is preferably set to 350 to 400 ° C. and 18 to 30 MPa. The decomposition time is preferably 0.1 to 30 seconds, and more preferably 0.1 to 3 seconds.

油圧経路１５ａは、約22MPaの高圧の油圧経路であり、図２(a)の状態では、セルロース系バイオマスのスラリー及び過熱水蒸気が供給された反応室４ａを圧縮し、超臨界状態又は亜臨界状態とするために、油圧シリンダ３ａを約22MPaの油圧で押している。   The hydraulic path 15a is a high-pressure hydraulic path of about 22 MPa, and in the state of FIG. 2 (a), the reaction chamber 4a to which the slurry of cellulosic biomass and superheated steam is supplied is compressed, and is in a supercritical state or a subcritical state. Therefore, the hydraulic cylinder 3a is pushed with a hydraulic pressure of about 22 MPa.

（図２(b)の説明）
油圧シリンダ型加圧式反応器１ａは、セルロース系バイオマスの分解反応終了後、反応室内４ａ内を減圧することによって急冷し、さらなる化学反応を停止させる。このとき、油圧シリンダ型加圧式反応器１ａの油圧室２ａの油圧が上昇するため、油圧回収経路９ａを経て、油圧室２ａの油圧を油圧シリンダ型蒸気圧縮機５ａの油圧室６ａへと回収し、蒸気圧縮室８ａ内の水蒸気を圧縮する。回収された油圧によって、図２(a)のときに蒸気圧縮室８ａに供給された水蒸気を圧縮するための動力を削減することができる。(Explanation of Fig. 2 (b))
The hydraulic cylinder type pressurization type reactor 1a is rapidly cooled by reducing the pressure in the reaction chamber 4a after the decomposition reaction of the cellulosic biomass, and stops further chemical reaction. At this time, since the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 2a of the hydraulic cylinder type pressurized reactor 1a increases, the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 2a is recovered to the hydraulic chamber 6a of the hydraulic cylinder type steam compressor 5a via the hydraulic pressure recovery path 9a. The water vapor in the vapor compression chamber 8a is compressed. The recovered oil pressure can reduce the power for compressing the water vapor supplied to the vapor compression chamber 8a in FIG. 2 (a).

（図２(c)の説明）
蒸気圧縮室８ａ内の水蒸気は、さらに高温高圧（250〜300℃、3.9〜8.5MPa）の過熱水蒸気となるまで圧縮される。このとき、亜臨界状態以下の温度及び圧力に減圧された糖生成後のスラリーは、油圧シリンダ型加圧式反応器１ａから反応後スラリー移送経路２０ａへと排出される。排出直前の反応後スラリーは、150〜300℃、0.5〜8.6MPaとすることが好ましい。一方、セルロース系バイオマスのスラリーは、スラリー供給経路１１ａからスラリー投入室２７へと充填される。(Explanation of Fig. 2 (c))
The steam in the vapor compression chamber 8a is further compressed until it becomes superheated steam at a high temperature and high pressure (250 to 300 ° C., 3.9 to 8.5 MPa). At this time, the sugar-generated slurry depressurized to a temperature and pressure below the subcritical state is discharged from the hydraulic cylinder type pressurized reactor 1a to the post-reaction slurry transfer path 20a. The post-reaction slurry immediately before discharge is preferably 150 to 300 ° C. and 0.5 to 8.6 MPa. On the other hand, the slurry of cellulosic biomass is filled into the slurry charging chamber 27 from the slurry supply path 11a.

油圧経路１６ａは、約2MPaの低圧の油圧経路である。図２(c)の状態では、油圧シリンダ型加圧式反応器１ａから反応後スラリー移送経路２０ａへと糖生成後のスラリーが排出された後、油圧シリンダ３ａを図面中の左端の位置に約2MPaの油圧で押して、反応室内４ａの容積をゼロにしている。   The hydraulic path 16a is a low pressure hydraulic path of about 2 MPa. In the state shown in FIG. 2 (c), after the sugar-generated slurry is discharged from the hydraulic cylinder type pressurized reactor 1a to the post-reaction slurry transfer path 20a, the hydraulic cylinder 3a is moved to the leftmost position in the drawing at about 2 MPa. The volume of the reaction chamber 4a is made zero.

（図２(d)の説明）
蒸気圧縮室８ａから排出された高温高圧の過熱水蒸気は、高圧蒸気供給経路１０ａを経て、油圧シリンダ型加圧式反応器１ａの反応室４ａへと供給される。このとき、スラリー投入室２７内のセルロース系バイオマスのスラリーも、油圧シリンダ型加圧式反応器１ａの反応室４ａへと同時に供給される。一方、油圧シリンダ型加圧式反応器１ａの油圧室２ａ内の油圧は、油圧返送経路１７ａ及び１７を経て、油タンク２６へと返送される。(Explanation of Fig. 2 (d))
The high-temperature and high-pressure superheated steam discharged from the vapor compression chamber 8a is supplied to the reaction chamber 4a of the hydraulic cylinder type pressurized reactor 1a through the high-pressure steam supply path 10a. At this time, the slurry of cellulosic biomass in the slurry charging chamber 27 is simultaneously supplied to the reaction chamber 4a of the hydraulic cylinder type pressurization reactor 1a. On the other hand, the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 2a of the hydraulic cylinder type pressurized reactor 1a is returned to the oil tank 26 via the hydraulic pressure return paths 17a and 17.

図２(d)の次には、上述した図２(a)の状態となる。その後、図２(a)→図２(b)→図２(c)→図２(d)に示される動作が連続して繰り返される。このような油圧回収が連続的に行われるため、圧縮動力の削減が可能となる。   Next to FIG. 2D, the state shown in FIG. Thereafter, the operations shown in FIG. 2 (a) → FIG. 2 (b) → FIG. 2 (c) → FIG. 2 (d) are repeated continuously. Since such oil pressure recovery is continuously performed, the compression power can be reduced.

本発明では、反応器を減圧する際の余剰圧力を油圧として蒸気圧縮機へと回収するため、反応器内の反応時間を、処理対象物又は処理量に応じて調整することが容易である。例えば、反応器の一部分のサイクルだけ時間を調整する等、運転条件の変更の自由度が非常に大きく、この点において、特許文献４又は５に開示されている発明と大きく異なる。   In the present invention, since the surplus pressure at the time of decompressing the reactor is recovered as a hydraulic pressure to the steam compressor, it is easy to adjust the reaction time in the reactor according to the processing object or the processing amount. For example, the degree of freedom in changing the operating conditions is very large, for example, by adjusting the time by a partial cycle of the reactor. In this respect, the invention is greatly different from the invention disclosed in Patent Document 4 or 5.

＜２．フラッシュ蒸気の回収＞
次に、反応後スラリーからのフラッシュ蒸気の回収について説明する。図２(c)のときに反応後スラリー移送経路２０ａへと排出された反応後スラリーは、反応後スラリー移送経路２０を経て、フラッシュタンク１３へと移送される。フラッシュタンク１３内でフラッシュ蒸発させることにより、反応後スラリーは0.1〜1.6MPa程度の圧力となる。その後、反応後スラリーは、フラッシュタンク１３の底部からポンプ２２によって、装置外の貯液設備又は発酵装置へと移送される。<2. Flash steam recovery>
Next, the collection | recovery of the flash vapor | steam from the slurry after reaction is demonstrated. The post-reaction slurry discharged to the post-reaction slurry transfer path 20a in FIG. 2 (c) is transferred to the flash tank 13 via the post-reaction slurry transfer path 20. By flash-evaporating in the flash tank 13, the post-reaction slurry has a pressure of about 0.1 to 1.6 MPa. Thereafter, the post-reaction slurry is transferred from the bottom of the flash tank 13 to a liquid storage facility or fermentation apparatus outside the apparatus by a pump 22.

一方、フラッシュタンク１３内で発生したフラッシュ蒸気は、蒸気供給経路１４、１４ａ〜１４ｄを経て、油圧シリンダ型蒸気圧縮機５ａ〜５ｄへと供給され、上述した処理工程が繰り返される。フラッシュタンク１３内が所定の温度及び圧力に達していない場合には、蒸気発生装置から水蒸気がフラッシュタンク１３へと供給される。逆に、フラッシュタンク１３内が所定の温度及び圧力を超過した場合には、余剰の蒸気を系外に排気する。   On the other hand, the flash steam generated in the flash tank 13 is supplied to the hydraulic cylinder type steam compressors 5a to 5d through the steam supply paths 14, 14a to 14d, and the above-described processing steps are repeated. When the inside of the flash tank 13 does not reach the predetermined temperature and pressure, water vapor is supplied from the steam generator to the flash tank 13. On the contrary, when the inside of the flash tank 13 exceeds a predetermined temperature and pressure, excess steam is exhausted outside the system.

本発明では、フラッシュ蒸発によって反応後スラリーを急冷却し得ると共に、反応後スラリーから発生するフラッシュ蒸気を、セルロース系バイオマスの分解のための水蒸気として回収するために、フラッシュ蒸気の潜熱をも回収し得る。このような蒸気回収が連続的に行われるために、熱効率の向上が図れる。   In the present invention, the post-reaction slurry can be rapidly cooled by flash evaporation, and the flash steam generated from the post-reaction slurry is recovered as water vapor for decomposition of the cellulosic biomass, so that the latent heat of the flash steam is also recovered. obtain. Since such steam recovery is continuously performed, the thermal efficiency can be improved.

（実施の形態２）
図３は、本発明のセルロース系バイオマスの糖化分解方法を行うための処理装置の別の一例のうち、油圧シリンダ型蒸気圧縮機５ａ及び油圧シリンダ型加圧式反応器１ａの接続状態を示す概略構成図である。この処理装置は、油圧シリンダ型蒸気圧縮機５ａ及び油圧シリンダ型加圧式反応器１ａ間の油圧回収用の経路が異なること以外は、すべて図１に示される処理装置と同じである。この処理装置では、油圧返送経路１７ａに油圧回収経路３２が接続しており、油圧回収経路３２は３２ａ〜３２ｄの４つの副経路に分岐している。副経路３２ａ〜３２ｄには、それぞれ油圧用バルブセット３３ａ〜３３ｄが設けられている。(Embodiment 2)
FIG. 3 is a schematic configuration showing a connection state of a hydraulic cylinder type steam compressor 5a and a hydraulic cylinder type pressurized reactor 1a in another example of a processing apparatus for performing the saccharification / decomposition method of cellulosic biomass of the present invention. FIG. This processing apparatus is the same as the processing apparatus shown in FIG. 1 except that the hydraulic pressure recovery path between the hydraulic cylinder type steam compressor 5a and the hydraulic cylinder type pressurized reactor 1a is different. In this processing apparatus, a hydraulic pressure recovery path 32 is connected to the hydraulic pressure return path 17a, and the hydraulic pressure recovery path 32 is branched into four sub-paths 32a to 32d. The sub-paths 32a to 32d are provided with hydraulic valve sets 33a to 33d, respectively.

副経路３２ａ〜３２ｄは、それぞれエアチャンバー経路３５ａ〜３５ｄに接続している。エアチャンバー経路３５ａ〜３５ｄの末端には、それぞれエアチャンバーＰ１〜Ｐ４が設けられている。ここでは、エアチャンバーＰ１〜Ｐ４の蓄圧圧力は、それぞれ3MPa、8MPa、13MPa及び18MPaに設定されているものとする。The sub paths 32a to 32d are connected to the air chamber paths 35a to 35d, respectively. The end of the air chamber path 35a~35d an air chamber P 1 to P 4 are provided respectively. Here, it is assumed that the pressures accumulated in the air chambers P 1 to P 4 are set to 3 MPa, 8 MPa, 13 MPa, and 18 MPa, respectively.

エアチャンバー経路３５ａ〜３５ｄには、それぞれ副経路３６ａ〜３６ｄが接続している。副経路３６ａ〜３６ｄには、それぞれ油圧用バルブセット３７ａ〜３７ｄが設けられている。副経路３６ａ〜３６ｄは、油圧供給経路３６を経て、油圧シリンダ型蒸気圧縮機５ａの油圧室６ａへと接続している。   The sub-paths 36a to 36d are connected to the air chamber paths 35a to 35d, respectively. Hydraulic valve sets 37a to 37d are provided in the sub-paths 36a to 36d, respectively. The sub-paths 36a to 36d are connected to the hydraulic chamber 6a of the hydraulic cylinder type steam compressor 5a via the hydraulic pressure supply path 36.

なお、図３では、油圧シリンダ型蒸気圧縮機５ａ及び油圧シリンダ型加圧式反応器１ａの接続状態が示されているが油圧シリンダ型蒸気圧縮機５ｂ〜５ｄと、油圧シリンダ型加圧式反応器１ｂ〜１ｄの接続状態も同様である。すなわち、エアチャンバー経路３５ａ〜３５ｄには、油圧シリンダ型加圧式反応器１ｂ〜１ｄに接続している油圧回収経路の副経路と、油圧シリンダ型蒸気圧縮機５ｂ〜５ｄに接続している油圧供給経路の副経路とが接続しており、エアチャンバーＰ１〜Ｐ４は、４組の油圧シリンダ型蒸気圧縮機及び油圧シリンダ型加圧式反応器で共用される。FIG. 3 shows a connection state of the hydraulic cylinder type steam compressor 5a and the hydraulic cylinder type pressurized reactor 1a. However, the hydraulic cylinder type steam compressors 5b to 5d and the hydraulic cylinder type pressurized reactor 1b are shown. The same applies to the connection state of ˜1d. That is, the air chamber paths 35a to 35d have a hydraulic pressure supply path connected to the hydraulic cylinder type vapor compressors 5b to 5d and a sub-path of the hydraulic pressure recovery path connected to the hydraulic cylinder type pressurized reactors 1b to 1d. The sub-paths of the paths are connected, and the air chambers P 1 to P 4 are shared by four sets of hydraulic cylinder type steam compressors and hydraulic cylinder type pressurized reactors.

次に、図３の処理装置における油圧回収の操作について説明する。油圧室２ａの油圧を油圧シリンダ型蒸気圧縮機５ａの油圧室６ａへと回収する際には、まず、油圧返送経路１７ａの弁３４を閉じ、油圧回収経路３２の弁３１を開く。このとき、油圧用バルブセット３３ａ〜３３ｄ及び３７ａ〜３７ｄは閉じており、弁３８も閉じている。油圧用バルブ３３ｄを開き、副経路３２ｄ及びエアチャンバー経路３５ｄを経て、18MPaの油圧がエアチャンバーＰ４に一時的に蓄圧される。蓄圧後、油圧用バルブ３３ｄを閉じる。Next, the operation of oil pressure recovery in the processing apparatus of FIG. 3 will be described. When recovering the hydraulic pressure of the hydraulic chamber 2a to the hydraulic chamber 6a of the hydraulic cylinder type steam compressor 5a, first, the valve 34 of the hydraulic pressure return path 17a is closed and the valve 31 of the hydraulic pressure recovery path 32 is opened. At this time, the hydraulic valve sets 33a to 33d and 37a to 37d are closed, and the valve 38 is also closed. Open the hydraulic valve 33d, via the alternative pathway 32d and the air chamber passage 35d, the hydraulic pressure of 18MPa is temporarily accumulated in the air chamber P 4. After accumulating, the hydraulic valve 33d is closed.

その後、油圧用バルブ３３ｃを開き、副経路３２ｃ及びエアチャンバー経路３５ｃを経て、13MPaの油圧がエアチャンバーＰ３に一時的に蓄圧される。蓄圧後、油圧用バルブ３３ｃを閉じる。Then open the hydraulic valve 33c, through the pathway 32c and the air chamber passage 35c, the oil pressure of 13MPa is temporarily accumulated in the air chamber P 3. After accumulating, the hydraulic valve 33c is closed.

その後、油圧用バルブ３３ｂを開き、副経路３２ｂ及びエアチャンバー経路３５ｂを経て、8MPaの油圧がエアチャンバーＰ２に一時的に蓄圧される。蓄圧後、油圧用バルブ３３ｂを閉じる。Then open the hydraulic valve 33b, through the pathway 32b and the air chamber path 35b, the hydraulic pressure of 8MPa is temporarily accumulated in the air chamber P 2. After accumulating, the hydraulic valve 33b is closed.

最後に、油圧用バルブ３３ａを開き、副経路３２ａ及びエアチャンバー経路３５ａを経て、3MPaの油圧がエアチャンバーＰ１に一時的に蓄圧される。蓄圧後、油圧用バルブ３３ａを閉じる。弁３１も閉じる。Finally, open the hydraulic valve 33a, through the pathway 32a and the air chamber passage 35a, the hydraulic pressure of 3MPa is temporarily accumulated in the air chamber P 1. After accumulating, the hydraulic valve 33a is closed. The valve 31 is also closed.

ここまでの操作によって、エアチャンバーＰ１〜Ｐ４には、それぞれ3MPa、8MPa、13MPa及び18MPaの油圧が一時的に蓄圧されている。そこで、今度は、エアチャンバーＰ１〜Ｐ４に一時的に蓄圧されている油圧を、油圧シリンダ型蒸気圧縮機５ａの油圧室６ａへと供給する操作について説明する。By the operation so far, the hydraulic pressures of 3 MPa, 8 MPa, 13 MPa, and 18 MPa are temporarily accumulated in the air chambers P 1 to P 4 , respectively. Therefore, this time, an operation for supplying the hydraulic pressure temporarily accumulated in the air chambers P 1 to P 4 to the hydraulic chamber 6 a of the hydraulic cylinder type steam compressor 5 a will be described.

まず、弁３８を開く。その後、油圧用バルブ３７ａを開くと、油圧チャンバーＰ１に蓄圧されていた3MPaの油圧が、エアチャンバー経路３５ａ及び副経路３６ａを経て、油圧室６ａへと供給される。油圧供給後、油圧用バルブ３７ａを閉じる。First, the valve 38 is opened. Then open the hydraulic valve 37a, the hydraulic pressure of 3MPa which has been accumulated in the hydraulic chamber P 1 is, through the air chamber passage 35a and the sub route 36a, and is supplied to the hydraulic chamber 6a. After supplying the hydraulic pressure, the hydraulic valve 37a is closed.

その後、油圧用バルブ３７ｂを開くと、油圧チャンバーＰ２に蓄圧されていた8MPaの油圧が、エアチャンバー経路３５ｂ及び副経路３６ｂを経て、油圧室６ａへと供給される。油圧供給後、油圧用バルブ３７ｂを閉じる。Then open the hydraulic valve 37b, the oil pressure of 8MPa which has been accumulated in the hydraulic chamber P 2 is, via an air chamber passage 35b and the sub route 36b, is supplied to the hydraulic chamber 6a. After supplying the hydraulic pressure, the hydraulic valve 37b is closed.

その後、油圧用バルブ３７ｃを開くと、油圧チャンバーＰ３に蓄圧されていた13MPaの油圧が、エアチャンバー経路３５ｃ及び副経路３６ｃを経て、油圧室６ａへと供給される。油圧供給後、油圧用バルブ３７ｃを閉じる。Then open the hydraulic valve 37c, the oil pressure of 13MPa which has been accumulated in the hydraulic chamber P 3 is, via an air chamber passage 35c and the sub route 36c, is supplied to the hydraulic chamber 6a. After the hydraulic pressure is supplied, the hydraulic valve 37c is closed.

最後に、油圧用バルブ３７ｄを開くと、油圧チャンバーＰ４に蓄圧されていた18MPaの油圧が、エアチャンバー経路３５ｄ及び副経路３６ｄを経て、油圧室６ａへと供給される。油圧供給後、油圧用バルブ３７ｄを閉じる。油圧供給の終了後、弁３８も閉じ、油圧回収の１サイクルが終了する。Finally, opening hydraulic valve 37d, the 18MPa which has been accumulated in the hydraulic chamber P 4 hydraulic pressure, through the air chamber passage 35d and the sub route 36d, is supplied to the hydraulic chamber 6a. After the hydraulic pressure is supplied, the hydraulic valve 37d is closed. After the hydraulic pressure supply is finished, the valve 38 is also closed, and one hydraulic pressure recovery cycle is completed.

ここで、油圧用バルブセット３３ａ〜３３ｄ及び３７ａ〜３７ｄは、例えば、油圧用のカウンターバランス弁及びシーケンス弁等から構成されており、予め設定したある圧力範囲内でその経路を自動的に開放し、予め設定した圧力範囲から外れるとその経路を閉じる機能を備えている。図３に示される油圧用バルブセット３３ａ〜３３ｄ及び３７ａ〜３７ｄ、並びにエアチャンバーＰ１〜Ｐ４の構成は、本発明の実施の形態において使用し得る油圧用バルブセット及びエアチャンバーの一例であり、油圧経路、油圧用バルブセット又はエアチャンバーの構成は、これに限定されない。Here, the hydraulic valve sets 33a to 33d and 37a to 37d are composed of, for example, hydraulic counter balance valves and sequence valves, and automatically open their paths within a preset pressure range. A function is provided to close the path when the pressure is out of the preset pressure range. Hydraulic valve set 33a~33d and 37a~37d shown in FIG. 3, as well as configuration of the air chamber P 1 to P 4 is an example of a hydraulic valve set and the air chamber may be used in embodiments of the present invention The configuration of the hydraulic path, the hydraulic valve set, or the air chamber is not limited to this.

図２(b)の状態において、油圧シリンダ型加圧式反応器１ａの油圧室２ａの油圧は約22MPaであり、油圧シリンダ型蒸気圧縮機５ａの油圧室６ａの油圧は約0.1〜0.6MPaである。この状態で油圧室２ａと油圧室６ａとを直接接続すると、油圧差が大きすぎて油の移動速度が過大となり、油圧配管の摩擦抵抗によって、圧力損失及び振動が発生する。油圧配管に減圧弁を設けて油圧を調整することも可能ではあるが、減圧弁が大きな抵抗となり、圧力損失は避けられない。   In the state of FIG. 2 (b), the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 2a of the hydraulic cylinder type pressurized reactor 1a is about 22 MPa, and the hydraulic pressure in the hydraulic chamber 6a of the hydraulic cylinder type steam compressor 5a is about 0.1 to 0.6 MPa. . If the hydraulic chamber 2a and the hydraulic chamber 6a are directly connected in this state, the hydraulic pressure difference is too large and the oil moving speed becomes excessive, and pressure loss and vibration are generated due to the frictional resistance of the hydraulic piping. Although it is possible to adjust the hydraulic pressure by providing a pressure reducing valve in the hydraulic piping, the pressure reducing valve becomes a large resistance, and pressure loss is inevitable.

一方、本実施の形態では、油圧シリンダ型加圧式反応器１ａの油圧室２ａで発生する油圧を、油圧シリンダ型蒸気圧縮機５ａの油圧室６ａへと回収する際に、エアチャンバーＰ１〜Ｐ４に高い油圧から順に蓄圧した後、低い油圧から順に油圧供給することを特徴としている。このように、複数のエアチャンバーに一旦油圧を蓄圧し、低い油圧から順に回収することにより、回収する油圧が高い場合であっても、過大な油圧差を解消し、油圧の圧力損失を防止しつつ、配管の振動も防止し得る。On the other hand, in the present embodiment, when the hydraulic pressure generated in the hydraulic chamber 2a of the hydraulic cylinder type pressurized reactor 1a is recovered to the hydraulic chamber 6a of the hydraulic cylinder type steam compressor 5a, the air chambers P 1 to P 4 is characterized in that after the pressure is accumulated in order from the highest oil pressure, the oil pressure is supplied in order from the lowest oil pressure. In this way, by temporarily accumulating hydraulic pressures in multiple air chambers and collecting them in order from low to low, even if the recovered hydraulic pressure is high, it eliminates excessive hydraulic pressure differences and prevents hydraulic pressure loss. However, vibration of the piping can also be prevented.

（従来技術）
図４は、セルロース系バイオマスの糖化分解方法を行うための従来の処理装置の一例を示す概略構成図である。この処理装置は、セルロース系バイオマスのスラリーと過熱水蒸気とを油圧シリンダ型加圧式反応器によって圧縮することにより、超臨界状態又は亜臨界状態としてセルロース系バイオマスを分解する点において、本発明のセルロース系バイオマスの糖化分解方法と共通する。しかし、この処理装置は、ボイラのような蒸気発生装置（図示せず）から供給された過熱水蒸気を、蒸気圧縮機によって再圧縮した後、油圧シリンダ型加圧式反応器に供給する構成とはなっていない。反応後スラリーからのフラッシュ蒸気の回収する構成ともなっていない。(Conventional technology)
FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a conventional processing apparatus for performing a saccharification / decomposition method for cellulosic biomass. This processing apparatus is composed of the cellulose-based biomass of the present invention in that the cellulosic biomass is decomposed into a supercritical state or a subcritical state by compressing the slurry of cellulose-based biomass and superheated steam with a hydraulic cylinder type pressure reactor. Common to biomass saccharification and decomposition methods. However, this processing apparatus has a configuration in which superheated steam supplied from a steam generator (not shown) such as a boiler is recompressed by a steam compressor and then supplied to a hydraulic cylinder type pressurized reactor. Not. It is not configured to collect flash vapor from the slurry after the reaction.

以下、図４に示される処理装置におけるセルロース系バイオマスの分解方法について説明する。セルロース系バイオマスのスラリーは、スラリー供給経路４１を経て、油圧シリンダ型加圧式反応器４３の反応室４６へと供給される。一方、蒸気発生装置から供給された過熱水蒸気は、高圧蒸気供給経路４２を経て、油圧シリンダ型加圧式反応器４３の反応室４６へと供給される。油圧シリンダ型加圧式反応器４３は、油圧経路４７から供給される油圧によって、油圧シリンダ４５を動かす。油圧タンク５６の油は、油圧ポンプ４９によって油圧経路４７へと供給される。   Hereinafter, the decomposition method of the cellulosic biomass in the processing apparatus shown in FIG. 4 will be described. The slurry of cellulosic biomass is supplied to the reaction chamber 46 of the hydraulic cylinder type pressure reactor 43 through the slurry supply path 41. On the other hand, the superheated steam supplied from the steam generator is supplied to the reaction chamber 46 of the hydraulic cylinder type pressurized reactor 43 through the high-pressure steam supply path 42. The hydraulic cylinder type pressurized reactor 43 moves the hydraulic cylinder 45 by the hydraulic pressure supplied from the hydraulic path 47. The oil in the hydraulic tank 56 is supplied to the hydraulic path 47 by the hydraulic pump 49.

油圧シリンダ型加圧式反応器４３は、セルロース系バイオマスのスラリー及び高圧水蒸気（過熱水蒸気）が供給された反応室４６を圧縮し、超臨界状態又は亜臨界状態としてセルロース系バイオマスを分解する。セルロース系バイオマスの分解反応終了後、反応室内４６内を減圧することによって急冷し、さらなる化学反応を停止させる。このとき、油圧室４４内の油は、油圧返送経路４８を経て、大気開放されている油タンク５６へと返送されるため、過熱水蒸気の圧縮動力として、油圧シリンダ型加圧式反応器４３の余剰圧力（余剰油圧）を回収することはできない。   The hydraulic cylinder type pressurized reactor 43 compresses the reaction chamber 46 to which the slurry of cellulosic biomass and high-pressure steam (superheated steam) are supplied, and decomposes the cellulosic biomass into a supercritical state or a subcritical state. After the decomposition reaction of the cellulosic biomass, the inside of the reaction chamber 46 is rapidly cooled by reducing the pressure, and further chemical reaction is stopped. At this time, the oil in the hydraulic chamber 44 is returned to the oil tank 56 that is open to the atmosphere via the hydraulic pressure return path 48, and therefore, the surplus of the hydraulic cylinder type pressurized reactor 43 is used as the compression power of the superheated steam. Pressure (excess hydraulic pressure) cannot be recovered.

反応後スラリーは、反応後スラリー移送経路５０を経て、フラッシュタンク５１へと供給される。フラッシュタンク５１内で発生したフラッシュ蒸気は、フラッシュ蒸気排気経路５２から排気され、熱交換器５３によって凝縮水として排水される。排水された凝縮水は、蒸気発生装置の軟水源として再利用し得るが、この場合、フラッシュ蒸気の有する潜熱を回収することはできない。冷却された反応後スラリーは、ポンプ５５によって糖化液経路５４からフラッシュタンク５１外へと取り出される。   The post-reaction slurry is supplied to the flash tank 51 via the post-reaction slurry transfer path 50. The flash steam generated in the flash tank 51 is exhausted from the flash steam exhaust path 52 and drained as condensed water by the heat exchanger 53. The drained condensed water can be reused as a soft water source for the steam generator, but in this case, the latent heat of the flash steam cannot be recovered. The cooled post-reaction slurry is taken out from the saccharified solution path 54 to the outside of the flash tank 51 by the pump 55.

上述したように、本発明のセルロース系バイオマスの分解方法は、反応器を減圧する際の余剰圧力を回収して圧縮動力を削減しつつ、フラッシュ蒸気の循環利用によって潜熱を回収して熱効率の改善を図ることが可能である。さらに、本発明のセルロース系バイオマスの分解方法は、反応器を減圧する際の余剰圧力を、油圧の形で蒸気圧縮機の圧縮動力として利用するため、特許文献４又は５に開示されている発明と異なり、反応器と蒸気圧縮機との動作のタイミングに関する自由度が大きく、両者を最適なタイミングで連動させることが可能である。   As described above, the method for decomposing cellulosic biomass of the present invention improves the thermal efficiency by recovering latent heat by circulating flash steam while recovering excess pressure when reducing the pressure of the reactor and reducing compression power. Can be achieved. Furthermore, the cellulosic biomass decomposition method of the present invention uses the surplus pressure at the time of depressurizing the reactor as the compression power of the steam compressor in the form of hydraulic pressure, so that the invention disclosed in Patent Document 4 or 5 is used. Unlike the above, the degree of freedom regarding the operation timing of the reactor and the vapor compressor is large, and it is possible to link the two at the optimal timing.

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良又は他の実施の形態が明らかである。従って、上記説明は例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細は、実質的に変更され得る。   From the foregoing description, many modifications or other embodiments of the present invention are apparent to persons skilled in the art. Accordingly, the foregoing description is to be construed as illustrative only and is provided for the purpose of teaching those skilled in the art the best mode of carrying out the invention. The details of the structure and / or function may be substantially changed without departing from the spirit of the invention.

本発明のセルロース系バイオマスの分解方法及び分解装置は、セルロース系バイオマスを分解し、糖類を製造するための方法及び装置として、バイオエネルギー分野において有用である。   The method and apparatus for decomposing cellulosic biomass of the present invention are useful in the bioenergy field as a method and apparatus for decomposing cellulosic biomass and producing saccharides.

１ａ〜１ｄ：油圧シリンダ型加圧式反応器
２ａ〜２ｄ：油圧室
３ａ〜３ｄ：油圧シリンダ
４ａ〜４ｄ：反応室
５ａ〜５ｄ：油圧シリンダ型蒸気圧縮機
６ａ〜６ｄ：油圧室
７ａ〜７ｄ：油圧シリンダ
８ａ〜８ｄ：蒸気圧縮室
９ａ〜９ｄ：油圧回収経路
１０ａ〜１０ｄ：高圧蒸気供給経路
１１，１１ａ〜１１ｄ：スラリー供給経路
１２：蒸気供給経路
１３：フラッシュタンク
１４，１４ａ〜１４ｄ：蒸気供給経路
１５，１５ａ〜１５ｄ：油圧経路
１６，１６ａ〜１６ｄ：油圧経路
１７，１７ａ〜１７ｄ：油圧返送経路
１８，１８ａ〜１８ｄ：油圧経路
１９，１９ａ〜１９ｄ：油圧返送経路
２０，２０ａ〜２０ｄ：反応後スラリー移送経路
２１：糖化液経路
２２：ポンプ
２３，２４，２５：油圧ポンプ
２６：油タンク
２７：スラリー投入室
２８，２８ａ，２８ｂ：配管
３１，３４，３８：弁
３２：油圧回収経路
３２ａ〜３２ｄ：油圧回収経路（副経路）
３３ａ〜３３ｄ：油圧用バルブセット
３５ａ〜３５ｄ：エアチャンバー経路
３６：油圧回収経路
３６ａ〜３６ｄ：油圧供給経路（副経路）
３７ａ〜３７ｄ：油圧用バルブセット
４１：スラリー供給経路
４２：高圧蒸気供給経路
４３：油圧シリンダ型加圧式反応器
４４：油圧室
４５：油圧シリンダ
４６：反応室
４７：油圧経路
４８：油圧返送経路
４９：油圧ポンプ
５０：反応後スラリー移送経路
５１：フラッシュタンク
５２：フラッシュ蒸気排気経路
５３：熱交換器
５４：糖化液経路
５５：ポンプ
Ｐ１〜Ｐ４：エアチャンバーDESCRIPTION OF SYMBOLS 1a-1d: Hydraulic cylinder type pressurization type reactor 2a-2d: Hydraulic chamber 3a-3d: Hydraulic cylinder 4a-4d: Reaction chamber 5a-5d: Hydraulic cylinder type steam compressor 6a-6d: Hydraulic chamber 7a-7d: Hydraulic pressure Cylinders 8a to 8d: Steam compression chambers 9a to 9d: Hydraulic pressure recovery paths 10a to 10d: High pressure steam supply paths 11, 11a to 11d: Slurry supply paths 12: Steam supply paths 13: Flash tanks 14, 14a to 14d: Steam supply paths 15, 15a to 15d: Hydraulic path 16, 16a to 16d: Hydraulic path 17, 17a to 17d: Hydraulic return path 18, 18a to 18d: Hydraulic path 19, 19a to 19d: Hydraulic return path 20, 20a to 20d: After reaction Slurry transfer path 21: Saccharified liquid path 22: Pump 23, 24, 25: Hydraulic pump 26: Oil tank 27: Slurry Loading chamber 28, 28a, 28b: piping 31,34,38: valve 32: Hydraulic recovery path 32 a to 32 d: Hydraulic recovery path (sub path)
33a to 33d: Hydraulic valve set 35a to 35d: Air chamber path 36: Hydraulic pressure recovery path 36a to 36d: Hydraulic pressure supply path (sub-path)
37a to 37d: Hydraulic valve set 41: Slurry supply path 42: High pressure steam supply path 43: Hydraulic cylinder type pressurized reactor 44: Hydraulic chamber 45: Hydraulic cylinder 46: Reaction chamber 47: Hydraulic path 48: Hydraulic return path 49 : hydraulic pump 50: the reacted slurry transport path 51: the flash tank 52: flush steam exhaust path 53: heat exchanger 54: saccharified solution path 55: pump P 1 to P 4: air chamber

本発明はまた、
セルロース系バイオマスのスラリーを過熱水蒸気と共に超臨界状態又は亜臨界状態となるまで加圧する油圧シリンダ型加圧式反応器と、
前記油圧シリンダ型加圧式反応器に過熱水蒸気を供給する油圧シリンダ型蒸気圧縮機と、
前記油圧シリンダ型加圧式反応器から取り出した高温高圧のスラリーを供給してフラッシュ蒸発させるフラッシュタンクとを有し、
前記油圧シリンダ型加圧式反応器の油圧返送経路と前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機の油圧室とは、油圧回収経路によって接続されており、前記油圧シリンダ型加圧式反応器の油圧室の油圧は、前記油圧回収経路によって前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機の油圧室へと回収され、
前記フラッシュタンクは、前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機と接続されており、高温高圧のスラリーから発生したフラッシュ蒸気を前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機へと回収することを特徴とするセルロース系バイオマスの糖化分解装置に関する。 The present invention also provides
A hydraulic cylinder type pressure reactor for pressurizing a slurry of cellulosic biomass with superheated steam until it becomes a supercritical state or a subcritical state;
A hydraulic cylinder type steam compressor for supplying superheated steam to the hydraulic cylinder type pressurized reactor;
And a flash tank to flash evaporation by supplying high temperature and pressure of the slurry taken out from the front Symbol oil pressure cylinder type pressurized reactor,
The hydraulic pressure return path of the hydraulic cylinder type pressurized reactor and the hydraulic chamber of the hydraulic cylinder type steam compressor are connected by a hydraulic pressure recovery path, and the hydraulic pressure of the hydraulic chamber of the hydraulic cylinder type pressurized reactor is: Recovered into the hydraulic chamber of the hydraulic cylinder type steam compressor by the hydraulic recovery path,
The flash tank, wherein is connected to the hydraulic cylinder-type vapor compressor, saccharification degradation of cellulosic biomass and recovering the flash steam generated from high-temperature and high-pressure slurry to the hydraulic cylinder-type vapor compressor Relates to the device.

Claims (10)

セルロース系バイオマスのスラリーを過熱水蒸気と共に油圧シリンダ型加圧式反応器内で超臨界状態又は亜臨界状態となるまで加圧することにより、セルロース系バイオマスの糖化分解を行うセルロース系バイオマスの糖化分解方法であって、
前記油圧シリンダ型加圧式反応器への過熱水蒸気供給を、油圧シリンダ型蒸気圧縮機によって行い、
前記油圧シリンダ型加圧式反応器の油圧返送経路と前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機の油圧室とを油圧回収経路で接続することにより、セルロース系バイオマスの糖化分解後、前記油圧シリンダ型加圧式反応器内を超臨界状態又は亜臨界状態以下に減圧する際に、前記油圧シリンダ型加圧式反応器の油圧室の油圧を前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機の油圧室へと回収し、
糖化分解後のスラリーをフラッシュタンク内へと供給した後にフラッシュ蒸発させ、フラッシュ蒸気を前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機へと回収する、
ことを特徴とする方法。This is a method for saccharifying and decomposing cellulosic biomass by saccharifying and decomposing cellulosic biomass by pressurizing a cellulosic biomass slurry with superheated steam in a hydraulic cylinder type pressure reactor until it reaches a supercritical state or a subcritical state. And
Superheated steam supply to the hydraulic cylinder type pressurized reactor is performed by a hydraulic cylinder type steam compressor,
By connecting the hydraulic pressure return path of the hydraulic cylinder type pressurized reactor and the hydraulic chamber of the hydraulic cylinder type steam compressor by a hydraulic pressure recovery path, after the saccharification and decomposition of cellulosic biomass, the hydraulic cylinder type pressurized reactor When depressurizing the inside to a supercritical state or a subcritical state or less, the hydraulic pressure of the hydraulic cylinder type pressurized reactor is recovered into the hydraulic chamber of the hydraulic cylinder type steam compressor,
The slurry after saccharification and decomposition is supplied into the flash tank and then flash evaporated, and the flash steam is recovered into the hydraulic cylinder type steam compressor.
A method characterized by that. 前記油圧シリンダ型加圧式反応器及び前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機が複数であり、 前記油圧シリンダ型加圧式反応器への過熱水蒸気供給を、同数の油圧シリンダ型蒸気圧縮機によって行い、
１台の前記油圧シリンダ型加圧式反応器の油圧返送経路と１台の前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機の油圧室とを油圧回収経路で接続することにより、セルロース系バイオマスの糖化分解後、前記油圧シリンダ型加圧式反応器内を超臨界状態又は亜臨界状態以下に減圧する際に、１台の前記油圧シリンダ型加圧式反応器の油圧室の油圧を１台の前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機の油圧室へと周期的に回収する、請求項１に記載のセルロース系バイオマスの糖化分解方法。There are a plurality of the hydraulic cylinder type pressurized reactor and the hydraulic cylinder type steam compressor, and the superheated steam supply to the hydraulic cylinder type pressurized reactor is performed by the same number of hydraulic cylinder type steam compressors,
After the saccharification and decomposition of cellulosic biomass, the oil pressure return path of one hydraulic cylinder type pressurized reactor and the hydraulic chamber of one hydraulic cylinder type steam compressor are connected by a hydraulic pressure recovery path, and then the oil pressure When depressurizing the inside of a cylinder type pressurization reactor to a supercritical state or a subcritical state or less, the hydraulic pressure of the hydraulic chamber of one hydraulic cylinder type pressurization type reactor is reduced to one hydraulic cylinder type steam compressor. The saccharification / decomposition method for cellulosic biomass according to claim 1, wherein the saccharification / decomposition method is periodically collected into a hydraulic chamber. 前記油圧回収経路は、前記油圧返送経路及び前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機の油圧室との接続部分では１本の経路であり、それ以外の部分では複数の副経路に分岐しており、
それぞれの副経路には、蓄圧設定値が異なるエアチャンバーが１つずつ設けられており、
前記油圧シリンダ型加圧式反応器の油圧室の油圧を、高い蓄圧設定値のエアチャンバーから順に蓄圧した後、低い蓄圧設定値のエアチャンバーから順に油圧を開放し、前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機の油圧室へと供給する、請求項１に記載のセルロース系バイオマスの糖化分解方法。The hydraulic pressure recovery path is a single path at the connection portion between the hydraulic pressure return path and the hydraulic chamber of the hydraulic cylinder type steam compressor, and branches at other portions into a plurality of sub paths,
Each sub-path has one air chamber with a different pressure accumulation setting value,
After accumulating the hydraulic pressure in the hydraulic chamber of the hydraulic cylinder type pressurization reactor in order from the air chamber having the higher pressure accumulation setting value, the hydraulic pressure is released in order from the air chamber having the lower pressure accumulation setting value, and the hydraulic cylinder type steam compressor The method for saccharifying and decomposing cellulosic biomass according to claim 1, wherein the method is supplied to a hydraulic chamber. 前記フラッシュタンクに水蒸気発生装置を接続し、前記水蒸気発生装置から供給された水蒸気とフラッシュ蒸気とを混合して前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機へと水蒸気を供給する、請求項１に記載のセルロース系バイオマスの糖化分解方法。   The cellulosic system according to claim 1, wherein a steam generator is connected to the flash tank, the steam supplied from the steam generator and flash steam are mixed, and steam is supplied to the hydraulic cylinder type steam compressor. Biomass saccharification and decomposition method. 前記フラッシュタンク又は前記フラッシュタンクと前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機とを接続する蒸気配管の少なくともいずれか一方に空気及び／又は窒素の供給装置を接続し、前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機の蒸気圧縮室に供給する水蒸気に、蒸気量の1/7以上1/3以下の空気及び／又は窒素を混入させる、請求項１に記載のセルロース系バイオマスの糖化分解方法。   An air and / or nitrogen supply device is connected to at least one of the flash tank or the steam pipe connecting the flash tank and the hydraulic cylinder type steam compressor, and the steam compression chamber of the hydraulic cylinder type steam compressor is connected. The method for saccharifying and decomposing cellulosic biomass according to claim 1, wherein air and / or nitrogen having a vapor amount of 1/7 or more and 1/3 or less of the amount of vapor is mixed into the water vapor supplied to. セルロース系バイオマスのスラリーを過熱水蒸気と共に超臨界状態又は亜臨界状態となるまで加圧する油圧シリンダ型加圧式反応器と、
前記油圧シリンダ型加圧式反応器に過熱水蒸気を供給する油圧シリンダ型蒸気圧縮機と、
前記複数の油圧シリンダ型加圧式反応器から取り出した高温高圧のスラリーを供給してフラッシュ蒸発させるフラッシュタンクとを有し、
前記油圧シリンダ型加圧式反応器の油圧返送経路と前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機の油圧室とは、油圧回収経路によって接続されており、前記油圧シリンダ型加圧式反応器の油圧室の油圧は、前記油圧回収経路によって前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機の油圧室へと回収され、
前記フラッシュタンクは、前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機と接続されており、高温高圧のスラリーから発生したフラッシュ蒸気を前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機へと回収することを特徴とする装置。A hydraulic cylinder type pressure reactor for pressurizing a slurry of cellulosic biomass with superheated steam until it becomes a supercritical state or a subcritical state;
A hydraulic cylinder type steam compressor for supplying superheated steam to the hydraulic cylinder type pressurized reactor;
A flash tank for supplying a high-temperature and high-pressure slurry taken out from the plurality of hydraulic cylinder type pressure reactors and flash-evaporating;
The hydraulic pressure return path of the hydraulic cylinder type pressurized reactor and the hydraulic chamber of the hydraulic cylinder type steam compressor are connected by a hydraulic pressure recovery path, and the hydraulic pressure of the hydraulic chamber of the hydraulic cylinder type pressurized reactor is: Recovered into the hydraulic chamber of the hydraulic cylinder type steam compressor by the hydraulic recovery path,
The flash tank is connected to the hydraulic cylinder type steam compressor and collects the flash steam generated from the high temperature and high pressure slurry to the hydraulic cylinder type steam compressor. 前記油圧シリンダ型加圧式反応器及び前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機が複数であり、
前記油圧シリンダ型加圧式反応器への過熱水蒸気供給を、同数の油圧シリンダ型蒸気圧縮機によって行い、
１台の前記油圧シリンダ型加圧式反応器の油圧返送経路と１台の前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機の油圧室とは、油圧回収経路によって接続されており、１台の前記油圧シリンダ型加圧式反応器の油圧室の油圧は、前記油圧回収経路によって１台の前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機の油圧室へと回収され、
前記フラッシュタンクは、複数の前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機と接続されており、高温高圧のスラリーから発生したフラッシュ蒸気を複数の前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機へと周期的に回収する、請求項６に記載のセルロース系バイオマスの糖化分解装置。The hydraulic cylinder type pressurized reactor and the hydraulic cylinder type steam compressor are plural,
The superheated steam supply to the hydraulic cylinder type pressurized reactor is performed by the same number of hydraulic cylinder type steam compressors,
The hydraulic pressure return path of one hydraulic cylinder type pressurization reactor and the hydraulic chamber of one hydraulic cylinder type steam compressor are connected by a hydraulic pressure recovery path, and one hydraulic cylinder type pressurization type The hydraulic pressure of the hydraulic chamber of the reactor is recovered to the hydraulic chamber of one hydraulic cylinder type steam compressor by the hydraulic pressure recovery path,
The flash tank is connected to a plurality of the hydraulic cylinder type steam compressors, and periodically collects the flash steam generated from the high temperature and high pressure slurry into the plurality of hydraulic cylinder type steam compressors. A saccharification / decomposition device for cellulosic biomass as described in 1. 前記油圧回収経路は、前記油圧返送経路及び前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機の油圧室との接続部分では１本の経路であり、それ以外の部分では複数の副経路に分岐しており、
それぞれの副経路には、蓄圧設定値が異なるエアチャンバーが１つずつ設けられており、
前記油圧シリンダ型加圧式反応器の油圧室の油圧を、高い蓄圧設定値のエアチャンバーから順に蓄圧した後、低い蓄圧設定値のエアチャンバーから順に油圧を開放し、前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機の油圧室へと供給する、請求項６に記載のセルロース系バイオマスの糖化分解装置。The hydraulic pressure recovery path is a single path at the connection portion between the hydraulic pressure return path and the hydraulic chamber of the hydraulic cylinder type steam compressor, and branches at other portions into a plurality of sub paths,
Each sub-path has one air chamber with a different pressure accumulation setting value,
After accumulating the hydraulic pressure in the hydraulic chamber of the hydraulic cylinder type pressurization reactor in order from the air chamber having the higher pressure accumulation setting value, the hydraulic pressure is released in order from the air chamber having the lower pressure accumulation setting value, and the hydraulic cylinder type steam compressor The saccharification / decomposition apparatus for cellulosic biomass according to claim 6, which is supplied to a hydraulic chamber. 前記フラッシュタンクに水蒸気発生装置を接続し、前記水蒸気発生装置から供給された水蒸気とフラッシュ蒸気とを混合して複数の前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機へと水蒸気を供給する、請求項６に記載のセルロース系バイオマスの糖化分解装置。   The steam generator is connected to the flash tank, the steam supplied from the steam generator and flash steam are mixed, and steam is supplied to the plurality of hydraulic cylinder steam compressors. Cellulose biomass saccharification and decomposition equipment. 前記フラッシュタンク又は前記フラッシュタンクと複数の前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機とを接続する蒸気配管の少なくともいずれか一方に空気及び／又は窒素の供給装置を接続し、前記油圧シリンダ型蒸気圧縮機の蒸気圧縮室に供給する水蒸気に、蒸気量の1/7以上1/3以下の空気及び／又は窒素を混入させる、請求項６に記載のセルロース系バイオマスの糖化分解装置。   An air and / or nitrogen supply device is connected to at least one of the flash tank or a steam pipe connecting the flash tank and the plurality of hydraulic cylinder steam compressors, and the steam of the hydraulic cylinder steam compressor is connected. The saccharification / decomposition apparatus for cellulosic biomass according to claim 6, wherein the steam supplied to the compression chamber is mixed with 1/7 or more and 1/3 or less of the amount of steam of air and / or nitrogen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9328963B2 (en) 2013-07-10 2016-05-03 Renmatix, Inc. Energy recovery when processing materials with reactive fluids
JP5696310B1 (en) * 2014-07-15 2015-04-08 国立大学法人東北大学 Sludge nutrient recovery method, algae culture method, and algae culture system
JP6737561B1 (en) * 2020-04-17 2020-08-12 日本有機物リサイクルプラント株式会社 Subcritical water treatment device

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5191341A (en) * 1975-02-06 1976-08-10
JPS6110009A (en) * 1984-06-26 1986-01-17 Kimura Kakoki Kk Improvement of evaporation method of mechanical compression type
JPS6211501A (en) * 1985-07-06 1987-01-20 Kimura Kakoki Kk Heat recovering device for evaporator or the like
JP2000233127A (en) * 1998-12-14 2000-08-29 Hitachi Ltd Organic matter treating system
JP2002059118A (en) * 2000-08-23 2002-02-26 Nobuyuki Hayashi Method of pressure hydrothermally decomposing plant based biomass and system therefor
JP2002263465A (en) * 2001-03-07 2002-09-17 Saka Shiro Reaction apparatus for organic material by supercritical water or subcritical water
JP2003212888A (en) * 2002-01-18 2003-07-30 Asahi Kasei Corp Method for producing glucose and/or water-soluble cellooligosaccharide

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5191341A (en) * 1975-02-06 1976-08-10
JPS6110009A (en) * 1984-06-26 1986-01-17 Kimura Kakoki Kk Improvement of evaporation method of mechanical compression type
JPS6211501A (en) * 1985-07-06 1987-01-20 Kimura Kakoki Kk Heat recovering device for evaporator or the like
JP2000233127A (en) * 1998-12-14 2000-08-29 Hitachi Ltd Organic matter treating system
JP2002059118A (en) * 2000-08-23 2002-02-26 Nobuyuki Hayashi Method of pressure hydrothermally decomposing plant based biomass and system therefor
JP2002263465A (en) * 2001-03-07 2002-09-17 Saka Shiro Reaction apparatus for organic material by supercritical water or subcritical water
JP2003212888A (en) * 2002-01-18 2003-07-30 Asahi Kasei Corp Method for producing glucose and/or water-soluble cellooligosaccharide

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