KR100325414B1 - 섬유소계(목질계) 바이오매스의 약산 추출후 증기 폭쇄방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섬유소계(목질계) 바이오매스의 유효이용을 위한 전처리 방법으로서의 약산 추출후 증기 폭쇄 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 바이오매스를 미분쇄하지 않고 50mm 이하의 칩상으로 파쇄하고 반응기에 장입한 후 이를 약산으로 추출하고 동일한 반응기에서 증기를 투입하여 폭쇄함으로서 섬유소(셀룰로오스)와 분해 리그닌을 주성분으로 하는 섬유상 고형물과 자일란의 추출물을 높은 수율로 획득할 수 있는 방법과 그 장치를 제공함을 목적으로 한다. 본 발명의 생성물인 섬유상 고형물은 펄프제조, 조사료 제조, 섬유소계 구조재료의 제조 등에 사용되며, 추출물은 자일란계 화학물질(자일란, 자일로즈, 자일로즈 올리고머)등의 제조원료로 사용될 수 있다.

본 발명의 구성은 50 mm 내외로 파쇄된 섬유소계(목질계) 바이오매스를 호퍼(1)를 통하여 증기 재킷(16)이 장착되어 온도 조절이 가능한 추출 반응기(2)에 투입하고 약한 황산액을 정량고압펌프(5)로 예열기(6)를 통하여 가열하여 일정한 온도, 유속으로 흘려보내면서 바이오매스로부터 헤미셀룰로오스와 일부 리그닌의 분해와 추출이 일어나게 하고, 분해된 헤미셀룰로오스(자일란)와 저분자량의 리그닌 등을 포함한 추출액은 용기(11)로 보내어 모은다. 이와 같은 약산 추출을 일정한 시간 지속한 후에 펌프(5)의 작동을 멈추고 추출 반응기(2) 내부로 연결된 모든 밸브를 폐쇄하였다가 반응기 하부의 개폐식 밸브(7-4)를 서서히 열어 반응기 내부의 소량의 추출 여액을 고형물 플래시 탱크(12)로 배출시킨다. 그리고 하부 개폐식 밸브(7-4)를 닫고 반응기 상부의 증기 밸브(7-1)를 열어 반응기 내부에 일정한 증기압을 가한 후에 닫고 즉시 하부의 개폐식 밸브를 열어 반응기 내부의 셀룰로오스와 리그닌을 포함한 추출 후 고형물을 플래시 탱크(12)에 폭발적으로 분출시켜 폭쇄한다. 대량의 바이오매스 폭쇄물을 얻기 위하여는 상기한 과정을 반복한다.

Description

섬유소계(목질계) 바이오매스의 약산 추출후 증기 폭쇄 방법 및 그 장치{Methods and equipments of steam explosion after dilte-acid percolation for biomass treatment}

본 발명은 섬유소계(목질계) 바이오매스의 유효이용을 위한 전처리 방법으로서의 약산 추출후 증기 폭쇄 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 섬유소계 바이오매스의 분해, 연화 전처리 생성물 중 섬유상 고형물은 펄프제조, 조사료 제조, 섬유소계 구조재료의 제조 등에 사용되며, 추출물은 자일란계 화학물질(자일란, 자일로즈, 자일로즈 올리고머)등의 제조원료로 사용될 수 있다. 그리고, 고형물은 추가적인 반응, 화학적 변환 등을 통하여 포도당, 에탄올(포도당의 발효), 리그닌 열분해유 등을 생산하는 원료로 쓰일 수 있다.

이러한 섬유소계(목질계) 바이오매스는 자연계 초목의 잎, 줄기, 뿌리 등으로서 섬유소(셀룰로오스, cellulose), 헤미셀룰로오스, 리그닌의 3성분을 주성분으로 하고 여타 수지 등으로 구성되고 있다. 이들을 분해 혹은 전환하여 인간생활에 유용한 물질 즉, 섬유소(셀룰로오스, 펄프), 포도당, 자일로즈(자일란), 정제 리그닌과 이들의 유도물질인 에탄올, 자일리톨(xylitol) 등 유용물질을 다량 얻을 수 있다.

그러나, 섬유소계 바이오매스는 상기한 3성분이 종에 따라 다르기는 하지만 일정한 비율로, 예를 들면 한국산 참나무류의 경우 셀룰로오스 45∼50%, 헤미셀룰로오스 12∼25%, 리그닌 23∼35%가 들어 있고 이들은 밀접히 결합하여 목재조직의 형태를 구성하고 있다. 그러므로, 이들 3성분을 분리, 분해하여 이용하기 위하여서는 우선적으로 이들 간의 결합을 파괴하고 분해, 전환 반응을 실시하여야 한다. 본 발명은 이와 같은 바이오매스의 3성분간의 결합을 파괴하여 그 성분을 그대로 이용하거나 추가적인 분해, 전환 반응을 용이하게 하기 위한 전처리 공정 및 성분 분해 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 기존의 바이오매스의 전처리공정으로는 증기 폭쇄법, 알칼리 처리법, 이산화황 처리법, 과산화수소 처리법, 초임계 암모니아 처리법, 약산 추출 처리법, 그리고 암모니아 동결 폭쇄법 등이 있다. 이와 같은 전처리 방법들 중 약산 추출 처리 방법과 증기 폭쇄법이 폭넓게 연구되었으며, 우수한 전처리 방법으로 고려되고 있다. 두 공정 모두 효과적으로 헤미셀룰로오스를 용해시킬 수 있고 따라서 목재 등 바이오매스의 조직이 현저하게 연화되어 남게되는 셀룰로오스의 추가적 분해에는 어려움이 없지만 불순물인 리그닌의 제거에는 다소 효과가 미흡한 실정이다.

증기 폭쇄법은 목질계를 고압의 증기로 일정시간 소부한 후 폭발적으로 분출하는 방법으로 부식성이 적고, 리그닌도 쉽게 용해될 수 있도록 비교적 작은 조각으로 분해된다. 그러나 증기폭쇄법은 반응온도가 높아야 하므로(200∼225℃ 내외) 유용물질인 셀룰로오스까지도 심하게 분해되어 유용 고형물의 수율이 낮아지는 (70∼80%, 자일란 포함) 커다란 문제점을 가지고 있으며, 헤미셀룰로오스가 분해되어 생기는 유용물질인 자일란의 회수율도 65% 이상이 되는 결과를 얻을 수 없으며 초산, 푸르푸랄 등 다종 다양하고 회수이용이 불가한 부산물이 다량 생성되는 단점을 가지고 있다.

한편, 약산추출 처리법은 고온고압(190℃ 내외)의 반응기에 목재 등을 미분쇄하여 장입하고 그 틈새로 저농도의 산(황산 등)을 흘려보내어 주로 헤미셀룰로오스와 일부 리그닌을 추출 제거하는 방법이다. 이 방법은 반응기내의 온도와 개개 입자의 반응시간을 균등하게 하고 추출 분해물의 반응기내 체류시간을 일정하게 유지할 수 있으므로 초기 분해물의 고온상태에서의 장시간 반응에 의한 과도한 분해, 전환에 의한 부산물 생성을 줄이고 고형물(셀룰로오스 및 리그닌) 회수율을 높일 수 있으며 자일란의 회수율도 80∼90%이상으로 할 수 있다. 그러나, 이 방법은 증기 폭쇄에서와 같은 바이오매스 조직의 물리적 파쇄를 유발하기 어렵고 따라서 원료를 미분쇄(약 1mm 이하)하여 투입하여야 하므로 추출수에 미세입자가 동반하여 배관이 폐색되거나 처리전 미분쇄에 과도한 동력이 소요되는 등의 문제점이 있다.

그 외에도 유사한 장치에서 유기용매나 액체암모니아를 이용하거나 분해 촉매로 염기, 이산화황가스, 과산화수소수를 이용한 전처리 방법이 있으나, 소요되는 화학물질이 고비용일 뿐만 아니라 이들의 회수 장치비가 추가되어 시설비가 증가하는 등이 커다란 단점으로 지적되고 있어 펄프·제지 등의 특수한 용도의 몇몇을 제외하고는 실제적인 적용이 거의 되지 않고 있다.

한편, 본 발명의 전처리에서 생성되는 고형물 중 셀룰로오스는 추가적으로셀룰로오스 분해 효소를 가하면 포도당으로 가수분해되는데 그 분해율과 분해수율은 전처리에 따른 헤미셀룰로오스 및 리그닌의 분해정도, 물리적 파쇄정도 등에 크게 영향을 받으며 종래의 방법으로 전처리할 경우 전처리의 강도가 과도하면 이 과정에서의 고형물 회수율이 낮아지고 전처리의 강도가 약하면 포도당으로의 분해율이 낮아져서 효소분해 수율은 30∼40%대로 낮아지게 된다. 최적의 전처리 조건에서 생성된 고형물의 효소에 의한 가수분해 수율은 약 70% 내외이다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출되는 것으로, 섬유소계(목질계) 바이오매스를 미분쇄하지 않고 50mm 이하의 칩상으로 파쇄하고 반응기에 장입한 후 이를 약산으로 추출하고 동일한 반응기에서 증기를 투입하여 폭쇄함으로서 상기한 다양한 제품의 원료로 쓰일 수 있는 섬유소(셀룰로오스)와 분해 리그닌을 주성분으로 하는 섬유상 고형물과 자일란의 추출물을 높은 수율로 생성할 수 있는 방법과 그 장치를 제공함을 목적으로 한다. 한편, 운전 방법을 최적화하여 생성 고형물의 효소 가수분해 수율도 최대화하고자 한다.

도 1 은 본 발명의 섬유소계 바이오매스의 약산 추출후 증기 폭쇄 장치의 구성도

도 2 는 본 발명의 약산 추출후 증기 폭쇄 방법을 보이는 공정도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

(1) 투입 호퍼 (2) 추출 반응기

(3) 증기 발생기 (4) 약품 혼화조

(5) 고압정량주입펌프 (6) 추출액 예열기

(7-1, 7-2, 7-3, 7-4) 개폐식 밸브

(8-1, 8-2) 자동 온도제어 증기 공급 밸브

(9) 자동 온도제어 히터 (10) 질소 봄베

(11) 추출수 플래시 탱크(flash tank)

(12) 고형물 플래시 탱크(flash tank ) (13) 미응축 증기 배출구

(14) 원료 투입 해치 (15) 처리후 고형물 유입구

(16) 증기 자켓

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 50 mm 내외로 파쇄된 섬유소계(목질계) 바이오매스를 호퍼(1)를 통하여 증기 재킷(16)이 장착되어 온도 조절이 가능한 추출 반응기(2)에 투입하고 약한 황산액을 정량고압펌프(5)로 예열기(6)를 통하여가열하여 일정한 온도, 유속으로 흘려보내면서 바이오매스로부터 헤미셀룰로오스와 일부 리그닌의 분해와 추출이 일어나게 하고, 분해된 헤미세룰로오스(자일란)와 저분자량의 리그닌 등을 포함한 추출액은 용기(11)로 보내어 모은다. 이와 같은 약산 추출을 일정한 시간 지속한 후에 펌프(5)의 작동을 멈추고 추출 반응기(2) 내부로 연결된 모든 밸브를 폐쇄하였다가 반응기 하부의 개폐식 밸브(7-4)를 서서히 열어 반응기 내부의 소량의 추출 여액을 고형물 플래시 탱크(12)로 배출시킨다. 그리고 하부 개폐식 밸브(7-4)를 닫고 반응기 상부의 증기 밸브(7-1)를 열어 반응기 내부에 일정한 증기압을 가한 후에 닫고 즉시 하부의 개폐식 밸브를 열어 반응기 내부의 셀룰로오스와 리그닌을 포함한 추출 후 고형물을 플래시 탱크(12)에 폭발적으로 분출시켜 폭쇄한다. 대량의 바이오매스 폭쇄물을 얻기 위하여는 상기한 과정을 반복한다.

상기한 바와 같이 각종 섬유소계 물질(나무칩, 옥수수대, 옥수수심, 볏짚, 왕겨 등)을 약산 추출후 증기 폭쇄하면 목편(나무칩)등으로부터 대부분의 헤미셀룰로오스와 일부 리그닌이 제거되고 목편의 형태를 잃은 분쇄된 섬유상의 고형물을 얻을 수 있으며, 이는 세척, 분쇄, 성형, 분해 등의 추가적 처리로 펄프, 조사료, 구조재료 혹은 포도당 (에탄올) 등의 생산에 이용될 수 있다. 특히 이와 같은 전처리는 셀룰로오스의 추가적 효소분해를 통한 포도당의 생산과 동 포도당을 발효하여 에탄올을 생산하는데 필수적인 공정으로 역할을 할 수 있다.

본 발명의 약산 추출후 증기 폭쇄방법을 좀더 효율적으로 수행하기 위하여 동 추출후 폭쇄 장치에 도입된 고안을 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 동 반응기(2) 운전의 가장 중요한 요건들은 첫째 내부에 채워진 섬유소계 바이오매스 입자의 틈새를 흐르는 약산의 흐름과 반응기 내부의 온도를 균일하게 유지하는 것이며, 둘째는 이와 관련하여 추출 조작중 펌프(5), 예열기(6), 반응기(2) 및 추출수 플래시 탱크의 고압(25∼30 kg/㎠)을 안정되게 유지하고, 셋째는 이와 같은 전제하에 장치의 운전 조작을 편리하게 고안하는 것이다.

먼저, 약산의 흐름을 균일하게 유지하기 위하여 약산의 유입구는 반응기(2) 하부에 설치하고 유출구는 최상부로 하였으며 고압의 정량주입펌프(5)를 사용하였다. 반응기 내부온도(170℃∼200℃)를 균일하게 유지하기 위하여는 반응기 외부에 증기 자켓(16)을 설치하고, 또한 반응기로 차가운 약산이 신규 유입되는 것을 막기 위하여 전기히터로 가열되는 예열기(6)를 설치하며, 각각을 자동 온도제어 히터(8-1, 9)를 사용하여 자동 온도제어를 하였다. 한편, 추출이 끝난 후 반응기(2) 내부로의 증기 주입시 과도한 증기 주입을 막기 위하여 반응기(2) 상부에 자동 온도조절 밸브(8-2)를 설치하였다.

둘째로, 반응기 내부의 압력(즉 온도)를 고압으로 일정하게 유지하기 위하여 불활성 가스(질소) 봄베를 연결하였고 동 가스봄베는 추출수 플래시 탱크의 내용물을 용기외부로 배출하는데도 유용하게 쓰인다.

셋째로, 압력용기인 반응기(2)에 섬유소계 바이오매스를 장입하기 위하여 반응기 상부에 쉽게 개폐가 가능한 소규모 해치(14)를 설치하였다. 그리고 고형물 플래시 탱크(12)에는 폭쇄시 미응축 증기의 순간적 분출이 가능하도록 원통형탱크(12)의 정점에 여압 분출구(13)를 장치하고 고형물이 바닥에 수직으로 부닥쳐 쌓이는 것을 방지하기 위하여 원통형 탱크(12)의 원주를 따라서 고형물 유입구(15)를 설치하였다.

본 발명에서 발명된 장치로 섬유소계 바이오매스의 상기한 약산 추출후 증기 폭쇄 방법을 시행하면 미분쇄하지 않은 바이오매스를 쉽고 효과적으로 분해하여 높은 수율로 섬유화된 고형물을 얻을 수 있으며 기존의 전처리 공정에 비하여 다음과 같은 장점이 있다.

첫째로, 단순 약산 침출 공정에 비하여 입도가 큰 약 50 mm 내외의 다양한 바이오매스 입자를 처리하여 섬유화된 고형물을 얻을 수 있으며 미세 입자에 의한 배관의 폐색 혹은 연속운전시 예상되는 운전 조작의 트러블이 적고 유지보수가 간편하다.

둘째로, 단순 약산 침출 공정에 비하여 원료의 장입, 배출이 신속하며 온도 유지도 편리하므로 회분조작의 회수를 늘일 수 있어서 처리 고형물의 생산성을 높일 수 있다.

셋째로, 단순 증기 폭쇄에 비교하여 내부에 추출수의 흐름이 있으므로 반응기 내용물의 체류시간 및 온도의 균일화가 용이하여 헤미셀룰로오스 및 리그닌의 분해도가 균일하고 초산, 푸르푸랄 등의 부산물 생성이나 바이오매스의 강열에 의한 탄화 등을 방지할 수 있으므로 섬유화된 고형물의 수율을 높일 수 있다. 따라서 증기 폭쇄에 비하여 헤미세룰로오스 분해물(자일란)의 회수율이 높고 섬유화된 고형물의 효소분해 등에서 포도당 등 생성물의 수율을 획기적으로 높일 수 있다.

[실시예]

이하 도 1 에 의한 본 발명의 장치를 참나무칩의 섬유화 처리에 적용한 실시예를 들어 바이오매스의 종류에 따른 운전 최적화의 과정과 최적 운전 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 반응기(2)를 170℃의 처리온도로 하기 위하여 약 25kg/㎠으로 가열된 증기 발생기(3)에서 반응기 외부 자켓(16)으로 연결된 자동 온도 조절 밸브(8-1)를 조작하고 반응기 내부로 연결된 밸브(7-1)를 열어 고압 증기를 투입한다. 증기자켓(16)의 온도가 원하는 온도에 도달하면 증기 주입 밸브(7-1)을 차단하고 반응기 내부 증기압을 하부의 개폐식 밸브(7-4)로 방출시킨 후 도로 닫는다.

50 mm 내외로 파쇄된 참나무칩을 호퍼(1)를 통하여 반응기(2)에 투입하고 투입구를 밀폐한 다음, 개폐식 밸브(7-2, 7-3)를 열고 고압정량주입펌프(5)를 작동하여 공간속도 2 cm/분 정도의 유속으로 0.05%(w/v)의 약한 황산액을 예열기(6)를 통하여 170℃로 가열하여 반응기 하부로 주입한다. 주입된 고온의 약산액은 참나무칩의 헤미셀루로오스를 분해, 침출하여 개폐식 밸브(7-3)를 통과하여 추출수 플래시 탱크로 모아진다. 이와 같은 정상상태에서의 침출반응을 60분간 수행한다. 침출반응이 끝나면 즉시 펌프(5)의 작동을 멈추고 추출 반응기(2) 내부로 연결된 모든 밸브를 폐쇄하였다가 반응기 하부의 개폐식 밸브(7-4)를 서서히 열어 반응기 내부의 소량의 추출 여액을 고형물 플래시 탱크(12)로 배출시킨다. 그리고 하부 개폐식 밸브(7-4)를 닫고 반응기 상부의 증기 밸브(7-1)를 열어 반응기 내부에 일정한 증기압(25 kg/㎠ 이하)을 가한 후에 닫고 즉시 하부의 개폐식 밸브를 열어 반응기 내부의 셀룰로오스와 리그닌을 포함한 추출 후 고형물을 플래시 탱크(12)에 폭발적으로 분출시켜 폭쇄한다. 대량의 바이오매스 폭쇄물을 얻기 위해서는 상기한 투입, 침출, 폭쇄의 과정을 반복한다.

상기한 조건에서 12 리터 용량의 반응기에 3 kg의 참나무칩을 처리한 결과는 다음 표 1과 같다.

[표 1] 약산 추출후 증기 폭쇄를 이용한 참나무칩(50mm 이하)의 처리 결과
성 분 별	고형물 회수율(%)	3성분 구성비의 변화(처리전 질량을 100으로 할때)	운전조건(처리후 성상)
		셀룰로오스		헤미셀룰로오스(자일란)	리그닌	기타(회분 등)
처리전목재칩	100	48.9	14.7	25.6	10.8	0.05% 황산170℃, 60분(섬유화된 고형물)
처리후고형분	75.3	39.8	6.9	25.3	3.3
처리후추출액	14.0	1.0	(9.0)	-	4.8

상기한 [표 1] 에서 고형물 회수율은 증기 폭쇄의 경우(70∼80%)에 비하여 89.3%(처리후 고형분 및 추출액중 고형분 포함)로서 매우 높으며 특히 자일란의 회수율은 처리전 목재칩 중의 질량 14.7이 고형물 중에 6.9가 남고 전량 (9.0)이 자일란(대부분 자일로즈, 아라비노즈)으로 회수되어 100%의 회수율을 기록하였다. 단순 약산 침출 처리와 비교하여서는 고형물 회수율 등이 유사하였으나 약산 침출에서는 있을 수 없는 처리 후 고형분의 섬유화가 이루어졌으며 따라서 추가적인 파쇄 등 물리적 처리 없이 효소당화 등 분해, 전환 반응에 사용될 수 있었다. 상기한 처리후 고형물을 섬유소 분해 효소(Celluclast 40IU/ml, Novozym 30IU/ml)로 분해하면 셀룰로오스의 포도당 전환 수율 약 60%를 보였다. 그리고, 참나무칩 중의 헤미셀루로오스는 53%가 제거되어 목재의 강도는 현저히 약화된 것으로 생각되며 셀루로오스도 약 20%가 유실되었고 리그닌은 거의 분해되지 않았다.

상기와 같은 구성 및 작용에 의해 기대할 수 있는 본 발명의 효과는 다음과 같다.

본 발명의 섬유소계(목질계) 바이오매스의 전처리 과정으로 약산에 의한 침출후 폭쇄를 통하여 바이오매스 3성분(셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌)중에서 헤미셀룰로오스를 효과적으로 제거하여 셀룰로오스와 리그닌을 주성분으로 하는 섬유화된 고형분을 간편하고 수율이 높게 얻을 수 있다. 이와 같이 됨으로써 고형성분의 추가적인 전환 반응(세척, 분쇄, 성형, 분해)을 통한 유용물질(셀룰로오스 펄프, 포도당, 에탄올 등) 생산을 효율화하고 경제성을 높일 수 있다. 한편, 추출액 중의 자일란도 수율이 높게 회수할 수 있으므로 자일란 유도체(자일로즈, 자일리톨, 자일로 올리고머)의 생산을 효율화하고 경제성을 높일 수 있다. 그리고, 기존의 미분쇄하여 처리하는 전처리 공정과는 달리 50mm 정도의 큰 입자도 효율적 처리가 가능하므로 원료 준비의 동력 등도 크게 절감할 수 있으며, 미세 입자에 의한 배관의 폐색 혹은 연속운전시 예상되는 운전조작의 문제점이 적고 유지보수가 용이하다.

Claims (6)

1. 섬유소계(목질계) 바이오매스로부터 유용한 섬유소 물질을 얻기 위한 전처리 방법에 있어서,

   첫째, 증기 발생기(3)에서 약 25㎏/㎠의 압력으로 가열된 고압 증기를 이용하여 추출반응기(2) 내부의 온도를 170℃~200℃ 정도로 예열하는 단계와,

   둘째, 50mm 내외로 파쇄된 섬유소계 바이오매스를 호퍼(1)를 통하여 추출반응기(2)에 투입하는 단계와,

   셋째, 일정 온도(150∼200℃), 유속(1∼5㎝/분), 농도(0.0∼0.2%[w/v])로 약한 황산을 상기 추출반응기(2)에 공급하는 단계와,

   넷째, 상기 추출반응기(2)내에서 섬유상 고형물을 일정시간동안(10∼120분) 분해, 추출하면서 추출수 플래시 탱크(11)에 저장하는 단계와,

   다섯째, 상기 추출반응기(2)내의 추출여액을 하부에 설치된 고형물 플래시 탱크(12)로 배출하는 단계와,

   여섯째, 상기 추출반응기(2)의 내부의 증기 압력을 일정압력(25㎏/㎠이하)으로 가압하는 단계와,

   일곱째, 상기 추출반응기(2)로부터 가압된 증기와 잔류하는 추출후 고형물을 고형물 플래시 탱크(12)에 폭발적으로 분출시켜 폭쇄시키는 단계로 이루어져, 섬유소계(목질계) 바이오매스를 약한 황산으로 추출후 고압증기로 폭쇄시켜 유용한 섬유소 물질을 얻는 것을 특징으로 하는 섬유소계 바이오매스의 약산 추출후 증기 폭쇄 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 추출반응기(2)를 제외한 장치를 공동으로 사용하는 다수 개의 추출반응기(2)를 구비하고 이를 순차적으로 운전함으로써 섬유소 분해물을 연속적으로 생산할 수 있는 것을 특징으로 하는 섬유소계 바이오매스의 약산추출후 증기폭쇄 방법.
3. 섬유소계(목질계) 바이오매스로부터 유용한 섬유소 물질을 얻기 위한 전처리하는 장치에 있어서,

   적당한 크기로 분쇄한 상기 섬유소계 바이오매스를 투입시키기 위한 호퍼(1)와,

   상기 호퍼(1)의 하부에 연결되어 바이오매스를 추출하는 추출반응기(2)와,

   상기 추출반응기(2)에 연결되어 뜨거운 증기를 만들어 추출반응기(2)에 공급하는 증기발생기(3)와,

   상기 추출반응기(2)의 외부를 둘러싸도록 형성되어 상기 증기발생기(3)로부터 증기를 받아 추출반응기(2)의 온도를 일정하게 유지하는 증기 자켓(16)과,

   상기 추출반응기(2)의 하부와 연결되어 반응기(2)내에 일정 농도, 흐름의 약한 황산을 고압 정량으로 주입하는 고압정량주입펌프(5) 및 고압정량주입펌프(5)에 약한 황산을 공급하는 약품혼화조(4)와,

   상기 추출반응기(2)의 측면에 연결되어 추출반응기(2)로부터 추출되는 추출액을 저장하는 추출수 플래시 탱크(11)와,

   상기 추출반응기(2)에서 추출수 플래시 탱크(11)로의 배출관 중간에 설치되어 반응기 내부의 압력을 고압으로 일정하게 유지하기 위한 가스(질소)봄베(10)와,

   상기 추출반응기(2)의 하부에 연결되어 추출후 고형물 및 여액을 배출하고 폭쇄하는 고형물 플래시 탱크(12)와,

   상기 증기 발생기(3)로부터 추출반응기(2)로 증기를 공급하는 공급관 및 증기 발생기(3)로부터 증기자켓(16)에 증기를 공급하는 공급관 상에 설치되어 자동으로 온도를 제어하는 자동온도제어 증기공급밸브(8-2,8-1)와,

   상기 추출반응기(2)에 고압정량주입펌프(5)로부터 약한 황산을 공급하는 공급관 상에 설치되어 약한 황산의 온도를 일정하게 유지시켜주는 예열기(6)와 자동온도제어 히터(9)와,

   상기 증기 발생기(3)로부터 추출반응기(2)로 증기를 공급하는 공급관, 증기 발생기(3)로부터 증기자켓(16)에 증기를 공급하는 공급관, 추출반응기(2)로부터 추출수 플래시 탱크(11)로 추출액을 배출하는 배출관, 정량고압주입펌프(5)로부터 추출반응기(2)에 약한 황산을 공급하는 공급관, 추출반응기(2)로부터 고형물 플래시 탱크(12)에 고형물을 배출하는 배출관 상에 설치되어 개폐를 할 수 있는 개폐식 밸브(7-1,7-2,7-3,7-4)로 이루어져, 섬유소계(목질계) 바이오매스를 약한 황산으로추출후 고압증기로 폭쇄시켜 유용한 섬유소 물질을 얻는 것을 특징으로 하는 섬유소계 바이오매스의 약산 추출후 증기 폭쇄 장치.
4. 제 3 항에 있어서

   상기 추출반응기(2)에 섬유소계 바이오매스를 장입하기 용이하도록 추출반응기 상부에 소규모 해치(14)가 설치된 것을 특징으로 하는 섬유소계 바이오매스의 약산 추출후 증기 폭쇄 장치.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 고형물 플래시 탱크(12)는 폭쇄시 미응축 증기의 순간적 분출이 가능하도록 원통형 형상의 정점에 여압 분출구(13)를 구비한 것을 특징으로 하는 섬유소계 바이오매스의 약산 추출후 증기 폭쇄 장치.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 고형물 플래시 탱크(12)로 배출되는 고형물이 탱크(12)바닥에 수직으로 쌓이는 것을 방지하기 위하여 고형물 유입구(15)를 고형물 플래시 탱크(12)의 원주를 따라서 구비하여 고형물이 효과적으로 폭쇄, 배출되도록 한 것을 특징으로 하는섬유소계 바이오매스의 약산 추출후 증기 폭쇄 장치.