PROCESO PARA EL TRATAMIENTO DE MATERIALES DE ALIMENTACIÓN DE BIOMASA
ANTECEDENTES Los materiales de biomasa tales como forraje de maíz, paja de trigo, alfalfa, pastos, paja de arroz, fibra de maíz, granos secos de destilador con sólidos, switchgrass, bagazo, y los similares contienen material celulósico y proteínas que se pueden utilizar en procesos de fermentación, como alimentos de animales o para otros propósitos. Además, la disponibilidad de estos materiales es baja en el material de biomasa no tratado. Se han utilizado varios procesos y pretratamientos de material de biomasa para incrementar la disponibilidad de materiales útiles en la biomasa. Estos procesos incluyen molienda seca, molienda húmeda, explosión de vapor y pretratamiento químico tal como el proceso de explosión de fibra de amoníaco (AFEX) . Estos procesos tienen varias desventajas. La molienda en seco es menos efectiva para incrementar la disponibilidad de los materiales celulósicos y proteínas en el material de biomasa que otras técnicas. La molienda húmeda, mientras es más efectiva que la molienda seca, incurre en grandes costos de energía los cuales limitan la viabilidad económica del proceso. También, los procesos de explosión de vapor continuos son intensivos de energía y requieren etapas de separación adicionales para recuperar los
orgánicos volátiles que se separan de la biomasa por el vapor. El proceso AFEX, sin embargo, es un pretratamiento químico único. Hasta ahora, el proceso AFEX se ha llevado a cabo principalmente como un proceso de lotes, que limita la habilidad para aplicar comercialmente el proceso. En el proceso AFEX, el material de biomasa típicamente se pone en contacto con el amoníaco líquido en una presión elevada por un tiempo suficientemente largo para que el amoníaco hinche el material de biomasa. Después de que las fibras de biomasa han sido hinchadas con el amoníaco líquido, la presión puede ser rápidamente disminuida a un nivel abajo de la presión de vapor del amoníaco tal que el amoníaco se vaporiza y rompe las fibras de biomasa. Esto hace más del material celulósico y proteínas disponibles para los procesos de corriente abajo o para alimento animal. Intentos para crear un proceso AFEX continuo han mostrado que el proceso de hinchamiento se puede llevar a cabo en reactores de extrusión. Sin embargo, estos intentos no han proporcionado efectivamente la recuperación y reciclado eficiente del amoníaco utilizado para hinchar las fibras de biomasa. De acuerdo a algunos diseños, la biomasa rota se seca y el vapor que contiene el agente de hinchamiento y agua se condensa y se destila para que el agente de hinchamiento purificado se pueda reciclar al
reactor. Este proceso de destilación es costoso, tanto en gastos de capital como en costos de energía. Por consiguiente, existe una necesidad por u? proceso AFEX continuo que sea más comercialmente viable que los diseños anteriores. Además, existe una necesidad por un proceso AFEX continuo que proporcione la recuperación y purificación efectiva del amoníaco vaporizado. Además todavía, existe una necesidad por un proceso AFEX continuo que proporcione recuperación • eficiente de la porción de amoníaco que permanece con la b.iomasa después de la despresurización rápida. Sería deseable proporcionar un sistema y/o método que proporcione una o más de estas u otras características ventajosas. Otras características y ventajas serán hechas evidentes de la presente especificación. La presente solicit.ud es dirigida a aquellos procesos y " modalidades divulgadas en la presente, sin considerar si ellos logran una o más de las necesidades mencionadas en lo anterior. BREVE DESCRIPCIÓN La invención se relaciona a procesos para incrementar la disponibilidad de materiales celulósicos y otros materiales en los materiales de alimentación de biomasa. En particular, la invención se relaciona a procesos que usan un agente de hinchamiento para romper los materiales de biomasa fibrosos para incrementar la disponibilidad de
materiales celulósicos y otros materiales que son descritos. Una modalidad se relaciona a un método para tratar continuamente el material de biomasa. El método incluye poner en contacto el material de biomasa y un agente de hinchamiento en un primer recipiente bajo una presión por lo menos tan grande como la presión de vapor del agente de hinchamiento y por un tiempo suficiente para permitir al agente de hinchamiento hinchar las fibras dentro del material de biomasa. La biomasa luego se puede transferir a un segundo recipiente con una salida y que tiene una presión suficientemente inferior que aquella del primer recipiente tal que una porción del agente de hinchamiento se vaporiza y sale al segundo recipiente a través de una salida de vapor; causando que las fibras de biomasa se rompan. La biomasa rota luego se puede secar para proporcionar una corriente de vapor y una biomasa seca. La corriente de vapor luego se condensa, - y se utiliza para tratar el material de biomasa antes de que el material de biomasa entre al primer recipiente. Otra modalidad se relaciona a un método para tratar continuamente material de biomasa. El método incluye poner en contacto el material de biomasa y un agente de hinchamiento en un primer recipiente bajo una presión por lo menos tan grande como la presión de vapor del agente de hinchamiento y por un tiempo suficiente para permitir al agente de hinchamiento hinchar las fibras dentro del material de
biomasa. El material de biomasa luego se transfiere a un segundo recipiente que tiene una presión suficientemente inferior que aquella del primer recipiente tal que una porción del agente de hinchamiento rápidamente se vaporiza, causando a las fibras de biomasa romperse. El primer recipiente se presuriza con un vapor que incluye el agente de hinchamiento vaporizado a una presión suficiente para prevenir la vaporización del agente de hinchamiento líquido del primer recipiente . Otra modalidad se relaciona a un aparato para tratar continuamente material de biomasa húmedo con un agente de hinchamiento. El aparato incluye un primer recipiente capaz de operar en una temperatura mayor que una presión ambiental en donde el material de biomasa está en contacto con una forma líquida del agente de hinchamiento por un tiempo suficiente para hinchar el material de biomasa. El aparato también incluye un segundo recipiente, acoplado al primer recipiente, y capaz de operar en una presión suficientemente menor que la presión del primer recipiente para permitir por lo menos una porción del agente de hinchamiento a vaporizarse. El aparato también incluye una sección de secado que incluye un secador, en donde por lo menos una porción de la humedad restante y el agente de hinchamiento se puede remover de la biomasa, se condensa y se recicla.
Todavía otra modalidad se relaciona a un aparato para tratar continuamente material de biomasa con un agente de hinchamiento. El aparato incluye un primer recipiente capaz de operar en una presión mayor que una presión ambiental en donde el material de biomasa se pone en contacto con una forma líquida del agente de hinchamiento por un tiempo suficiente para hinchar las fibras del material de biomasa. El aparato también incluye un segundo recipiente, acoplado al primer recipiente, y operado a una presión suficientemente baja inferior que la presión del primer recipiente para permitir por lo menos una porción del agente de hinchamiento vaporizarse. El primer recipiente es capaz de ser presurizado mediante un primer vapor de agente de hinchamiento vaporizado. Va a ser entendido que tanto la breve descripción anterior de la invención como la descripción detallada
- siguiente son de modalidades ejemplares y no restrictivas de la invención u • otras modalidades alternativas de la invención . BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La FIG. 1 es un dibujo esquemático de un ejemplo del proceso de tratamiento de bíomasa continuo. La FIG. 2 es un dibujo esquemático de una porción del proceso mostrado en la FIG. 1, que incluye un sistema de recuperación de amoníaco.
La FIG. 3 es un dibujo esquemático de una porción del proceso de la FIG. 1, que incluye un secador y un agente de hinchamiento asociado/sistema de recuperación de agua. La FIG. 4 es un dibujo esquemático de una porción alternativa del proceso de la FIG. 1, que incluye un sistema de recuperación de amoníaco. La FIG. 5 es un dibujo esquemático de un ejemplo del proceso de tratamiento de biomasa continuo. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE MODALIDADES EJEMPLARES El proceso puede incluir un reactor presurizado en el que el material de biomasa se pone en contacto con un agente de hinchamiento. El reactor generalmente incluye por lo menos una entrada y una salida. La entrada recibe una mezcla de material de biomasa húmedo y el agente de hinchamiento líquido. Alternativamente, el reactor puede incluir entradas separadas para la biomasa húmeda y el agente de hinchamiento líquido. Se puede proporcionar una entrada adicional para presurizar el recipiente de reactor con el vapor de agente de hinchamiento a por lo menos aproximadamente la presión de vapor del agente de hinchamíento en la temperatura de operación del reactor para prevenir la vaporización del agente de hinchamiento líquido.
Esto puede reducir la cantidad de agente de hinchamiento líquido necesaria en las corrientes de entrada, las cuales a su vez pueden reducir los costos de material. El recipiente
de reactor deseablemente se configura para proporcionar un tiempo de residencia suficiente para permitir al agente de hinchamiento líquido hinchar el material de biomasa. El material de biomasa se transfiere desde el reactor a un segundo recipiente que generalmente se opera en una presión inferior que el recipiente de reactor. El segundo recipiente puede ser un tanque de secado instantáneo con una entrada para la corriente de salida del reactor, una salida de vapor, y una salida de fondos para el material de biomasa y el líquido restante. La presión del tanque de vaporización instantánea es suficientemente menor que aquel de tanto el reactor como la presión de vapor del agente de hinchamiento para permitir la vaporización rápida del agente de hinchamiento que ha hinchado la biomasa tal que las fibras de biomasa se rompen. El tanque de vaporización instantánea se puede presurizar y operar en una temperatura tal que la corriente de vapor sustancialmente se compone de un agente de hinchamiento y, en algunas modalidades es un vapor de agente de hinchamiento relativamente puro. Esta configuración, diferente a la despresurización de la salida del reactor a presión ambiental, permite la recuperación de una corriente de agente de hinchamiento relativamente pura que se puede condensar y reciclar. El material de biomasa roto luego se seca comúnmente. El vapor impulsado fuera del material de biomasa
roto generalmente incluye el agente de hinchamiento y agua. Este vapor se puede condensar y reciclar en el proceso, por ejemplo el vapor reciclado se puede utilizar para pre-remojar el material de biomasa antes de que este entre al reactor. Las Figuras 1-3 y 5 muestran un ejemplo de una modalidad del presente proceso. Con referencia a las FIGS. 1 , 2, 3, y 5, el sistema 10 incluye la sección de entrada 12, la sección de tratamiento 14, la sección de secado 16, y la sección de recuperación 18. La sección de entrada 12 incluye el transportador 20, el depósito de almacenamiento 22, el transportador de pre-remojo 24, y el alimentador 26. El transportador 20 transporta un material de alimentación de biomasa al depósito de almacenamiento 22 donde la biomasa se acumula para proporcionar una corriente continua en el resto del sistema 10. La biomasa puede incluir forraje de maíz, paja de trigo, alfalfa, pastos, paja de arroz, fibra de maíz, granos secos de destilador con sólidos, s itchgrass, bagazo, otros materiales tales, o mezclas de estos materiales. En algunas modalidades, el material de alimentación de biomasa puede tener suficiente agua o amoníaco acuoso adicionado para ajustar el contenido de humedad de aproximadamente 20 a arriba de 75% sobre una base de peso. En algunas de estas modalidades, el material de alimentación de biomasa puede tener un contenido de humedad hasta aproximadamente 50% sobre una base de peso. De acuerdo a algunas modalidades, el
transportador de pre-remojo 24 se puede operar en temperaturas que varían de aproximadamente 25 °C a aproximadamente 90°C. También, en algunas modalidades, el transportador de pre-remojo 24 se puede operar en presiones que varían de aproximadamente atm y aproximadamente 10 atm. De acuerdo a una modalidad ejemplar, el alimentador 26 es un alimentador de tapón de vaivén. Alternativamente, otros alimentadores, tales como extrusores, que son capaces de alimentar el material de alimentación de biomasa sólido a un recipiente presurizado se pueden utilizar. La biomasa se puede moler a un tamaño adecuado para el uso en el equipo. De acuerdo a una modalidad ejemplar, la biomasa se muele a un tamaño de grano de 3 a 5 milímetros. Alternativamente, el material de biomasa se puede moler tal que este puede pasar una criba de malla 40. Los transportadores utilizados pueden ser transportadores de banda, barrenos u otros dispositivos adecuados. El transportador de pre-remojo 24 transporta la biomasa desde el depósito de almacenamiento 22 al alimentador 26. La biomasa se remoja con una mezcla de agente de hinchamiento y agua suministrados por la corriente 28 y constituyen la corriente 30 para ser el material de biomasa adecuado para el uso en el alimentador 26 tal que el material de alimentación de biomasa remojado sirve para sellar la entrada del reactor para prevenir fugas. De acuerdo a una modalidad ejemplar, el agente de
hinchamiento incluye amoníaco líquido, alternativamente, otros químicos volátiles adecuados para el proceso de explosión de fibra podrían ser utilizados. Además, el material de alimentación de biomasa se puede pre-remojar con ya sea agua o agente de hinchamiento solo. El alimentador 26 transporta el material de alimentación de biomasa remojado a la sección de tratamiento 1 . La sección de tratamiento 14 incluye la cámara de transición 32, el reactor 34 , el transportador 36, y el recipiente 38. El material de alimentación de biomasa entra en la cámara de transición 32 desde el alimentador 26. La corriente 40 incluye el agente de hinchamiento líquido y fluye en la cámara de transición 32 donde la corriente 40 y el material de alimentación de biomasa remojado se combinan antes de ser introducidos en el reactor 34. El reactor 34 se puede presurizar. Alternativamente, el -agente de hinchamiento líquido y el material de alimentación se pueden introducir en el reactor 34 separadamente. El reactor 34 puede ser un reactor de extrusión. Alternativamente, el reactor 34 puede ser un digestor u otro dispositivo adecuado. De acuerdo a una modalidad ejemplar, el reactor 34 se hace de acero inoxidable, tal como acero inoxidable de tipo 316. Alternativamente, el reactor 34 puede ser hecho de otros materiales adecuados para el uso con el agente de hinchamiento el reactor 34 se puede presurizar con el agente
de hinchamiento vaporizado suministrado por la corriente 42. La presión de operación del reactor 34 está deseablemente en o arriba de la presión de vapor del agente de hinchamiento para prevenir la vaporización del agente de hinchamiento líquido suministrado por la corriente 40. De acuerdo a una modalidad ejemplar, el reactor 34 se puede operar en presiones entre aproximadamente 90 psia y aproximadamente 350 psia. Alternativamente, el reactor 34 se puede operar en otras presiones suficientemente altas. En algunas modalidades, el reactor 34 se puede operar en presiones de por lo menos aproximadamente 250 psig. De acuerdo a algunas modalidades, el reactor 34 se puede operar dentro de un intervalo de temperatura de aproximadamente 50 °C a aproximadamente 100 °C. Las temperaturas que varían de aproximadamente 70°C a aproximadamente 90°C pueden ser particularmente adecuados para la operación del reactor 3 . El reactor se dimensiona para proporcionar un tiempo de residencia adecuado para que la biomasa absorba una cantidad del agente de hinchamiento líquido suficiente para llevar a cabo la explosión de fibra. Los tiempos de residencia típicos en el reactor pueden variar de aproximadamente 5 minutos a aproximadamente 30 minutos. El transportador 36 mueve la biomasa hinchada desde una salida del reactor 34 a un recipiente 38. El transportador 36 se muestra como una válvula de liberación
rotatoria (también conocida como de cámara) ; sin embargo, se pueden utilizar otros dispositivos adecuados para transportar la biomasa hinchada desde el reactor presurizado 34 al recipiente 38, tales como extrusores. De acuerdo a una modalidad ejemplar, el transportador 36 se hace de acero inoxidable, tal como de acero inoxidable de tipo 316. Alternativamente, el transportador 36 puede ser hecho de otros materiales adecuados para el uso con el agente de hinchamiento . El recipiente 38 se opera en una presión suficientemente menor que la presión de operación del reactor 34 tal que una porción del agente de hinchamiento líquido rápidamente se vaporiza causando que las fibras del material de biomasa se rompan. Típicamente, el recipiente 38 se puede operar en presiones que varían de aproximadamente 1 atm a aproximadamente 2 atm. De acuerdo a una modalidad ejemplar, el recipiente 38 es un tanque de vaporización instantánea. Además, el recipiente 38 está hecho de acero inoxidable de tipo 316. Alternativamente, el recipiente 38 se puede hacer de otros materiales adecuados para el uso con el agente de hinchamiento. El recipiente 38 se puede operar en una temperatura y presión tal que la corriente de vapor 41 consiste esencialmente de agente de hinchamiento puro. En algunas modalidades, el recipiente 38 se puede operar en una presión que varía de aproximadamente 10 psig a
aproximadamente 30 psíg. También, en algunas modalidades, el recipiente 38 se puede operar en una temperatura que varía de aproximadamente 15°C a aproximadamente 35°C. En otras modalidades, el recipiente 38 se puede operar en temperaturas que varían de aproximadamente 35°C a aproximadamente 60°. La •corriente de vapor 41 fluye a la sección de recuperación 18. La corriente de fondo del recipiente 38 incluye la biomasa rota, húmeda y una cantidad de agente de hinchamiento líquido que no se evaporizó en el recipiente 38. La corriente de fondo fluye a la sección de secado 16. La sección de secado 16 incluye el alimentador 42, el secador 44 , el transportador 46, el condensador 48 y el tanque 50. La corriente de fondo del recipiente 38 es llevada por el alimentador 42 al secador 44. De acuerdo a una modalidad ejemplar, el secador 44 puede ser un secador rotatorio indirecto. Alternativamente, otros tipos de secadores se pueden utilizar. Típicamente, el secado 44 se opera bajo un vacío parcial con presiones de operación que varían de aproximadamente 0.1 atm a aproximadamente 0.9 atm. En algunas modalidades, el secador se puede operar en una presión ambiental. El secador 44 se puede operar en temperaturas operadas de aproximadamente 50°C a aproximadamente 100°C. El secador 44 vaporiza una porción del agente de hinchamiento restante y la humedad del material de biomasa roto. El material de biomasa roto, seco se remueve
por el transportador 46 como el producto del proceso del pretratamiento. El producto se puede utilizar para los procesos de corriente abajo que incluyen pero no se limitan a hidrólisis enzimática, fermentación, o como un alimento de animales rumiantes. Los vapores producidos por el secador 44 forman la corriente 52 la cual se regula por la válvula 54. La corriente 52 fluye al condensador 48. Una corriente líquida 56, que contiene agua y agente de hinchamiento se mueve al tanque 50 por la bomba 58. De acuerdo a una modalidad, el tanque 50 se hace de acero inoxidable 316. Alternativamente, el tanque 50 se puede hacer de otros materiales adecuados para el uso con el agente de hinchamiento. La bomba 60 retira el líquido del tanque 50 en la corriente 28 que a su vez se utiliza para pre-remojar la alimentación de biomasa en el transportador de pre-remojo 24. La válvula 62 regula el flujo de la corriente 28. El uso de los vapores condensados de secado 44 para pre-remojar la biomasa antes de que esta entre en el alimentador 26 permite un reciclado del agente de hinchamiento y el agua en la corriente 28 sin la necesidad para procesos de separación costosos tal como destilación. Esto reduce costos de energía y capital para el proceso de tratamiento mientras que mantiene un nivel alto de recuperación de agente de hinchamíento . Como es establecido en lo anterior, la corriente de
vapor 41 fluye desde el recipiente 38 a la sección de recuperación 18. El flujo de la corriente de vapor 41, y la presión del recipiente 38 se regula por la válvula 64. La sección de recuperación 18 incluye el compresor 66, el condensador 68, y el tanque de agente de hinchamiento 70. El compresor 76 presuriza el vapor de la corriente de vapor 41. La corriente de vapor comprimida fluye al condensador 68 donde la corriente de vapor comprimida se condensa a una corriente líquida 72. El líquido de la corriente 72 se mueve al tanque de agente de hinchamiento 70 por la bomba 74. Los contenidos del tanque de agente de hinchamiento 70 se pueden calentar por el calentador 76 tal que la porción superior del tanque de agente de hinchamiento 70 contiene el agente de hinchamiento vaporizado, mientras que la porción inferior del tanque de agente de hinchamiento 70 incluye el agente de hinchamiento líquido. Los contenidos del tanque de agente de hinchamiento 70 pueden estar bajo una presión mayor que la presión de operación del reactor 34. De acuerdo algunas modalidades, los contenidos del tanque de agente de hinchamiento 70 se pueden almacenar en temperaturas que varían de aproximadamente 0°C a aproximadamente 100°C. Algunas de estas modalidades, los contenidos del tanque de agente de hinchamiento 70 se pueden almacenar en la temperatura aproximadamente la temperatura de operación del reactor 34. En algunas modalidades, los contenidos del tanque
de agente de hinchamiento se pueden almacenar en presiones que varían de aproximadamente 30 psia a aproximadamente 1000 psia. La corriente 42 incluye el agente de hinchamiento vaporizado de la porción superior del tanque de agente de hinchamiento 70 y fluye al reactor 34. La corriente 40 incluye el agente de hinchamiento líquido de la porción inferior del tanque de agente de hinchamiento 70. La bomba 80 mueve el agente de hinchamiento líquido de la corriente 42 del tanque de agente de hinchamiento 70 al reactor 34 a la cámara de transición 32. La válvula 82, que está sobre la corriente 40 entre la bomba 80 y el reactor 34, controla el flujo de la corriente 40 en la cámara de transición 32. Con referencia a la FIG. 2, la cual representa una porción del sistema 10, la sección de recuperación 18 puede incluir el compresor 66, el condensador 68, y el tanque de agente de hinchamiento 70. La corriente de vapor 41 se puede extender desde una salida del recipiente 38 a un compresor 66 que típicamente presuriza la corriente de vapor. La corriente de vapor luego puede fluir al condensador 68 el cual típicamente enfría y condensa el vapor. El vapor condensado luego se puede colocar en el tanque de almacenamiento del agente de hinchamiento 70. El tanque del agente de hinchamiento 70 se puede calentar por el calentador 76 a una temperatura arriba de aquella de la temperatura de operación del reactor 3 . El tanque de agente de hinchamiento 70 puede
contener el agente de hinchamiento en ambas fases líquida y de vapor una presión mayor que aquella de la presión de operación del reactor 34. Una corriente de vapor 42 se puede retirar del tanque de agente de hinchamiento 70 y se dirige a una entrada en el reactor 34. La válvula 78, que puede ser una válvula neumática u otro dispositivo adecuado, se puede utilizar para controlar el flujo de vapor de agente de hinchamiento al reactor 34. El uso del agente de hinchamiento gaseoso al reactor de presurización 34 previene la vaporización del agente de hinchamiento líquido alimentado al reactor 34. Esto puede reducir la cantidad del agente de hinchamiento líquido necesario y a su vez puede reducir costos. Una corriente líquida 40 luego se puede retirar del tanque de agente de hinchamiento 70 para proporcionar el agente de hinchamiento líquido para el reactor 34. Con referencia a la FIG. 3, la cual representa una porción del sistema 10, la sección se secado 16 puede incluir el alimentador 42, secador 44, transportador 46, condensador 48 y tanque 50. La biomasa rota producida en la sección de tratamiento 14 se remueve al secador 44 por el transportador 42. El secador 44 remueve una porción de la humedad y el agente de hinchamiento de la biomasa rota para proporcionar una corriente de vapor que incluye un agente de hinchamiento y agua, y una biomasa seca. La bíomasa seca no necesariamente está completamente seca y puede contener muy bien agua y/o el
agente de hinchamiento. El vapor generado por el secador 44 deja el secador 44 como vapor 52. La corriente 52 fluye al condensador 48. El vapor condensado sale del condensador 48 como una corriente líquida 56 que contiene el agente de hinchamiento y el agua. El líquido condensado se acumula en el tanque 50. La corriente 28 incluye el agente de hinchamiento líquido y agua, y fluye desde el tanque 50 al transportador de pre-remojo 24 donde el líquido se utiliza para tratar el material de alimentación de biomasa. La biomasa tratada que sale del secador típicamente tendrá un contenido de amoníaco que varía de aproximadamente 0% a aproximadamente 2% basado sobre una base de biomasa seca. La biomasa tratada que sale del secador también puede tener un contenido de humedad que varía de aproximadamente 0% a aproximadamente 25%. Con referencia a la FIG. 4, la cual representa una modalidad alternativa de una porción del sistema 10, la sección de recuperación 18 puede incluir el compresor 66, condensador 68, tanque de agente de hinchamiento 70 y el tanque 82. La corriente de vapor 41 se puede extender desde una salida del recipiente 38 a un compresor 66 el cual típicamente presuriza la corriente de vapor. La corriente de vapor 41 luego puede fluir al condensador 68 el cual típicamente enfría y condensa el vapor. El vapor condensado puede incluir el agente de hinchamiento y agua y se puede
colocar en el tanque 82. La corriente 84 fluye desde una salida del tanque 82 a una entrada sobre el reactor 34 para suministrar el agente de hinchamiento al reactor. El flujo de la corriente 84 puede ser controlada por una válvula 86. Alternativamente, la corriente 84 puede fluir desde el tanque 82 al transportador de pre-remojo 24 (mostrado en la FIG. 2) . EJEMPLOS Los siguientes ejemplos se presentan para ilustrar la presente invención y para ayudar a uno de habilidad ordinaria en la elaboración y uso de la misma. Los ejemplos no se proponen de ninguna manera para de otra forma limitar el alcance de la invención. Ejemplo 1 Forraje de maíz (94,444 kg/hr) con 10% de contenido de humedad se puede mezclar continuamente con una mezcla de amoníaco-agua reciclada (41,851 kg/hr de amoníaco y 109,594 kg/hr de agua) en un transportador de pre-remojo. El vapor (8,462 kg/hr) se adiciona para ajustar la relación de biomasa seca a agua a 1:1.5. La mezcla se alimenta en tapón en un reactor AFEX presurizado. 43,149 kg/hr de amoníaco seco se adiciona desde un tanque de almacenamiento para ajustar la relación en peso de biomasa a amoníaco a 1:1 (basado sobre un peso seco de biomasa) . La mezcla se hace reacción a 90°C durante 5-30 minutos en una presión de 20 atm. Después de la reacción, la mezcla se transfiere
mediante una válvula de liberación rotatoria en un tanque de vaporización instantánea donde se evapora instantáneamente de manera adiabática hasta que la temperatura final cae a 40°C y la presión final alcanza 1 atm. El vapor de vaporización instantánea contiene 42,885 kg/hr de amoníaco y 1,946 kg/hr de agua. Los vapores se comprimen a 8.5 atm y parcialmente se condensan. El agua residual se remueve en un condensador de vaporización instantánea. El vapor se licúa a amoníaco en un segundo condensador y se bombea a un tanque de almacenamiento de amoníaco. Los sólidos del tanque de vaporización instantánea se secan en un secador rotatorio indirecto a 90°C y bajo un vacío parcial de 0.6 atm. El vapor secador, que contiene 41,851 kg/hr de amoníaco y 109,594 kg/hr de agua, se condensa a 1.4 atm y a 30°C y se bombea a un tanque de almacenamiento de amoníaco-agua. La biomasa tratada tiene 263 kg/hr de amoníaco y 15,960 kg/hr de agua. Ejemplo 2 Forraje de maíz (94,444 kg/hr) con 10% de humedad se puede mezclar continuamente con una mezcla de amoníaco-agua reciclada (48,365 kg/hr de amoníaco y 80,879 kg/hr de agua) en un transportador de pre-remojo en una temperatura de 25-50°C y una presión de 30-200 psia. 37,177 kg/hr de vapor se adicionan para ajustar la relación en peso de biomasa a agua a 1:1.5 (basado sobre un peso seco de biomasa). La
mezcla se alimenta en tapón en un reactor AFEX presurizado (por ejemplo un digestor continuo) . 36,635 kg/hr de amoníaco seco se adiciona desde un tanque de almacenamiento para ajustar la relación de biomasa seca a amoníaco a 1:1. La mezcla se hace reaccionar a 90°C durante 5-30 minutos en una presión de 20 atm. Después de la reacción, la mezcla se transfiere mediante una válvula de liberación rotatoria en un tanque de vaporización instantánea donde se evapora instantáneamente de manera adiabática hasta que la temperatura final cae a 50°C y la presión cae a 2 atm. El vapor de vaporización instantánea contiene 35,304 kg/hr de amoníaco y 1425 kg/hr de agua. Los vapores se comprimen a 8.5 atm y parcialmente se condensan. El agua residual se remueve en un condensador de vaporización instantánea. Si se desea, el vapor se puede licuar a amoníaco en un segundo condensador y se bombea a un tanque de almacenamiento de amoníaco. Los sólidos del tanque de vaporización instantánea se secan en un secador rotatorio indirecto a 70°C y a vacio parcial de 0.4 atm. El vapor secador que contiene 48,365 kg/hr de amoníaco y 80,879 kg/hr de agua se condensan a 1.4 atm y a 30°C y se bombean de regreso a un tanque de almacenamiento de amoníaco-agua. La biomasa tratada tiene 1329 kg/hr de amoníaco y 45,196 kg/hr de agua .
MODALIDADES ILUSTRATIVAS En algunas modalidades, un método para tratar continuamente un material de biomasa húmedo, comprende romper un material de biomasa al vaporizar un agente de hinchamiento; secar el material de biomasa roto para proporcionar una primera corriente de vapor y una biomasa seca; condensar la primera corriente de vapor; y utilizar la primera corriente de vapor condensada para tratar el material de biomasa antes de que el material de biomasa se rompa. En algunas de estas modalidades, la etapa para romper el material de biomasa comprende poner en contacto el material de biomasa y el agente de hinchamiento en un primer recipiente bajo una presión por lo menos mayor como la presión de vapor del agente de hinchamiento y para durante un tiempo suficiente para permitir al agente de hinchamiento hinchar las fibras dentro del material de biomasa. De • acuerdo a algunas modalidades, la etapa para romper el material de biomasa además comprende transferir el material de biomasa a un segundo recipiente que tiene una presión suficientemente menor que aquella del primer recipiente tal que por lo menos una porción del agente de hinchamiento se vaporiza y sale del segundo recipiente a través de una salida de vapor, causando a las fibras de biomasa romperse. En algunas modalidades, la biomasa se puede romper
al evaporar instantáneamente de manera diabética el material de biomasa que sale del primer recipiente. La primera corriente de vapor puede incluir amoníaco y agua. El material de biomasa puede incluir material seleccionado' del grupo que consiste de forraje de maíz, paja de trigo, alfalfa, pasto, paja de arroz, fibra de maíz, granos secos de destilador con sólidos, switchgrass, bagazo y mezclas de los mismos. El primer recipiente se puede presurizar con una segunda corriente de vapor. La segunda corriente de vapor puede incluir el agente de hinchamiento vaporizado a una presión suficiente para prevenir la vaporización del agente de hinchamiento líquido en el primer recipiente. La segunda corriente incluye el. agente de hinchamiento vaporizado reciclado de la salida de vapor. De acuerdo a algunas modalidades, la biomasa rota se puede utilizar como un material de alimentación para un proceso adicional. El proceso adicional puede incluir, por ejemplo, formar un alcohol que utiliza el material de bíomasa . De acuerdo a algunas modalidades, un método para tratar continuamente el material de bíomasa, puede comprender poner en contacto el material de biomasa y un agente de hinchamiento en un primer recipiente bajo una presión por lo menos tan grande como la presión de vapor del agente de hinchamiento y durante un tiempo suficiente para permitir al
agente de hinchamiento hinchar las fibras dentro del material de biomasa; y transferir el material de biomasa a un segundo recipiente que tiene una presión suficientemente menor que aquella del primer recipiente tal que una porción del agente de hinchamiento rápidamente se vaporiza, causando que las fibras de biomasa se rompan; en donde el primer recipiente se presuriza con una primera corriente que incluye el agente de hinchamiento vaporizado a una presión suficiente para prevenir la vaporización del agente de hinchamiento líquido en el primer recipiente. En algunas de estas modalidades, el método puede comprender adicionalmente secar el material de biomasa para proporcionar una segunda corriente de vapor y una biomasa seca; condensar la segunda corriente de vapor, y utilizar la segunda corriente de vapor condensada para' tratar el material de biomasa antes de que el material de biomasa entre al primer recipiente. La segunda corriente de vapor puede incluir amoníaco y agua. La segunda corriente puede incluir el agente de hinchamiento vaporizado que es por lo menos parcialmente obtenido del segundo recipiente. En algunas modalidades, un método para tratar continuamente material de biomasa puede comprender poner en contacto el material de biomasa y un agente de hinchamiento en un primer recipiente bajo una presión por lo menos tan grande como la presión de vapor del agente de hinchamiento y
durante un tiempo suficiente para permitir el agente de hinchamiento hinchar las fibras dentro del material de biomasa; transferir el material de biomasa a un segundo recipiente que tiene una presión suficientemente menor que aquella del primer recipiente tal que una porción del agente de hinchamiento rápidamente se vaporiza, causando a las fibras de biomasa romperse, proporciona un material de biomasa roto; presurizar el primer recipiente con una primera corriente que incluye el agente de hinchamiento vaporizado a una presión suficiente para prevenir la vaporización del agente de hinchamiento líquido en el primer recipiente, en donde la primera corriente incluye el agente de hinchamiento vaporizado que es por lo menos parcialmente obtenido del segundo recipiente; secar el material de biomasa roto para proporcionar una segunda corriente de vapor y una biomasa seca; condensar por lo menos una porción de la segunda corriente de vapor; y utilizar la segunda corriente de vapor condensada para tratar el material de biomasa antes de que el material de biomasa entre al primer recipiente. De acuerdo - a algunas modalidades, un aparato para tratar continuamente el material de biomasa húmedo con un agente de hinchamiento puede comprender un primer recipiente capaz de operar en una presión mayor que una presión ambiental tal que el material de biomasa se pone en contacto con una forma líquida del agente de hinchamiento durante un
tiempo suficiente para hinchar el material de biomasa; un segundo recipiente, acoplado al primer recipiente, y capaz de operar en una presión suficientemente inferior que la presión del primer recipiente para permitir por lo menos una porción del agente de hinchamíento vaporizarse, formando de esta manera una primera corriente de vapor; y una sección de secado, acoplada al segundo recipiente y que incluye un secador, en donde por lo menos una porción de la humedad residual y el agente de hinchamiento se pueden remover de la biomasa, se condensan y se reciclan. En algunas de estas modalidades, el aparato puede comprender adicionalmente un sistema de recuperación de vapor que incluye un primer condensador, acoplado al secador y capaz de condensar la humedad residual y el agente de hinchamiento removido de la biomasa. El primer condensador se puede acoplar directamente al secador y a un primer tanque de almacenamiento. El primer condensador se acopla a un transportador corriente arriba del primer recipiente. En algunas modalidades, el primer recipiente es un reactor de extrusión. El segundo recipiente puede ser un tanque de vaporización instantánea capaz de operar en una presión y temperatura suficiente para producir una primera corriente de vapor que consiste esencialmente del agente de hinchamiento . En algunas modalidades, al aparato además puede
comprender un segundo condensador, capaz de condensar la primera corriente de vapor, y un segundo tanque de almacenamiento capaz de recibir la corriente de vapor -condensada. El segundo tanque de almacenamiento puede ser capaz de almacenar tanto el agente de hinchamiento líquido como el agente de hinchamiento gaseoso. El segundo tanque de almacenamiento puede ser capaz de proporcionar el agente de hinchamiento gaseoso para presurizar el primer recipiente, y el agente de hinchamiento líquido para hacer reaccionarlo con la biomasa húmeda. De acuerdo a algunas modalidades, un aparato para tratar continuamente el material de biomasa con un agente de hinchamiento, puede comprender: un primer recipiente capaz de operar en una presión mayor que una presión ambiental en donde el material de biomasa se pone en contacto con una forma líquida del agente de hinchamiento durante un tiempo suficiente para hinchar las fibras del material de biomasa; un segundo recipiente, acoplado al primer recipiente, y operado en una presión suficientemente inferior que la presión del primer recipiente para permitir por lo menos una porción del agente de hinchamiento vaporizarse; y en donde el primer recipiente es capaz de ser presurizado mediante una primera corriente del agente de hinchamiento vaporizado. En algunas de estas modalidades, el segundo recipiente puede ser un tanque de vaporización instantánea
capaz de operar en una presión y temperatura suficiente para producir una segunda corriente de vapor que consiste esencialmente del agente de hinchamiento. El primer recipiente puede ser capaz de ser presurizado por el vapor de agente de hinchamiento proporcionado por la segunda corriente de vapor. El aparato puede comprender adicionalmente una sección de secado acoplada al segundo recipiente y que incluye un secador, en donde la sección de secado es capaz de remover por lo menos una porción de la humedad residual y el agente de hinchamiento de la biomasa. El aparato también puede comprender un sistema de recuperación de vapor que incluye un segundo condensador, acoplado al secador y capaz de condensar la humedad y el agente de hinchamiento removido de la biomasa el sistema de recuperación de vapor puede ser capaz de reciclar la humedad condensada y el agente de hinchamiento a un transportador de corriente arriba del primer recipiente. De acuerdo a todavía otras modalidades, un aparato para tratar continuamente el material de biomasa húmedo con un agente de hinchamiento puede comprender: un primer recipiente capaz de operar en una presión mayor que una presión- ambiental en donde el material de biomasa se pone en contacto con una forma líquida del agente de hinchamiento durante un tiempo suficiente para hinchar el material de
biomasa, un segundo recipiente, acoplado al primer recipiente, y capaz de operar en una presión suficientemente inferior que la presión del prímer recipiente para permitir por lo menos una porción del agente de hinchamiento vaporizarse, una conexión entre una salida del segundo recipiente y una entrada del primer recipiente capaz de proporcionar el agente de hinchamíento vaporizado del segundo recipiente al primer recipiente mediante la cual el primer recipiente se puede presurizar a una presión suficiente para prevenir la vaporización del agente de hinchamiento líquido en el primer recipiente, una sección de secado acoplada al segundo recipiente y que incluye un secador y un condensador en donde por lo menos una porción de la humedad residual y el agente de hinchamiento se pueden remover de la biomasa, un sistema de recuperación de vapor que incluye un primer condensador, acoplado al secador y capaz de condensar la humedad y el agente de hinchamiento removido de la biomasa, y en donde la humedad condensada y el agente de hinchamiento se pueden utilizar para tratar la biomasa antes de entrar al primer recipiente.