RS59552B1 - Postupak za smanjenje potrošnje energije tokom prethodne obrade biomase - Google Patents

Postupak za smanjenje potrošnje energije tokom prethodne obrade biomase

Info

Publication number
RS59552B1
RS59552B1 RS20191428A RSP20191428A RS59552B1 RS 59552 B1 RS59552 B1 RS 59552B1 RS 20191428 A RS20191428 A RS 20191428A RS P20191428 A RSP20191428 A RS P20191428A RS 59552 B1 RS59552 B1 RS 59552B1
Authority
RS
Serbia
Prior art keywords
biomass
fpp
pretreatment
range
steam consumption
Prior art date
Application number
RS20191428A
Other languages
English (en)
Inventor
Bjoern Huehnlein
Thomas Hoppe
Dr Ralf Hortsch
Original Assignee
Clariant Int Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Clariant Int Ltd filed Critical Clariant Int Ltd
Publication of RS59552B1 publication Critical patent/RS59552B1/sr

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C1/00—Pretreatment of the finely-divided materials before digesting
    • D21C1/02—Pretreatment of the finely-divided materials before digesting with water or steam
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G OR C10K; LIQUIFIED PETROLEUM GAS; USE OF ADDITIVES TO FUELS OR FIRES; FIRE-LIGHTERS
    • C10L9/00—Treating solid fuels to improve their combustion
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21B—FIBROUS RAW MATERIALS OR THEIR MECHANICAL TREATMENT
    • D21B1/00—Fibrous raw materials or their mechanical treatment
    • D21B1/04—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres
    • D21B1/12—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres by wet methods, by the use of steam
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G OR C10K; LIQUIFIED PETROLEUM GAS; USE OF ADDITIVES TO FUELS OR FIRES; FIRE-LIGHTERS
    • C10L9/00—Treating solid fuels to improve their combustion
    • C10L9/08—Treating solid fuels to improve their combustion by heat treatments, e.g. calcining
    • C10L9/086—Hydrothermal carbonization
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P2201/00—Pretreatment of cellulosic or lignocellulosic material for subsequent enzymatic treatment or hydrolysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Description

Opis
[0001] Predmetni pronalazak se odnosi na postupak za smanjenje potrošnje energije tokom prethodne obrade biomase.
[0002] Mnoge organske biomase moraju da se podvrgnu složenim postupcima prethodne obrade kako bi se omogućilo potpuno iskorišćavanje njihovih sastojaka. Uobičajeni postupci prethodne obrade biomase obuhvataju upotrebu pare za raskidanje strukture organskog materijala. Efikasan metod prethodne obrade koji se veoma često primenjuje na npr. lignoceluloznu biomasu je eksplozija pare. Kod ove vrste prethodne obrade potrebne su velike količine pare za podvrgavanje biomase pritisku, do određenog povišenog pritiska, pre nego što se pokrene spontana ekspanzija za raskidanje vlakana. Kao posledica ovoga, javljaju se veliki energetski troškovi, što mnoge postupke prethodne obrade čini neisplativim za industrijske primene.
[0003] Takav postupak je na primer poznat iz prikaza Chiaramonti D. et al., Review of pretreatment processes for lignocellulosic ethanol production, and development of an innovative method. Biomass and Bioenergy, 2012, 46:25-35.
[0004] Pronalazači ovog pronalaska su sada iznenađujuće našli da potrošnja pare tokom takvog postupka prethodne obrade može da se smanji optimizacijom obrade sirovine tokom postupka.
[0005] Pronalazači ovog pronalaska stoga obezbeđuju postupak za smanjenje potrošnje energije tokom prethodne obrade biomase koji se odlikuje time što je parametar obrade sirovine FPP odabran
unutar opsega od 1.50 do 7.00
[0006] Parametar obrade sirovine se prema tome određuje na sledeći način:
[0007] Na taj način, optimizacija obrade sirovine se vrši prilagođavanjem površine izlaznog otvora reaktora, koji sadrži biomasu pod pritiskom, specifičnom parametru otpornosti na prethodnu obradu biomase. Otpornost na prethodnu obradu zavisi od sadržaja lignina i ksiloze, kao i od sadržaja vlage i brzine prenosa mase odgovarajuće biomase.
[0008] Parametar otpornosti na prethodnu obradu PRP se prema tome određuje na sledeći način:
[0009] Pronalazači ovog pronalaska su sada iznenađujuće našli da otpornost na prethodnu obradu određene sirovine zavisi od specifičnog odnosa sadržaja lignina prema sadržaju ksiloze, sadržaju vlage i brzini prenosa mase. Brzina prenosa mase je obično unapred određena odgovarajućim sistemom za prethodnu obradu, kao i dimenzijama reaktora i cevovoda.
[0010] Posle određivanja optimalnog PRP, optimalna i energetski najefikasnija potrošnja pare biće utvrđena prilagođavanjem površine izlaznog otvora npr. reaktora za prethodnu obradu eksplozijom pare odgovarajućem PRP prema inventivnom postupku. U okviru predmetnog pronalaska, poželjna je prethodna obrada eksplozijom pare.
[0011] U poželjnom primeru izvođenja, FPP odabran je unutar opsega od 2.00 do
poželjno od 2.50 do 4.00 posebno poželjno od 2.25 do 3.90 pri čemu su opsezi
od 2.25 do 3.80 i od 2.25 do 3.75 takođe poželjni. Prema tome, izbor FPP unutar
opsega od 2.5 do 4.0 je naročito poželjan, budući da se tako postiže maksimalna ušteda pare, dok su istovremeno opšti uslovi postupka najefikasniji, uz nizak rizik od začepljenja i ekonomski povoljan maseni protok.
[0012] U sledećem poželjnom primeru izvođenja biomasa je lignocelulozna biomasa. Lignocelulozna biomasa uključuje, ali nije ograničena na biljni materijal kao što je pšenična slama, ječmena slama, pirinčana slama, drvo, drveni iver, otpaci iz pilane i fabrike papira, kukuruzna stočna hrana, ostaci pri preradi šećerne trske, i drugi poljoprivredni ostaci, namenski energetski usevi, komunalni papirni otpad, i bilo koji drugi materijal biomase koji sadrži celulozu, hemicelulozu, ksilozu i lignin. Materijal biomase poželjno ima sadržaj suve materije (DM) od 30 do 95 tež.%, dalje poželjno od 40 do 90 tež.% i takođe poželjno od 50 do 85 tež.%.
[0013] U poželjnom primeru izvođenja, PRP je odabran iz opsega od 0.002 do 1.000
poželjno od 0.003 do 0.800 dalje poželjno od 0.004 do 0.550 dok su opsezi od
0.003 do 0.010 i 0.004 do 0.009 kao i 0.250 do 0.850 i 0.300 do 0.750 takođe poželjni. Opsezi od 0.250 do 0.850 i 0.300 do 0.750 su poželjni za mesta malog obima proizvodnje i za takozvana pilot-postrojenja sa brzinom prenosa mase odabranim iz opsega od 50 kg/h do 5 t/h.
[0014] Opsezi od 0.003 do 0.010 i 0.004 do 0.009 su poželjni za mesta velikog obima proizvodnje sa brzinom prenosa mase odabranom iz opsega od više od 5 t/h do 100 t/h.
[0015] U sledećem poželjnom primeru izvođenja sadržaj vlage u biomasi poželjno je od 5 do 60 tež.%, poželjno od 8 do 55 tež.% i najpoželjnije od 10 do 50 tež.%, dok su opsezi od 10 do 25 tež.% i 30 do 60 tež.% takođe poželjni.
[0016] U sledećem poželjnom primeru izvođenja sadržaj ksiloze u biomasi odabran je unutar opsega od 10.0 do 30.0 tež.%, poželjno od 17.0 do 27.0 tež.%, posebno poželjno od 20.0 do 25.0 tež.%, dok su opsezi od 17.0 do 24.0 tež.% i 18.0 do 23.0 tež.% takođe poželjni.
[0017] U sledećem poželjnom primeru izvođenja pritisak pare odabran je unutar opsega od 8.0 do 15.0 bara, poželjno od 8.5 do 12.5 i najpoželjnije od 9.0 do 12.0 bara.
[0018] U sledećem poželjnom primeru izvođenja temperatura tokom prethodne obrade poželjno je odabrana unutar opsega od 150 do 200 °C, poželjno od 160 do 190 °C i najpoželjnije od 165 do 185 °C.
[0019] U sledećem poželjnom primeru izvođenja, maseni protok ṁ je odabran iz opsega od 50 do 100 000 kg/h, poželjno od 100 do 50000 kg/h, dalje poželjno od 250 do 35000 kg/h i najpoželjnije od 400 do 25000 kg/h. Opsezi od 50 kg/h do 5 000 kg/h i 250 kg/h do 1 000 kg/h su poželjni za mesta malog obima proizvodnje i takozvana pilot-postrojenja. Opsezi od 5000 kg/h do 50000 kg/h i 10 000 do 25 000 kg/h su poželjni za mesta velikog obima proizvodnje, takozvanu industrijsku proizvodnju.
[0020] U sledećem poželjnom primeru izvođenja, prethodna obrada biomase sprovodi se tokom vremena odabranog iz opsega od 1 minuta do 20 minuta, poželjno od 5 minuta do 15 minuta i najpoželjnije od 8 minuta do 10 minuta.
[0021] U predmetnoj prijavi, "površina izlaznog otvora" (OA) definisana je kao površina (merena u mm2) kao što je prikazano na slici 1 (referentni broj (1)). "Površina izlaznog otvora", prema predmetnom pronalasku, prema tome čini mesto gde biomasa pod pritiskom napušta reaktor i meri se na spoljnom zidu reaktora (takođe videti sliku 1).
[0022] U poželjnom primeru izvođenja, površina izlaznog otvora je odabrana iz opsega od 10 do 17000 mm2 , poželjno od 30 do 10000 mm<2>, dalje poželjno od 50 do 6700 mm<2>, posebno poželjno od 55 do 5500 mm2 , takođe posebno poželjno od 60 do 4750 mm<2>i od 63 do 4500 mm<2>. Opsezi od 55 do 90 mm2 i 60 do 75 mm2 , kao i od 3000 do 17000 mm2 i od 4000 do 6300 mm2 takođe su poželjni. Opsezi od 55 do 90 mm2 i 60 do 75 mm2 su poželjni za mesta malog obima proizvodnje i takozvana pilot-postrojenja sa brzinom prenosa mase odabranom iz opsega od 50 kg/h do 5 t/h. Opsezi od 3000 do 17000 mm2 i od 4000 do 6300 mm2 su poželjni za mesta velikog obima proizvodnje sa brzinom prenosa mase odabranom iz opsega od više od 5 t/h do 100 t/h.
[0023] U sledećem poželjnom primeru izvođenja, površina izlaznog otvora je krug sa prečnikom odabranim iz opsega od 2 do 150 mm, poželjno od 4 do 100 mm i najpoželjnije od 8 do 75 mm, dok su opsezi od 2 do 15 mm i 4 do 20 mm, kao i od 35 do 150 mm i od 40 do 100 mm i od 45 do 75 mm takođe poželjni. Opsezi od 2 do 15 mm i 4 do 20 mm su poželjni za mesta malog obima proizvodnje i takozvana pilot-postrojenja sa brzinom prenosa mase odabranom iz opsega od 50 kg/h do 5 t/h. Opsezi od 35 do 150 mm i od 40 do 100 mm, kao i od 45 do 75 mm su poželjni za mesta velikog obima proizvodnje sa brzinom prenosa mase odabranom iz opsega od više od 5 t/h do 100 t/h.
[0024] U posebno poželjnom primeru izvođenja, površina izlaznog otvora opremljena je mlaznicom kao što je, u svrhu primera, prikazano na slici 2.
[0025] Mlaznica sadrži cevasto telo sa prvim otvorenim krajem i drugim otvorenim krajem. Mlaznica je prilagođena da se umetne i poveže sa izlaznim otvorom reaktora za eksploziju pare, pri čemu je drugi otvoreni kraj spojen na cevovod za prenošenje prethodno obrađene biomase do najmanje jednog drugog uređaja, koji poželjno sadrži separator, a prvi otvoreni kraj se postavlja u jednoj liniji sa unutrašnjim zidom reaktorskog suda, ili se pruža u reaktorski sud. Unutrašnja površina cevastog tela mlaznice sadrži urezanu spiralnu strukturu.
[0026] Urezana spiralna struktura mlaznice značajno dodatno redukuje potrošnju pare u sistemu za hidrotermalnu prethodnu obradu.
[0027] U poželjnom primeru izvođenja, korak navoja urezane spiralne strukture je u opsegu od 1 do 300 mm, poželjno od 10 do 150 mm, poželjnije od 20 do 100 mm i najpoželjnije od 30 do 60 mm. Naročito poželjno je 30, 40, 50 i 60 mm.
[0028] Dužina mlaznice je u opsegu od 1 do 3500 mm, poželjno od 10 do 1000 mm, i poželjnije od 30 do 600 mm, dalje poželjno od 60 do 500 mm. Najpoželjnije su dužine od 50, 60, 80, 100, 200, 300, 400 i 500 mm. Dužina i korak navoja urezane spiralne strukture mogu pogodno da se izaberu tako da se dobije oko 1 do 5 punih namotaja i poželjno 2 puna namotaja.
[0029] Površina poprečnog preseka unutrašnje površine mlaznice je u opsegu od 10 do 17000 mm<2>, poželjno od 10 do 9000 mm<2>, dalje poželjno od 20 do 8000 mm<2>, poželjnije od 50 do 700 mm<2>, takođe poželjno od 60 do 5000 mm<2>. Dodatno poželjni opsezi su od 10 do 150 mm<2>, od 30 do 100 mm2 i od 50 do 80 mm2 , kao i opsezi od 1000 mm2 do 8000 mm2 , od 1500 do 7000 mm2 i od 2000 do 6000 mm2. Što je manja površina poprečnog preseka unutrašnje površine mlaznice, manja je i ukupna potrošnja pare.
[0030] Mlaznica može da ima bilo koji pogodna oblik. Međutim, poželjno, oblik poprečnog preseka unutrašnje površine mlaznice je kružni ili elipsoidni, čime se smanjuju turbulencije toka materijala biomase.
[0031] Dubina urezane spiralne strukture je u opsegu od 0.1 do 15 mm, poželjno od 0.5 do 10 mm, i poželjnije od 1 do 5 mm, dok je od 1.5 do 3 mm takođe poželjno.
[0032] Širina urezane spiralne strukture je u opsegu od 0.1 do 3 mm, poželjno od 0.5 do 2 mm, i poželjnije od 1.0 do 1.5 mm.
[0033] Mlaznica može uopšteno da bude napravljena od bilo kog materijala koji je stručnjaku u oblasti poznat kao pogodan za svrhu pronalaska. Mlaznice su poželjno napravljene od materijala velike otpornosti na abraziju, kao što je keramički materijal, kao što je aluminijum oksid, i poželjnije od materijala aluminijum oksida visoke čistoće, i najpoželjnije od aluminijum oksida koji ima čistoću veću od 92 % i poželjnije ima čistoću od 99.7 %, naročito poželjno, ima čistoću od 99.50 do 99.99%. Poželjna je otpornost na abraziju od najmanje 1800 MPa tvrdoće po Vikersu. Naročito poželjna je otpornost na abraziju od najmanje 2000 MPa tvrdoće po Vikersu, dok je najmanje 2500 MPa najpoželjnije.
[0034] U poželjnom primeru izvođenja, mlaznica je dizajnirana onako kako je prikazano na sl. 2. Mlaznica 16 sadrži uglavnom cilindrično cevasto telo 30 sa prvim otvorenim krajem 32 i drugim otvorenim krajem 34. Cevasto telo 30 ima uglavnom kružni poprečni presek. Unutrašnja površina 36 zida cevastog tela 30 ima urezanu spiralnu strukturu. Prikazane strukture na sl. 2 ne odgovaraju nužno stvarnim dimenzijama mlaznice 16. Samo donja polovina dela mlaznice 16 je prikazana, tako da je urezana spiralna struktura na unutrašnjoj površini 36 zida vidljiva. Spiralna struktura sastoji se od mnoštva žlebova 40 dubine 1 mm i širine 1.5 mm. Korak navoja žlebova 40 iznosi do 30 mm, tako da svaki žleb 40 obrazuje dva namotaja duž cele dužine od 60 mm mlaznice 16.
[0035] Mlaznica 16 prikazana na sl.2 poželjno je napravljena od komercijalno dostupnog materijala aluminijum oksida velike čistoće (Al2O399.7%). Kod mlaznice 16, napravljene od ovog materijala, posle 200 h rada nije detektovana nikakva abrazija. Prema tome, mlaznica 16 ne samo da redukuje potrebnu količinu pare u hidrotermalnoj prethodnoj obradi biomase, već keramička mlaznica 16 takođe omogućava ujednačeniji režim rada, budući da postupak prethodne obrade ne mora da se prekida zbog održavanja.
[0036] Bez ograničavanja obima predmetnog pronalaska, sledeći primeri izvođenja prema tabelama 1 do 4 su naročito poželjni:
Tabela 1
[0037] Sledeći poželjni primeri izvođenja definisani su u tabeli 2
[0038] Sledeći poželjni primeri izvođenja definisani su u tabeli 3
[0039] Sledeći poželjni primeri izvođenja definisani su u tabeli 4
Slike i primeri
[0040] Sledeći primeri i slike ilustruju poželjne primere izvođenja pronalaska, ali nisu ograničavajući za obim pronalaska ili patentnih zahteva.
Sl. 1 prikazuje poželjan položaj i primer izvođenja površine izlaznog otvora OA reaktora za prethodnu obradu eksplozijom pare
Sl. 2 prikazuje poželjan primer izvođenja opreme mlaznice
[0041] Na slici 1 referentni broj (1) označava površinu izlaznog otvora OA, referentni broj (2) označava cevovod za sprovođenje prethodno obrađenog materijala biomase do drugog uređaja, referentni broj (3) označava spoljašnji zid reaktora (4) za prethodnu obradu i referentni broj (5) označava prirubnicu za fiksiranje cevovoda (2) na reaktor (4).
[0042] Sastav materijala biomase analiziran je u skladu sa metodom NREL (Nacionalna laboratorija za obnovljivu energiju, SAD) i ASE (Savez za održivu energiju, LLC za Odeljenje za energiju): "Određivanje strukturnih ugljenih hidrata i lignina u biomasi", verzija 08-03-2012.
[0043] Sledeće komponente su određene:
Sadržaj suve materije (DM)
Glukoza (celuloza, glukan)
Ksiloza (ksilan)
Pepeo
Lignin (nerastvorljiv u kiselini)
[0044] Za precizno navođenje, rezultati su prilagođeni oduzimanjem sadržaja pepela.
Primer izračunavanja za primer 1-0:
Sadržaj suve materije: 85.0%
Glukoza (celuloza, glukan):
Glukoza (celuloza, glukan): 33.2% ⇒ 33.2% / ((100-6.0%) / 100) = 35.3% Ksiloza (ksilan) 21.3% ⇒ 21.3% / ((100-6%) / 100) = 22.7%
Pepeo 6.0%
Lignin (nerastvorljiv u kiselini)
Lignin (nerastvorljiv u kiselini) 15.6% ⇒ 15.6% / ((100-6%) / 100) = 16.6% Sadržaj vlage je izračunat oduzimanjem izmerene DM: 15 tež.%
Primer 1-0 (uporedni) Pšenična slama (vlaga 15 tež.%) FPP 0.7
[0045] Bale pšenične slame su razdvojene u drobilici za bale (Tietjen) opremljenoj rotacionim strugačima koji rade pri brzini od 3000 rpm čime su dobijene čestice veličine od 10 do 40 cm. Ova veličina čestica osigurava ravnomeran transport materijala i režim rada u sledećem koraku mlevenja. Materijal biomase bio je pneumatski prevezen u mlin sa čekićima (Tietjen VDK 4.1) koji je radio pri brzini od 3000 rpm sa sitima promera 30 mm gde je pšenična slama sečena na komade prosečne veličine čestica od 1 do 5 cm.
[0046] Isečena pšenična slama transportovana je do reaktora za termičku prethodnu obradu pomoću dovodnog valjka sa šiljcima (Metso; PDF 2545), a zatim pomoću pužnog transportera (Metso; FFS 211) i pužnog čepa (Metso; ADI 180). Pomoću dovodnog valjka sa šiljcima, maseni protok ṁ je podešen na 400 kg (DM)/h. Pšenična slama je imala sadržaj suve materije od 85 tež.%, sadržaj
ksiloze od 22.7 tež.% i sadržaj lignina od 16.6 tež.%, što je rezultovalo u PRP od 0.47 .
[0047] U reaktorskom sudu za prethodnu obradu (Metso; RHA 740) pšenična slama je podvrgnuta kontinuiranoj prethodnoj obradi parom na temperaturi od 160°C tokom 5 min bez dodavanja bilo kakvih hemikalija. Potrošnja pare, izmerena pomoću uređaja Vortex Flowmeter Proline<®>proizvođača Endress & Hauser, iznosila je 1.755 kg/h. Nakon ove hidrotermalne prethodne obrade, obrađena pšenična slama je transportovana u ciklon (Schrader; DN1200) za razdvajanje organskih materijala od gasova.
[0048] Reaktorski sud za prethodnu obradu imao je izlazni otvor sa površinom poprečnog preseka
od oko 283 mm2 i odabrani FPP (parametar obrade sirovine) bio je 0.7 . Izmerena količina upotrebljene pare po 1 kg DM iznosila je 4.4 kg. Rezultati su prikazani u tabeli 5.
Primer 1-A Pšenična slama (vlaga 15 tež.%) FPP 3.3
[0049] Priprema biomase urađena je kao što je definisano u primeru 1-0. Sastav je bio identičan kao
u primeru
[0050] FPP (parametar obrade sirovine) je izmenjen na 3.3 podešavanjem površine izlaznog otvora na 65 mm2. Izmerena potrošnja pare iznosila je 403 kg/h, i odgovarala je specifičnoj potrošnji pare od 1.0 kg po 1 kg DM, što predstavlja efektivno smanjenje potrošnje pare od 77% u poređenju sa primerom 1-0. Rezultati su prikazani u tabeli 5.
Primer 1-B Pšenična slama (vlaga 15 tež.%) FPP 2.3
[0051] Priprema biomase urađena je kao što je definisano u primeru 1-0. Pšenična slama imala je sadržaj suve materije od 85 tež.%, sadržaj ksiloze od 21.3 tež.% i sadržaj lignina od 15.6 tež.% što je
rezultovalo u PRP od 0.47 FPP (parametar obrade sirovine) je izmenjen na 2.3
podešavanjem površine izlaznog otvora na 90 mm<2>. Izmerena potrošnja pare iznosila je 558 kg/h, i odgovarala je specifičnoj potrošnji pare od 1.4 kg po 1 kg DM, što predstavlja efektivno smanjenje potrošnje pare od 68.2% u poređenju sa primerom 1-0. Rezultati su prikazani u tabeli 5.
Primer 1-C Pšenična slama (vlaga 15 tež.%) FPP 7.0
[0052] Priprema biomase urađena je kao što je definisano u primeru 1-0. Sastav je bio identičan kao
u primeru
[0053] FPP (parametar obrade sirovine) je izmenjen na 7.0 podešavanjem površine izlaznog otvora na 30 mm2. Izmerena potrošnja pare iznosila je 186 kg/h, i odgovarala je specifičnoj potrošnji pare od 0.5 kg po 1 kg DM. Rezultati su prikazani u tabeli 5.
Primer 1-D Pšenična slama (vlaga 20 tež.%) FPP 3.7
[0054] Priprema biomase urađena je kao što je definisano u primeru 1-0. Pšenična slama imala je sadržaj suve materije od 80 tež.%, sadržaj ksiloze od 21.3 tež.% i sadržaj lignina od 15.6 tež.% što je
rezultovalo u PRP od 0.41
[0055] FPP (parametar obrade sirovine) je izmenjen na 3.7 podešavanjem površine izlaznog otvora na 65 mm2. Izmerena potrošnja pare iznosila je 403 kg/h, i odgovarala je specifičnoj potrošnji pare od 1.0 kg po 1 kg DM, što predstavlja efektivno smanjenje potrošnje pare od 77.0% u poređenju sa primerom 1-0. Rezultati su prikazani u tabeli 5.
Primer 1-E Pšenična slama (vlaga 10 tež.%) FPP 2.3
[0056] Priprema biomase urađena je kao što je definisano u primeru 1-0. Pšenična slama imala je sadržaj suve materije od 90 tež.%, sadržaj ksiloze od 20.0 tež.% i sadržaj lignina od 17.0 tež.% što je
rezultovalo u PRP od 0.67
[0057] FPP (parametar obrade sirovine) je izmenjen na 2.3 podešavanjem površine izlaznog otvora na 65 mm2. Izmerena potrošnja pare iznosila je 403 kg/h, i odgovarala je specifičnoj potrošnji pare od 1.0 kg po 1 kg DM, što predstavlja efektivno smanjenje potrošnje pare od 77.0% u poređenju sa primerom 1-0. Rezultati su prikazani u tabeli 5.
Primer 2-0 (uporedni) Pšenična slama (vlaga 15 tež.%) FPP 0.8
[0058] Bale pšenične slame su razdvojene u drobilici za bale (Tietjen) opremljenoj rotacionim strugačima koji rade pri brzini od 3000 rpm čime su dobijene čestice veličine od 10 do 40 cm. Ova veličina čestica osigurava ravnomeran transport materijala režim rada u sledećem koraku mlevenja. Materijal biomase bio je pneumatski prevezen u mlin sa čekićima (Tietjen) koji je radio pri brzini od 3000 rpm sa sitima promera 30 mm gde je pšenična slama sečena na komade prosečne veličine čestica od 1 do 5 cm.
[0059] Isečena pšenična slama transportovana je do reaktora za termičku prethodnu obradu pomoću dovodnog valjka sa šiljcima (Metso), a zatim pomoću pužnog transportera (Metso) i pužnog čepa (Metso). Pomoću dovodnog valjka sa šiljcima, maseni protok ṁ je podešen na 25000 kg (DM)/h.
Sastav je bio identičan kao u primeru 1-B (PRP = 0.008 ).
[0060] U reaktorskom sudu za prethodnu obradu (Metso), pšenična slama je podvrgnuta kontinuiranoj prethodnoj obradi parom na temperaturi od 160°C tokom 5 min bez dodavanja bilo kakvih hemikalija. Potrošnja pare, izmerena pomoću uređaja Vortex Flowmeter Proline<®>proizvođača Endress & Hauser iznosila je 1.755 kg/h. Nakon ove hidrotermalne prethodne obrade, obrađena pšenična slama je transportovana u ciklon (Schrader) za razdvajanje organskih materijala od gasova.
[0061] FPP (parametar obrade sirovine) je izmenjen na 0.8 podešavanjem površine izlaznog otvora na 16000 mm2. Izmerena potrošnja pare iznosila je 99200 kg/h, i odgovarala je specifičnoj potrošnji pare od 4.0 kg po 1 kg DM. Rezultati su prikazani u tabeli 5.
Primer 2-A Pšenična slama (vlaga 15 tež.%) FPP 3.1
[0062] Priprema biomase urađena je kao što je definisano u primeru 2-0. Sastav je bio identičan kao
u primeru
[0063] FPP (parametar obrade sirovine) je izmenjen na 3.1 podešavanjem površine izlaznog otvora na 4 200 mm2. Izmerena potrošnja pare iznosila je 26 040 kg/h, i odgovarala je specifičnoj potrošnji pare od 1.0 kg po 1 kg DM što predstavlja efektivno smanjenje potrošnje pare od 73.8% u poređenju sa primerom 2-0. Rezultati su prikazani u tabeli 5.
Primer 3-0 (uporedni) Kukuruzna stočna hrana (vlaga 17 tež.%) FPP 0.6
[0064] Priprema biomase urađena je kao što je definisano u primeru 1-0. Kukuruzna stočna hrana imala je sadržaj suve materije od 83 tež.%, sadržaj ksiloze od 19.7 tež.% i sadržaj lignina od 17.8
tež.% što je rezultovalo u PRP od 0.547 . FPP (parametar obrade sirovine) je izmenjen na
0.6 podešavanjem površine izlaznog otvora na 283 mm<2>. Izmerena potrošnja pare iznosila je 1811 kg/h, i odgovarala je specifičnoj potrošnji pare od 4.5 kg po 1 kg DM. Rezultati su prikazani u tabeli 5.
Primer 3-A Kukuruzna stočna hrana (vlaga 17 tež.%) FPP 0.6
[0065] Priprema biomase urađena je kao što je definisano u primeru 1-0. Kukuruzna stočna hrana
bila je identična kao u primeru 3-0 (PRP od 0.547 FPP (parametar obrade sirovine)je
izmenjen na 2.9 podešavanjem površine izlaznog otvora na 63 mm<2>. Izmerena potrošnja pare iznosila je 403 kg/h, i odgovarala je specifičnoj potrošnji pare od 1.0 kg po 1 kg DM što predstavlja efektivno smanjenje potrošnje pare od 77.7% u poređenju sa primerom 3-0. Rezultati su prikazani u tabeli 5.
Primer 3-B Kukuruzna stočna hrana (vlaga 30 tež.%) FPP 0.6
[0066] Priprema biomase urađena je kao što je definisano u primeru 1-0. Kukuruzna stočna hrana imala je sadržaj suve materije od 70 tež.%, sadržaj ksiloze od 19.7 tež.% i sadržaj lignina od 17.8
tež.% što je rezultovalo u PRP od 0.412 . FPP (parametar obrade sirovine) je izmenjen na
3.6 podešavanjem površine izlaznog otvora na 67 mm<2>. Izmerena potrošnja pare iznosila je 429 kg/h, i odgovarala je specifičnoj potrošnji pare od 1.1 kg po 1 kg DM što predstavlja efektivno smanjenje potrošnje pare od 76.3% u poređenju sa primerom 3-0. Rezultati su prikazani u tabeli 5.
Primer 4-0 (uporedni) Kukuruzna stočna hrana (vlaga 17 tež.%) FPP 0.7
[0067] Priprema biomase urađena je kao što je definisano u primeru 2-0. Kukuruzna stočna hrana
bila je identična kao u primeru 3-0, što je rezultovalo u PRP od 0.009 FPP (parametar
obrade sirovine) je izmenjen na 0.7 podešavanjem površine izlaznog otvora na 16 000 mm2. Izmerena potrošnja pare iznosila je 102400 kg/h, i odgovarala je specifičnoj potrošnji pare od 4.1 kg po 1 kg DM. Rezultati su prikazani u tabeli 5.
Primer 4-A Kukuruzna stočna hrana (vlaga 17 tež.%) FPP 3.0
[0068] Priprema biomase urađena je kao što je definisano u primeru 4-0. Kukuruzna stočna hrana
bila je identična kao u primeru 3-0, što je rezultovalo u PRP od 0.009 FPP (parametar
obrade sirovine) je izmenjen na 3.0 podešavanjem površine izlaznog otvora na 3800 mm<2>. Izmerena potrošnja pare iznosila je 24320 kg/h, i odgovarala je specifičnoj potrošnji pare od 1.0 kg po 1 kg DM što predstavlja efektivno smanjenje potrošnje pare od 76.3% u poređenju sa primerom 4-0. Rezultati su prikazani u tabeli 5.
Primer 5-0 (uporedni) Ječmena slama (vlaga 13 tež.%) FPP 0.7
[0069] Priprema biomase urađena je kao što je definisano u primeru 1-0. Ječmena slama imala je sadržaj suve materije od 87 tež.%, sadržaj ksiloze od 18.8 tež.% i sadržaj lignina od 14.2 tež.% što je
rezultovalo u PRP od 0.521 FPP (parametar obrade sirovine) je izmenjen na 0.7
podešavanjem površine izlaznog otvora na 283 mm<2>. Izmerena potrošnja pare iznosila je 1641 kg/h, i odgovarala je specifičnoj potrošnji pare od 4.1 kg po 1 kg DM. Rezultati su prikazani u tabeli 5.
Primer 5-A Ječmena slama (vlaga 13 tež.%) FPP 2.9
[0070] Priprema biomase urađena je kao što je definisano u primeru 5-0. Ječmena slama bila je
identična kao u primeru 5-0 što je rezultovalo u PRP od 0.521 FPP (parametar obrade
sirovine) je izmenjen na 2.9 podešavanjem površine izlaznog otvora na 66 mm<2>. Izmerena potrošnja pare iznosila je 383 kg/h, i odgovarala je specifičnoj potrošnji pare od 1.0 kg po 1 kg DM što predstavlja efektivno smanjenje potrošnje pare od 76.7% u poređenju sa primerom 5-0. Rezultati su prikazani u tabeli 5.
Primer 6-0 (uporedni) Ječmena slama (vlaga 13 tež.%) FPP 0.7
[0071] Priprema biomase urađena je kao što je definisano u primeru 2-0. Ječmena slama bila je
identična kao u primeru 5-0 što je rezultovalo u PRP od 0.008 FPP (parametar obrade
sirovine) je izmenjen na 0.7 podešavanjem površine izlaznog otvora na 16 000 mm<2>. Izmerena potrošnja pare iznosila je 92800 kg/h, i odgovarala je specifičnoj potrošnji pare od 3.7 kg po 1 kg DM. Rezultati su prikazani u tabeli 5.
Primer 6-A Ječmena slama (vlaga 13 tež.%) FPP 2.7
[0072] Priprema biomase urađena je kao što je definisano u primeru 6-0. Ječmena slama bila je
identična kao u primeru 6-0 što je rezultovalo u PRP od 0.008 FPP (parametar obrade
sirovine) je izmenjen na 2.7 podešavanjem površine izlaznog otvora na 4 500 mm<2>. Izmerena potrošnja pare iznosila je 26100 kg/h, i odgovarala je specifičnoj potrošnji pare od 1.0 kg po 1 kg DM što predstavlja efektivno smanjenje potrošnje pare od 71.9% u poređenju sa primerom 6-0. Rezultati su prikazani u tabeli 5.
Primer 7-0 (uporedni) Ostaci pri preradi šećerne trske (vlaga 40 tež.%) FPP 1.0
[0073] Priprema biomase urađena je kao što je definisano u primeru 1-0. Ostaci pri preradi šećerne trske imali su sadržaj suve materije od 60 tež.%, sadržaj ksiloze od 22.0 tež.% i sadržaj lignina od
19.2 tež.% što je rezultovalo u PRP od 0.345 . FPP (parametar obrade sirovine) je izmenjen
na 1.0 podešavanjem površine izlaznog otvora na 283 mm<2>. Izmerena potrošnja pare iznosila je 1557 kg/h, i odgovarala je specifičnoj potrošnji pare od 3.9 kg po 1 kg DM. Rezultati su prikazani u tabeli 5.
Primer 7-A Ostaci pri preradi šećerne trske (vlaga 40 tež.%) FPP 3.9
[0074] Priprema biomase urađena je kao što je definisano u primeru 7-0. Ostaci pri preradi šećerne
trske bili su identični kao u primeru 7-0 što je rezultovalo u PRP od 0.345 FPP (parametar
obrade sirovine) je izmenjen na 3.9 podešavanjem površine izlaznog otvora na 74 mm<2>. Izmerena potrošnja pare iznosila je 407 kg/h, i odgovarala je specifičnoj potrošnji pare od 1.0 kg po 1 kg DM što predstavlja efektivno smanjenje potrošnje pare od 73.9% u poređenju sa primerom 7-0. Rezultati su prikazani u tabeli 5.
Primer 8-0 (uporedni) Ostaci pri preradi šećerne trske (vlaga 40 tež.%) FPP 1.1
[0075] Priprema biomase urađena je kao što je definisano u primeru 2-0. Ostaci pri preradi šećerne
trske bili su identični kao u primeru 7-0 što je rezultovalo u PRP od 0.006 FPP (parametar
obrade sirovine) je izmenjen na 1.1 podešavanjem površine izlaznog otvora na 16 000 mm2. Izmerena potrošnja pare iznosila je 88000 kg/h, i odgovarala je specifičnoj potrošnji pare od 3.5 kg po 1 kg DM. Rezultati su prikazani u tabeli 5.
Primer 8-A Ostaci pri preradi šećerne trske (vlaga 40 tež.%) FPP 3.8
[0076] Priprema biomase urađena je kao što je definisano u primeru 8-0. Ostaci pri preradi šećerne
trske bili su identični kao u primeru 8-0 što je rezultovalo u PRP od 0.006 FPP (parametar
obrade sirovine) je izmenjen na 3.8 podešavanjem površine izlaznog otvora na 4750 mm<2>. Izmerena potrošnja pare iznosila je 26125 kg/h, i odgovarala je specifičnoj potrošnji pare od 1.0 kg po 1 kg DM što predstavlja efektivno smanjenje potrošnje pare od 70.3% u poređenju sa primerom 8-0. Rezultati su prikazani u tabeli 5.
Tabela 5

Claims (10)

  1. Patentni zahtevi 1. Postupak za smanjenje potrošnje energije tokom prethodne obrade biomase, naznačen time, što
    je parametar obrade sirovine FPP odabran unutar opsega od 1.5 do 7.0 , gde se parametar obrade sirovine FPP određuje na sledeći način:
    pri čemu se parametar otpornosti na prethodnu obradu PRP određuje na sledeći način:
  2. 2. Postupak prema patentnom zahtevu 1, pri čemu je parametar obrade sirovine FPP odabran unutar opsega od 2.0 do 4.5 .
  3. 3. Postupak prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, u kome je biomasa lignocelulozna biomasa.
  4. 4. Postupak prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, pri čemu je parametar otpornosti na prethodnu obradu PRP biomase odabran unutar opsega od 0.002 do 1.000 pri čemu se parametar otpornosti na prethodnu obradu PRP određuje na sledeći način:
  5. 5. Postupak prema patentnom zahtevu 4, pri čemu je parametar otpornosti na prethodnu obradu PRP biomase odabran unutar opsega od 0.003 do 0.80 .
  6. 6. Postupak prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, u kome biomasa ima odnos lignina prema glukozi od 0.35 do 0.60 tež.%
  7. 7. Postupak prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, u kome je sadržaj vlage biomase odabran unutar opsega od 5 do 60 tež.%.
  8. 8. Postupak prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, u kome je sadržaj ksiloze u biomasi odabran unutar opsega od 10.0 do 30.0 tež.%.
  9. 9. Postupak prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, u kome je pritisak pare odabran unutar opsega od 8.0 do 15.0 bara.
  10. 10. Postupak prema bilo kom od prethodnih patentnih zahteva, u kome se prethodna obrada biomase sprovodi tokom vremena odabranog iz opsega od 1 minuta do 20 minuta.
RS20191428A 2016-09-02 2016-09-02 Postupak za smanjenje potrošnje energije tokom prethodne obrade biomase RS59552B1 (sr)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP16187062.1A EP3290494B1 (en) 2016-09-02 2016-09-02 Process for reduction of energy consumption during the pretreatment of biomass

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RS59552B1 true RS59552B1 (sr) 2019-12-31

Family

ID=56958730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RS20191428A RS59552B1 (sr) 2016-09-02 2016-09-02 Postupak za smanjenje potrošnje energije tokom prethodne obrade biomase

Country Status (17)

Country Link
US (1) US10941519B2 (sr)
EP (1) EP3290494B1 (sr)
CN (1) CN109661455B (sr)
AR (1) AR109486A1 (sr)
AU (1) AU2017318311B2 (sr)
BR (1) BR112019004227B8 (sr)
CA (1) CA3034987C (sr)
DK (1) DK3290494T3 (sr)
EA (1) EA035694B1 (sr)
ES (1) ES2752824T3 (sr)
HR (1) HRP20192061T1 (sr)
HU (1) HUE046127T2 (sr)
MY (1) MY199882A (sr)
PL (1) PL3290494T3 (sr)
RS (1) RS59552B1 (sr)
SI (1) SI3290494T1 (sr)
WO (1) WO2018041679A1 (sr)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2137318A4 (en) 2007-03-14 2012-01-04 Univ Toledo PRE-TREATMENT OF BIOMASS
CN101909713B (zh) 2007-11-02 2013-06-26 得克萨斯A&M大学体系 用于预处理生物质的系统和方法
WO2011046816A1 (en) * 2009-10-12 2011-04-21 E. I. Du Pont De Nemours And Company Methods to improve monomeric sugar release from lignocellulosic biomass following alkaline pretreatment
US8877012B2 (en) * 2012-10-24 2014-11-04 Andritz Inc. Piping system from reactor to separator and method to control process flow
EP3045234A1 (en) * 2015-01-16 2016-07-20 Clariant International Ltd. Process for the decomposition of biomass

Also Published As

Publication number Publication date
CN109661455B (zh) 2020-06-05
WO2018041679A1 (en) 2018-03-08
EP3290494A1 (en) 2018-03-07
HRP20192061T1 (hr) 2020-02-21
AU2017318311A1 (en) 2019-03-14
CA3034987A1 (en) 2018-03-08
EA035694B1 (ru) 2020-07-27
SI3290494T1 (sl) 2019-11-29
BR112019004227B8 (pt) 2022-08-30
AU2017318311B2 (en) 2019-06-27
BR112019004227B1 (pt) 2021-01-19
DK3290494T3 (da) 2019-10-28
ES2752824T3 (es) 2020-04-06
AR109486A1 (es) 2018-12-12
CA3034987C (en) 2020-04-28
BR112019004227A2 (pt) 2019-05-28
HUE046127T2 (hu) 2020-02-28
EA201990608A1 (ru) 2019-08-30
EP3290494B1 (en) 2019-08-14
CN109661455A (zh) 2019-04-19
PL3290494T3 (pl) 2020-02-28
US10941519B2 (en) 2021-03-09
MY199882A (en) 2023-11-27
US20190185775A1 (en) 2019-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yoo et al. Thermo-mechanical extrusion pretreatment for conversion of soybean hulls to fermentable sugars
Karunanithy et al. Effect of extruder parameters and moisture content of switchgrass, prairie cord grass on sugar recovery from enzymatic hydrolysis
Mathias et al. An investigation on citrus peel as the lignocellulosic feedstock for optimal reducing sugar synthesis with an additional scope for the production of hydrolytic enzymes from the aqueous extract waste
Uyan et al. Bioconversion of hazelnut shell using near critical water pretreatment for second generation biofuel production
Gaur et al. Bench scale dilute acid pretreatment optimization for producing fermentable sugars from cotton stalk and physicochemical characterization
Germec et al. Ultrasound‐assisted dilute acid hydrolysis of tea processing waste for production of fermentable sugar
Adjalle et al. The effect of organic nitrogenous compound content and different pretreatments on agricultural lignocellulosic biomass characterization methods
Torrado et al. The impact of particle size on the dilute acid hydrolysis of giant reed biomass
RS59552B1 (sr) Postupak za smanjenje potrošnje energije tokom prethodne obrade biomase
RS56889B1 (sr) Metoda za prethodno tretiranje biomasa pre konverzije u biogorivo
AU2016371681B2 (en) Steam saving device
Mithra et al. Lime pretreatment associated compositional and ultrastructural changes in selected root and vegetable processing residues
KR102134409B1 (ko) 고농도의 바이오매스를 포함하는 물리적 전처리된 바이오매스 조성물
Cuevas et al. Influence of solid loading on D-xylose production through dilute sulphuric acid hydrolysis of olive stones
Zheng Mechanical pretreatment of corncobs for bioethanol production by a twin-screw extruder
Theerarattananoon Evaluation and characterization of pelleted biomass from selected resouces for ethanol production
Eze et al. A COMPARATIVE STUDY ON THE INFLUENCE OF TEMPERATURE AND ACID CONCENTRATION ON WASTE AGRICULTURAL CELLULOSE BIOMASS DEGRADATION
Yilmazer et al. Mustafa Germec, Fadime Demirel, Nurullah Tas, Ali Ozcan, Cansu
CA2848176A1 (en) Process for the conversion of a xylan-containing feed
Brandon et al. Engineering and environmental resilience of plants with improved biomass composition
Bansal Evaluation of different agricultural biomass for bioethanol production
Dharmaraj et al. Sugarcane Bagasse as Substrate for Ethanol Production
Karunanithy et al. Research Article Effect of Extruder Screw Speed, Temperature, and Enzyme Levels on Sugar Recovery from Different Biomasses
Kahr et al. Corncobs as Substrate for Oleaginous Yeast–Pretreatment via Steam Explosion and Hydrolysis
Grabber Identifying new lignin bioengineering targets: Monolignol substitute impacts on lignin formation and cell wall utilization