SE1450788A1 - Arrangemang för ett hydrolysförfarande - Google Patents

Arrangemang för ett hydrolysförfarande Download PDF

Info

Publication number
SE1450788A1
SE1450788A1 SE1450788A SE1450788A SE1450788A1 SE 1450788 A1 SE1450788 A1 SE 1450788A1 SE 1450788 A SE1450788 A SE 1450788A SE 1450788 A SE1450788 A SE 1450788A SE 1450788 A1 SE1450788 A1 SE 1450788A1
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
biomass
steam
separation
separation unit
liquid
Prior art date
Application number
SE1450788A
Other languages
English (en)
Other versions
SE538725C2 (sv
Inventor
Anders Thyr
Rjan Ahlgren
Krister Sjöblom
Original Assignee
Valmet Oy
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 Valmet Oy filed Critical Valmet Oy
Priority to SE1450788A priority Critical patent/SE538725C2/sv
Priority to PCT/SE2015/050732 priority patent/WO2015199605A1/en
Priority to BR112016026908-0A priority patent/BR112016026908B1/pt
Priority to EP15811976.8A priority patent/EP3160653B1/en
Priority to US15/321,613 priority patent/US10625190B2/en
Publication of SE1450788A1 publication Critical patent/SE1450788A1/sv
Publication of SE538725C2 publication Critical patent/SE538725C2/sv

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04CAPPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/14Construction of the underflow ducting; Apex constructions; Discharge arrangements ; discharge through sidewall provided with a few slits or perforations
    • B04C5/18Construction of the underflow ducting; Apex constructions; Discharge arrangements ; discharge through sidewall provided with a few slits or perforations with auxiliary fluid assisting discharge
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D19/00Degasification of liquids
    • B01D19/0063Regulation, control including valves and floats
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D19/00Degasification of liquids
    • B01D19/0068General arrangements, e.g. flowsheets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D45/00Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/02Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by utilising gravity
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D45/00Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/08Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04CAPPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/22Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed with cleaning means
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C13SUGAR INDUSTRY
    • C13KSACCHARIDES OBTAINED FROM NATURAL SOURCES OR BY HYDROLYSIS OF NATURALLY OCCURRING DISACCHARIDES, OLIGOSACCHARIDES OR POLYSACCHARIDES
    • C13K1/00Glucose; Glucose-containing syrups
    • C13K1/02Glucose; Glucose-containing syrups obtained by saccharification of cellulosic materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M45/00Means for pre-treatment of biological substances
    • C12M45/06Means for pre-treatment of biological substances by chemical means or hydrolysis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M45/00Means for pre-treatment of biological substances
    • C12M45/20Heating; Cooling

Abstract

En ångavskiljningsenhet för avskiljande av ånga från Iignocellulosahaltigt bio-massamaterial i ett hydrolysförfarande innefattande ett behandlingskärl innefat-tande ett avskiljande avsnitt och ett avsnitt för tillvaratagande av biomassa. Detavskiljande avsnittet är anordnat med minst ett inlopp för att ta emot åtminstonepartiellt hydrolyserat biomassamaterial blandat med ånga och minst ett reglerut-lopp för utsläppande av ångan från kärlet. Ett avsnitt för tillvaratagande av bio-massa anordnat för att åtminstone partiellt vara fyllt med vätska under drift och in-kopplat till det avskiljande avsnittet för att tillvarata biomassamaterialet efteravskiljande från ånga, varvid avsnittet för tillvaratagande av biomassa innefattarett blandningselement för blandning av biomassamaterialet med vätska ochminst en reglerventil för utsläppande av biomassamaterial blandat med vätska.Ett system för hydrolys av Iignocellulosahaltigt biomassamaterial innefattande en sådan avskiljningsenhet presenteras även. Fig.1

Description

10 20 25 30 Tekniskt område Föreliggande uppfinning avser en avskiljningsenhet för ett system för hydrolys av lignocellulosahaltigt biomassamaterial. Exempelvis kan avskiljningsenheten en- ligt föreliggande uppfinning lämpligen användas i ett högtemperaturförfarande för hydrolys av lignocellulosahaltigt biomassamaterial. Föreliggande uppfinning avser även ett system för hydrolys av lignocellulosahaltigt biomassamaterial innefattande en avskiljningsenhet.
Uppfinninqens bakqrund I system för hydrolys av biomassamaterial såsom lignocellulosahaltigt bio- massamaterial används idag ångavskiljningsenheter, såsom cykloner, för att avskilja ångan från biomassamaterialet, som exempelvis kan vara resterfrån jordbruksproduktion, gräs och rester från skogsrelaterad produktion. Efter steget med ångavskiljning matas biomassamaterialet till efterföljande bearbetningssteg, exempelvis med hjälp av en proppskruv. Utrustningen nedströms om ångav- skiljningsenheten kan exempelvis innefatta ett spädningssteg, exempelvis ett spädningskärl eller en spädningsskruv, vari biomassamaterialet spädes. Så- lunda utföres förfarandet i steg vilka erfordrar organ för att mata biomassa- materialet mellan de olika stegen.
I sådana förfaranden och sådan utrustning kan det även vara svårt att tillhanda- hålla ett tillfredsställande trycklås, vilket är speciellt uppenbart när biomassa- materialet saknar inre struktur och har låg nätverksstyrka. Om trycklåset är alltför svagt, finns det en risk för så kallad blow-back (backflöde pga. tryckskillnad), vilket i sin tur kan medföra skador på utrustningen och störningar av förfarandet.
Följaktligen föreligger det ett behov av förbättrad utrustning för ångavskiljning för användning i system för hydrolys av lignocellulosahaltigt biomassamaterial.
Sammanfattninq av uppfinningen Ett ändamål för föreliggande uppfinning är att tillhandahålla förbättrad utrustning för avskiljande av ånga från biomassa i ett system för hydrolys av lignocellu- losahaltig biomassa. 15 20 25 30 Ett annat ändamål för föreliggande uppfinning är att tillhandahålla förbättrad utrustning för avskiljande av ånga från biomassa för användning i ett hög- temperaturförfarande för hydrolys av Iignocellulosahaltig biomassa.
Ytterligare ett ändamål för föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en för- bättrad avskiljningsenhet med förmåga att avskilja ånga i kombination med späd- ning av åtminstone partiellt hydrolyserat biomassamaterial.
Ett annat ändamål för föreliggande uppfinning är att tillhandahålla förbättrad utrustning för avskiljande av ånga från biomassa och spädning av biomassa som harförmåga att tillhandahålla ett trycklås för biomassamaterial som har låg nätverksstyrka.
I sammanhanget för föreliggande uppfinning avser termen ”proppskruvmatare” en matare innefattande en skruv eller liknande roterande organ som har förmåga att mata eller transportera lignocellulosahaltigt material genom mataren vid ökad eller bibehållen densitet och som ger upphov till en väsentligen gas- och fluidtät propp av det lignocellulosahaltiga materialet i riktning mot änden på mataren.
Exempelvis minskar enligt en utföringsform av en sådan proppskruvmatare en tvärsektionsarea i det cirkelformiga höljet i mataren och skruvdiametern i matningsriktningen för att därigenom ge upphov till ett minskande utrymme mel- lan skruven och höljet och sålunda leda till en väsentligen gas- och fluidtät propp av det lignocellulosahaltiga materialet i riktning mot änden på mataren. Enligt en annan utföringsform av en proppskruvmatare är tvärsektionsarean i det cirkel- formiga höljet i mataren konstant medan skruvdiametern och skruvaxeln ökar i matningsriktningen vilket därigenom ger upphov till ett minskande utrymme mel- lan skruven och höljet och sålunda leder till en väsentligen gas- och fluidtät propp av det lignocellulosahaltiga materialet i riktning mot änden på mataren. Såsom är uppenbart för fackmannen finns det andra utföringsformer av matare som upp- fyller detta ändamål och sålunda innefattas i definitionen av termen ”proppskruvmatare”.
Vidare avser i sammanhanget för föreliggande uppfinning termen ”trycklås” en trycksäker barriär eller ett trycksäkert lås som möjliggör olika tryck på respektive sida av barriären. 20 25 30 Enligt en första aspekt av föreliggande uppfinning tillhandahålles en ångavskilj- ningsenhet för avskiljande av ånga från Iignocellulosahaltigt biomassamaterial i ett hydrolysförfarande innefattande ett kärl innefattande en avskiljande del eller ett avskiljande avsnitt och en del eller ett avsnitt för tillvaratagande av biomassa.
Det avskiljande avsnittet är anordnat med minst ett inlopp för att ta emot åtminstone partiellt hydrolyserat biomassamaterial blandat med ånga och minst ett reglerutlopp för utsläppande av ångan från kärlet. Avsnittet för tillvaratagande av biomassa är fyllt åtminstone partiellt med vätska under drift och anordnat för att tillvarata biomassamaterialet efter avskiljande från ånga, varvid avsnittet för tillvaratagande av biomassa innefattar ett blandningselement för blandning av biomassamaterialet med vätska och minst en reglerventil för utsläppande av biomassamaterial blandat med vätska.
Sålunda är föreliggande uppfinning baserad på idén att använda vätska för späd- ning av biomassa i en kombinerad ångavskiljnings- och spädningsenhet för att åstadkomma ett trycklås i enheten. Med andra ord uppnår ångavskiljningsen- heten enligt föreliggande uppfinning en kombinerad ångavskiljning och spädning varvid spädningsvätskan även fungerar som ett trycklås i avskiljningsenheten.
Att spädningsvätskan även används som ett trycklås medför att biomassamate- rial som har olika viskositetsgrader kan bearbetas utan risk för blow-back.
Trycklåsfunktionen tillhandahålles även för material med benägenhet att fastna (som har låg nätverksstyrka).
Systemet enligt föreliggande uppfinning avser en avskiljningsenhet och ett sys- tem för hydrolys av Iignocellulosahaltigt biomassamaterial som exempelvis innefattar träbaserad råvara såsom träflis, sågspån, flisade eller i hammarkvarn malda skogsrester, jordbruksavfall såsom bagasse, sockerrörshalm, vetehalm, majsstjälkar och majsblad, majskolvar och rester av oljepalmsfrukt (så kallade tomma fruktklasar). Andra typer av biomassamaterial innefattar gräs, vass och energisockerrör.
Enligt utföringsformer av föreliggande uppfinning är minst en reglerventil arrangerad för att reglera en vätskenivå i avsnittet för tillvaratagande av bio- maSSa.
Enligt utföringsformer av föreliggande uppfinning innefattar avsnittet för tillvara- 15 20 25 tagande av biomassa en reglerventil för tillsats av vätska för att reglera flödet av vätskan.
Enligt utföringsformer av föreliggande uppfinning är reglerventilen för tillsats av vätska arrangerad för att reglera vätskenivån i avsnittet för tillvaratagande av biomassa.
Enligt utföringsformer av föreliggande uppfinning är kärlets reglerutlopp för ut- släppande av ångan en tryckreglerventil.
Enligt utföringsformer av föreliggande uppfinning är den minst ena reglerventilen och/eller reglerventilen för tillsats av vätska arrangerad(e) för att reglera vätske- nivån i avsnittet för tillvaratagande av biomassa för att åstadkomma ett trycklås.
Enligt utföringsformer av föreliggande uppfinning är kärlet avlångt i vertikal rikt- ning och inloppet är anordnat på ett sådant sätt att biomassan och ångan går in i kärlet tangentiellt i den övre delen av kärlet.
Enligt utföringsformer av föreliggande uppfinning är avsnittet för tillvaratagande av biomassa anordnat under det avskiljande avsnittet på ett sådant sätt att biomassa som rör sig nedåt i det avskiljande avsnittet faller in i avsnittet för till- varatagande av biomassa.
Enligt utföringsformer av föreliggande uppfinning är blandningselementet för blandning av biomassamaterialet med vätska en omrörare.
Enligt utföringsformer av föreliggande uppfinning innefattar det avskiljande avsnittet ett roterbart element anordnat för att bortskaffa biomassamaterial från väggarna i det avskiljande avsnittet under det att elementet roterar.
Enligt utföringsformer av föreliggande uppfinning är det roterbara elementet en roterbar skrapa arrangerad för att bortskaffa biomassamaterial som avsatts på väggarna i kärlet.
Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning är det avskiljande avsnittet anordnat för att möjliggöra för massamaterialet i biomassan att falla fritt nedåt till avsnittet för tillvaratagande av biomassa under påverkan av tyngdkraften.
Enligt ytterligare en aspekt av föreliggande uppfinning tillhandahålles ett system 15 20 25 för ett hydrolysförfarande innefattande minst en reaktor för att åtminstone partiellt hydrolysera Iignocellulosahaltigt biomassamaterial, varvid den minst ena reak- torn innefattar organ för tillsats av ånga. En ångavskiljningsenhet enligt den första aspekten av föreliggande uppfinning är inkopplad för att ta emot det åtminstone partiellt hydrolyserade materialet från den minst ena reaktorn.
Ytterligare lämpliga utföringsformer av anordningen enligt föreliggande uppfin- ning och ytterligare fördelar med föreliggande uppfinning visas av den detalje- rade beskrivningen av utföringsformer.
Kort beskrivning av ritning Föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas såsom exempel mer i detalj med hjälp av utföringsformer och med hänvisning till bifogade ritning, på vilken: Fig. 1 är en schematisk vy av en avskiljningsenhet enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning; Fig. 2 är en schematisk vy av ett system innefattande en avskiljningsenhet enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning; och Fig. 3 är en schematisk vy av ett system innefattande en avskiljningsenhet enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning.
Detaljerad beskrivning av lämpliga utföringsformer På ritningen betecknas liknande eller motsvarande element med samma hän- visningssiffror.
För ändamålet med denna beskrivning avser termen longitudinell den riktning längs vilken en kropp, en del eller ett element har sin största utsträckning. Vidare, när termen longitudinell används i samband med skruvaxlar, motsvarar den longitudinella axeln skruvens rotationsaxel.
Med hänvisning först till fig. 1 diskuteras de allmänna principerna för avskiljnings- enheten enligt föreliggande system. Avskiljningsenheten enligt föreliggande uppfinning kan användas i ett system för hydrolys av biomassa. Biomassa- materialet innefattar lignocellulosahaltiga biomassamaterial, exempelvis trä- baserad råvara såsom träflis, sågspån, flisade eller i hammarkvarn malda 20 25 30 skogsrester, jordbruksavfall såsom bagasse, sockerrörshalm, vetehalm, majs- stjälkar och majsblad, majskolvar och rester av oljepalmsfrukt (så kallade tomma fruktklasar). Andra typer av biomassamaterial innefattar gräs, vass och energi- sockerrör.
Exempelvis kan avskiljningsenheten enligt föreliggande uppfinning lämpligen användas i ett högtemperaturförfarande för hydrolys av biomassa såsom rester från jordbruksproduktion, gräs och resterfrån skogsrelaterad produktion.
Fig. 1 åskådliggör schematiskt en avskiljningsenhet 2 för avskiljande av ånga från biomassamaterial i ett hydrolysförfarande enligt föreliggande uppfinning innefattande ett kärl 7 innefattande en avskiljande del eller ett avskiljande avsnitt 10 anordnat med minst ett inlopp 11 för att ta emot biomassamaterial blandat med ånga och minst ett reglerutlopp 12 för utsläppande av ångan. Enligt ut- föringsformer av föreliggande uppfinning är det avskiljande avsnittet 10 en tryckcyklon. Det avskiljande avsnittet 10 är avlångt i vertikal riktning och inloppet 11 är anordnat på ett sådant sätt att den inkommande strömmen av biomassa och ånga går in i det avskiljande avsnittet 10 tangentiellt i den övre delen av avsnittet 10. Enligt utföringsformer av föreliggande uppfinning har den inkom- mande strömmen av biomassamaterial och ånga en halt av olöslig fast substans på cirka 20-70 % och lämpligen 45-60 %.
I utföringsformer av föreliggande uppfinning utventileras ångan uppåt via en reglerventil 12, såsom en tryckreglerventil. Biomassamaterialet rör sig nedåt längs väggen i kärlet 7. Tryckcyklonen kan köras vid ett tryck av 2-50 bar och vid en temperatur av 130-265 °C.
Kärlet 7 innefattar vidare en del eller ett avsnitt 14 för tillvaratagande av bio- massa fyllt åtminstone partiellt med vätska och anordnat för att tillvarata bio- massamaterialet efter avskiljandet från ånga. Avsnittet 14 för tillvaratagande av biomassa är anordnat vid en undre del av behandlingskärlet 7 och lämpligen under det avskiljande avsnittet 10 på ett sådant sätt att biomassa som rör sig nedåt i det avskiljande avsnittet 10 faller in i avsnittet 14 för tillvaratagande av biomassa. Sålunda är det avskiljande avsnittet 10 anordnat för att möjliggöra för biomassamaterialet att falla fritt ned till avsnittet 14 för tillvaratagande under påverkan av tyngd kraften. 20 25 30 Vätskenivån fungerar som ett trycklås mellan kärlet 7 med det avskiljande avsnit- tet 10 och utsläppet, vilket möjliggör trycksättning av kärlet 7.
Det biomassamaterial som rör sig nedåt genom det avskiljande avsnittet 10 tillvaratas i avsnittet 14 för tillvaratagande av biomassa. I utföringsformer av föreliggande uppfinning är avsnittet 14 för tillvaratagande av biomassa anordnat med en trattliknande form eller en avsmalnande form eller liknande för att tillvarata biomassamaterialet som rör sig nedåt i det avskiljande avsnittet 10.
Avsnittet 14 för tillvaratagande av biomassa innefattar ett blandningselement 15 för blandning av biomassamaterialet med vätska och minst en reglerventil 16 för utsläppande av biomassamaterial blandat med vätska och reglering av vätske- nivån. I avsnittet 14 för tillvaratagande av biomassa blandas det tillvaratagna biomassamaterialet in i vätskan. I utföringsformer av föreliggande uppfinning används en omrörare 15 för att blanda in biomassamaterialet i vätskan. I ut- föringsformer av föreliggande uppfinning har den ström av biomassamaterial som utsläppes från avsnittet för tillvaratagande av biomassa en halt av olöslig fast substans på cirka 5-20 %.
Avsnittet 14 för tillvaratagande av biomassa är lämpligen alltid fyllt med vätska.
Enligt utföringsformer av föreliggande uppfinning innefattar det avskiljande av- snittet 10 ett roterbart element 17 anordnat för att bortskaffa biomassamaterial från väggarna i kärlet under det att elementet roterar. Exempelvis är det roterbara elementet 17 en roterbar skrapa arrangerad för att bortskaffa avsättningar (av- lagringar) av biomassamaterial på väggarna i kärlet. I utföringsformer av förelig- gande uppfinning är den roterbara skrapan ett roterande gängat element eller roterande paddlar.
Enligt utföringsformer av föreliggande uppfinning innefattar avsnittet 14 för tillvaratagande av biomassa en reglerventil 19 för tillsats av vätska för att reglera flödet av vätskan in i avsnittet 14 för tillvaratagande av biomassa.
Den minst ena reglerventilen 16 och/eller reglerventilen 19 för tillsats av vätska kan användas för att reglera nivån av vätskan i avsnittet 14 för tillvaratagande av biomassa för att åstadkomma ett trycklås. Ventilerna 16 och 19 samarbetar tillsammans med reglerventilen 12 för ångutlopp för att åstadkomma ettjuster- 20 25 30 bart ångtryck i det inre av avsnittet 10 för avskiljande av ånga.
Med hänvisning nu till fig. 2 kommer ett system för ett hydrolysförfarande innefat- tande ångavskiljaren enligt föreliggande uppfinning att diskuteras. Minst en reaktor 32 för att åtminstone partiellt hydrolysera lignocellulosahaltigt biomassa- material innefattande organ 34 för tillsats av ånga är arrangerad för att åtminstone partiellt hydrolysera biomassamaterialet. Exempelvis kan den minst ena reaktorn 32 vara två reaktorer anordnade i ett hydrolysförfarande i två steg, såsom kommer att beskrivas i det följande med hänvisning till fig. 3. En ångav- skiljningsenhet 2 enligt föreliggande uppfinning och beskriven i det föregående med hänvisning till fig. 1 är inkopplad för att ta emot det åtminstone partiellt hydrolyserade materialet från den minst ena reaktorn 32. I denna utföringsform av ett system är den minst ena reaktorn 32 inkopplad till ångavskiljningsenheten 2 via en andra ångavskiljare 38. I denna utföringsform kan tryckcyklonen köras vid ett tryck av 2-8 bar och vid en temperatur av 130-180 °C.
Med hänvisning nu till fig. 3 beskrives ett system 100 för behandling av ligno- cellulosahaltigt biomassamaterial i ett hydrolysförfarande vari föreliggande upp- finning kan vara implementerad. I detta såsom exempel givna system är en för- beredande ångning det första steget och slutsteget är en slurry av fullständigt hydrolyserad biomassa. Sålunda tas biomassamaterialet emot i systemet i ett steg 102 med förberedande ångning. Kärlet för förberedande ångning fungerar såsom en buffert för biomassan och tillhandahåller exempelvis en kvarhåll- ningstid på 10 minuter.
Det andra steget är en proppskruvmatare 104. Allt eftersom biomassan förflyttas framåt genom proppskruvmataren 104, sammanpressas biomassan och avvatt- nas. Det sammanpressade materialet bildar en fast propp som fungerar såsom en trycktätning.
Biomassamaterialet matas därefter till ett system för tvåstegshydrolys enligt föreliggande uppfinning, dvs. biomassamaterialet matas till en första reaktoren- het 106.
Efter den första reaktorenheten 106 matas biomassamaterialet vidare till ett arrangemang 120 för matning och avvattning av lignocellulosahaltigt material i ett 20 25 30 hydrolysförfarande mellan den första reaktorenheten 106, vari materialet hydro- lyseras partiellt, och en andra reaktorenhet 114, vari det partiellt hydrolyserade materialet hydrolyseras ytterligare.
Den första reaktorenheten 106 arbetar vid ett första tryck och den andra reaktorenheten arbetar vid ett andra tryck som är högre än det första trycket.
Lämpligen är den första reaktorenheten 106 anordnad för att arbeta i ett tem- peraturintervall mellan 140 °C och 220 °C, lämpligen över 180 °C, med en behandlingstid i ett intervall mellan 1 sekund och 20 minuter, lämpligen mindre än 5 minuter. Vidare är den första reaktorenheten 10 anordnad för att arbeta vid ett tryck inom ett intervall av 5-20 bar, lämpligen mer än 10 bar, och företrädesvis inom ett intervall av 13-16 bar. Den andra reaktorenheten 114 är anordnad för att arbeta i ett temperaturintervall mellan 225 °C och 300 °C, lämpligen över 235 °C, med en behandlingstid i ett intervall mellan 1 sekund och 10 minuter, lämpligen mindre än 1 minut. Vidare är den andra reaktorenheten 114 anordnad för att arbeta vid ett tryck inom ett intervall av 25-50 bar, lämpligen minst 30 bar, och företrädesvis inom ett intervall av 35-45 bar.
Arrangemanget innefattar en första proppskruvmatare 108 anordnad för att ta emot det partiellt hydrolyserade materialet från den första reaktorenheten 106 och anordnad för att sammanpressa, avvattna och transportera materialet, varvid den första skruvmataren är anordnad för att arbeta vid ett tryck av minst det första trycket.
Spädningsorgan 110 är inkopplad för att ta emot material från den första proppskruvmataren 108 och innefattar ett vätskeinlopp för att ta emot tvättvätska, varvid spädningsorganet är anordnad för att bibehålla eller öka trycket.
Ett proppkrossningsorgan kan vara inkopplad mellan den första proppskruv- mataren 108 och spädningsorganet 110 för att krossa proppen och tillhandahålla en trycktätning om proppen går förlorad. Det är även möjligt att tillsätta ånga och/eller syra till biomassan.
En andra proppskruvmatare 112 är anordnad för att ta emot det spädda mate- rialet och är anordnad för att sammanpressa, avvattna och transportera materialet till den andra reaktorenheten 112, varvid den andra skruvmataren är 15 20 25 anordnad för att köras vid ett tryck av minst det första trycket.
Lämpligen tillföres filtratet från både den första och den andra proppskruvmata- ren, 108 och 112, vilket filtrat är rikt på hemicellulosasocker, till en värmeväxlare (ej visad) innan det tillvaratas för vidare bearbetning.
Proppkrossningsorgan 113 kan vara inkopplad mellan den andra propp- skruvmataren 112 och den andra reaktorenheten 114 för att krossa proppen och tillhandahålla en trycktätning om proppen går förlorad. Det är även möjligt att tillsätta ånga och/eller syra till biomassan i spädningsorganet 110.
Efter den andra reaktorenheten 114 överföres det bearbetade biomassa- materialet till en ångavskiljningsenhet 2, exempelvis en ångavskiljare enligt föreliggande uppfinning. Ångavskiljningsenheten 2 kan vara en cyklon vari ångan och biomassamaterialet, eller hydrolysslurryn, från den andra reaktorenheten 114 går in i kärlet tangentiellt längs väggen. Biomassamaterialet faller längs väggen i riktning mot bottnen och ånga avskiljes medelst flashning och rör sig uppåt. Trycket i kärlet regleras med en reglerventil på ångutloppet. Det avskilda materialet utsläppes genom bottnen via en utblåsningsventil. Ångan kan tillvara- tas och användas i steget 102 med förberedande ångning.
Efter spädning tillvaratas utmatningen av biomassamaterial från ångavskiljaren 2 i en utblåsningstank 116 som fungerar som en buffert mellan reaktordelen i för- farandet och de följande stegen för avskiljande och tvättning. Den fasta återsto- den, som främst innehåller lignin, kan exempelvis överföras till ytterligare raffinering eller användas för att producera pellets.
Uppfinningen ska inte anses vara begränsad till de åskådliggjorda utföringsfor- merna, utan kan modifieras och förändras på många sätt av fackmannen, utan att man går utanför omfånget för de bifogade patentkraven.

Claims (15)

10 15 20 25 11 Patentkrav
1. Ångavskiljningsenhet (2) för avskiljande av ånga från Iignocellulosahaltigt biomassamaterial i ett hydrolysförfarande innefattande: ett kärl (7) innefattande ett avskiljande avsnitt (10) anordnat med minst ett inlopp (1 1) för att ta emot åtminstone partiellt hydroiyserat biomassa- material blandat med ånga och minst ett reglerutlopp (12) för utsläppande av ångan från kärlet (7); och varvid kärlet (7) vidare innefattar ett avsnitt (14) för tillvaratagande av biomassa anordnat för att vara fyllt åtminstone partiellt med vätska under drift och för att tillvarata biomassamaterialet efter avskiljande från ånga, varvid avsnittet (14) för tillvaratagande av biomassa innefattar ett bland- ningselement (15) för blandning av biomassamaterialet med vätska och minst en reglerventil (16) för utsläppande av biomassamaterial blandat med vätska.
2. Avskiljningsenhet enligt patentkrav 1, varvid den minst ena reglerventilen (16) är anordnad för att reglera en vätskenivå i avsnittet (14) för tillvaratagande av biomassa.
3. Avskiljningsenhet enligt patentkrav 1 eller 2, varvid avsnittet (14) för tillvaratagande av biomassa innefattar en reglerventil (1 9) för tillsats av vätska för att reglera flödet av vätskan.
4. Avskiljningsenhet enligt patentkrav 3, varvid reglerventilen (19) för tillsats av vätska är arrangerad för att reglera vätskenivån i avsnittet (14) för tillvara- tagande av biomassa.
5. Avskiljningsenhet enligt något av föregående patentkrav, varvid reglerut- loppet (12) i kärlet (10) för utsläppande av ångan är en tryckreglerventil (12).
6. Avskiljningsenhet enligt patentkrav 5, varvid den minst ena reglerventilen (16) och/eller reglerventilen (19) för tillsats av vätska är anordnad(e) för att reglera nivån av vätskan i avsnittet (14) för tillvaratagande av biomassa för att åstadkomma ett trycklås. 20 25 30
7. Avskiljningsenhet enligt något av föregående patentkrav, varvid kärlet (7) är avlångt i vertikal riktning och inloppet (11) är anordnat på ett sådant sätt att biomassan och ångan går in i kärlet (7) tangentiellt i den övre delen av kärlet (7).
8. Avskiljningsenhet enligt något av föregående patentkrav varvid avsnittet (14) för tillvaratagande av biomassa är anordnat under det avskiljande avsnittet (10) på ett sådant sätt att biomassa som rör sig nedåt i det avskiljande avsnittet (10) faller in i avsnittet (14) för tillvaratagande av biomassa.
9. Avskiljningsenhet enligt något av föregående patentkrav, varvid blandníngselementet (15) för blandning av biomassamaterialet med vätska är en omrörare (15).
10. Avskiljningsenhet enligt något av föregående patentkrav, varvid det avskil- jande avsnittet (10) innefattar ett roterbart element (17) anordnat för att bort- skaffa biomassamaterial från väggarna i det avskiljande avsnittet (10) under det att elementet roterar (17).
11. Avskiljningsenhet enligt patentkrav 10, varvid det roterbara elementet är en roterbar skrapa (17) anordnad för att bortskaffa biomassamaterial som av- satts på väggarna i kärlet (7).
12. Avskiljningsenhet enligt patentkrav 11, varvid den roterbara skrapan (17) kan vara ett roterbart gängat element eller ett roterbart element innefattande minst en paddel.
13. Avskiljningsenhet enligt något av föregående patentkrav, varvid det avskil- jande avsnittet (10) är anordnat för att möjliggöra för massamaterialet i bio- massan att falla fritt nedåt till avsnittet (14) för tillvaratagande av biomassa under påverkan av tyngd kraften.
14. System (100) för ett hydrolysförfarande innefattande: minst en reaktor (32, 36) för att åtminstone partiellt hydrolysera ligno- cellulosahaltigt biomassamaterial, varvid den minst ena reaktorn (32, 36) innefattar ett organ (34) för tillsats av ånga; och en ångavskiljningsenhet (2) enligt något av föregående patentkrav inkopp- lad för att ta emot det åtminstone partiellt hydrolyserade materialet från den minst ena reaktorn (32, 36).
15. System enligt patentkrav 14, varvid den minst ena reaktorn (32, 36) är inkopplad till ångavskiljningsenheten (2) via en andra ångavskiljare (38).
SE1450788A 2014-06-26 2014-06-26 Ångavskiljningsenhet och system för hydrolysförfarande innefattande en ångavskiljningsenhet SE538725C2 (sv)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1450788A SE538725C2 (sv) 2014-06-26 2014-06-26 Ångavskiljningsenhet och system för hydrolysförfarande innefattande en ångavskiljningsenhet
PCT/SE2015/050732 WO2015199605A1 (en) 2014-06-26 2015-06-24 A steam separation unit for a system for hydrolysis of lignocellulosic biomass material
BR112016026908-0A BR112016026908B1 (pt) 2014-06-26 2015-06-24 Unidade de separação de vapor, e, sistema para um processo de hidrólise.
EP15811976.8A EP3160653B1 (en) 2014-06-26 2015-06-24 A steam separation unit for a system for hydrolysis of lignocellulosic biomass material
US15/321,613 US10625190B2 (en) 2014-06-26 2015-06-24 Steam separation unit for a system for hydrolysis of lignocellulosic biomass material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1450788A SE538725C2 (sv) 2014-06-26 2014-06-26 Ångavskiljningsenhet och system för hydrolysförfarande innefattande en ångavskiljningsenhet

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE1450788A1 true SE1450788A1 (sv) 2015-12-27
SE538725C2 SE538725C2 (sv) 2016-11-01

Family

ID=54938541

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE1450788A SE538725C2 (sv) 2014-06-26 2014-06-26 Ångavskiljningsenhet och system för hydrolysförfarande innefattande en ångavskiljningsenhet

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10625190B2 (sv)
EP (1) EP3160653B1 (sv)
BR (1) BR112016026908B1 (sv)
SE (1) SE538725C2 (sv)
WO (1) WO2015199605A1 (sv)

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2086701A (en) * 1933-08-30 1937-07-13 Dreyfus Henry Hydrolysis of cellulose
US2108567A (en) * 1935-02-11 1938-02-15 Scholler Heinrich Method of and apparatus for the saccharification of substances containing cellulose
US2739086A (en) * 1952-06-14 1956-03-20 Tennessee Coal & Iron Division Method and apparatus for hydrolyzing cellulosic materials
US2858213A (en) * 1956-04-20 1958-10-28 Condi Engineering Corp Wood chip digestion
US3523911A (en) * 1969-02-26 1970-08-11 Harald F Funk Method of separating components of cellulosic material
SE359331B (sv) * 1970-03-17 1973-08-27 Kamyr Ab
CH585794A5 (sv) * 1974-12-03 1977-03-15 Sulzer Ag
DK139742B (da) * 1975-06-18 1979-04-09 Niro Atomizer As Centrifugalseparator til separering af væske og gas.
ZA803180B (en) * 1979-03-01 1981-11-25 Stoic Combustion Ltd Dust cyclone
FI810523L (fi) * 1980-02-23 1981-08-24 Franz Johann Reitter Foerfarande och anlaeggning foer kontinuerlig hydrolys av cellulosahaltig vaext-biosubstans foer utvinning av socker
US4329158A (en) 1980-06-13 1982-05-11 Air Products And Chemicals, Inc. Air fractionation by pressure swing adsorption
SE512845C2 (sv) * 1998-09-23 2000-05-22 Valmet Fibertech Ab Cyklon för separering av en blandning av ånga och partiklar
ATE267909T1 (de) 1999-07-06 2004-06-15 Voith Paper Patent Gmbh Verfahren und vorrichtung zum ausbringen von störstoffen aus einem hydrozyklon
US6428591B1 (en) * 2000-09-01 2002-08-06 Fluid-Quip, Inc. Pressurized cyclone including agitator assembly
US6997973B2 (en) * 2003-12-02 2006-02-14 Huber Engineered Woods Llc Cyclone with plug prevention
SE0502667L (sv) * 2005-12-02 2006-09-05 Kvaerner Pulping Tech System och förfarande för ångbasning av flis i samband med tillverkning av kemisk cellulosamassa
US8057639B2 (en) * 2008-02-28 2011-11-15 Andritz Inc. System and method for preextraction of hemicellulose through using a continuous prehydrolysis and steam explosion pretreatment process
EP2310418B1 (en) * 2008-07-16 2016-03-30 Renmatix, Inc. Method of extraction of furfural and glucose from biomass using one or more supercritical fluids
BRPI1007109A2 (pt) * 2009-04-20 2018-02-20 Greenfield Ethanol Inc "pré- tratamento de biomassa lignocelulósica através da remoção de compostos inibitórios"
IN2012DN00685A (sv) 2009-06-26 2015-08-21 Cobalt Technologies Inc
US8518336B2 (en) * 2010-01-25 2013-08-27 Mid-Atlantic Technology, Research & Innovation Center, Inc. Cascading planar baffle reactor
BRPI1005516B1 (pt) * 2010-09-03 2019-12-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd aparelho de decomposição de biomassa
MX2013007721A (es) 2010-12-30 2013-11-04 Ivanhoe Energy Inc Metodo, sistema y aparato para la separacion en el procesamiento de materias primas.
CN102247938A (zh) * 2011-04-01 2011-11-23 山东万盛环保科技发展有限公司 水解用旋风分离器
US8877012B2 (en) * 2012-10-24 2014-11-04 Andritz Inc. Piping system from reactor to separator and method to control process flow
SE538262C2 (sv) * 2014-06-26 2016-04-19 Valmet Oy Arrangemang för matning och tvättning av lignocellulosahaltigt material och system för tvåstegsanalys innefattandearrangemanget

Also Published As

Publication number Publication date
SE538725C2 (sv) 2016-11-01
WO2015199605A1 (en) 2015-12-30
BR112016026908A2 (sv) 2017-08-15
BR112016026908B1 (pt) 2022-05-24
EP3160653A4 (en) 2018-02-21
EP3160653B1 (en) 2019-03-27
EP3160653A1 (en) 2017-05-03
US20170157546A1 (en) 2017-06-08
US10625190B2 (en) 2020-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10047408B2 (en) Arrangement and system for a treatment process
US5198074A (en) Process to produce a high quality paper product and an ethanol product from bamboo
US4427453A (en) Two stage continuous hydrolysis of plant biomass to sugars
US4432805A (en) Method for continuous saccharification of cellulose of plant raw material
CA2732084C (en) Method for low water hydrolysis or pretreatment of polysaccharides in a lignocellulosic feedstock
US11236403B2 (en) Method for treating lignocellulosic biomass by impregnation and steam explosion
US6936110B2 (en) Grain fractionation
RU2717097C2 (ru) Способ и устройство для образования фракции лигнина, лигниновая композиция и ее применение
CA2941083C (en) Method for processing a cellulosic feedstock at high consistency
US4025356A (en) Method for continuous hydrolysis of pentose containing material and apparatus for implementing the method
US10625190B2 (en) Steam separation unit for a system for hydrolysis of lignocellulosic biomass material
US20160138218A1 (en) Process and apparatus for biomass cleaning in lignocellulosic biorefineries
US2838481A (en) Method for continuous processing of tall oil and the like
JP7402816B2 (ja) リグノセルロースのバイオマスを処理する方法
US2084250A (en) Process for the production of starch
US3688345A (en) Method for processing fibrous stalks
CN108484798A (zh) 一种甲醇介导疏水高效分离与回用碱性溶液及其溶解半纤维素的方法
US3044541A (en) Continuous digesting and extracting apparatus
US10676760B2 (en) Method for producing ethanol and ethanol producing system
CN105294867A (zh) 一种代血浆中间体的制备方法
US341282A (en) schuman
US1006312A (en) Process of treating potatoes.
US318309A (en) Manufacture of grape-sugar and glucose
GB190624035A (en) Improved Process of Treating Potatoes for Obtaining Starch and a Nutritive Food-stuff.
JP2018524279A (ja) 粗製リグニンを洗浄する方法及び装置、可溶性炭水化物含有画分、固体画分及びそれらの使用