WO2014056484A1 - Verfahren zur hydrolyse von pelletierfähigen biomassen mittels halogenwasserstoffsäuren - Google Patents

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Definitions

  • plant biomass can be digested by means of hydrohalic acids in such a way that the carbohydrates present in the plant in the form of cellulose, hemicellulose, starch and / or oligomerized form are extracted, depolymerized and dissolved in the acid.
  • hydrohalic acids There are a variety of methods known, which has enforced industrially only the Bergius-Rheinau process. The general principle of hydrolysis was realized in upright and sequential reactors, with the acid passed through the reactors at various concentrations (see DE 927139).
  • CONFIRMATION COPY Laboratory scale for example, tested for straw and achieved good results.
  • high solids concentrations could be achieved (30% DM in the solution).
  • This is the classical method by using vertical reactors even possible, however, the acid must be pumped through a substantially larger volume, since the density of filling of, for example, chopped straw from about 0.06-0.1 kg / 1 lie 't , This a much larger number of reactors, which ultimately leads due for the same 'biomass throughput to a considerable investment costs increase.
  • the mashing of the straw by pumping however, inevitably leads to an effect that compensates for this fact.
  • Disadvantage of the proposed approach is the sophisticated apparatus design.
  • the invention described here allows a very simple adaptation of the classical method, so that annual or slightly woody plants according to the essential feature of the classical method, the passage of a liquid phase through a stationary solid phase, can be saccharified without it a significant increase in the investment costs.
  • the first modification is based on the fact that weak lignified biomasses can usually be pelleted. That is, they are compacted prior to loading into the hydrolysis reactor.
  • the corresponding compaction device must therefore not be acid-resistant, which should lead to a significant cost savings.
  • the density of the filling of straw for example, can be increased by a factor of 8. Compared with the traditional loading of wood chips (about 200-230 kg / m 3 ), this would correspond approximately to a halving of the reactor volume to be installed.
  • the sole filling with pellets can cause them to swell so much upon introduction of the acid that a uniform flow ⁇ can no longer be guaranteed.
  • the acid flows along the reactor walls along the swollen biomass.
  • the second modification of the classical method ⁇ is based on the clarification of the mechanism of lignin coagulation in the hydrolysis of weakly woody biomass, and in the laboratory the behavior of the solid residue during hydrolysis in glass containers.
  • the decisive effect will be described by means of a simplified representation of the hydrolysis process.
  • the first phase begins with the slow introduction of the acid. During the introduction, a diffusion into the plant material occurs, whereby the hydrolytic process starts immediately.
  • the first phase ends with the reactor being completely filled with acid, which is considered to be complete hydrolysis in the technical sense.
  • the solid residue at this time has a lower density than the liquid surrounding it. It comes to a kind of floating in the reactor. The strength of the solid residue has subsided elementary, since the cellulose composite has been dissolved out by the acid.
  • the second phase begins with the introduction of the water from above and the displacement of the acid according to the density principle. This means that, given a correspondingly slow and uniform introduction, ideally no mixing of the specifically heavier hydrolyzate solution with the specific 1 lesser water takes place. This means that the phase boundary between heavy and light phase migrates from the top starting through the reactor and thus also through the solid residue. As ⁇ mentioned above, the density of the residue is less' than that of the hydrolyzate. However, it is much higher than that of the water coming from above. The part of the solid residue in the water "pushes" Accordingly down while floating in the hydrolyzate part strives to above. It is to 'the phase boundary consequently a Compression.
  • the lignin compound of wood proves to be so strong in practice that the flow of liquids is not hindered. However, this is different for weakly woody biomass such as straw.
  • the lignin composite is continuously compacted, so that practically at the lower end of the lignin body, a plug is formed, which in the best case flows around only laterally. In the worst case it comes to a blockage. This effect was described in the above-mentioned patent as "caking".
  • the lignin compound is distributed with its entire weight along the lateral lower wall and no longer alone on the bottom of the reactor.
  • the compressing effect during displacement is reduced. Structurally, this effect can be supported by the fact that on the side lower wall modifications, such as notches, are made on the wall, which hinder slipping of the lignin residue. ⁇
  • pelleting is redefined here. It is a compaction of biomass with the aim to produce individual bodies, so-called pellets, which in themselves have such a strength that they can be used in bulk as bulk material.

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Abstract

Die Erfindung betrifft den hydrolytischen Aufschluss von pflanzlichen Biomassen mittels Halogenwasserstoffsäuren vorzugsweise so genannter Salzsäure. In der Vergangenheit wurden vorzugsweise holzartige Biomassen hydrolysiert, da andersartige Biomassen, beispielsweise Stroh, nur in einer sehr viel geringeren Dichte in die Reaktoren gefüllt werden können und im Laufe des Verfahrens zur Kompaktierung neigen. Die Erfindung löst dieses Problem durch zwei Modifikationen. Erstens, pelletierfähige Biomassen werden vollständig oder teilweise in Form von Pellets eingefüllt und damit eine stark erhöhte Fülldichte erreicht. Zweitens, die Hydrolysereaktoren werden schräg, vorzugsweise zwischen 30° und 60° angeordnet und eine Kompaktierung unterbunden. Für jede pelletierfähige Biomasse ist die wirtschaftliche Wirksamkeit beider Modifikationen in praktischen Versuchen zu ermitteln. Es ist möglich, dass eine der beiden Modifikationen entfallen kann.

Description

Verfahren zur Hydrolyse von pelletierfähigen Biomassen mittels Halogenwasserstoffsäuren
Stand der Technik
Es ist allgemein bekannt, dass pflanzliche Biomassen mittels Halogenwasserstoffsäuren dahingehend aufgeschlossen werden können, dass die in der Pflanze in Form von Zellulose, Hemizellulose , Stärke und/oder oligomerisierter Form vorhandenen Kohlenhydrate extrahiert, durch die Säure depolymerisiert und in ihr gelöst werden. Es ist eine Vielzahl an Verfahren bekannt, wobei sich industriell nur das Bergius-Rheinau-Verfahren durchgesetzt hat. Das allgemeine Prinzip der Hydrolyse wurde in aufrecht stehenden und hintereinander geschalteten Reaktoren verwirklicht, wobei die Säure in verschiedenen Konzentrationen durch die Reaktoren geleitet wurde (siehe DE 927139) .
Anwendung fand dieses Verfahren jedoch vorzugsweise- bei Nadelholz. Im Patent DE 3539492 wird der Grund für diese Einschränkung kurz benannt. Wichtig ist es demnach, dass „die nach Hydrolyse zurückbleibenden Ligninteilchen eine solche Festigkeit aufweisen, dass die entstehende Zucker-Salzsäurelösung noch durch die Ligninschicht strömen kann und dass das Ligningerüst nicht zu einem festen Kuchen zusammenbackt, der keine Filtration mehr zuläßt." Insbesondere „schwach verholzte einjährige
Pflanzen" ..." konnten nach diesem Verfahren nicht oder nur unter sehr erschwerten Bedingungen verarbeitet werden." In eigenen Untersuchungen konnte der Mechanismus für dieses „Zusammenbacken" geklärt und eine einfache apparative Lösung gefunden werden.
Weiterhin wird im Patent DE 3539492 eine Lösung für das oben erwähnte Problem gegeben. In einem Reaktor wird die Biomasse zusammen mit Salzsäure und HCl-Gas mittels Umpumpen über einen Kühler vermengt und gleichzeitig die dabei entstehende Wärme abgeführt . Diese Vorgehensweise wurde, wie im Patent ausgeführt, im
BESTÄTIGUNGSKOPIE Labormaßstab beispielsweise für Stroh getestet und erzielte gute Ergebnisse. Hervorzuheben* ist dabei die Tatsache, dass hohe Feststoffkonzentrationen .erreicht werden konnten (30% TS in der Lösung) . Dies ist beim klassischen Verfahren mittels Verwendung von senkrecht stehenden Reaktoren zwar auch möglich, die Säure muss jedoch durch ein wesentlich größeres Volumen gepumpt werden, da die Dichte der Befüllung von beispielsweise Strohhäcksel bei ungefähr 0,06-0,1 kg/1 lieg't. Dies bedingt bei gleichem 'Biomassedurchsatz eine wesentlich größere Anzahl von Reaktoren, was letztendlich zu einer beträchtlichen Investitionskostenerhöhung führt. Das Einmaischen des Strohs mittels Umpumpen führt dagegen zwangsweise zu einem Effekt, der diesen Umstand ausgleicht. Nachteil der vorgeschlagenen Vorgehensweise ist die anspruchsvolle apparative Gestaltung. Die einzumaischende Masse wird im Reaktor selbst durch sich bewegende Einrichtungen kompaktiert (Energieaufwand) und muss mittels spezieller Pumpen, die säurefest · als auch in der Lage sein müssen, Feststoffe zu fördern, über einen speziell dafür entworfenen Kühler geführt werden. Im Gegensatz dazu kommt das klassische Verfahren mit einer
Pumpe für die durchzuleitenden Flüssigkeiten, ohne bewegliche Einbauten im Reaktor- und ohne Kühler aus.
Die Erfindung
Die hier beschriebene Erfindung ermöglicht in sehr einfacher Weise eine Anpassung des klassischen Verfahrens, so dass einjährige bzw. schwach verholzte Pflanzen entsprechend dem wesentlichen Merkmal des klassischen Verfahrens, der Durchleitung einer flüssigen Phase durch eine stehende feste Phase, verzuckert werden können, ohne dass es zu einer wesentlichen Erhöhung des Investaufwandes kommt. Beschreibung der Erfindung
Die hier beschriebene Erfindung basiert im wesentlichen auf zwei prinzipiellen Modifikationen.
Die erste Modifikation basiert auf dem Umstand, dass schwach verholzte Biomassen zumeist pelletiert werden können. Das heißt, sie werden vor dem Einfüllen in den Hydrolysereaktor kompaktiert. Die entsprechende Kompaktierungseinrichtung muss demnach nicht säurefest sein, was zu einer wesentlichen Kostenersparnis führen dürfte. Damit kann die Dichte der Befüllung beispielsweise von Stroh um den Faktor 8 erhöht werden. Gegenüber der traditionellen Beladung mit Holzchips (ca. 200-230 kg/m3) entspräche dies ungefähr einer Halbierung des zu installierenden Reaktorvolumens. Allerdings hat es sich gezeigt, dass die alleinige Befüllung mit Pellets dazu führen kann, dass diese bei Einleiten der Säure dermaßen aufquellen, dass ein gleichmäßiger Fluss · nicht mehr gewährleistet werden kann. Die Säure fließt entlang der Reaktorwände an der aufgequollenen Biomasse entlang. Es kommt weder zu einer vollständigen Hydrolyse (die Säure gelangt nur unvollständig in die Biomasse) noch können Säure inklusive der herausgelösten Stoffe aus der Biomasse herausgetragen werden. Diesem Umstand wird dadurch begegnet, dass, beispielsweise für Stroh, die Reaktoren mit einer Mischung aus Häcksel und Pellets befüllt werden. Der Anteil beider Bestandteile ermöglicht die genaue Justierung der Beladung. Für Stroh konnte experimentell herausgefunden werden, dass bei einer Beladung von 300 kg/m3 ein Betrieb dem klassischen Verfahren entsprechend gewährleistet werden kann. Dies entspricht immer noch einer Steigerung von 30- 50% gegenüber der klassischen Beladung mit Holz. Ein weiterer Aspekt betrifft die Auswahl und Auslegung der Pumpen, um die Flüssigkeiten durch den Reaktor zu. leiten. Theoretisch müsste es möglich sein, höhere Schüttdichten zu erreichen, wenn die eingesetzten Pumpen (oder die diesen entsprechenden technischen Voraussetzungen) den durch die' dichtere Schüttung bedingten erhöhten Druckverlust überwinden, ohne dass der gleichmäßige Fluss der Flüssigkeiten durch durch die Schüttung gefährdet ist. Diese Variabilität in der Ausgestaltung berührt jedoch nicht die Kernidee, eine höhere Schüttdichte durch eine definierte Zumengung von Pellets zu erhöhen.
Die zweite Modifikation des klassischen Verfahrens^ basiert auf der Klärung des Mechanismus, warum es zu einem „Zusammenbacken" der Ligninschicht bei der Hydrolyse von schwach verholzten Biomassen kommt. Im Labor konnte das Verhalten des festen Rückstandes während der Hydrolyse in gläsernen Behältern eingehend beobachtet werden. Nachfolgend soll der entscheidende Effekt anhand einer vereinfachten Darstellung des Hydrolyse-vorganges beschrieben werden.
Es. sei ein befüllter Reaktor vorausgesetzt. Die erste Phase beginnt mit dem langsamen Einleiten der Säure. Während des Einleitens kommt es zu einer Diffusion in das pflanzliche Material, wobei sofort der hydrolytische Prozess einsetzt. Die erste Phase endet damit, dass der Reaktor vollständig mit Säure gefüllt ist, die Hydrolyse im technischen Sinne als abgeschlossen betrachtet wird. Der feste Rückstand hat zu diesem Zeitpunkt eine geringere Dichte als die ihn umgebende Flüssigkeit. Es kommt quasi zu einem Aufschwimmen im Reaktor. Die Festigkeit des festen Rückstandes hat elementar nachgelassen, da der Zelluloseverbund durch die Säure herausgelöst worden ist.
Die zweite Phase beginnt mit dem Einleiten des Wassers von oben und der Verdrängung der Säure nach dem Dichteprinzip. Dies besagt, dass bei entsprechend langsamer und gleichmäßiger Einleitung idealerweise keine Vermischung der spezifisch schwereren Hydrolysatlösung mit ^dem spezifisch 1 leichteren Wasser erfolgt. Dies bedeutet, dass die Phasengrenze zwischen schwerer und leichter Phase von oben beginnend durch den Reaktor und somit auch durch den festen Rückstand wandert. Wie \ oben erwähnt ist die Dichte des Rückstandes geringer'als die des Hydrolysates. Sie ist jedoch wesentlich höher als die des von oben kommenden Wassers. Der im Wasser befindliche Teil des festen Rückstandes „drückt" demnach nach unten, während der im Hydrolysat schwimmende Teil nach oben strebt. Es kommt an' der Phasengrenze demzufolge zu einer Kompression. Dies kann bei allzu schnellem Einleiten dazu führen, dass die Verdrängung nicht mehr gleichmäßig entlang des gesamten Rohrquerschnittes erfolgt. Die Phasengrenze wandert an der Wandung demnach schneller als im Innern des festen Rückstandes. Diesem Effekt kann man jedoch dadurch begegnen, indem man das Wasser entsprechend langsam einleitet. Die zweite Phase ist dann abgeschlossen, wenn sich aufschwemmende und niederdrückende Kräfte an der Phasengrenze aufheben. In diesem Augenblick sinkt der Ligninkörper zusammen mit der Phasengrenze nach unten. Dies geschieht so lange bis der Ligninkörper den unteren Boden des Reaktors erreicht. Die Bewegung des Ligninkörpers stoppt,' die Bewegung der Phasengrenze jedoch nicht. Der Druck auf das Material entlang der Phasengrenze vergrößert sich jetzt stetig, da der in der Wasserphase befindliche Anteil des Ligninkörpers stetig zunimmt. Nun weist der im Reaktor nach der Hydrolyse verbleibende Ligninverbund je nach Biomasse unterschiedliche Festigkeiten auf. Der Ligninverbund von Holz erweist sich in der Praxis als so fest, dass der Fluß der Flüssigkeiten nicht gehindert wird. Für schwach verholzte Biomassen wie Stroh ist dies jedoch anders. Der Ligninverbund wird kontinuierlich kompaktiert, so dass sich praktisch am unteren Ende des Ligninkörpers ein Pfropf bildet, der im besten Fall nur noch seitlich umströmt wird. Im schlechtesten Fall kommt es zu einer Verstopfung. Dieser Effekt wurde im oben erwähnten Patent mit „Zusammenbacken" umschrieben.
Die technische Lösung erscheint sehr einfach, wurde jedoch erst mit der genauen Betrachtung des hier dargelegten Mechanismus' offensichtlich. Das Problem der Kompaktierung im Prozess der Säureverdrängung wird dadurch behoben, dass die Hydrolysereaktoren nicht senkrecht sondern schräg, in einem bestimmten Winkel, angeordnet werden. Diese Anordnung behindert die Verdrängung der Säure nach dem Dichteprinzip im keinster Weise, da der Prozess sehr langsam ausgeführt wird. Sie hat zudem mehrere Vorteile.
1. Der Ligninverbund verteilt sich mit seinem gesamten Gewicht längs der seitlichen unteren Wandung und nicht mehr alleinig auf den Boden des Reaktors. Der komprimierende Effekt während der Verdrängung wird verringert. Konstruktiv kann dieser Effekt dadurch unterstützt werden, dass an der seitlichen unteren Wandung Modifikationen, beispielsweise Einkerbungen, an der Wandung vorgenommen werden, die ein Abgleiten des Ligninrückstandes behindern. ^
2. Bei gleichem Volumenstrom veringert sich das Absinken der Phasengrenze, da 'Sich die Querschnittsfläche vergrößert hat. Dies ist deshalb wichtig, da dies die Nichtvermischung der Säure- als auch der wässrigen Phase unterstützt.
3. Bei . gleicher Bauhöhe der gesamten Reaktorkonstruktion können längere Reaktoren gebaut werden, was entweder zu einer Erhöhung der Gesamtladung je Reaktor führt oder zu einem besseren Verhältnis von Länge zu Durchmesser. Je länger ein Reaktor bezüglich des Durchmessers desto größer ist das Volumen, das ein beliebiges Volumenelement durchfließen muss und welches damit auf frische Biomasse verzuckernd wirkt.
Mit Hilfe der beiden hier beschriebenen Maßnahmen ist es für die Hydrolyse schwach verholzter Biomassen, wie beispielsweise Stroh, möglich, die Beladung der Reaktoren wesentlich . (Faktor 3-5) zu erhöhen, Probleme der Kompaktierung, wie sie in der Vergangenheit berichtet wurden, zu beheben und trotzdem das klassische Verfahrensprinzip beizubehalten, indem ein Regime aus Salzsäure verschiedenster Konzentrationen und Wasser durch eine feste Phase pflanzlicher Biomasse geleitet und dabei die in der pflanzlichen Biomasse befindliche Zellulose hydrolysiert wird.
Die Ausgestaltung dieser Maßnahmen dürfte in der Praxis je nach Biomasse unterschiedlich ausfallen. Deshalb kann für den Grad Schräge der Reaktoren nur ein Richtwert zwischen 30° und 60° angegeben werden. Gleiches gilt für das Mischungsverhältnis von kompaktierter Biomasse und nicht kompaktierter Biomasse. Die genaue Ausgestaltung muss durch entsprechende Versuche bestimmt werden. Ergibt es sich, dass sich eine bestimmte Biomasse in aufrecht stehenden Reaktoren und ohne Pelletierung wirtschaftlich hydrolysieren läßt, wird damit das bereits bekannte Verfahren verwendet. Die hier gemachte Erfindung 'wäre dann bedeutungslos. Dies dürfte für stark verholzte Biomassen der Fall sein.
Entsprechend dessen kann es im Sinne des hier vorgestellten Verfahrens auch möglich sein, dass nur eine der genannten Modifikationen sich als wirtschaftlich sinnvoll erweist und damit alleinig verf hrensbestimmend wird.
Um die Methodik der Kompaktierung genauer zu beschreiben und damit die Abgrenzung der hier vorgeschlagenen Methodik von anderen Verfahren dazulegen, sei hier der Begriff des Pelletierens nochmals definiert. Es handelt sich dabei um eine Kompaktierung von Biomasse mit dem Ziel einzelne Körper, so genannte Pellets, herzustellen, welche an sich eine solche Festigkeit aufweisen, dass sie in der Menge als Schüttgut verwendet werden können.

Claims

Ansprüche:
1. Verfahren zur Hydrolyse von schwach verholzten Biomassen unter Verwendung von in Wasser gelösten Halogenwasserstoffsäuren, gekennzeichnet dadurch, dass:
a) die Hydrolyse nach dem klassischen Verfahren durchgeführt wird, indem ein Regime aus Säure verschiedenster Konzentrationen und Wasser durch einen Reaktor geleitet wird, in dem sich pflanzliche Biomasse befindet, und diese dadurch hydrolysiert wird,
b) dass die Biomasse in pelletierter und unpelletierter Form gemischt und in den Reaktor gefüllt wird und dies in dem Verhältnis, dass ein Aufquellen der Pellets während des Hydrolyse nicht zu einer Behinderung des Flüssigkeitsstromes führt,
c) dass die Reaktoren schräg, vorzugsweise in einem Winkel von 30-60° angeordnet sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das Verfahrensmerkmal lc) entfällt und eine wirtschaftliche Hydrolyse in aufrecht stehenden Reaktoren erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass das Verfahrensmerkmal 1 b) entfällt und eine wirtschaftliche Hydrolyse- unter Nutzung vollständig unpelletierter Biomasse erfolgt.
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Application Number Priority Date Filing Date Title
CA2887258A CA2887258C (en) 2012-10-13 2013-10-11 Method for hydrolysis of pelletizable biomasses using hydrohalic acids
KR1020157011868A KR20150070223A (ko) 2012-10-13 2013-10-11 할로겐화수소산을 사용하여 펠릿화가능한 바이오매스를 가수분해하는 방법
JP2015535989A JP2015532202A (ja) 2012-10-13 2013-10-11 ハロゲン化水素酸を用いてペレット化可能なバイオマスを加水分解する方法
CN201380053541.4A CN104903469B (zh) 2012-10-13 2013-10-11 用于借助氢卤酸水解可团粒化的生物质的方法
EP13805738.5A EP2906727A1 (de) 2012-10-13 2013-10-11 Verfahren zur hydrolyse von pelletierfähigen biomassen mittels halogenwasserstoffsäuren
MYPI2015000896A MY176029A (en) 2012-10-13 2013-10-11 Method for the hdrolysis of pelletizable biomasses using hydrohalic acids
MX2015004555A MX365332B (es) 2012-10-13 2013-10-11 Método para la hidrólisis de las biomasas peletizables usando hidrácidos de halógeno.
EA201590556A EA028619B1 (ru) 2012-10-13 2013-10-11 Способ и устройство для гидролиза растительных биомасс с помощью галогенводородных кислот
US14/435,180 US10006098B2 (en) 2012-10-13 2013-10-11 Method for the hydrolysis of pelletizable biomasses using hydrohalic acids
BR112015008068A BR112015008068A2 (pt) 2012-10-13 2013-10-11 método para a hidrólise de biomassas peletizáveis usando ácidos halídrico
PH12015500775A PH12015500775B1 (en) 2012-10-13 2015-04-08 Method for hydrolysis of pelletizable biomasses using hydrohalic acids
ZA2015/03229A ZA201503229B (en) 2012-10-13 2015-05-11 Method for hydrolysis of pelletizable biomasses using hydrohalic acids

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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112015005318A5 (de) 2014-11-26 2017-10-12 Green Sugar Gmbh Produktinnovationen Aus Biomasse Verfahren zur Säureführung in Hydrolyseanlagen zur sauren Hydrolyse von pflanzlichen Biomassen mittels konzentrierter Salzsäure
WO2019118565A1 (en) * 2017-12-12 2019-06-20 University Of Louisville Research Foundation, Inc. Torrefied biomass briquettes and related methods
KR102660275B1 (ko) 2018-01-31 2024-04-23 퓨라닉스 테크놀러지스 비.브이. 고상 리그노셀룰로오스 물질의 전환 방법
EA039199B1 (ru) 2018-01-31 2021-12-16 Авантиум Нолидж Сентр Б.В. Способ превращения твердого продукта, содержащего гемицеллюлозу, целлюлозу и лигнин
WO2023021432A1 (de) 2021-08-17 2023-02-23 Frank Kose Verfahren zur hydrolyse von pflanzlichen biomassen unter verwendung von halogenwasserstoffsäure, im speziellen salzsäure
WO2024170042A1 (de) 2023-02-14 2024-08-22 Frank Kose Verfahren zur hydrolyse von lignozellulose

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE927139C (de) 1952-03-22 1955-04-28 Bergin Ag Deutsche Verfahren und Einrichtung zur Hydrolyse von zellulosehaltigem Material mit hochkonzentrierter Salzsaeure
US4199371A (en) * 1977-04-01 1980-04-22 Battelle Memorial Institute Process for continuous acid hydrolysis and saccharification
DE3539492A1 (de) 1985-11-07 1987-05-14 Theodor Dr Riehm Verfahren und vorrichtung zur hydrolyse von lignocellulose
WO2000078446A2 (en) * 1999-06-23 2000-12-28 Rm Materiais Refratários Ltda. An apparatus and process for pre-hydrolysis of biomass
WO2006110902A1 (en) * 2005-04-12 2006-10-19 E. I. Du Pont De Nemours And Company System and process for biomass treatment
US20090050134A1 (en) * 2007-08-22 2009-02-26 Julie Friend Biomass Treatment Method
JP2012161275A (ja) * 2011-02-07 2012-08-30 Kitagawa Iron Works Co Ltd リグノセルロース系バイオマスの糖化方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU535312A1 (ru) * 1974-12-26 1976-11-15 Всесоюзное Научно-Производсвтенное И Проектно-Конструкторское Объединение Микробиологической Промышленности Способ непрерывного гидролиза растительного сырь
SU1751214A1 (ru) * 1990-08-22 1992-07-30 Городищенский Сахарорафинадный Комбинат Им.Хху Съезда Кпсс Колонный диффузионный аппарат
SE501141C2 (sv) 1993-04-16 1994-11-21 Regalco Ab Förfarande för hydrolys av cellulosa- och/eller stärkelsehaltiga material
GB0218019D0 (en) * 2002-08-05 2002-09-11 Ciba Spec Chem Water Treat Ltd Production of a fermentation product
EA011136B1 (ru) * 2004-08-31 2008-12-30 Биотек Прогресс, А.С. Способ и устройство для непрерывной переработки возобновляемого сырья
CN101253276B (zh) * 2005-08-31 2012-10-10 国立大学法人三重大学 以生物质为原料的糖组合物的制造方法
CN101049927B (zh) * 2007-04-18 2010-11-10 清华大学 连续化生产碳纳米管的方法及装置
CN101041835A (zh) * 2007-04-26 2007-09-26 华东理工大学 由纤维素废弃物双稀酸水解制备乙醇的方法
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
DE102008022242A1 (de) * 2008-05-06 2009-11-12 Green Sugar Gmbh Apparatur zur Entfernung von Halogenwasserstoffsäuren aus Biomassehydrolysaten
ES2557305T3 (es) * 2008-07-31 2016-01-25 Purac Biochem Bv Proceso para la producción continua de poliésteres
CN101736631B (zh) * 2008-11-12 2011-12-28 熊鹏 一种高效预处理木质纤维素的工艺
RU2011153546A (ru) * 2009-06-26 2013-08-10 Кобальт Текнолоджиз, Инк. Способ и комплексная система для получения биопродукта
CN101659681B (zh) * 2009-09-30 2012-10-03 济南圣泉唐和唐生物科技有限公司 木糖制品的生产方法
CN101798603B (zh) * 2010-03-22 2013-02-27 华东理工大学 一种木质纤维素类生物质的水解方法
US9371612B2 (en) * 2011-02-22 2016-06-21 Andritz Inc. Method and apparatus to produce pulp using pre-hydrolysis and Kraft cooking

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE927139C (de) 1952-03-22 1955-04-28 Bergin Ag Deutsche Verfahren und Einrichtung zur Hydrolyse von zellulosehaltigem Material mit hochkonzentrierter Salzsaeure
US4199371A (en) * 1977-04-01 1980-04-22 Battelle Memorial Institute Process for continuous acid hydrolysis and saccharification
DE3539492A1 (de) 1985-11-07 1987-05-14 Theodor Dr Riehm Verfahren und vorrichtung zur hydrolyse von lignocellulose
WO2000078446A2 (en) * 1999-06-23 2000-12-28 Rm Materiais Refratários Ltda. An apparatus and process for pre-hydrolysis of biomass
WO2006110902A1 (en) * 2005-04-12 2006-10-19 E. I. Du Pont De Nemours And Company System and process for biomass treatment
US20090050134A1 (en) * 2007-08-22 2009-02-26 Julie Friend Biomass Treatment Method
JP2012161275A (ja) * 2011-02-07 2012-08-30 Kitagawa Iron Works Co Ltd リグノセルロース系バイオマスの糖化方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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