[发明专利]降低生物质预处理期间的能耗的方法

说明书

本发明涉及一种降低生物质预处理期间的能耗的方法。

技术领域

本发明涉及一种降低生物质预处理期间的能耗的方法。

背景技术

许多有机生物质必须经历复杂的预处理方法以能够充分利用其组分。常规的生物质预处理方法包括使用蒸汽来分解有机材料的结构。极常用于例如木质纤维素生物质的一种有效的预处理方法是蒸汽爆破。在这种类型的预处理中，在启动自发膨胀以分解纤维前，需要大量的蒸汽来将生物质加压到某一超压。因此，高能量成本使得许多预处理方法对于工业规模应用而言无利可图。

例如，这种方法已知于Chiaramonti D.等的木质纤维素乙醇生产的预处理方法的综述和创新方法的开发。Biomass and Bioenergy，2012，46：25-35。

发明内容

目前，本发明的发明人惊奇地发现，通过优化过程中的原料加工，在这种预处理方法期间的蒸汽消耗可以被最小化。

因此，本发明的发明人提供了一种降低生物质预处理期间的能耗的方法，其特征在于，原料加工参数FPP选自

由此按如下测定原料加工参数：

由此通过使包含加压生物质的反应器的出口区域适应于生物质的特定预处理抗性参数来进行原料加工的优化。预处理抗性取决于木质素和木糖含量以及水分含量和相应生物质的传质速率。

“原料加工参数”FPP也可以称为“生物质加工参数”或“生物质转变参数”。所有三个术语被认为可同义使用。由此按以下测定预处理抗性参数PRP：

因此，本发明的发明人惊奇地发现，某种原料的预处理抗性取决于木质素含量与木糖含量、水分含量和传质速率的特定比例。通常由相应的预处理系统以及反应器和管道尺寸预先测定传质速率。

在测定PRP之后，最佳和最节能的蒸汽消耗将通过使例如蒸汽爆破预处理反应器的出口区域适配于本发明方法的相应PRP来确定。在本发明中，蒸汽爆破预处理是优选的。

在优选的实施方式中，FPP选自优选特别优选其中和的范围也是优选的。

因此，在范围内选择FPP是特别优选的，因为达到了最大的蒸汽节省，同时一般工艺条件最有效，具有低堵塞风险和经济上有利的质量流量。

在进一步优选的实施方案中，生物质是木质纤维素生物质。木质纤维素生物质包括但不限于植物材料，如小麦秸秆、大麦秸秆、稻草、木材、木片、锯木厂和造纸厂废弃物、玉米秸秆、甘蔗渣和其他农业残渣、专用能源作物、城市废纸和包含纤维素、半纤维素、木糖和木质素的任何其他生物质材料。生物质材料的干物质(DM)含量优选为30-95wt.-％，进一步优选为40-90wt.-％，还优选为50-85wt.-％。

在优选的实施方式中，PRP选自优选进一步优选然而和以及和的范围也是优选的。和的范围优选用于小型生产场所和所谓的中试规模工厂，其中传质速率选自50kg/h-5t/h。

和的范围优选用于大型生产场所，其传质速率选自大于5t/h至100t/h的范围。

在进一步优选的实施方案中，生物质的水分含量优选为5-60wt.-％，优选8-55wt.-％，最优选10-50wt.-％，然而10-25wt.-％和30-60wt.-％的范围也是优选的。

在进一步优选的实施方案中，生物质的木糖含量在10.0-30.0wt.-％，优选17.0-27.0wt.-％，特别优选20.0-25.0wt.-％的范围内选择，然而17.0-24.0wt.-％和18.0-23.0wt.-％的范围也是优选的。