專利名稱：用于預(yù)處理生物質(zhì)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開總體涉及生物質(zhì)處理，并且更具體地涉及用于預(yù)處理生物質(zhì)的系統(tǒng)和方法。相關(guān)申請的交叉引用根據(jù)35U. S. C. § 119(e)，本申請要求2007年11月2日提交的名稱為“BI0MASS PRETREATMENT SYSTEM”的美國臨時專利申請No. 60/985, 059的優(yōu)先權(quán)。
背景技術(shù)：
存在處理生物質(zhì)的多種技術(shù)。通常，在生物質(zhì)的這種“處理”之前，生物質(zhì)被“預(yù)處 理”以便在處理期間提高生物質(zhì)的生物消化性?？梢栽诖嬖谝后w的情況下在高的溫度和壓 力下在反應(yīng)器中執(zhí)行所述生物質(zhì)預(yù)處理過程。諸如酸、堿和氧化劑的特定劑經(jīng)常用于增強 這個過程。示例預(yù)處理過程包括但不限于堿催化的(氨、堿性過乙酸、堿性過氧化物、堿性 溶劑、石灰、氧壓力下的石灰、氫氧化鈉)、非催化的(自動水解、熱水、熱水PH中和、蒸汽)、 酸催化的(使用硫酸濃縮或稀釋的酸、鹽酸、過乙酸、磷酸、二氧化硫)、基于溶劑的(有機溶 劑、其它溶劑)和基于化學(xué)物質(zhì)的(過氧化物、濕法氧化)的那些過程。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個實施例，一種用于生物質(zhì)的熱處理的方法包括允許預(yù)處理反應(yīng)器中的生 物質(zhì)經(jīng)受預(yù)處理反應(yīng)過程。預(yù)處理反應(yīng)過程獲得經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)并一起獲得可溶解成 分。將具有第一溫度的第一液體輸送到預(yù)處理反應(yīng)器中，并且經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)將第一溫 度升高到第二溫度。在第一液體中俘獲可溶解成分的至少一部分，并且從預(yù)處理反應(yīng)器移 除第一液體和第一液體中的可溶解成分的至少一部分。將具有第三溫度的第二液體輸送到 預(yù)處理反應(yīng)器中，并且經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)將第三溫度升高到第四溫度，所述第四溫度小于 第二溫度。本發(fā)明的特定實施例可提供許多技術(shù)優(yōu)點。例如，一個實施例的技術(shù)優(yōu)點可包 括在高效率地回收熱的同時逐漸冷卻和加熱反應(yīng)器中的生物質(zhì)的能力。其它實施例的其 它技術(shù)優(yōu)點可包括同時允許在反應(yīng)器中在預(yù)處理期間產(chǎn)生的可溶解物質(zhì)的提取和移除 的能力。其它實施例的又一些其它技術(shù)優(yōu)點可包括采用稱為“置換提取(displacement extraction)，，的技術(shù)來回收熱和可溶解物質(zhì)、使存在于生物質(zhì)中的液體被進入的液體置換 而沒有任何混合、因此允許更加高效率的提取和熱回收的能力。其它實施例的又一些其它 技術(shù)優(yōu)點可包括利用液體的靜壓頭來保持生物質(zhì)顆粒空隙空間總是充滿液體、因此排斥空 氣、允許滲透速率比當(dāng)僅僅允許液體排出時快得多的能力。其它實施例的又一些其它技術(shù) 優(yōu)點可包括使用高效率的質(zhì)量傳遞技術(shù)來從經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)高效率地回收熱和可溶解 物質(zhì)的能力。其它實施例的又一些其它技術(shù)優(yōu)點可包括避免使用諸如用于提取的螺旋壓榨 機或滾壓機的昂貴的脫水設(shè)備的能力。其它實施例的又一些其它技術(shù)優(yōu)點可包括避免使用 昂貴的熱交換器的能力。其它實施例的又一些其它技術(shù)優(yōu)點可包括提供能使用泵和閥的打
6開和關(guān)閉進行操作的簡單的熱和可溶解物質(zhì)回收系統(tǒng)的能力。其它實施例的又一些其它技 術(shù)優(yōu)點可包括提供能靈活地應(yīng)用于許多不同預(yù)處理技術(shù)的系統(tǒng)的能力。雖然上面已經(jīng)列舉了具體優(yōu)點，多種實施例可包括全部或一些所列舉的優(yōu)點或沒 有所列舉的優(yōu)點。另外，在閱讀以下附圖和說明部分之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解其它技 術(shù)優(yōu)點。


從結(jié)合附圖的詳細(xì)說明將更加徹底地理解本公開的實施例，其中圖IA到IH示出生物質(zhì)預(yù)處理系統(tǒng)的一個實施例，其中生物質(zhì)可經(jīng)受加熱循環(huán)；圖2A到2H示出圖IA到IH的生物質(zhì)預(yù)處理系統(tǒng)，其中生物質(zhì)可經(jīng)受冷卻循環(huán)；圖3示出用于圖IA到IH的生物質(zhì)預(yù)處理系統(tǒng)的箱(tank)的每一個的清除過程 的一個實施例；圖4是示出生物質(zhì)預(yù)處理系統(tǒng)的另一實施例的簡圖，其中設(shè)置多個預(yù)處理反應(yīng) 器；圖5是示出生物質(zhì)預(yù)處理系統(tǒng)的另一實施例的簡圖，其中多個預(yù)處理反應(yīng)器設(shè)置 成圓形布置；并且圖6是示出使用圖4或5的實施例實施預(yù)處理過程的一個實施例的時間圖。
具體實施例方式在開始應(yīng)當(dāng)理解，雖然下面示出本發(fā)明的實施例的示例實施，但可以使用當(dāng)前已 知的或未知的許多技術(shù)來實施本發(fā)明。本發(fā)明決不限于下面示出的示例實施、附圖和技術(shù)。 另外，附圖不必按比例繪制。實際上，最佳熱回收發(fā)生在熱交換器中的兩種液體之間。因為在液體中能容易地 產(chǎn)生湍流，因此熱傳遞是相對高效率的。當(dāng)處理氣體時，使用熱交換器的熱回收也是可行 的，雖然可能需要諸如翼片的熱傳遞輔助設(shè)備。相比之下，從固體交換熱是困難的，除非在 諸如粉末的特殊情況下，所述粉末具有特定程度的流動性，并且在特定情況下，允許足夠混 合以便湍流形成。然而，一些固體能容易地以泥漿的形式帶有足夠小量的液體，所述液體將 增加它們的流動性并且因此允許熱交換發(fā)生在熱交換器中。然而，諸如纖維生物質(zhì)的其它 固體需要非常大量(>固體的量的25倍)的用來漿化的液體，因為體積的原因，所述液體 在成本上高得驚人且不方便。借助這種固體，實現(xiàn)熱傳遞的最佳方法是允許所述固體和熱 傳遞流體的直接緊密接觸。例如，在氣化技術(shù)中，流化床和曳出氣化器允許流體(例如，空 氣)與纖維生物質(zhì)的直接接觸，允許高效率的熱傳遞。在可能使用熱液體(例如水)的生物質(zhì)預(yù)處理技術(shù)中，這種液體是優(yōu)選的熱傳遞 流體。通過在預(yù)處理已經(jīng)發(fā)生后移除反應(yīng)器中的液體并且在下一個預(yù)處理循環(huán)中重新使用 所述液體，可以嘗試一些熱傳遞。然而，不能高效率地回收存在于生物質(zhì)和曳出水中的熱。 此外，不能高效率地移除在預(yù)處理期間釋放的可溶解物質(zhì)。因此，特定實施例的教導(dǎo)認(rèn)識到 發(fā)生很小——如果有的話——軸向混合的置換提取的使用，所述置換提取允許回收存在于 生物質(zhì)床中的液體而不減小液體溫度或可溶解物質(zhì)濃度。另外，特定實施例的教導(dǎo)認(rèn)識到， 通過使用數(shù)個級(stage)，熱和可溶解物質(zhì)的回收可以幾乎是徹底的。
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置換提取是一種相異液體可彼此置換而不明顯混合的過程。如在美國專利 No. 5，772，775中描述的，置換提取過程可以使用例如Meichage效應(yīng)來從甘蔗提取糖。使用 Meichage效應(yīng)，美國專利No. 5，772，775描述了將一床碾碎的甘蔗從水平刮板式輸送器系 統(tǒng)的入口輸送到出口。來自一個具體級的液體被向上泵送以淹沒所述床并置換存在的任何 空氣(即Meichage效應(yīng))。然后，來自下一級的液體用于置換存在于所述床中的液體。已 經(jīng)表明，這種過程相對高效率，與用于糖提取的常規(guī)擴散器中需要的17到19個級相比，借 助僅僅三個級獲得相對好的從甘蔗的糖提取。通常在存在液體(例如，水)的情況下在高的溫度和壓力下在反應(yīng)器中執(zhí)行用來 提高生物消化性的生物質(zhì)預(yù)處理，所述液體可能包含諸如酸、堿、氧化劑的特定劑?？赡芟?望高效率的熱回收以及預(yù)處理期間產(chǎn)生的可溶解物質(zhì)的許多次提取。因此，特定實施例的 教導(dǎo)認(rèn)識到使用由空氣排除(即Meichage效應(yīng))輔助的置換提取，來從生物質(zhì)預(yù)處理回收 熱和可溶解物質(zhì)。作為非限制性示例實施例，各代表一個級的一系列箱可用于逐漸加熱或逐漸冷卻 預(yù)處理反應(yīng)器內(nèi)的生物質(zhì)床。每當(dāng)存在于每個箱/級中的液體被送到預(yù)處理反應(yīng)器時，可 以允許存在于預(yù)處理反應(yīng)器中的液體離開并且被送到下一個箱/級。置換液體可流過所述 床，作為類似于發(fā)生在理想地不發(fā)生軸向混合的層析柱中的現(xiàn)象的前進的前緣。這樣，來自 箱的液體可在任何給定時間置換存在于生物質(zhì)床內(nèi)的液體并且可允許離開的液體維持其 溫度和可溶解物質(zhì)濃度。如果新鮮的生物質(zhì)包含自然可溶解物質(zhì)(例如，糖，蛋白質(zhì))，在具 體實施例中，可能希望在加熱循環(huán)之前提取這些自然可溶解物質(zhì)。除了從農(nóng)作物提取自然 可溶解物質(zhì)的常規(guī)方法(例如，碾磨，擴散)外，也可以使用一組分離的箱，所述組分離的箱 與提出的實施例以相同的方式布置，用來回收預(yù)處理期間產(chǎn)生的熱和可溶解物質(zhì)。在具體實施例中，箱/級的數(shù)量能是獲得足夠的且節(jié)省成本的熱和可溶解物質(zhì)回 收所必要的任何數(shù)量。因為溫度差，在具體實施例中，它可能有益于以較稠密的液體位于反 應(yīng)器的底部以避免不希望的液體浮力的方式來傳遞液體，所述液體浮力將引起軸向混合。 就是說，如果箱中的液體比反應(yīng)器中的液體稠密，它可在反應(yīng)器的底部被引入。相反地，如 果箱中的液體不如反應(yīng)器中的液體稠密，它可在反應(yīng)器的頂部被引入。圖IA到IH示出生物質(zhì)預(yù)處理系統(tǒng)10的一個實施例。生物質(zhì)預(yù)處理系統(tǒng)10大體 上包括構(gòu)造成包含生物質(zhì)的預(yù)處理反應(yīng)器12 ；和許多箱14，每一個所述箱構(gòu)造成在相異 的溫度下容納諸如水的液體。如將在下面詳細(xì)描述的，箱14通過泵連接到預(yù)處理反應(yīng)器 12，所述泵可被操作成從多個箱14的每一個將液體交替地泵送到預(yù)處理反應(yīng)器12，使得生 物質(zhì)的溫度可以利用相對好的效率升高和降低。圖IA到IH的每一個示出生物質(zhì)預(yù)處理過程，所述生物質(zhì)預(yù)處理過程可以施加在 預(yù)處理反應(yīng)器12中包含的生物質(zhì)上。在圖IA中，生物質(zhì)可被加載到預(yù)處理反應(yīng)器12并且 箱14的每一個中的液體被升高到相異溫度。圖IA到IH大體上描述加熱循環(huán)，在所述加熱 循環(huán)中，生物質(zhì)的溫度可逐漸升高到高溫。雖然示出了箱和反應(yīng)器的具體溫度和數(shù)量，但應(yīng) 當(dāng)理解，在其它實施例中可以使用不同溫度和不同數(shù)量的箱和/或反應(yīng)器。在圖IB中，來自箱14a的液體被傳遞到反應(yīng)器以淹沒生物質(zhì)床并移除空氣，一種 被稱為Meichage效應(yīng)的過程。箱14a中的液體維持在40°C。因為反應(yīng)器中的生物質(zhì)較冷， 這可引起溫度下降到近似30°C。
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在圖IC中，處于30°C的曳出液體隨后被可處于60°C的溫度的箱14b中的液體置 換。處于30°C的離開的液體被引到箱14a，而反應(yīng)器中的生物質(zhì)床和液體獲得近似50°C的 中間平衡溫度。在圖ID中，反應(yīng)器中的50°C的液體隨后被可處于80°C的溫度的箱14c中的液體 置換。50°C的液體維持其溫度并且被送到箱14b。隨后，生物質(zhì)床獲得近似70°C的中間平 衡溫度。在圖IE中，反應(yīng)器中的70°C的液體隨后被可處于100°C的溫度的箱14d中的液體 置換。70°C的液體維持其溫度并且被送到箱14c。生物質(zhì)床獲得近似90°C的中間平衡溫度。在圖IF中，反應(yīng)器中的90°C的液體隨后被可處于120°C的溫度的箱14e中的液體 置換。90°C的液體維持其溫度并且被送到箱14d。生物質(zhì)床獲得近似110°C的中間平衡溫度。在圖IG中，反應(yīng)器中的110°C的液體隨后被可處于140°C的溫度的箱14f中的液 體置換。110°c的液體維持其溫度并且被送到箱14e。生物質(zhì)床獲得近似130°C的中間平衡溫度。在圖IH中，預(yù)處理劑可添加到預(yù)處理反應(yīng)器12以使反應(yīng)器達到希望的反應(yīng)溫度。 預(yù)處理劑可以在最后加熱到希望溫度之前或之后被添加，雖然通常優(yōu)選的是，在之前添加 它以使用可能由劑在液體中的稀釋而釋放的任何熱。在一個實施例中，上述預(yù)處理過程可使用水作為介質(zhì)并且可在近似6小時的時間 段上進行。在這個具體實施例中，水維持在160°C，以使整個系統(tǒng)可以被加壓以允許處于這 些相對高的溫度下的預(yù)處理。在一個實施例中，蒸汽可噴射到反應(yīng)器中以將溫度提高到希 望水平，但也能使用任何其它適當(dāng)?shù)募訜釞C構(gòu)。在另一實施例中，在加熱期間和在冷卻期間，用于所有級的置換提取循環(huán)可花費 近似30分鐘來完成。這包括加熱之前的生物質(zhì)的加載和冷卻之后的生物質(zhì)的卸載。在加載 生物質(zhì)之后，可以在熱回收之前或之后添加諸如酸、堿、氧化劑的預(yù)處理劑(如果有的話)。 在一些情況下，諸如當(dāng)使用具有稀釋發(fā)熱的劑(例如生石灰、硫酸)時，在熱回收之后添加 它可能是方便的。這將減小蒸汽或其它加熱介質(zhì)需要的加熱負(fù)荷。在預(yù)處理反應(yīng)期間的反 應(yīng)器中的混合可以在適當(dāng)時實施(例如翻轉(zhuǎn)、液體通過生物質(zhì)床的再循環(huán)、螺旋鉆)。箱/ 級的數(shù)量在圖1A-1H中示出的實施例中是六，雖然可以使用更多或更少的箱/級。圖2A到2H示出描述冷卻循環(huán)的一個實施例的生物質(zhì)預(yù)處理系統(tǒng)10，在所述冷卻 循環(huán)中，根據(jù)圖IA到IH的加熱循環(huán)被加熱的預(yù)處理反應(yīng)器12中的生物質(zhì)的溫度可以逐漸 降低。在圖2A中，預(yù)處理反應(yīng)器12中的生物質(zhì)處于近似160°C的高溫。在預(yù)處理反應(yīng)器 12處于希望溫度并且已經(jīng)添加適當(dāng)?shù)念A(yù)處理劑之后，反應(yīng)進行希望的時間。在預(yù)處理期間， 取決于預(yù)處理反應(yīng)的熱性質(zhì)，可以通過提供蒸汽或其它適當(dāng)?shù)募訜岵牧匣蛲ㄟ^冷卻水來控 制反應(yīng)器中的溫度。在已經(jīng)過去希望的反應(yīng)時間之后，預(yù)處理停止并且冷卻循環(huán)開始。在圖2B中，反應(yīng)器中的160°C的液體隨后被可處于110°C的溫度的箱14e中的液 體置換。160°C的液體維持其溫度并且被送到箱14f。隨后，生物質(zhì)床獲得近似120°C的的 中間平衡溫度。在圖2C中，預(yù)處理反應(yīng)器12中的120°C的液體隨后被處于90°C的溫度的箱14d中的液體置換。120°C的液體維持其溫度并且被送到箱14e。隨后，生物質(zhì)床獲得近似100°C 的中間平衡溫度。在一個實施例中，箱14f中的近似160°C的液體可具有相對高的從預(yù)處理 過程提取的可溶解物質(zhì)的濃度。為避免積聚這些可溶解產(chǎn)物，特定量的這種液體可以被清 除(purge)和送到合適的下游處理機構(gòu)?？梢杂眯迈r(fresh)的液體替換清除的液體，所 述新鮮的液體可以處于周圍溫度或者可以是由與生物轉(zhuǎn)化過程中的其它單元熱聯(lián)合產(chǎn)生 的熱的新鮮液體。雖然在圖2C處的這個實施例中箱14f被示出為被清除，但在其它實施例 中，可以從預(yù)處理反應(yīng)器12直接進行清除而不是將液體輸送到箱14f，參考圖2B。例如，反 應(yīng)器12可以在圖2A處(在處理之后)排出流體并且圖2B-2H的剩余步驟可以繼續(xù)下去。在圖2D中，預(yù)處理反應(yīng)器12中的100°C的液體隨后被處于近似70°C的溫度的箱 14c中的液體置換。100°C的液體維持其溫度并且被送到箱14d。隨后，生物質(zhì)床可具有近 似80°C的中間平衡溫度。在圖2E中，預(yù)處理反應(yīng)器12中的80°C的液體隨后被處于近似50°C的溫度的箱 14b中的液體置換。80°C的液體維持其溫度并且被送到箱14c。隨后，生物質(zhì)床獲得近似 60°C的的中間平衡溫度。在圖2F中，預(yù)處理反應(yīng)器12中的60°C的液體隨后被處于近似30°C的溫度的箱 14a中的液體置換。60°C的液體維持其溫度并且被送到箱14b。隨后，生物質(zhì)床獲得近似 40°C的中間平衡溫度。在圖2G中，預(yù)處理反應(yīng)器12中的40°C的液體隨后被處于近似30°C的通過新鮮水 入口 16引入的新鮮水置換。40°C的液體維持其溫度并且被送到箱14a。隨后，生物質(zhì)床獲 得近似30°C的中間平衡溫度。這種液體被送到箱14a，在箱14a中，它將用于下一個加熱循 環(huán)。在一個實施例中，預(yù)處理反應(yīng)器12中的生物質(zhì)可以使新鮮液體飽和，因此允許經(jīng)預(yù)處 理的生物質(zhì)作為漿體離開系統(tǒng)到達下游生物轉(zhuǎn)化。在另一實施例中，經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)可 以沒有可溶解物質(zhì)，其中下游生物轉(zhuǎn)化可以不是必要的。在這種實施例中，例如，如圖2B-2F 中示出的每個置換可拾取緊鄰先前置換所遺留的可溶解物質(zhì)。另外，在這種實施例中，在每 個相應(yīng)的置換中離開室的流體將比先前置換中離開室的流體具有更少量的可溶解物質(zhì)。在圖2H中，可從預(yù)處理反應(yīng)器12卸載生物質(zhì)和任何曳出液體。圖3示出用來從箱14f置換液體的過程的另一實施例。這個具體清除過程可用于 代替如圖2C中示出的清除過程。在清除濃縮的液體之后，一些液體可以從箱14a到箱14f 的每個順序傳遞。最后，新鮮的液體在箱14a處進入所述系統(tǒng)。在圖2中描述的實施例中， 假定箱14f中的液體的清除和替換將溫度從160°C減小到140°C。在這一點上，箱14中的 所有溫度被重置到圖1中示出的初始溫度并且準(zhǔn)備開始新的加熱循環(huán)。圖4示出生物質(zhì)預(yù)處理系統(tǒng)20的另一實施例，其中多個預(yù)處理反應(yīng)器12可由箱 14服務(wù)。在這個具體實施例中，示出七個預(yù)處理反應(yīng)器12 ；然而，應(yīng)當(dāng)理解，可以使用任何 數(shù)量的預(yù)處理反應(yīng)器12。在這個實施例中，兩個泵22用來執(zhí)行熱和可溶解物質(zhì)的回收。液 體從兩個泵22的移動可以由構(gòu)造在箱14和預(yù)處理反應(yīng)器12的每一個的入口和出口上的 閥24提供。圖5示出生物質(zhì)預(yù)處理系統(tǒng)30的另一實施例，除了箱14和預(yù)處理反應(yīng)器12為了 方便和緊湊而構(gòu)造成圓形布置之外，所述另一實施例類似于圖4的實施例。圖6是示出兩個泵22如何可用于服務(wù)圖4和/或5的七個預(yù)處理反應(yīng)器12的每一個的時間圖。在預(yù)處理花費6小時且加熱和冷卻循環(huán)各花費半小時的一個實施例中，可 實現(xiàn)用于生物質(zhì)預(yù)處理系統(tǒng)20和30的24小時操作時間表。這個時間表是可實現(xiàn)為相對 良好的操作布局的例子。能夠看到，由于在任何給定時間總是有一個預(yù)處理反應(yīng)器12被加 載、加熱、冷卻和卸載，而其它預(yù)處理反應(yīng)器12從事于預(yù)處理，因此這些操作已經(jīng)被布置成 使得設(shè)備以相對高負(fù)荷循環(huán)進行操作。可潛在地使用這個系統(tǒng)的生物質(zhì)預(yù)處理方法能夠是(但不限于)堿催化的(氨、 堿性過乙酸、堿性過氧化物、堿性溶劑、石灰、氧壓力下的石灰、氫氧化鈉)、非催化的(自動 水解、熱水、熱水PH中和、蒸汽)、酸催化的(使用硫酸濃縮或稀釋的酸、鹽酸、過乙酸、磷酸、 二氧化硫)、基于溶劑的(有機溶劑、其它溶劑)、基于化學(xué)物質(zhì)的(過氧化物、濕法氧化) 的那些方法。這個過程使用提取置換來置換發(fā)生預(yù)處理的一個或更多個預(yù)處理反應(yīng)器12 中的液體?？梢詫崿F(xiàn)兩個功能(1)提取預(yù)處理期間產(chǎn)生的水溶性成分；和(2)回收熱。預(yù) 處理反應(yīng)器12伴隨有一系列箱14，每一個箱代表一個提取或回收級，用傳送過預(yù)處理反應(yīng) 器12的液體順序地填充和清空這些箱以在任何給定時間置換存在于那里的液體。這將允 許逐漸地且因此更加高效率地冷卻和加熱反應(yīng)器中的生物質(zhì)。雖然已經(jīng)通過數(shù)個實施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到無數(shù)改變、 變型、變化、轉(zhuǎn)變和修改，并且本發(fā)明意圖包括這種改變、變型、變化、轉(zhuǎn)變和修改，由于它們 落在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
1權(quán)利要求
一種用于生物質(zhì)的熱處理的方法，包括將具有第一溫度的第一液體輸送到包含生物質(zhì)的預(yù)處理反應(yīng)器中，所述第一液體將所述生物質(zhì)的溫度提高到第二溫度；將所述第一液體從所述預(yù)處理反應(yīng)器移除；將具有第三溫度的第二液體輸送到所述預(yù)處理反應(yīng)器中，所述第二液體將所述生物質(zhì)的溫度提高到第四溫度，所述第四溫度高于所述第二溫度；在至少所述第四溫度的溫度下允許所述預(yù)處理反應(yīng)器中的生物質(zhì)經(jīng)受預(yù)處理反應(yīng)過程，所述預(yù)處理反應(yīng)過程獲得經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)；和在所述預(yù)處理反應(yīng)過程之后將第三液體輸送到所述預(yù)處理反應(yīng)器中，所述經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)將所述第三液體的溫度提高到第五溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中 所述第一液體是所述第三液體，從包含所述生物質(zhì)的所述預(yù)處理反應(yīng)器移除的所述第一液體的溫度小于第一溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中從具有第二生物質(zhì)的第二預(yù)處理反應(yīng)器移除所述第三液體，并且 所述第三液體將所述第二生物質(zhì)的溫度提高到第二溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括 從所述預(yù)處理反應(yīng)器移除所述第二液體；將第四液體輸送到所述預(yù)處理反應(yīng)器中，所述第四液體將所述生物質(zhì)的溫度提高到第 六溫度，所述第六溫度高于所述第四溫度，并且所述生物質(zhì)在至少所述第六溫度的溫度下 經(jīng)受反應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，還包括在所述預(yù)處理反應(yīng)過程之后將第五液體輸送到所述預(yù)處理反應(yīng)器中，所述經(jīng)預(yù)處理的 生物質(zhì)將所述第二液體的溫度提高到第七溫度，所述第七溫度高于所述第三液體的所述第五溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)所述第二液體被輸送到所述預(yù)處理反應(yīng)器中 并且置換所述第一液體時，在置換提取過程中進行將所述第一液體從所述預(yù)處理反應(yīng)器移 除。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述預(yù)處理反應(yīng)過程期間在所述預(yù)處理反應(yīng)器中獲得可溶解成分；和 當(dāng)所述第一液體被輸送回到具有所述經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)的所述預(yù)處理反應(yīng)器中時，在 所述第一液體中俘獲可溶解成分中的至少一些。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括從所述預(yù)處理反應(yīng)器移除所述第一液體和所述第一液體中的所述可溶解成分的所述至少一些。
9.一種用于生物質(zhì)的熱處理的方法，包括允許預(yù)處理反應(yīng)器中的生物質(zhì)經(jīng)受預(yù)處理反應(yīng)過程，所述預(yù)處理反應(yīng)過程獲得經(jīng)預(yù)處 理的生物質(zhì)并一起獲得可溶解成分；將具有第一溫度的第一液體輸送到所述預(yù)處理反應(yīng)器中，所述經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)將所述第一溫度提高到第二溫度；在所述第一液體中俘獲可溶解成分的至少一部分；從所述預(yù)處理反應(yīng)器移除所述第一液體和所述第一液體中的可溶解成分的所述至少 一部分；將具有第三溫度的第二液體輸送到所述預(yù)處理反應(yīng)器中，所述經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)將所 述第三溫度升高到第四溫度，所述第四溫度小于第二溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中在從所述預(yù)處理反應(yīng)器移除所述第一液體和所 述第一液體中的可溶解成分的所述至少一部分之后，所述第一液體的溫度處于所述第二溫度。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括在所述第二液體中俘獲可溶解成分的至少另一部分；從所述預(yù)處理反應(yīng)器移除所述第二液體和所述第二液體中的可溶解成分的所述至少 另一部分；
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中被移除的第一液體具有比被移除的第二液體高的可溶解成分的濃度。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中當(dāng)所述第二液體被輸送到所述預(yù)處理反應(yīng)器中 并且置換所述第一液體時，在置換提取過程中進行將所述第一液體從所述預(yù)處理反應(yīng)器移 除。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括 從所述預(yù)處理反應(yīng)器卸載所述經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)； 將新的生物質(zhì)加載到所述預(yù)處理反應(yīng)器中；將具有所述第四溫度的所述第二液體輸送到所述預(yù)處理反應(yīng)器中，所述第二液體將所 述生物質(zhì)的溫度提高到第五溫度；將具有所述第二溫度的所述第一液體輸送到包含所述新的生物質(zhì)的所述預(yù)處理反應(yīng) 器中，所述第一液體將所述新的生物質(zhì)的溫度提高到第六溫度，所述第六溫度高于所述第五溫度。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括將具有所述第四溫度的所述第二液體輸送到具有第二生物質(zhì)的第二預(yù)處理反應(yīng)器中， 所述第二液體將所述第二生物質(zhì)的溫度提高到第五溫度；將具有所述第二溫度的所述第一液體輸送到包含所述第二生物質(zhì)的所述第二預(yù)處理 反應(yīng)器中，所述第一液體將所述第二生物質(zhì)的溫度提高到第六溫度，所述第六溫度高于所 述第五溫度。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括從以下兩者其中之一清除可溶解成分所述預(yù)處理反應(yīng)器或者所述第一液體中被移除 的所述可溶解成分的所述至少一部分。
17.一種用于生物質(zhì)的熱處理的系統(tǒng)，包括包含生物質(zhì)的預(yù)處理反應(yīng)器，所述預(yù)處理反應(yīng)器可被操作成經(jīng)受預(yù)處理反應(yīng)過程以獲 得經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)；帶有具有第一溫度的第一液體的第一箱，所述第一箱流體連接到所述預(yù)處理反應(yīng)器，并且第一流體可被操作成被輸送到所述預(yù)處理反應(yīng)器中以將所述生物質(zhì)的溫度提高到第二溫度；帶有具有第三溫度的第二液體的第二箱，所述第二箱流體連接到所述預(yù)處理反應(yīng)器， 并且所述第二液體可被操作成被輸送到所述預(yù)處理反應(yīng)器中以將所述生物質(zhì)的溫度提高 到第四溫度，所述第四溫度高于所述第二溫度；具有第三液體的第三箱，所述第三箱流體連接到所述預(yù)處理反應(yīng)器，并且在所述預(yù)處 理反應(yīng)過程之后所述第三液體可被操作成被輸送到所述預(yù)處理反應(yīng)器中，經(jīng)預(yù)處理的生物 質(zhì)將所述第三液體的溫度提高到第五溫度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述第一液體是所述第三液體；并且所述第一箱是所述第三箱。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，還包括具有第二生物質(zhì)的第二預(yù)處理反應(yīng)器，所述第三箱流體連接到所述第二預(yù)處理反應(yīng) 器，并且所述第三液體將所述第二生物質(zhì)的溫度提高到第二溫度。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，還包括具有第四液體的第四箱，所述第四箱流體連接到所述預(yù)處理反應(yīng)器，并且所述第四液 體可被操作以被輸送到所述預(yù)處理反應(yīng)器中以將所述生物質(zhì)的溫度提高到第六溫度，所述 第六溫度高于所述第四溫度。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，還包括具有第五液體的第五箱，所述第五箱流體連接到所述預(yù)處理反應(yīng)器，并且在所述預(yù)處 理反應(yīng)過程之后所述第五液體可被操作以被輸送到所述預(yù)處理反應(yīng)器中，經(jīng)預(yù)處理的生物 質(zhì)將所述第五液體的溫度提高到第七溫度，所述第七溫度高于所述第三液體的第五溫度。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述第二液體被輸送到所述預(yù)處理反應(yīng)器中 并且置換所述第一液體時，所述第一液體可被操作成在置換提取過程中從所述預(yù)處理反應(yīng) 器被移除。
23.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中在所述預(yù)處理反應(yīng)過程期間，在所述預(yù)處理反應(yīng)器中獲得可溶解成分，并且所述第一液體可被操作成在所述第一液體中俘獲所述可溶解成分的至少一部分。
24.一種用于生物質(zhì)的熱處理的系統(tǒng)，包括包含生物質(zhì)的預(yù)處理反應(yīng)器，所述預(yù)處理反應(yīng)器可被操作成經(jīng)受預(yù)處理反應(yīng)過程以獲 得預(yù)處理的生物質(zhì)；流體連接到所述預(yù)處理反應(yīng)器的多個箱，所述多個箱的每一個包含液體，所述多個箱 的每一個中的液體處于不同的溫度，并且所述多個箱的每一個中的液體可被操作成被輸送 到所述預(yù)處理反應(yīng)器中以提高所述生物質(zhì)的溫度；流體連接到所述預(yù)處理反應(yīng)器的多個第二箱，所述多個第二箱的每一個包含第二液 體，所述多個第二箱的每一個中的第二液體處于不同溫度，并且在所述預(yù)處理反應(yīng)過程之 后所述多個第二箱的每一個中的所述第二液體可被操作成被輸送到所述預(yù)處理反應(yīng)器中， 經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)提高所述多個第二流體的每一個的溫度。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述多個第二箱的至少一些是所述多個箱的至少一些。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述多個第二箱是所述多個箱。
27.根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述預(yù)處理反應(yīng)器是多個預(yù)處理反應(yīng)器。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其中 所述多個第二箱是所述多個箱，并且所述預(yù)處理反應(yīng)器圍繞所述多個箱周向布置。
29.一種用于生物質(zhì)的熱處理的系統(tǒng)，包括包含生物質(zhì)的預(yù)處理反應(yīng)器，所述預(yù)處理反應(yīng)器可被操作成經(jīng)受預(yù)處理反應(yīng)過程以獲 得經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)并一起獲得可溶解成分；帶有具有第一溫度的第一液體的第一箱，所述第一箱流體連接到所述預(yù)處理反應(yīng)器， 所述第一液體可被操作成被輸送到所述預(yù)處理反應(yīng)器中以在所述第一液體中俘獲可溶解 成分的至少一部分，經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)將所述第一溫度提高到第二溫度，并且所述可溶解 成分的所述至少一部分可被操作成在第一液體中從所述預(yù)處理反應(yīng)器移除；帶有具有第三溫度的第二液體的第二箱，所述第二箱流體連接到所述預(yù)處理反應(yīng)器， 并且所述第二液體可被操作成被輸送到所述預(yù)處理反應(yīng)器中，經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)將所述第 三溫度提高到第四溫度，所述第四溫度小于第二溫度。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述第二液體可被操作成在所述第二液體中俘 獲所述可溶解成分的至少另一部分，所述可溶解成分的至少另一部分可被操作成在所述第 二液體中從所述預(yù)處理反應(yīng)器被移除。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中被移除的第一液體具有比被移除的第二液體高 的可溶解成分的濃度。
32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)所述第二液體被輸送到所述預(yù)處理反應(yīng)器中 并且置換所述第一液體時，所述第一液體可被操作成在置換提取過程中從所述預(yù)處理反應(yīng) 器被移除。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，其中所述經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)可被操作成從所述預(yù)處理反應(yīng)器被卸載并且新的生物質(zhì)可被 操作成被加載到所述預(yù)處理反應(yīng)器中，所述第二液體可被操作成被輸送到所述第二預(yù)處理反應(yīng)器中以將所述新的生物質(zhì)的 溫度提高到第五溫度，并且所述第一液體可被操作成被輸送到所述第二預(yù)處理反應(yīng)器中以將所述新的生物質(zhì)的 溫度提高到第六溫度，所述第六溫度高于所述第五溫度。
34.根據(jù)權(quán)利要求29所述的系統(tǒng)，還包括 包含第二生物質(zhì)的第二預(yù)處理反應(yīng)器，其中所述第二箱流體連接到所述第二預(yù)處理反應(yīng)器，所述第二液體可被操作成被輸送到所 述第二預(yù)處理反應(yīng)器中以將所述第二生物質(zhì)的溫度提高到第五溫度，并且所述第一箱流體連接到所述第二預(yù)處理反應(yīng)器，所述第一液體可操作成被輸送到所述 第二預(yù)處理反應(yīng)器中以將所述第二生物質(zhì)的溫度提高到第六溫度，所述第六溫度高于所述 第五溫度。全文摘要
根據(jù)一個實施例，一種用于生物質(zhì)的熱處理的方法包括允許預(yù)處理反應(yīng)器中的生物質(zhì)經(jīng)受預(yù)處理反應(yīng)過程。預(yù)處理反應(yīng)過程獲得經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)并一起獲得可溶解成分。將具有第一溫度的第一液體輸送到預(yù)處理反應(yīng)器中，并且經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)將第一溫度升高到第二溫度。在第一液體中俘獲可溶解成分的至少一部分，并且從預(yù)處理反應(yīng)器移除第一液體和第一液體中的可溶解成分的至少一部分。將具有第三溫度的第二液體輸送到預(yù)處理反應(yīng)器中，并且經(jīng)預(yù)處理的生物質(zhì)將第三溫度升高到第四溫度，所述第四溫度小于第二溫度。
文檔編號C13B10/02GK101909713SQ200880122624
公開日2010年12月8日 申請日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月2日
發(fā)明者塞薩爾·B·格蘭達, 馬克·T·霍爾特扎普 申請人:得克薩斯A&M大學(xué)體系