СИСТЕМА И СПОСОБ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ЭКСТРАГИРОВАНИЯ ГЕМИЦЕЛЛЮЛОЗЫ ЗА СЧЕТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОЦЕССА НЕПРЕРЫВНОГО ПРЕДГИДРОЛИЗА И ПРОЦЕССА ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОБРАБОТКИ ПАРОВЫМ ВЗРЫВОМ

1. Система для предварительной обработки перерабатываемого сырья в виде целлюлозной биомассы, содержащая:
- первый реактор, действующий под давлением, и принимающий перерабатываемое сырье, и причем перерабатываемое сырье подвергается гидролизу в первом реакторе, действующим под давлением;
- герметизирующее устройство, содержащее первое соединение, действующее под давлением, соединенное с выпускным отверстием для перерабатываемого сырья первого реактора, действующего под давлением, и второе соединение, действующее под давлением, соединенное со вторым реактором, действующим под давлением;
- слив для жидкости, содержащей растворенный гемицеллюлозный материал, экстрагированный из перерабатываемого сырья в, по меньшей мере, одном из устройств: первом реакторе, действующем под давлением, и герметизирующем устройстве;
- второй реакторный узел, действующий под давлением, и принимающий перерабатываемое сырье, находящееся под давлением, из герметизирующего устройства под давлением, значительно более высоким, чем давление в первом реакторе, действующем под давлением; и
- расширительное устройство, расположенное ниже по потоку от второго реакторного узла, действующего под давлением, причем расширительное устройство быстро сбрасывает давление перерабатываемого сырья, выпускаемого из второго реактора, действующего под давлением, так что перерабатываемое сырье подвергается паровому взрыву;
причем первый реактор и второй реактор содержат паровую фазу, получающую нагрев паром, и жидкую фазу для осуществления реагирования или нагрева перерабатываемого сырья.
2. Система по п.1, в которой первый реактор, действующий под давлением, содержит нижнюю область, принимающую перерабатываемое сырье, и верхнюю область, содержащую выпускное отверстие для перерабатываемого сырья, а слив расположен в нижней области и выпускает растворенный гемицеллюлозный материал из первого реактора, действующего под давлением.
3. Система по п.1 или 2, в которой первый реактор, действующий под давлением, наклонен таким образом, что выпускное отверстие для перерабатываемого сырья находится в нижнем конце реактора.
4. Система по п.1, в которой слив для растворенного гемицеллюлозного материала проходит через редукционный клапан в резервуар.
2
5. Система по п.1, дополнительно содержащая источник, по меньшей мере, одного из веществ: слабой кислоты, сернистого газа (SO), кислорода, сжатого воздуха, аммиака, пара, воды или другого катализатора; и
источник соединен с впуском, по меньшей мере, одного из устройств: первого реактора, действующего под давлением, или второго реактора, действующего под давлением.
6. Система по п.1, в которой герметизирующее устройство является шнековым питателем, действующим под давлением.
7. Система по п.1, дополнительно содержащая выпускное устройство реактора, принимающее перерабатываемое сырье из второго реакторного узла, действующего под давлением, и направляющее перерабатываемое сырье в расширительное устройство.
8. Система по п.1, в которой второй реакторный узел, действующий под давлением, содержит второй реактор, действующий под давлением, и выпускное устройство реактора, соединенное с выпускным отверстием для перерабатываемого сырья, действующим под давлением, второго реактора, действующего под давлением.
9. Система для предварительной обработки перерабатываемого сырья в виде целлюлозной биомассы, содержащая:
- первый реактор, действующий под давлением, принимающий перерабатываемое сырье, причем перерабатываемое сырье подвергается гидролизу в первом реакторе, действующем под давлением при избыточном давлении в диапазоне от 1,5 бар избыточного давления до 6 бар избыточного давления, и при температуре, по меньшей мере, 110°С;
- герметизирующее и экстрагирующее устройство, содержащее первое соединение, действующее под давлением, соединенное с выпускным отверстием для перерабатываемого сырья первого реактора, действующего под давлением, и второе соединение, действующее под давлением, соединенное со вторым реактором, действующим под давлением;
- стадию промывки, вводящую моющую жидкость в перерабатываемое сырье в, по меньшей мере, одном из устройств: первом реакторе, действующем под давлением, и герметизирующем, экстрагирующем устройстве;
- слив для удаления жидкости, содержащей растворенный гемицеллюлозный материал, экстрагированной из перерабатываемого сырья в, по меньшей мере, в одном из устройств: первом реакторе, действующем под давлением, и герметизирующем и экстрагирующем устройстве;
- второй реакторный узел, действующий под давлением, принимающий перерабатываемое сырье, находящееся под давлением, из герметизирующего и экстрагирующего устройства, и вводящий пар или водяной пар в перерабатываемое сырье во втором реакторе, действующем под давлением, причем указанный реакторный узел прикладывает избыточное давление к перерабатываемому сырью в диапазоне от 8 бар избыточного давления до 25,5 бар избыточного давления, и причем второй реакторный узел, действующий под давлением, содержит выпуск, действующий под давлением, соединенный с выпускным трубопроводом; и
- расширительное устройство, расположенное ниже по потоку от второго реакторного узла, действующего под давлением, причем расширительное устройство быстро сбрасывает давление перерабатываемого сырья, выпускаемого из второго реактора, действующего под давлением, таким образом, чтобы перерабатываемое сырье подвергалось паровому взрыву.
10. Система по п.9, в которой герметизирующее устройство, действующее под давлением, является герметизирующим и экстрагирующим устройством, действующим под давлением, и содержит слив для жидкости для слива растворенного гемицеллюлозного материала из герметизирующего и экстрагирующего устройства, действующего под давлением.
11. Система по п.9 или 10, в которой второй реакторный узел, действующий под давлением, содержит второй реактор, действующий под давлением, и выпускное устройство реактора, соединенное с выпускным отверстием для перерабатываемого сырья, действующим под давлением, и второго реактора, действующего под давлением.
12. Система по п.11, в которой выпускное устройство реактора содержит, по меньшей мере, одно из устройств: дисковый дробильный рафинер, дисковый рафинер для переработки древесно-волокнистых плит средней плотности, дисковый компрессор высокого давления или питатель с запорным выпуском.
13. Система п.9, в которой расширительное устройство снижает давление перерабатываемого сырья, по меньшей мере, на десять бар.
14. Система по п.9, в которой первый реактор, действующий под давлением, наклонен таким образом, что нижний конец первого реактора, действующего под давлением, расположен противоположно концу первого реактора, действующего под давлением, содержащего выпускное отверстие для выпуска перерабатываемого сырья, и слив, расположенный в нижнем конце первого реактора, действующего под давлением, выпускающий растворенный гемицеллюлозный материал из первого реактора, действующего под давлением.
2
15. Система по п.9, дополнительно содержащая источник, по меньшей мере, одного из веществ: слабой кислоты, сернистого газа (SO), кислорода, сжатого воздуха, аммиака и катализатора, пара, воды, и источник соединен с впуском, по меньшей мере, одного из устройств: первого реактора, действующего под давлением, и второго реактора, действующего под давлением.
16. Система по п.9, в которой второй реакторный узел, действующий под давлением, содержит второй реактор, действующий под давлением, и выпускное устройство реактора, соединенное с выпускным отверстием для перерабатываемого сырья, действующим под давлением, второго реактора, действующего под давлением.
17. Способ предварительной обработки перерабатываемого сырья в виде целлюлозной биомассы, включающий этапы, на которых:
- проводят предварительную обработку перерабатываемого сырья в первом реакторе, действующем под давлением, причем перерабатываемое сырье подвергается гидролизу в первом реакторе, действующем под давлением;
- выпускают перерабатываемое сырье из первого реактора, действующего под давлением, в герметизирующее устройство, действующее под давлением, содержащее первое соединение, действующее под давлением, соединенное с выпускным отверстием для перерабатываемого сырья первого реактора, действующего под давлением;
- поддерживают паровую фазу в первом реакторе, действующем под давлением, посредством инжектирования пара в первый реактор, действующий под давлением, причем инжектируемый пар обеспечивает тепловую энергию перерабатываемому сырью в первом реакторе, действующем под давлением;
- промывают перерабатываемое сырье в области, расположенной ниже по потоку от первого реактора, действующего под давлением, или герметизирующего устройства, действующего под давлением;
- сливают жидкость, содержащую растворенный гемицеллюлозный материал, экстрагированную из перерабатываемого сырья из, по меньшей мере, одного из устройств: первого реактора, действующего под давлением, и герметизирующего устройства, действующего под давлением;
- выпускают перерабатываемое сырье из герметизирующего устройства, действующего под давлением, через второе соединение, действующее под давлением, во второй реактор, действующий под давлением, причем перерабатываемое сырье поддерживают при более высоком давлении во втором реакторе, действующем под давлением, чем в первом реакторе, действующем под давлением;
- вводят в клетки перерабатываемого сырья, находящегося во втором реакторе, действующем под давлением, пар или водяной пар путем инжектирования пара или водяного пара во второй реактор, действующий под давлением; и
- быстро сбрасывают давление, приложенное к перерабатываемому сырью, в которое ввели воду, для вызывания расширения пара в клетках перерабатываемого сырья и измельчения перерабатываемого сырья.
2
18. Способ по п.17, дополнительно включающий введение, по меньшей мере, одного из веществ: слабой кислоты, сернистого газа (SO), кислорода, сжатого воздуха, пара, воды и катализаторов, в перерабатываемое сырье в, по меньшей мере, одном из реакторов: первом реакторе, действующем под давлением, и втором реакторе, действующем под давлением.
19. Способ по п.17 или 18, в котором стадию предварительной обработки перерабатываемого сырья выполняют в первом реакторе, действующем под давлением, и имеющем внутреннюю температуру в диапазоне от 110°С до 160°С, давление в диапазоне от 150 кПа до 600 кПа, и причем перерабатываемое сырье находится в течение периода времени от десяти минут до шестидесяти минут в первом реакторе, работающем под давлением.
20. Способ по п.17, в котором стадию предварительной обработки перерабатываемого сырья выполняют в первом реакторе, действующем под давлением, и имеющем внутреннюю температуру в диапазоне от 110°С до 175°С, давление в диапазоне от 150 кПа до 1000 кПа, и причем перерабатываемое сырье находится в течение периода времени от десяти минут до шестидесяти минут в первом реакторе, действующем под давлением.
21. Способ по п.17, в котором перерабатываемое сырье пропускают в виде непрерывного потока через первый реактор, действующий под давлением, герметизирующее устройство, действующее под давлением, второй реактор, действующий под давлением, и до быстрого сброса давления ниже по потоку от второго реактора, действующего под давлением.
22. Способ по п.17, причем быстрый сброс давления снижает давление перерабатываемого сырья на, по меньшей мере, десять бар.
23. Способ по п.17, в котором стадию промывки выполняют между упомянутой стадией выпуска и стадией слива и вымывают растворенный гемицеллюлозный материал из упомянутого перерабатываемого сырья между упомянутым первым реактором, действующим под давлением, и упомянутым вторым реактором, действующим под давлением.
24. Способ по п.23, в котором упомянутую стадию промывки выполняют при температуре ниже 160°С.
25. Способ по п.17, в котором упомянутую стадию промывки выполняют при температуре ниже 140°С.
26. Способ по п.17, в котором процесс является непрерывным процессом.
27. Способ по п.17, в котором поток перерабатываемого сырья протекает через упомянутый первый и упомянутый второй реакторы, действующие под давлением, как непрерывный поток.
28. Способ по п.17, в котором инжектированием пара или водяного пара во второй реактор создают паровую фазу во втором реакторе, действующем под давлением.