УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ ПРОЦЕСС ФРАКЦИОНИРОВАНИЯ ЛИГНОЦЕЛЛЮЛОЗНОЙ БИОМАССЫ

1. Способ переработки лигноцеллюлозной биомассы, содержащей фракции целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина, включающий стадии:
обработки биомассы парами концентрированной органической кислоты, содержащей по меньшей мере 50% (вес.) одной или более органических кислот, с целью по меньшей мере частично деполимеризовать гемицеллюлозный и лигниновый материалы в биомассе;
сушки биомассы, обработанной слабой кислотой, для получения материала с достаточно высоким содержанием твердой фазы, предназначенного для гранулирования; и
гранулирование материала, полученного на стадии сушки.
2. Способ по п.1, где гранулированный материал используют в качестве корма для скота.
3. Способ по п.1, где продукт твердой фазы целлюлозы выделяют из гранулированного материала путем отмывки растворителями гранулированного материала, повторяя процесс один или более раз с фильтрацией, посредством чего по меньшей мере частично деполимеризованные гемицеллюлозный и лигниновый материалы, находящиеся в гранулированном материале, одновременно отделяют от остаточной твердой фазы целлюлозы.
4. Способ по п.3, дополнительно включающий повторяющуюся один или более раз промывку по меньшей мере частично деполимеризованных гемицеллюлозных и лигниновых материалов с фильтрацией для отделения нерастворимой в воде твердой фазы лигнина от водорастворимых материалов гемицеллюлозы.
5. Способ по п.1, где по меньшей мере частично деполимеризованные гемицеллюлозные материалы отделяют от гранулированного материала путем отмывки водой гранулированного материала, повторяя процесс один или более раз с фильтрацией, а лигнины затем отделяют от продукта твердой фазы целлюлозы путем отдельной отмывки растворителем и фильтрацией, также повторяющихся один или более раз.
6. Способ по любому из пп.4 или 5, включающий дополнительную стадию кислотного гидролиза по меньшей мере частично деполимеризованных гемицеллюлозных материалов после отделения последних от лигнинов и продукта твердой фазы целлюлозы.
7. Способ по п.6, дополнительно включающий ферментацию продукта дополнительного кислотного гидролиза гемицеллюлозных материалов, при которой получают этанол, лизин, треонин, молочную, глюконовую или другие органические кислоты, или гидрогенизацию и гидроочистку продукта стадии дополнительного кислотного гидролиза с образованием продукта - добавки к топливу для транспортного топлива.
8. Способ по любому из пп.4 или 5, где нерастворимые в воде лигнины подвергают озонолизу или воздействию одного или нескольких других окислителей, или сжигают в виде топлива, или поставляют на процесс коксования с целью получения жидкого углеводородного продукта или кокса, или направляют в газификатор для получения синтетического газа.
9. Способ по п.3, где твердую фазу целлюлозы подвергают действию сильной минеральной кислоты с целью ее гидролиза и получения гексозного продукта или потока, а гексозный продукт или поток ферментируют с целью получения этанола, лизина, треонина, молочной, глюконовой или других органических кислот.
10. Способ по п.1, где лигноцеллюлозная биомасса отличается тем, что содержит 6 или более процентов (вес.) лигнина, нерастворимого в кислотном детергенте, в пересчете на сухой вес.
11. Способ по п.10, где лигноцеллюлозная биомасса состоит из одной или нескольких созревших трав, остатков злаковых культур отдельно или содержащихся в злаковом силосе, кукурузной соломы, пшеничной соломы, ячменной соломы, видов мискантуса, проса, гречки заметной, видов сорго, жмыха сахарного тростника, ежи сборной, двукисточника тростниковидного и отходов хлопковых волокон.
12. Способ по п.11, где лигноцеллюлозная биомасса для процесса включает кукурузную солому и кукурузные волокна.
13. Способ по п.12, где лигноцеллюлозная биомасса для процесса представляет собой силосованное целое растение кукурузы, и где биомассу предварительно обрабатывают перед обработкой парами концентрированной органической кислоты для отделения и удаления по меньшей мере одного компонента силосованного целого растения кукурузы.
14. Способ по п.13, где кукурузное масло рекуперируют из биомассы силосованного целого растения кукурузы перед приведением ее в контакт с парами концентрированной органической кислоты.
15. Способ по п.13, где листовую фракцию кукурузной соломы выделяют и удаляют механически из биомассы силосованного целого растения кукурузы перед приведением ее в контакт с парами концентрированной органической кислоты.
16. Способ по п.13, где один или несколько компонентов, имеющих более высокое содержание серы, азота или золы, механически выделяют и удаляют из биомассы силосованного целого растения кукурузы перед приведением ее в контакт с парами концентрированной органической кислоты.
17. Способ по п.1, где биомассу обрабатывают парами концентрированной органической кислоты применяют при повышенной температуре, составляющей 50 градусов Цельсия или выше.
18. Способ по п.17, где одна или несколько органических кислот, применяемых для обработки биомассы, содержит одну или несколько из уксусной, пропионовой, яблочной, янтарной, муравьиной и молочной кислот, и пары концентрированной кислоты применяют при температуре от 50°C до 160°C, давлении от атмосферного до 3,5 МПа (избыточное) и в течение периода времени 30 минут или долее.
19. Способ по п.17, где биомассу обрабатывают парами концентрированной органической кислоты, содержащими 50% (вес.) или более муравьиной или уксусной кислоты или комбинацию муравьиной и уксусной кислот, причем вода составляет остальное.
20. Способ по любому из пп.18 или 19, где пары концентрированной органической кислоты содержат 70% (вес.) или более одной или нескольких кислот, причем вода составляет остальное.
21. Способ по п.1, где обработанную органической кислотой биомассу сушат до содержания в ней влаги 10% или менее (вес.).
22. Способ по п.20, где сухую биомассу гранулируют без добавления дополнительного связующего агента.
23. Способ по п.1, где стадии вымачивания парами органической кислоты, сушки и гранулирования выполняют в нескольких местоположениях для транспортировки гранулированного материала к общему второму месторасположению.
24. Способ по п.23, где множество площадок находятся в среднем на расстоянии 50 километров и более от общего второго месторасположения.
25. Способ по п.24, где множество площадок находятся в среднем на расстоянии 80 километров и более от общего второго месторасположения.
26. Способ по п.22, где стадии вымачивания парами органической кислоты, сушки и гранулирования выполняют с целью получения гранулированного материала в местоположении, находящемся на расстоянии по меньшей мере 50 км от второго месторасположения.
27. Способ по п.1, дополнительно включающий предварительную обработку биомассы перед ее контактом с парами органической кислоты с тем, чтобы выделить и удалить по меньшей мере один компонент биомассы, имеющий более высокое содержание белка, и пригодный для использования в или для корма скоту, или который имеет более высокое, чем требуется, содержание серы, азота или золы.
28. Способ переработки лигноцеллюлозной биомассы, содержащей фракции целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина, включающий:
обработку биомассы парами концентрированной органической кислоты одной или нескольких органических кислот, выбранных из уксусной, пропионовой, яблочной, янтарной, муравьиной и молочной кислот, в условиях, которые достаточны для значительной солюбилизации гемицеллюлозного и лигнинового материалов в биомассе;
отмывку обработанной биомассы растворителем или смесью растворителей и фильтрацию, повторяющихся один или несколько раз, для отделения гемицеллюлозного и лигнинового материалов с маточным раствором и получением целлюлозного материала в виде твердого остатка;
сушку твердого остатка с получением материала с достаточно высоким содержанием твердой фазы для последующего гранулирования; и
гранулирование материала, полученного на стадии сушки.
29. Способ по п.28, дополнительно включающий одно или более повторение отмывок водой гемицеллюлозного и лигнинового материалов в маточном растворе с дополнительным фильтрованием для отделения нерастворимой в воде твердой фазы лигнина от водорастворимых гемицеллюлозных материалов.
30. Способ по п.28, где биомассу обрабатывают парами концентрированной муравьиной, уксусной или муравьиной/уксусной кислот при температуре от 50°C до 160°C, давлении от атмосферного до избыточного в 3,5 МПа, в течение 30 минут или долее.
31. Способ по п.30, где концентрация органической кислоты или кислот в парах составляет 70% (вес.) или более, остальное - вода.
32. Способ по п.31, где концентрация органической кислоты или кислот в парах составляет 90% (вес.) или более, остальное - вода.
33. Способ по любому из пп.28-32, где испаряемый при сушке твердого остатка материал собирают и направляют на циркуляцию на стадию вымачивания парами без предварительного разделения органической кислоты или кислот и воды, содержащихся в этом материале.
34. Способ по п.28, дополнительно включающий предварительную обработку биомассы перед приведением ее в контакт с парами концентрированной органической кислоты для выделения и удаления по меньшей мере одного компонента биомассы, который имеет более высокое содержание белка и пригоден для использования в кормах для скота, или имеет более высокое, чем требуется, содержание серы, азота или золы.
35. Способ по п.28, дополнительно включающий: сушку маточного раствора, содержащего в основном солюбилизированные гемицеллюлозы и лигнины, с обеспечением материала с достаточно высоким для гранулирования содержанием твердой фазы, и гранулирование полученного материала.
36. Способ по п.28, где лигноцеллюлозная биомасса отличается тем, что содержит 6 или более процентов (вес.) лигнина, нерастворимого в кислотном детергенте.