[发明专利]对木质纤维给料的连续逆流有机溶剂处理

说明书

技术领域

本发明涉及对木质纤维给料分馏为组份。更特别是，本发明涉及用于 可循环有机溶剂分馏木质纤维材料以进行连续可控和可操作生产以及进 一步处理木质素、单糖、寡糖、多糖和其它从中获得的产品的过程、系统 和设备配置。

背景技术

从采伐的木材生产富纤维素木浆的工业过程为人所熟知并且通常包 括将木材物理分解为更小片段和颗粒接下来在高温和高压下化学分解以 融化木质素并将其与所组成的纤维素生物质分隔的步骤。在完成分解之 后，将包括纤维素木浆的固体与所用过的分解液分开，该分解液一般称为 黑液并且通常包括有机溶剂、溶解木质素、固体微粒单糖、寡糖、多糖和 在化学分解时从木材中产生的其它有机化合物。纤维素木浆通常用于造纸 而黑液通常被处理以去除可溶解的木质素，其后回收、净化并循环有机溶 剂。木质素和黑液中剩余的酒糟通常被处理并作为废液流排出。

在过去二十年，本领域技术人员认识到包括裸子植物和被子植物基质 (即木材)以及含野生植物和其它草本纤维生物质、废纸和木材的产品等 等的木质纤维材料可利用组合有机溶剂分解系统的生物精炼过程被可能 分解为可离析并进一步被处理为高价值产品例如其中燃料乙醇、木质素、 糖醛、醋酸、净化单糖的多种有用组份(Pan等人，2005，Biotechnol.Bioeng. 90：473-481；Pan等人，2006，Biotechnol Bioeng.94：851-861；Berlin等人， 2007，Appl.Biochem.Biotechnol.136-140：267-280；Berlin等人，2007.J. Chem.Technol Biotechnol.82：767-774)。用于木质纤维给料的有机溶剂制 浆过程和系统为人所熟知并且被美国专利4,941,944；5,730,837；6,179,958； 和6,228,177的公开内容所示例。尽管似乎采用有机溶剂系统的生物精炼 对大规模燃料乙醇生产具有巨大潜力，当前可获得的过程和系统在经济上 尚不合理，因为它们需要昂贵的预处理步骤并且当前仅仅产生低价值的副 产品(Pan等人，2006，J.Agric.Food Chem.54：5806-5813；Berlin等人， 2007，Appl.Biochem.Biotechnol.136-140：267-280；Berlin等人，2007.J. Chem.Technol Biotechnol.82：767-774)。

发明内容

本发明的示例性实施例涉及用于容纳并可控地将木质纤维给料与逆 流有机溶剂混合同时提供合适的温度和压力条件以将木质纤维给料分馏 为此时随后被离析的组份的系统、过程和设备配置。所离析的组份进一步 进行有选择地、可控制地以及可操纵地处理。

根据本发明的一个示例性实施例，提供了一种模块化处理系统，其用 于在其中接收木质纤维给料并将其分馏为组份、将所述组份至少离析为固 体组份和液体组份、然后分别处理所述固体和液体组份以进一步由此产生 有用产品。本发明的合适模块化处理系统至少包括：

第一模块，包括多个用于如下功能的设备：(a)容纳和处理木质纤维 给料，然后(b)在控制温度和压力条件下以设置为将木质纤维给料物理 化学分解为大部分为纤维素木浆的固体组份以及为其中至少包含木质素、 含木质素化合物、单糖、寡糖和多糖、包括半纤维素、纤维素和其它有机 化合物的溶解及悬浮固体的用过溶剂的液体组份的合适溶剂混合所处理 给料，以及(c)提供包括固体组份的第一输出流和包括液体组份的第二输 出流；

第二模块，包括多个用于如下功能的设备：(d)容纳并可控地调节 固体组份的粘度，(e)将调节粘度后的固体组份与选取用于将纤维素木浆 糖化为包括单糖和/或寡糖的液体流的合适的酶混合(f)将单糖和/或多糖 液体流与用于由此产生乙醇流的合适的发酵微生物混合，(g)精炼该乙 醇以至少生成燃料乙醇流和脱醇溶剂流，(h)进一步处理该脱醇溶剂- 酒糟流以沉淀第一木质素组份并将其从此离析，和(i)循环该脱木素的脱 醇溶剂流以可控制地调节从第一模块的第一输出流进入第二模块的新固 体组份粘度；