[发明专利]处理生物质材料的方法和系统

说明书

【相关申请的交叉引用】

本申请要求2012年5月17日提交的美国临时申请No.61/648,109，2013年3月15日提交的美国临时申请No.61/786,844和2013年3月15日提交的美国临时申请No.61/786,860的优先权，它们的公开内容以它们的整体通过引用在本文合并。

【技术领域】

本发明的实施方式总的涉及生物质材料的处理和更特别涉及使用容易可利用的可发酵的糖和来自生物质材料中的木质纤维素材料的进一步处理的可发酵的糖生产及回收挥发性有机化合物和烃化合物。

【背景技术】

此部分旨在介绍可相关于本发明的例示实施方式的本领域的各方面。此讨论被认为辅助提供辅助本发明的特定方面的更佳理解的框架。因此，需知，此部分应这么理解，且不必然承认是任何现有技术。

随着世界的石油供给持续减少，对于可代替各种石油产品，特别是运输燃料的替代性的材料有增长的需求。显著量的努力已被投入开发自化石燃料之外的资源提供能量的新方法和系统。目前，对于自可更新的生物质材料产生生物乙醇和其他运输燃料和化学品进行了诸多努力。一种类型的生物质是植物生物质，其含有高量的碳水化合物，包括糖，淀粉，纤维素，木质纤维素，半纤维素。努力已特别聚焦于来自容易可利用的可发酵的糖的乙醇和来自纤维素材料的乙醇。

自玉米使用容易可利用的可发酵的糖的常规乙醇产生一般与有价值的食品资源竞争，其可还被越来越更严重的气候条件，诸如旱和涝放大，其负面地冲击每年收获的作物量。来自常规乙醇产生的竞争可抬高食品价格。尽管其他作物已作为用于乙醇产生的生物质材料，它们通常由于该作物的气候需求而不适合于全球实现。例如，乙醇也可自甘蔗有效产生，但仅在世界的特定地区，诸如巴西，具有可支持接近-全年收获的气候。

而且，另外的可发酵的糖可游离自木质纤维素生物质，其包含半纤维素，纤维素和更小部分的木质素和蛋白。纤维素包含当它们自细胞壁和含有它们的聚合物释放时可转变为燃料和有价值的化学品的糖。

旨在处理木质纤维素生物质的目前的方法限于包括未加工的生物质材料或城市固体废弃物(MSW)的原料。未加工的生物质包括甘蔗蔗渣，森林资源，作物残留物和湿/干收获的能源作物。这些常规原料源在它们可被导入木质纤维素材料的进一步处理之前需要储存，运输，粒径减小，及另外的前端处理。例如，生物质捆是昂贵的和可导致危害，诸如起火，鼠害，粉尘，不需要的碎片(诸如石)和汉坦病毒。而且，捆及森林资源相比更密的材料在运输上更昂贵，和相比粒径已减少及不需求进一步格式化的材料在操作上更昂贵。MSW还具有与可贡献于差燃料质量的风险以及健康和安全性风险的受调控的危险的金属的混杂相关的挑战。森林资源，诸如树，运输起来麻烦。而且，森林资源需要剥树皮，切成期望厚度的木片，及洗涤，以去除任何残留的土，污泥等。因此，对克服这些挑战的生物质仍有需求。

【发明概述】

本发明的实施方式可克服上述挑战以及提供其他优势和特征。在一实施方式中，原料可来自从挥发性有机化合物回收系统出来的固体组分。在该实施方式中，原料已可在加工的系统中流动，其允许原料直接进入反应器而根据期望产生另外的可发酵的糖。本发明的实施方式可提供用于挥发性有机化合物回收设备，以自发酵相回收产物和位置彼此接近的木质纤维素材料设备的进一步处理。进一步处理可产生可转化为烃和/或其他化学品的另外的可发酵的糖。该实施方式可允许自发酵产生挥发性有机化合物和木质纤维素材料的进一步处理，其在其可进入木质纤维素材料的进一步处理的生产流之前减小与其他原料关联的储存，操作及运输成本。该实施方式也可提供已格式化的原料(与常常需要在用于处理木质纤维素材料的生物质设备或在到达用于处理木质纤维素材料的生物质设备之前储存，运输和/或格式化的常规原料成对比)的连续供给，其减少特定关联的成本。