[发明专利]在气化前使用蒸汽爆破法的生物质预处理

权利要求书

1.由生物质生成合成气的集成设备，包括：

蒸汽爆破单元，其具有接收作为原料的生物质的输入腔、一个或多个蒸汽供应输入部以及两个或更多的工作站以预处理所述生物质用于随后供应至生物质气化器，其中所述工作站利用施加于所述生物质的热、压力和水分的组合以使所述生物质成为湿的细颗粒形式，其中通过施加来自第一蒸汽供应输入部的蒸汽来开始降解所述生物质的纤维素纤维的木质素和半纤维素之间的键，蒸汽爆破处理至少部分地分解所述接收的生物质的整体结构，并增加所述接收的生物质的水分含量，然后在所述工作站中，施加来自第二蒸汽供应输入部的至少十倍于大气压力的蒸汽来进行加热并加压所述生物质内存在的任何气体和液体，通过将水分含量增加和键降解的生物质的快速减压，从内部爆开所述接收的生物质的整体结构，其中由所述工作站产生的湿的细颗粒形式的生物质具有厚度小于70微米和长度小于500微米的平均尺寸，产生的生物质的湿的细颗粒随后被供给至生物质气化器的给料部分；以及

其中，所述生物质气化器具有反应容器，所述反应容器被配置为使湿的细颗粒形式的生物质进行反应，所述生物质由于通过所述蒸汽爆破单元爆开而具有减小的颗粒大小和总体增加的表面积，其中所述生物质气化器具有第三蒸汽供应输入部和一个或多个热源，并在蒸汽的存在下，细颗粒形式的生物质在所述反应容器内进行快速生物质气化反应，至少生成包括氢气(H2)和一氧化碳(CO)的合成气组分，其中所述蒸汽爆破单元和所述生物质气化器为所述集成设备的部分。

2.根据权利要求1所述的集成设备，其中所述蒸汽爆破单元的两个或更多工作站包括热补水工作站和蒸汽爆破工作站，其中所述热补水工作站具有用于接收生物质碎片的输入腔和第一蒸汽供应输入部，第一蒸汽供应输入部用于将约为大气压PSI压力、高于60摄氏度但低于145摄氏度的升高的温度的低压饱和蒸汽施加到容纳有所述生物质碎片的容器中的，从而开始分解、补水并软化接收的碎片形式的生物质，其中所述生物质碎片在所述热补水工作站停留得足够久以使水分饱和。

3.根据权利要求2所述的集成设备，其中所述热补水工作站将已软化并增加水分含量的生物质碎片供给至所述蒸汽爆破工作站，所述蒸汽爆破工作站的压力为所述热补水工作站压力的10到40倍，并且所述蒸汽爆破工作站将生物质水分含量进一步提高到以重量计至少40％、优选50％至60％的水分含量，其中所述水分含量为水的重量除以生物质碎片加上水的总重量。

4.根据权利要求1所述的集成设备，其中在所述热补水工作站之后，软化的碎片形式的生物质为1)破碎的生物质和2)压缩为塞状的的生物质的任意组合，然后所述生物质被供给入将塞状生物质移入所述蒸汽爆破工作站的连续螺旋输送器系统，其中在所述连续螺旋输送器系统中，所述塞状生物质防止来自所述蒸汽爆破工作站中出现的高压蒸汽的反吹背压影响所述热补水工作站，并且

其中来自所述生物质气化器的包括氢气(H2)和一氧化碳(CO)的合成气组分被供给至下游的有机液体产物合成反应器。

5.根据权利要求4所述的集成设备，其中所述蒸汽爆破单元、所述生物质气化器和所述有机液体产物合成反应器是集成设备的部分。

6.根据权利要求2所述的集成设备，其中在所述蒸汽爆破工作站中，所述生物质在来自第二蒸汽输入部的至少188摄氏度和160PSI的高温高压蒸汽中暴露至少5分钟，优选地，约10分钟，直到水分渗透生物质整体结构的多孔部分，并且所述生物质中所有液体和气体都升为高压，其中所述输送系统将所述生物质经过蒸汽爆破工作站供给至出口，其中小的开口伸入保持在4-10bar的降低压力的管中，任何内部高压液体和气体膨胀而从内部爆开所述生物质的整体结构，从而成为生物质的湿的细颗粒。