專利名稱：用于運(yùn)輸纖維素原料的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于獲得并運(yùn)輸纖維素原料的方法和裝置，該纖維素原料可用于由該纖維素原料中的纖維素和半纖維素后續(xù)制備可發(fā)酵的糖流，其中該可發(fā)酵的糖流可用于后續(xù)制備乙醇。更特別地，本發(fā)明涉及用于從收集槽取出一個(gè)或多個(gè)原料流的方法和裝置。
背景技術(shù)：
幾種用于制備乙醇的方法是已知的。通常，燃料乙醇的制備涉及用酵母來(lái)發(fā)酵糖。 一般而言，該糖源自谷粒，例如玉米和小麥。該谷粒中的淀粉經(jīng)酶促水解以生成糖，該糖隨后經(jīng)發(fā)酵以生成乙醇。植物材料是可發(fā)酵的糖(如可轉(zhuǎn)變成生物燃料的葡萄糖)的重要來(lái)源。然而，植物材料中的糖包含于纖維素和半纖維素的長(zhǎng)的聚合物鏈中。利用目前的發(fā)酵過(guò)程，需要在發(fā)酵步驟之前將這些聚合物鏈分解成單糖。近來(lái)，已開(kāi)發(fā)出利用纖維素原料(如玉米穗軸、秸稈和鋸末)來(lái)制備用于乙醇發(fā)酵的糖的方法。這些方法通常包括，預(yù)處理原料以增加纖維素與水解酶的可及度，并使該纖維素經(jīng)受纖維素酶體系以使該纖維素轉(zhuǎn)化成葡萄糖。在現(xiàn)有技術(shù)中，已知使植物生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成可發(fā)酵的糖的方法，該方法一般包括兩個(gè)主要步驟活化植物結(jié)構(gòu)的預(yù)處理步驟，以及使纖維素和半纖維素的聚合物鏈轉(zhuǎn)化為單糖的酶促或化學(xué)水解步驟。已將數(shù)種手段用于該預(yù)處理步驟，例如自動(dòng)水解、酸水解、氨活化、硫酸鹽法制漿(kraft pulping)、有機(jī)溶劑制漿、熱水預(yù)處理、氨滲流、石灰預(yù)處理、苛鈉制漿或堿過(guò)氧化物預(yù)處理。早期的預(yù)處理步驟包括將原料粉碎或研磨成粉末，隨后將該粉末與水混合以形成漿。最近，基于溶劑的預(yù)處理、堿預(yù)處理和酸預(yù)處理也已有描述。Holm Christensen的 PCT公開(kāi)W0/2007/009463描述了可選的預(yù)處理，該預(yù)處理并不涉及加入酸、堿或其他化學(xué)藥品。此預(yù)處理方法涉及將纖維素質(zhì)在水中浸濕，將該纖維素質(zhì)運(yùn)輸經(jīng)過(guò)經(jīng)加熱并經(jīng)增壓的反應(yīng)器，以及壓榨該纖維素質(zhì)以制備纖維部分和液體部分。在壓榨該纖維素質(zhì)后，將該纖維素質(zhì)曝露于水解酶。每種預(yù)處理技術(shù)具有作用于植物結(jié)構(gòu)的不同機(jī)理，該機(jī)理引起物理改性和/或化學(xué)改性。然而，該預(yù)處理的主要目的是提供植物材料和酶的可及度。

發(fā)明內(nèi)容
水解方法的商業(yè)可行性取決于向水解單元提供的原料的特性。一般而言，這要求將原料活化以使得原料中纖維素和半纖維素的顯著部分(例如75%以上)可接近水解酶。 如果向酶促水解單元提供這種經(jīng)活化的原料，那么可將至少60%，優(yōu)選75%以上且更優(yōu)選 90%以上的纖維素和半纖維素轉(zhuǎn)化成單糖。接著，可使此富含糖的工藝流經(jīng)發(fā)酵以制備醇流。來(lái)自發(fā)酵階段的醇流(即粗制醇流)可具有約3-22%體積/體積，優(yōu)選約5-15%并且更優(yōu)選約8-12%的乙醇含量。
優(yōu)選地通過(guò)自動(dòng)水解來(lái)制備用于酶促水解的經(jīng)活化的原料，該自動(dòng)水解優(yōu)選地在蒸汽爆破反應(yīng)器中進(jìn)行，該蒸汽爆破反應(yīng)器也稱作水解器(還稱作浸煮器)。自動(dòng)水解是通過(guò)曝露于高溫、蒸汽和壓力下(有時(shí)在加入的化學(xué)劑如有機(jī)或無(wú)機(jī)酸(例如硫酸)的存在下)而將半纖維素和纖維素分解的方法。當(dāng)在加入的酸的存在下進(jìn)行時(shí)，該反應(yīng)被稱作酸水解。在自動(dòng)水解過(guò)程中，纖維素和半纖維素的聚合度可從大約10，000降低至大約 1，500-1，000。此過(guò)程優(yōu)選在木質(zhì)素的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(120-160°c)以上進(jìn)行。取決于該反應(yīng)的劇烈程度，可生成降解產(chǎn)物，如糠醛、羥基-甲基糠醛、甲酸、乙酰丙酸和其他有機(jī)化合物。在蒸汽爆破處理(如果并未從外部加入催化劑，則更普遍地稱作自動(dòng)水解)的過(guò)程中，纖維素原料在經(jīng)增壓的容器中任選地在合適的化學(xué)藥品(例如有機(jī)和/或無(wú)機(jī)酸、 氨、苛性鈉、二氧化硫、溶劑等)的存在下經(jīng)受升高的熱(例如180-220°c )和壓力(例如 130psig至322psig)。優(yōu)選地，并不利用從外部加入的化學(xué)藥品；在此情況下，唯一可能存在的催化劑可能是原位生成的乙酸。隨后從經(jīng)增壓的容器中釋放出經(jīng)處理的纖維素原料， 從而使得壓力迅速(例如1秒或更短)降低。將生物質(zhì)從該水解器排出至降低的壓力下，優(yōu)選大氣壓和更優(yōu)選真空。壓力的快速降低造成該生物質(zhì)分離成單獨(dú)的纖維或纖維束。此步驟打開(kāi)纖維的結(jié)構(gòu)并使表面積增加。木質(zhì)素與纖維束以及殘余的半纖維素一同保留在纖維中。因此，與高溫高壓處理相結(jié)合的壓力爆發(fā)性釋放，造成該纖維素原料的物理化學(xué)改性， 該纖維素原料隨后適于進(jìn)料至酶促水解單元。為了使該蒸汽爆破過(guò)程能夠制備經(jīng)活化的原料(該經(jīng)活化的原料能夠制備這種富含糖的工藝流)，進(jìn)料到蒸汽爆破反應(yīng)器的纖維素原料的溫度和水分水平優(yōu)選為相對(duì)均勻的，并且優(yōu)選地具有約50°C至約70°C的溫度(更優(yōu)選地50-65°C )和約30至約60重量％ 的水分含量(優(yōu)選地45至約55重量％)。水分含量是包含于材料中的水量，且基于重量， 它是材料中水的重量除以該材料的質(zhì)量。優(yōu)選進(jìn)料至自動(dòng)水解單元的原料中的纖維具有相對(duì)均勻的溫度分布。例如，優(yōu)選材料塊體的核心所具有的溫度在該材料的外表面溫度的80%以內(nèi)，更優(yōu)選地在90%以內(nèi)， 最優(yōu)選地在95%以內(nèi)。因此，例如，如果該材料外表面溫度為50至70°C，則該材料的核心溫度優(yōu)選地為45至63°C。可選地或另外地，優(yōu)選進(jìn)料至自動(dòng)水解單元的原料中的纖維具有相對(duì)均勻的水分分布。例如，優(yōu)選材料塊體的核心所具有的水分含量在該材料的外表面水分含量的80%以內(nèi)，更優(yōu)選地在90 %以內(nèi)，最優(yōu)選地在95 %以內(nèi)。因此，例如，如果該材料外表面的水分含量為45至55重量％，則該材料核心的水分含量?jī)?yōu)選地為40. 5至49. 5重量％。本發(fā)明的具體實(shí)施方案提供用于制備纖維素原料的方法和裝置，該纖維素原料用于制備乙醇。該方法和裝置涉及可位于纖維素原料預(yù)處理過(guò)程(如用熱和水分浸漬該纖維素原料的混合容器)下游并且位于水解反應(yīng)器(如自動(dòng)水解反應(yīng)器)上游的裝置(如收集槽)。另外，根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案可具有優(yōu)勢(shì)，因?yàn)楂@得兩個(gè)流并將該兩個(gè)流進(jìn)料至不同的水解反應(yīng)器，允許分批操作該水解反應(yīng)器，使得至少一個(gè)水解反應(yīng)器與另一個(gè)水解反應(yīng)器異相地操作。即，在運(yùn)行第二水解反應(yīng)器以水解由第二個(gè)流獲得的纖維素原料時(shí)，可由第一個(gè)流裝填第一水解反應(yīng)器。因此，整個(gè)過(guò)程可為連續(xù)過(guò)程，而水解過(guò)程可按分批過(guò)程操作。在將材料輸送至一個(gè)或多個(gè)使該原料分解的加工單元(例如水解單元)時(shí)，如制備可發(fā)酵糖流時(shí)，優(yōu)選地通過(guò)容器或?qū)Ч芟滦休斔驮摬牧?，隨后必須從該容器或?qū)Ч苋〕鲈摬牧?。例如，可使該材料通過(guò)漏斗、具有底部出口的收集槽、具有底部出口的加工容器等， 優(yōu)選收集槽。由于該材料優(yōu)選地基本上為固體，其并不自由地流動(dòng)。因此，當(dāng)該材料可在重力作用下下行移動(dòng)時(shí)，并非所有部分都將以相同的速率下行移動(dòng)。接近于容器壁的部分可具有粘著在該側(cè)壁上的趨勢(shì)，或者由于該側(cè)壁和與該側(cè)壁相鄰的材料之間的摩擦而較慢地下行移動(dòng)。這可造成該原料的一些部分的不同的停留時(shí)間。如果將側(cè)壁加熱(例如，被加熱套所包圍)，若停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)則較靠近該側(cè)壁的材料部分可能過(guò)熱，導(dǎo)致該原料中的糖降解。因此，優(yōu)選主動(dòng)地將該原料從此設(shè)備取出以獲得多個(gè)工藝流。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供制備用于制備乙醇的纖維素原料的方法，該方法包括(a)使該纖維素原料通過(guò)容器到達(dá)該容器的至少一個(gè)出口 ；(b)將該纖維素原料送出該容器的至少一個(gè)出口，并獲得至少兩個(gè)纖維素原料流； 和(c)將該至少兩個(gè)流進(jìn)料至不同的水解反應(yīng)器。在任何具體實(shí)施方案中，步驟(b)可包括優(yōu)選地在不同的方向上運(yùn)輸該纖維素原料側(cè)向穿過(guò)該容器的出口。在任何具體實(shí)施方案中，該方法可進(jìn)一步包括分批操作該不同的水解反應(yīng)器，并且將至少一個(gè)水解反應(yīng)器與另一個(gè)水解反應(yīng)器異相地操作。優(yōu)選地，在運(yùn)行第二水解反應(yīng)器以水解由第二個(gè)流獲得的纖維素原料時(shí)，由第一個(gè)流裝填第一水解反應(yīng)器。在任何具體實(shí)施方案中，該方法可進(jìn)一步包括使該纖維素原料下行通過(guò)該容器。在任何具體實(shí)施方案中，該容器可包括至少四個(gè)與該容器的至少一個(gè)出口鄰接的運(yùn)輸設(shè)備，并且步驟(b)可包括利用至少兩個(gè)運(yùn)輸設(shè)備在第一方向上運(yùn)輸該纖維素原料的第一部分，從而獲得第一個(gè)流，并利用至少兩個(gè)運(yùn)輸設(shè)備在第二方向上運(yùn)輸該纖維素原料的第二部分，從而獲得第二個(gè)流。優(yōu)選地，從該出口的第一部分取出屬于第一個(gè)流的第一部分的纖維素原料，并從該出口的第二部分取出屬于第二個(gè)流的第二部分的纖維素原料。 例如，第一部分可包括該出口的一側(cè)，而第二部分可包括該出口的另一側(cè)(例如，該出口可基本上分成兩半，其中每個(gè)側(cè)包括一個(gè)部分)。在此情況下，用于取出該原料以形成第一個(gè)流的兩個(gè)運(yùn)輸設(shè)備可位于一側(cè)的下方，而用于取出該原料以形成第二個(gè)流的兩個(gè)運(yùn)輸設(shè)備可位于另一側(cè)的下方。在任何具體實(shí)施方案中，該容器的至少一個(gè)入口優(yōu)選地設(shè)在在該容器的至少一個(gè)出口以上的高度，并且優(yōu)選地在重力作用下從該容器的至少一個(gè)入口向至少一個(gè)出口運(yùn)輸該纖維素原料。在任何具體實(shí)施方案中，該纖維素在該容器中的停留時(shí)間優(yōu)選地至多為60分鐘， 并且更優(yōu)選地為10分鐘至30分鐘。在任何具體實(shí)施方案中，該方法可進(jìn)一步包括在該容器中向該纖維素原料供熱。在任何具體實(shí)施方案中，優(yōu)選地連續(xù)進(jìn)行步驟(a)至(C)。
將理解，在任何具體實(shí)施方案中，經(jīng)過(guò)該容器運(yùn)輸?shù)脑摾w維素原料為固體，并且可為本文公開(kāi)的任何組合物。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供制備用于制備乙醇的纖維素原料的裝置，該裝置包括(a)至少一個(gè)側(cè)壁，該側(cè)壁限定具有上部和下部的體積；(b)至少一個(gè)與該上部相鄰的入口 ；(C)至少一個(gè)與該下部相鄰的出口；(d)至少一個(gè)與至少一個(gè)出口鄰接的第一運(yùn)輸器，第一運(yùn)輸器被配置成在第一方向上運(yùn)輸?shù)谝徊糠值睦w維素原料側(cè)向穿過(guò)該至少一個(gè)出口 ；和(e)至少一個(gè)與至少一個(gè)出口鄰接的第二運(yùn)輸器，第二運(yùn)輸器被配置成在第二方向上運(yùn)輸?shù)诙糠值睦w維素原料側(cè)向穿過(guò)該至少一個(gè)出口。在任何具體實(shí)施方案中，優(yōu)選地彼此相鄰地安置第一和第二運(yùn)輸器。在任何具體實(shí)施方案中，第一運(yùn)輸器優(yōu)選地向第一運(yùn)輸器的出口運(yùn)輸纖維素原料，而第二運(yùn)輸器優(yōu)選地向第二運(yùn)輸器的出口運(yùn)輸纖維素原料。在任何具體實(shí)施方案中，第一方向優(yōu)選地基本上與第二方向相反。在任何具體實(shí)施方案中，整個(gè)出口優(yōu)選地曝露于該運(yùn)輸器。 在任何具體實(shí)施方案中，該運(yùn)輸器可裝在箱體中，該箱體在其下表面中具有每個(gè)運(yùn)輸器的至少一個(gè)運(yùn)輸器出口。在任何具體實(shí)施方案中，每個(gè)運(yùn)輸器可包括至少一個(gè)可旋轉(zhuǎn)地安裝的螺旋螺桿 (helical screw)，并且優(yōu)選至少兩個(gè)可沿相同方向旋轉(zhuǎn)的螺旋螺桿?？蛇x地或另外地，在任何具體實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)(且優(yōu)選地每個(gè))運(yùn)輸器包括至少一個(gè)可旋轉(zhuǎn)地安裝的具有可變的螺距的螺旋螺桿。在任何具體實(shí)施方案中，該裝置可進(jìn)一步包括該運(yùn)輸器的箱體以及至少部分地環(huán)繞該箱體設(shè)置的加熱套。將理解，每個(gè)具體實(shí)施方案均可根據(jù)本發(fā)明提供的方法或方面而獨(dú)自使用。將進(jìn)一步理解，每個(gè)具體實(shí)施方案可與任何其他具體實(shí)施方案一同使用，從而使得該具體實(shí)施方案可單獨(dú)使用，或者以其組合或再次組合(sub-combination)而共同使用。


通過(guò)對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選具體實(shí)施方案的以下描述，將更充分和更詳細(xì)地理解本發(fā)明的這些優(yōu)勢(shì)和其他優(yōu)勢(shì)，其中圖1是本發(fā)明的收集槽的具體實(shí)施方案的透視圖，其顯示了位于該收集槽上游的
浸漬室；圖2是圖1的浸漬室的透視圖；圖3是圖1的浸漬室的頂部剖視圖；圖4是沿圖2中4-4線得到的截面；圖5是沿圖1中5-5線得到的截面；圖6是根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案的卸料單元的箱體的具體實(shí)施方案的透視圖， 其顯示成已從收集槽移除。
圖7是沿圖6中7-7線得到的截面；圖8是圖6的箱體的頂視圖；圖9是本發(fā)明的箱體的可選具體實(shí)施方案的頂視圖；和圖10是沿圖1中10-10線得到的截面。
具體實(shí)施例方式圖1-10中顯示了本發(fā)明的裝置的具體實(shí)施方案。將理解，雖然該方法參照該裝置來(lái)描述(反之亦然)，然而該方法可用可選的裝置來(lái)進(jìn)行，并且該裝置可根據(jù)可選的方法而使用。另外，雖然根據(jù)本發(fā)明的向容器提供的纖維素原料的制備被描述成連續(xù)過(guò)程，但將理解，該方法可作為半連續(xù)或分批過(guò)程來(lái)進(jìn)行。纖維素原料優(yōu)選地為木質(zhì)纖維素原料。木質(zhì)纖維素原料源自植物材料。如本文所用的術(shù)語(yǔ)“木質(zhì)纖維素原料”是指含有纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的植物纖維。在一些具體實(shí)施方案中，該原料來(lái)源自樹(shù)木，優(yōu)選地源自落葉樹(shù)如楊屬植物(例如木屑)?？蛇x地或另外地，該原料也可源自農(nóng)業(yè)殘?jiān)?，?但不限于)玉米秸稈、小麥秸稈、大麥秸稈、水稻秸稈、 柳枝稷，高粱、甘蔗渣、稻殼和/或玉米穗軸。優(yōu)選地，該木質(zhì)纖維素原料包括農(nóng)業(yè)殘?jiān)湍静纳镔|(zhì)，更優(yōu)選地為木材生物質(zhì)，并且最優(yōu)選地為落葉樹(shù)的木材生物質(zhì)。申請(qǐng)人考慮到將其他來(lái)源的包括纖維素、半纖維素和/或木質(zhì)素的植物材料(如藻類)用于獲取纖維素原料，那些植物材料的任何一種都可使用。該纖維素原料優(yōu)選地為清潔的，例如去除了灰塵、硅石、金屬箍(例如來(lái)自農(nóng)業(yè)產(chǎn)品)、石頭和污垢。還可減小該木質(zhì)纖維素原料的組分的尺寸。在長(zhǎng)度上，該原料的組分的尺寸可為約0. 05至約2英寸，優(yōu)選地為約0. 1至約1英寸，并且更優(yōu)選地為約0. 125至約 0. 5英寸。例如，該纖維素原料可包括長(zhǎng)度為約4毫米(0. 16英寸)至約7毫米(0. 28英寸)的纖維(例如切碎的秸稈)?？衫媚軌驂核椤⒎鬯榛蛞云渌绞綔p小顆粒尺寸的任何加工機(jī)械。優(yōu)選地，在進(jìn)入該容器(例如收集槽100)時(shí)，將該原料用水處理從而使其具有約 30至約60重量％、優(yōu)選地約45至約55重量％的水分含量。例如，參照?qǐng)D1和圖2，顯示了本發(fā)明的收集槽裝置100的具體實(shí)施方案，其中該收集槽100位于水浸漬反應(yīng)器(如浸漬室10)的下游，該水浸漬反應(yīng)器優(yōu)選地用于在原料進(jìn)入收集槽100之前將該原料預(yù)處理。優(yōu)選地，配置浸漬室10從而預(yù)處理纖維素原料，例如通過(guò)潤(rùn)濕和/或加熱該纖維素原料。圖2-4中舉例說(shuō)明了優(yōu)選的浸漬器10。如其中所示，在一些具體實(shí)施方案中，浸漬器進(jìn)料器30 (即，將原料運(yùn)輸?shù)浇n室12中的進(jìn)料器)優(yōu)選地位于混合室或浸漬室12的上游。進(jìn)料器30可為任何設(shè)計(jì)。優(yōu)選地，進(jìn)料器30具有抑制并優(yōu)選地防止進(jìn)料器30的水分逆流流動(dòng)的設(shè)計(jì)。例如，可提供旋轉(zhuǎn)閥等以切斷這種逆流流動(dòng)。優(yōu)選地，浸漬進(jìn)料器為包括發(fā)動(dòng)機(jī)32的螺旋進(jìn)料器，該發(fā)動(dòng)機(jī)32驅(qū)動(dòng)地連接到位于入口以下的螺旋或螺旋推運(yùn)器 (auger) 34 (例如通過(guò)裝在箱體36中的變速器或齒輪減速組合件)。可將其上裝有螺旋34 的軸可旋轉(zhuǎn)地安裝在箱體38內(nèi)，以使得螺旋推運(yùn)器34為懸臂式栓塞螺旋運(yùn)輸器。因此，進(jìn)料器30產(chǎn)生材料的栓塞，該栓塞防止水分的逆流移動(dòng)。可將該栓塞運(yùn)輸?shù)桨惭b在浸漬室12 上的入口箱體40中。該原料隨后下行進(jìn)入浸漬室12。浸漬器10可包括位于入口箱體40以下的入口 42，一個(gè)或多個(gè)用于沿室12的長(zhǎng)度方向推動(dòng)纖維素原料的運(yùn)輸構(gòu)件14，一個(gè)或多個(gè)用于將水分注射進(jìn)該纖維素原料的水分注射口 16 (可將其裝在運(yùn)輸構(gòu)件14的槳葉20和/或浸漬器10的內(nèi)壁22上)，一個(gè)或多個(gè)裝在內(nèi)壁22外側(cè)的用于加熱該纖維素原料的加熱套18以及出口 18。加熱套18可包括與內(nèi)壁22隔開(kāi)的外壁沈，從而限定出通道觀，經(jīng)加熱的流體(例如水)可經(jīng)過(guò)該通道觀流動(dòng)。如圖2中舉例說(shuō)明的，一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)管M可將水運(yùn)輸?shù)椒种Ч?6，該分支管56延伸到室12的上部上的不同位置。通過(guò)例如加入水分的構(gòu)件(如噴嘴或開(kāi)口管等)，這些導(dǎo)管的末端與室12的內(nèi)部流體流動(dòng)連通。如舉例說(shuō)明的，運(yùn)輸構(gòu)件14可旋轉(zhuǎn)地裝在室12中，并且從動(dòng)地(drivenly)連接到發(fā)動(dòng)機(jī)46。如舉例說(shuō)明的，通過(guò)裝在箱體48中的變速器或齒輪減速組合件，發(fā)動(dòng)機(jī)46驅(qū)動(dòng)地連接到運(yùn)輸構(gòu)件14。該齒輪減速組合件可驅(qū)動(dòng)地連接到位于箱體52內(nèi)部的運(yùn)輸構(gòu)件 14的末端50。為了防止材料滯留于浸漬器10中，浸漬器10可具有底部壁44，該底部壁具有兩個(gè)或更多個(gè)部分，其中每個(gè)部分具有與其相連的運(yùn)輸構(gòu)件14。優(yōu)選地，配置底部壁44和運(yùn)輸構(gòu)件14以使得底部壁44在運(yùn)輸構(gòu)件14旋轉(zhuǎn)時(shí)被清掃。例如，如圖4中舉例說(shuō)明的，底部壁44可為扇形，例如具有兩個(gè)倒拱或槽。關(guān)于任選的混合容器10的各個(gè)具體實(shí)施方案的其他細(xì)節(jié)可在同時(shí)待審的美國(guó)專利申請(qǐng)12/181,596 (于2008年7月四日提交)中找到， 其公開(kāi)內(nèi)容以其整體作為參照并入本文。在可選的具體實(shí)施方案中，浸漬室10可以其他方式預(yù)處理纖維素原料，并且本發(fā)明并不限于這一點(diǎn)。在混合容器10中任選地預(yù)處理該纖維素原料之后，將其送至收集槽裝置100 (例如通過(guò)處于室12的出口對(duì)下游的出口通道58)，該纖維素原料優(yōu)選地在該收集槽裝置中保存或容納一段停留時(shí)間，以使得例如加入到混合容器10中的水分有足夠的時(shí)間滲入該原料，從而使該原料為下游加工作好準(zhǔn)備。可選地或另外地，該原料可能需要額外的時(shí)間以使得該原料的所有部分升高至適于下游加工的預(yù)定溫度?？蛇x地，進(jìn)入收集槽100的原料可處于用于下游加工的預(yù)定條件，而收集槽用作儲(chǔ)蓄器以保存準(zhǔn)備好的原料，從而使得下游過(guò)程可連續(xù)運(yùn)行。根據(jù)本發(fā)明，來(lái)自優(yōu)選地具有下行延伸的原料通道(例如收集槽100)的容器的纖維素原料被送至位于該收集槽裝置100下游的一個(gè)或多個(gè)下游加工單元，優(yōu)選水解反應(yīng)器，更優(yōu)選自動(dòng)水解反應(yīng)器并繼而優(yōu)選一個(gè)或多個(gè)酶促水解反應(yīng)器(未顯示)，從而使得該纖維素可水解產(chǎn)生適于發(fā)酵成乙醇的糖。如圖1和圖5中舉例說(shuō)明的，收集槽100的取向使得穿過(guò)收集槽100的通道優(yōu)選地基本下行地延伸，并且優(yōu)選地配置穿過(guò)其中的通道，從而減少且優(yōu)選基本防止收集槽100 中原料的橋連。另外，從浸漬器10到收集槽100的通道優(yōu)選地基本下行地延伸。因此，穿過(guò)收集槽100的通道優(yōu)選基本下行地延伸，并且優(yōu)選該通道的下端具有與上端相比更大的截面積。更優(yōu)選地，該截面積沿著下行方向連續(xù)增加。這可通過(guò)用沿著下行方向偏離的一個(gè)或多個(gè)壁來(lái)構(gòu)造該收集槽的通道而實(shí)現(xiàn)。如果該原料下行地穿過(guò)收集槽100連鎖裝置，則其可通過(guò)稱作橋連的過(guò)程而形成堵塞。該堵塞可延伸至完全穿過(guò)收集槽100中的通道，從而阻止原料的下行移動(dòng)，并導(dǎo)致下游加工單元的原料供應(yīng)出現(xiàn)空缺?？蛇x地，其可能僅堵塞該通道的一部分。無(wú)論如何，此時(shí)將需要進(jìn)行干預(yù)以去除該堵塞。中斷向下游加工單元傳輸原料可能需要在去除堵塞時(shí)將工廠的一部分停工，從而使生產(chǎn)量降低，并且還需要在該堵塞被清理之后立即將工廠恢復(fù)穩(wěn)態(tài)操作條件。因此，可能需要監(jiān)控該收集槽，從而得以在橋連發(fā)生的早期進(jìn)行干預(yù)。通過(guò)增加在下游方向上的截面積，原料形成通道堵塞的趨勢(shì)降低，并且可將其消除。如圖5和圖10中舉例說(shuō)明的，收集槽100包括至少一個(gè)側(cè)壁102，其限定出體積或通道104。在所示的具體實(shí)施方案中，收集槽裝置100包括四個(gè)側(cè)壁，稱作前壁10 和間隔開(kāi)的相對(duì)的后壁102b，以及側(cè)壁102c和間隔開(kāi)的相對(duì)的側(cè)壁102d，并且進(jìn)一步包括頂壁 103。因此，通道104(其由側(cè)壁10加、102b、102c和102d所限定)的橫截面呈矩形。在其他具體實(shí)施方案中，收集槽裝置100可包括例如單個(gè)圓形側(cè)壁，從而使其所具有的橫截面呈圓形、橢圓形等。將理解，可利用任何其他的橫截面。通道104優(yōu)選地縱向延伸，例如沿軸105延伸，并且包括頂部106，和底部108。通道104優(yōu)選地豎直延伸。然而，通道可基本上豎直地延伸(即，以豎直的角度延伸，以使得原料將在重力作用下下行地穿過(guò)其中流動(dòng))。在一些具體實(shí)施方案中，通道104可具有約5 英尺至約20英尺的沿軸105的長(zhǎng)度。提供與上部106相鄰的入口 110，并提供與下部108相鄰的出口 112，該出口的高度在入口 110以下。在所示的具體實(shí)施方案中，入口 110由頂壁103的開(kāi)口所限定，而出口 112由側(cè)壁102的下端114所限定。將理解，入口 110可包括收集槽100的整個(gè)頂部，因此可能不需要頂壁103。將理解，在優(yōu)選的具體實(shí)施方案中，通道104不設(shè)有下表面，并且通道 104的下端是開(kāi)放的。因此，原料可穿過(guò)通道104而暢通地下行流動(dòng)，直至其與貯存在收集槽100中的原料相遇，或者直至其與箱體116相遇。如舉例說(shuō)明的，入口 110與浸漬室10 的出口 M流體連通并接收來(lái)自浸漬室10的出口 M的纖維素原料(例如，其處于出口導(dǎo)管 58的下游)，而出口 112優(yōu)選地與一個(gè)或多個(gè)自動(dòng)水解反應(yīng)器流體連通并將纖維素原料送至一個(gè)或多個(gè)自動(dòng)水解反應(yīng)器(未顯示)。仍參照?qǐng)D5，在優(yōu)選的具體實(shí)施方案中，通道104的底端108具有與通道104的頂端106相比更大的截面積。換言之，相比于在入口 110附近穿過(guò)通道104而得到的橫截面， 在出口 112附近穿過(guò)通道104而得到的橫截面具有更大的截面積。例如，在出口 112附近得到的截面積可具有約40平方英尺至約60平方英尺的面積，而在入口 110附近得到的橫截面可具有約20平方英尺至約40平方英尺的面積?？砂凑崭鞣N方式配置側(cè)壁102，以提供與頂端106相比具有更大截面積的底端 108。在所示的具體實(shí)施方案中，側(cè)壁10 和側(cè)壁102b彼此相對(duì)，而側(cè)壁102c與側(cè)壁102d 彼此相對(duì)，并且每個(gè)側(cè)壁均從入口 110到出口 112偏離軸105。因此，通道104基本上是截頭金字塔形，并且底端108具有與頂端106相比更大的截面積。在可選的具體實(shí)施方案中， 側(cè)壁10 !和102b可基本上與軸105平行地延伸，而側(cè)壁102c和102d可偏離軸105。在另一個(gè)可選的具體實(shí)施方案中，收集槽裝置100可包括單個(gè)圓形側(cè)壁，該圓形側(cè)壁限定出截頭圓錐形通道104。在另一個(gè)具體實(shí)施方案中，側(cè)壁102可為階梯狀。優(yōu)選側(cè)壁102連續(xù)地偏離，并且如舉例說(shuō)明的，其在通道104的整個(gè)長(zhǎng)度上連續(xù)地偏離。優(yōu)選地，它們以約1°至約20°，優(yōu)選約2°至約5°的角度A偏離豎直方向。還將理解，側(cè)壁102的內(nèi)表面138優(yōu)選地為光滑的，并且沒(méi)有凸起，該凸起可以是導(dǎo)致發(fā)生橋連的起因。為下部108提供與上部106相比更大的截面積，可有助于防止纖維素質(zhì)在其通過(guò)收集槽裝置100時(shí)粘附或粘著于側(cè)壁102上。因此，通過(guò)收集槽100的纖維素原料的各部分可具有基本上相同的在通道104中的停留時(shí)間。在可選的具體實(shí)施方案中，通道104的下部108可不具有與通道104的上部106 相比更大的截面積。例如，每個(gè)側(cè)壁102可基本上豎直且相互平行地延伸。根據(jù)本發(fā)明，在經(jīng)過(guò)通道104之后，側(cè)向地(與軸105垂直地)運(yùn)輸該原料。另外，優(yōu)選從收集槽104主動(dòng)地取出該原料，而不允許該原料被動(dòng)地離開(kāi)該收集槽。因此，收集槽100可進(jìn)一步包括或裝有至少兩個(gè)與出口 112相鄰的運(yùn)輸器，將該運(yùn)輸器配置成主動(dòng)地運(yùn)輸該纖維素原料側(cè)向穿過(guò)出口 112，從而從通道104取出該纖維素原料。參照?qǐng)D5至圖 8，在所示具體實(shí)施方案中，每個(gè)運(yùn)輸器包括多個(gè)(例如兩個(gè))螺旋運(yùn)輸器126，該螺旋運(yùn)輸器1 安裝在箱體或卸料單元116中。該運(yùn)輸器可具有本領(lǐng)域已知的任何輸送機(jī)理以從出口 112側(cè)向輸送并優(yōu)選主動(dòng)輸送原料。例如，該運(yùn)輸器可包括垂直于軸105延伸的螺旋推運(yùn)器、螺旋運(yùn)輸器、具有擋板的裝有刮板的螺桿(tabbed flight screw with bars)、皮帶運(yùn)輸機(jī)等。在所示具體實(shí)施方案中，箱體116包括底部118、側(cè)壁120和開(kāi)放的頂部122。開(kāi)放的頂部122優(yōu)選地至少與出口 112—樣大，并與出口 112垂直對(duì)齊，以使得通過(guò)出口 112 的材料可直接地下行通過(guò)開(kāi)放的頂部122。因此，整個(gè)出口 112曝露于箱體116中的運(yùn)輸器 132。將理解，在可選的具體實(shí)施方案中，通道104的側(cè)壁102可提供箱體116的側(cè)壁。艮口， 側(cè)壁102可延伸至越過(guò)出口 112。因此，在這種具體實(shí)施方案中，通道104的出口 112并非由側(cè)壁102的末端114所限定，而是由在末端114以上的側(cè)壁102的一部分所限定。箱體116至少包括第一和第二箱體出口 12如、1Mb，由螺旋運(yùn)輸器1 所運(yùn)輸?shù)睦w維素原料經(jīng)過(guò)第一和第二箱體出口 lMa、124b離開(kāi)箱體116。離開(kāi)箱體出口 lMa、124b的纖維素原料可進(jìn)入兩個(gè)或更多個(gè)導(dǎo)管125，例如，該導(dǎo)管125可通往兩個(gè)或更多個(gè)例如自動(dòng)水解反應(yīng)器127 (見(jiàn)圖1)。因此，出口 12 可與第一導(dǎo)管125偶聯(lián)，第一導(dǎo)管125導(dǎo)向至第一水解反應(yīng)器127，而出口 124b可與第二導(dǎo)管125偶聯(lián)，第二導(dǎo)管125導(dǎo)向至第二水解反應(yīng)器 127。優(yōu)選地，每個(gè)導(dǎo)管125裝有一個(gè)或多個(gè)沿著導(dǎo)管125的方向延伸的螺旋運(yùn)輸器等。 具有多于一個(gè)的出口 lMa、124b的優(yōu)勢(shì)在于，可從收集槽100提供兩個(gè)經(jīng)處理的原料流，其中每個(gè)原料流可進(jìn)料至不同的下游加工容器，例如不同的蒸汽爆破反應(yīng)器。如舉例說(shuō)明的，箱體116包括限定于底部118中的兩個(gè)箱體出口 12^、lMb (見(jiàn)圖 7)。優(yōu)選地，安置每個(gè)出口 124以使其并不位于通道104下方(側(cè)向地與通道104隔開(kāi))。 側(cè)向于通道104地安置出口 IM的優(yōu)勢(shì)在于，可從整個(gè)出口 112取出原料，更優(yōu)選地，橫穿出口 112均勻地取出原料。另外，優(yōu)選地將箱體出口 12 和124b安置在箱體116的相對(duì)的側(cè)面上。因此，箱體出口 12 和124b可將纖維素質(zhì)導(dǎo)向至兩個(gè)不同的例如自動(dòng)水解反應(yīng)器(其位于收集槽100的相對(duì)的側(cè)面上)。如圖1和圖6舉例說(shuō)明的，箱體116可具有上壁166，其延伸覆蓋箱體116位于收集槽100側(cè)向的部分。上壁166可覆蓋螺旋運(yùn)輸器1 位于收集槽100側(cè)向的部分。任選地，可將柵條168(或者其他提供窗口的構(gòu)件)安置在出口 1 上方的頂壁166中。柵條168允許工人觀察原料輸送至導(dǎo)管125中。如舉例說(shuō)明的，該螺旋運(yùn)輸器1 安裝在底部118上方，并且每個(gè)螺旋運(yùn)輸器垂直于軸105延伸橫穿出口 112 ( S卩，每個(gè)螺旋運(yùn)輸器的長(zhǎng)度L至少?gòu)某隹?112的第一側(cè)延伸至出口 112的第二側(cè))。每個(gè)螺旋運(yùn)輸器1 包括軸1 和至少一個(gè)圍繞該軸延伸的螺旋刮板130，并且被配置成旋轉(zhuǎn)以保證材料離開(kāi)出口 112并向箱體出口 IM中的一個(gè)運(yùn)輸該材料?？赏ㄟ^(guò)本領(lǐng)域已知的任何方式可旋轉(zhuǎn)地安裝軸128。如舉例說(shuō)明的，軸1 具有作為軸承箱164中的軸頸的一端和作為變速箱162中的軸頸的另一端。在所示的具體實(shí)施方案中，箱體116包括四個(gè)成對(duì)設(shè)置的螺旋運(yùn)輸器126。每一對(duì)均包括兩個(gè)相鄰的螺旋運(yùn)輸器126，其沿著相同的方向向共同的箱體出口 IM運(yùn)輸纖維素原料。在所示的具體實(shí)施方案中，第一對(duì)13 包括螺旋運(yùn)輸器126a和1 ，其分別圍繞基本上平行的第一軸13 和第二軸134b旋轉(zhuǎn)，而第二對(duì)132b包括螺旋運(yùn)輸器126c和 U6d，其分別圍繞基本上平行的第一軸13 和第二軸134d旋轉(zhuǎn)。每個(gè)軸134優(yōu)選地為水平的，但可與水平方向呈直至45°或更大的角。因此，螺旋運(yùn)輸器126a和126b將經(jīng)處理的原料輸送至出口 IMa，而螺旋運(yùn)輸器126c和126d將經(jīng)處理的原料輸送至出口 1Mb (其位于與出口 12 相對(duì)的一側(cè))。將理解，螺旋運(yùn)輸器126a、U6b、126c和126d在基本上整個(gè)出口 112的下方延伸。因此，該螺旋運(yùn)輸器1 優(yōu)選地從出口 112的所有部分取出經(jīng)處理的原料?？蛇x地或另外地，每個(gè)出口 1 可具有一個(gè)或多個(gè)螺旋運(yùn)輸器1 或者與其相連的其他輸送構(gòu)件。仍參照?qǐng)D7，如舉例說(shuō)明的，第一對(duì)13 的螺旋運(yùn)輸器126a和126b可各自沿箭頭 Al所指的方向旋轉(zhuǎn)，以使來(lái)自上方的材料沿箭頭A2所指的方向向箱體出口 12 進(jìn)料。另外，第二對(duì)132b的螺旋運(yùn)輸器126c和126d可各自沿箭頭A3所指的方向旋轉(zhuǎn)，以使來(lái)自上方的材料沿箭頭A4所指的方向向箱體出口 124b進(jìn)料。為了允許每個(gè)螺旋運(yùn)輸器1 旋轉(zhuǎn)，沿著特定的旋轉(zhuǎn)方向，每個(gè)螺旋運(yùn)輸器可由其自有的驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)160來(lái)驅(qū)動(dòng)。如圖6和圖7中所示，每個(gè)軸1 穿過(guò)側(cè)壁120而向外延伸至變速箱162，其中發(fā)動(dòng)機(jī)160驅(qū)動(dòng)地連接至軸128?？墒褂帽绢I(lǐng)域所知的任何驅(qū)動(dòng)連接。將理解，在可選的具體實(shí)施方案中，可由單個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)160驅(qū)動(dòng)兩個(gè)或更多個(gè)軸。因此，如舉例說(shuō)明的，箱體出口 12 和124b位于箱體116的相對(duì)的側(cè)面上，并且每個(gè)螺旋刮板130均為右旋的。因此，Al方向與A3方向彼此相反，而A2方向與A4方向彼此相反。然而，在可選的具體實(shí)施方案中，箱體出口 12 和124b可位于彼此相同的側(cè)壁上。 在這種具體實(shí)施方案中，Al和A3方向可基本上相同，而A2和A4方向可基本上相同。在更進(jìn)一步的可選的具體實(shí)施方案中，第一對(duì)13 的螺旋運(yùn)輸器U6a、126b的螺旋刮板130可為右旋的，而第二對(duì)13 的螺旋運(yùn)輸器126c、的螺旋刮板130可為左旋的。因此，在這種具體實(shí)施方案中，Al和A3方向可相同，而A2和A4方向可相反。將理解，可配置每對(duì)螺旋運(yùn)輸器126以使其沿相反方向旋轉(zhuǎn)。例如，可將螺旋運(yùn)輸器126a配置成順時(shí)針旋轉(zhuǎn)， 并且可將螺旋運(yùn)輸器126b配置成逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。將理解，在可選的具體實(shí)施方案中，可另外地配置一個(gè)或多個(gè)螺旋運(yùn)輸器126。例如，箱體116可包括多個(gè)并不成對(duì)設(shè)置的螺旋運(yùn)輸器(例如，該螺旋運(yùn)輸器可設(shè)置成三個(gè)一組，或者設(shè)置成單個(gè)螺旋運(yùn)輸器)，或者箱體116可包括多于兩對(duì)的螺旋運(yùn)輸器。例如，在圖9中所示的可選的具體實(shí)施方案中，收集槽100包括四個(gè)箱體出口 IM和四對(duì)132的螺旋運(yùn)輸器126。仍參照?qǐng)D5-7，至少一個(gè)螺旋運(yùn)輸器126 (且優(yōu)選地所有的螺旋運(yùn)輸器126)可具有沿其長(zhǎng)度可變的螺距。即，至少一個(gè)螺旋運(yùn)輸器126的螺旋刮板130的螺距沿長(zhǎng)度L并不恒定。
例如，在所示的具體實(shí)施方案中，每個(gè)螺旋運(yùn)輸器具有接近其各自的箱體出口 124(即，該螺旋運(yùn)輸器向其運(yùn)輸纖維素原料的出口)的第一末端158和遠(yuǎn)離其各自的箱體出口 IM的第二末端156(圖7中所示)。與第二末端156處的螺旋刮板130的螺距相比， 第一末端158處的螺旋刮板130的螺距更大或更寬。例如，第一末端處的螺距可為約14英寸至約88英寸，而第二末端處的螺距可為約4英寸至約8英寸。在所示的具體實(shí)施方案中，各螺旋刮板130的螺距在第一末端158和第二末端156 之間連續(xù)變化，并且優(yōu)選地以恒定的比率變化。即，該螺距向著各個(gè)卸料構(gòu)件出口 1 逐漸變寬。在可選的具體實(shí)施方案中，在刮板的較寬和較窄區(qū)域之間可發(fā)生驟變。例如，各螺旋運(yùn)輸器可具有從第一末端158向螺旋運(yùn)輸器126的中點(diǎn)延伸的第一區(qū)域和從第二末端156 向該中點(diǎn)延伸的第二區(qū)域。第一區(qū)域可具有第一螺距范圍，而第二區(qū)域可具有第二螺距范圍。例如，第一螺距范圍可為約14英寸至約18英寸，而第二螺距范圍可為約4英寸至約8 英寸。在另一個(gè)的具體實(shí)施方案中，各螺旋運(yùn)輸器可包括第一區(qū)域和第二區(qū)域之間的中間區(qū)域，并且該中間區(qū)域具有小于第一螺距范圍并大于第二螺距范圍的第三螺距范圍。例如， 第三螺距范圍可為約6英寸至約10英寸。優(yōu)選地，每一對(duì)132的螺旋運(yùn)輸器1 在沿其長(zhǎng)度的任何位置上均具有相同的螺距。即，螺旋運(yùn)輸器126a和126b的螺旋刮板基本上相同，而螺旋運(yùn)輸器126c和126d的螺旋刮板基本上相同。另外，第一對(duì)螺旋運(yùn)輸器的螺距優(yōu)選地為第二對(duì)螺旋運(yùn)輸器的螺距的鏡像，第二對(duì)螺旋運(yùn)輸器在與第一對(duì)螺旋運(yùn)輸器相反的方向上運(yùn)輸纖維素原料。即，螺旋運(yùn)輸器126a 和126b (其沿A2方向運(yùn)輸纖維素質(zhì))的螺距為螺旋運(yùn)輸器126c和(其沿A4方向運(yùn)輸纖維素質(zhì))的螺距的鏡像。為各螺旋運(yùn)輸器提供可變的螺距，并且更特別地在遠(yuǎn)離該箱體出口處提供較窄的螺距，允許從出口 112的各部分取出數(shù)量更加等量的纖維素原料，并且可允許取出基本上等量的纖維素原料。即，將向此螺旋運(yùn)輸器各自的出口 1 運(yùn)輸在遠(yuǎn)端156處堆積于螺旋運(yùn)輸器126中的材料。在側(cè)向地輸送此材料時(shí)，該螺旋運(yùn)輸器的螺距增加，允許來(lái)自出口 112 的額外的材料直接堆積在該螺旋運(yùn)輸器中。該螺距的進(jìn)一步增加將允許額外部分的材料落入螺旋運(yùn)輸器。該螺旋運(yùn)輸器接近于出口 124(沿輸送的方向)的一個(gè)或多個(gè)部分具有較寬的螺距，從而使其可接納從遠(yuǎn)端區(qū)域運(yùn)輸過(guò)來(lái)的材料以及直接從通道104堆積至其上的材料。從而橫穿整個(gè)出口 112取出原料。參照?qǐng)D5和圖10，容器100 (例如收集槽)優(yōu)選地進(jìn)一步包括裝在容器100的至少一部分上的加熱套136。優(yōu)選地，至少一個(gè)側(cè)壁102裝有加熱套。例如，在所示的具體實(shí)施方案中，各個(gè)側(cè)壁102的全部包圍著加熱套136。加熱套136可包括多個(gè)外壁，該外壁與側(cè)壁102基本上平行并且與側(cè)壁102隔開(kāi)，從而限定出其間的空腔(enclosure) 142。可使流體從入口(未顯示)通過(guò)空腔142到達(dá)出口(未顯示)，從而使得經(jīng)加熱的流體流過(guò)空腔 142。加熱套136可為本領(lǐng)域已知的任何結(jié)構(gòu)。因此，在纖維素質(zhì)通過(guò)容器100時(shí)，可將該纖維素質(zhì)加熱至預(yù)定溫度，或者使其維持在預(yù)定溫度。參照?qǐng)D5，在進(jìn)一步優(yōu)選的具體實(shí)施方案中，箱體116還可包括或可選地可包括由箱體116提供的第二加熱套146。在所示的具體實(shí)施方案中，將加熱套146配置成與加熱套136類似，并且可包括與側(cè)壁120和/或底部118從外部隔開(kāi)的外壁154，并進(jìn)行配置以使經(jīng)加熱的流體流過(guò)由外壁巧4和側(cè)壁120和/或底部118所限定出的空腔150。加熱套 146可為本領(lǐng)域已知的任何結(jié)構(gòu)。在一些具體實(shí)施方案中，可在通道104中提供一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器。例如，可在通道104的上部106中提供第一熱電偶(未顯示)，從而測(cè)量進(jìn)入入口 110的纖維素原料的溫度，并在通道104的下部108中提供第二熱電偶(未顯示)，從而測(cè)量離開(kāi)出口 112的纖維素原料的溫度。在一些具體實(shí)施方案中，可將一個(gè)或多個(gè)顯示器(未顯示)偶聯(lián)至該一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器，從而使得使用者可觀看測(cè)量的溫度，并且任選地基于該測(cè)量的溫度來(lái)調(diào)節(jié)向收集槽100提供的熱量。在進(jìn)一步的具體實(shí)施方案中，可將一個(gè)或多個(gè)傳感器偶聯(lián)至處理器，該處理器可基于該測(cè)量的溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)向收集槽100提供的熱量。現(xiàn)在描述處理可用于制備乙醇的纖維素原料的方法。雖然該方法將參照收集槽 100來(lái)描述，將理解，該方法可使用可選的裝置來(lái)進(jìn)行，并且卸料箱116可利用可選的運(yùn)輸器來(lái)操作。在進(jìn)入該卸料箱116之前，并且優(yōu)選地在進(jìn)入收集槽100之前，優(yōu)選地使合適的纖維素原料經(jīng)過(guò)水分浸漬，從而使該原料中的水分含量提高到預(yù)定的水平。優(yōu)選地，在進(jìn)入該收集槽或卸料箱116時(shí)，該原料的水分含量為約30重量％至約60重量％，優(yōu)選地為約45 重量％至約55重量％。例如，該纖維素原料可從預(yù)處理設(shè)備如浸漬器10獲得，其中將水分加入該纖維素原料從而使該水分含量從例如約15%以下提高到進(jìn)入該收集槽時(shí)的約30% 至約60重量％。優(yōu)選地，在進(jìn)入該收集槽時(shí)，該水分含量為約45重量％至約55重量％。將該纖維素原料從該浸漬室10的出口送至位于卸料箱116上游的通道(例如收集槽100)的入口。例如，可將該纖維素原料從浸漬室10的出口 18送入收集槽100的入口 110。隨后優(yōu)選地使該纖維素原料(其經(jīng)過(guò)或未經(jīng)過(guò)浸漬)下行通過(guò)該容器。例如，參照收集槽100，入口 110設(shè)在出口 112以上的高度。因此，該材料可在重力作用下從入口向出口下行移動(dòng)。另外，在下部108具有與上部106相比更大的截面積的具體實(shí)施方案中，該材料將在其下行移動(dòng)時(shí)進(jìn)一步側(cè)向移動(dòng)。從該容器取出該原料，并將其送至兩個(gè)下游加工單元。因此，從該容器獲得的該原料被分成兩個(gè)或更多個(gè)工藝流，一些該工藝流或每個(gè)該工藝流可在不同的方向上輸送。獲得至少兩個(gè)流，并將其提供至至少兩個(gè)不同的下游加工單元(優(yōu)選地為水解反應(yīng)器)。該下游處理單元可分批操作或半分批操作，并可異相操作。因此，一個(gè)釜式水解反應(yīng)器可在用該纖維素原料裝填第二個(gè)釜式水解反應(yīng)器時(shí)運(yùn)行。優(yōu)選地，運(yùn)輸該纖維素原料側(cè)向穿過(guò)該容器的出口，并且優(yōu)選地在不同的方向上運(yùn)輸該纖維素原料。優(yōu)選地，維持在該收集槽中的基本上恒定的停留時(shí)間。即，該收集槽優(yōu)選地在穩(wěn)態(tài)條件下連續(xù)運(yùn)行，以使得在入口 110加入的原料的各個(gè)部分或?qū)拥乃胁糠忠韵嗤乃俾氏滦型ㄟ^(guò)至出口 112。此結(jié)果可通過(guò)從該出口 112的所有部分取出原料來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，可通過(guò)操作一個(gè)或多個(gè)螺旋運(yùn)輸器(如上文所述的螺旋運(yùn)輸器126)而將該原料移出該出口，從而使得在該螺旋運(yùn)輸器中同時(shí)收集來(lái)自該出口 112的所有部分的原料(例如該出口 112中同一水平層的所有原料)，并將其輸送至出口或下游通道。將理解，可通過(guò)調(diào)節(jié)該螺旋運(yùn)輸器的刮板的螺距來(lái)改變從該收集槽出口的各個(gè)部分取出的材料的量。通過(guò)擴(kuò)大某個(gè)位置的螺距，可增加從那些位置取出的原料的量。
將理解，在使用中，可能存在初始啟動(dòng)階段，其中并不從該容器移出材料，而是用來(lái)自浸漬室12的纖維素原料裝填該容器。停留時(shí)間可為至多60分鐘。優(yōu)選地，該停留時(shí)間為10分鐘至30分鐘。此方法的優(yōu)勢(shì)在于，可實(shí)現(xiàn)該原料在該容器中大致均勻的停留時(shí)間。例如，該停留時(shí)間的差別可為至多5分鐘，優(yōu)選地小于3分鐘，并且更優(yōu)選地小于2分鐘。在一些具體實(shí)施方案中，優(yōu)選地在不同的方向上運(yùn)輸該纖維素原料側(cè)向穿過(guò)該收集槽的出口，從而獲得至少兩個(gè)流。例如，可利用至少兩個(gè)運(yùn)輸設(shè)備從而側(cè)向地沿第一方向運(yùn)輸?shù)谝徊糠值睦w維素原料，從而獲得第一個(gè)流，并且可利用至少兩個(gè)運(yùn)輸設(shè)備從而側(cè)向地沿第二方向運(yùn)輸?shù)谝徊糠值睦w維素原料，從而獲得第二個(gè)流。例如，如上文所述，該收集槽可包括第一運(yùn)輸器13 和第二運(yùn)輸器132b，第一運(yùn)輸器13 包括第一運(yùn)輸設(shè)備126a 和第二運(yùn)輸設(shè)備U6b，第二運(yùn)輸器132b包括第三運(yùn)輸設(shè)備126c和第四運(yùn)輸設(shè)備126d。第一和第二運(yùn)輸設(shè)備可被配置成在第一側(cè)向方向上運(yùn)輸?shù)谝徊糠值睦w維素原料側(cè)向穿過(guò)該至少一個(gè)出口，從而獲得第一個(gè)流，而第三和第四運(yùn)輸設(shè)備可被配置成在第二側(cè)向方向上運(yùn)輸?shù)诙糠值睦w維素原料側(cè)向穿過(guò)該至少一個(gè)出口，從而獲得第二個(gè)流。因此，從該出口的第一部分取出第一個(gè)流的纖維素原料，并從該出口的第二部分取出第二個(gè)流的纖維素原料。在一些具體實(shí)施方案中，可向第一導(dǎo)管運(yùn)輸?shù)谝粋€(gè)流(例如經(jīng)過(guò)卸料出口 12 向?qū)Ч?25運(yùn)輸)并向第二導(dǎo)管運(yùn)輸?shù)诙€(gè)流(例如經(jīng)過(guò)卸料出口 12 向?qū)Ч?25運(yùn)輸)。隨后將該至少兩個(gè)流進(jìn)料至不同的加工單元，例如水解反應(yīng)器127。例如，一個(gè)導(dǎo)管125可導(dǎo)向第一水解反應(yīng)器，而另一個(gè)導(dǎo)管125可導(dǎo)向第二水解反應(yīng)器。該水解反應(yīng)器可為例如自動(dòng)水解反應(yīng)器，或者酸水解反應(yīng)器。優(yōu)選地，分批操作第一和第二水解反應(yīng)器， 并且彼此異相地操作。例如，可使用該收集槽的第一運(yùn)輸器來(lái)裝填第一水解反應(yīng)器，同時(shí)第二運(yùn)輸器停止運(yùn)行。當(dāng)已將第一水解反應(yīng)器裝填至所需要的水平時(shí)，可停止第一運(yùn)輸器的運(yùn)行，可立即使用該水解反應(yīng)器，例如加入酶。在第一水解反應(yīng)器運(yùn)行時(shí)，可使用第二運(yùn)輸器來(lái)裝填第二水解反應(yīng)器。在一些具體實(shí)施方案中，該方法進(jìn)一步包括將該收集槽中的溫度維持在約50°C至約75°C。例如，收集槽可任選地裝有加熱套，如加熱套136，和/或卸料構(gòu)件116可任選地裝有加熱套146。該加熱套可用于加熱該收集槽和/或該卸料構(gòu)件的壁，以使得該收集槽之內(nèi)的材料的溫度維持在或升高至50°C至約75°C。將理解，為了清楚起見(jiàn)而在不同具體實(shí)施方案或不同方面的情況下描述的本發(fā)明的某些特征也可在同一具體實(shí)施方案中組合提供。相反地，為簡(jiǎn)潔起見(jiàn)而在同一具體實(shí)施方案或同一方面的情況下描述的本發(fā)明的各個(gè)特征也可單獨(dú)地提供，或以任何合適的重新組合而提供。雖然已經(jīng)結(jié)合其特定的具體實(shí)施方案而對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但如果明顯時(shí)，則許多替換、修改和變化對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的。因此，本申請(qǐng)旨在包括落入權(quán)利要求書的實(shí)質(zhì)和廣闊范圍以內(nèi)的所有替換、修改和變化。另外，對(duì)本申請(qǐng)中的任何文獻(xiàn)的引用或確認(rèn)不應(yīng)解釋為承認(rèn)此文獻(xiàn)可作為本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種制備用于制備乙醇的纖維素原料的方法，該方法包括(a)使所述纖維素原料通過(guò)容器到達(dá)所述容器的至少一個(gè)出口；(b)將所述纖維素原料送出所述容器的至少一個(gè)出口，并獲得至少兩個(gè)纖維素原料流；和(c)將所述至少兩個(gè)流進(jìn)料至不同的水解反應(yīng)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(b)包括運(yùn)輸所述纖維素原料側(cè)向穿過(guò)所述容器的所述出口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(b)包括在不同的方向上運(yùn)輸所述纖維素原料側(cè)向穿過(guò)所述容器的所述出口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括分批操作所述不同的水解反應(yīng)器，并且至少一個(gè)水解反應(yīng)器與另一個(gè)水解反應(yīng)器異相地操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中在運(yùn)行第二水解反應(yīng)器以水解由第二個(gè)流獲得的纖維素原料時(shí)，由第一個(gè)流裝填第一水解反應(yīng)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括使所述纖維素原料下行通過(guò)所述容器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述容器包括至少四個(gè)與所述容器的至少一個(gè)出口鄰接的運(yùn)輸設(shè)備，并且步驟(b)包括利用至少兩個(gè)運(yùn)輸設(shè)備在第一方向上運(yùn)輸所述纖維素原料的第一部分，從而獲得所述第一個(gè)流，并利用至少兩個(gè)運(yùn)輸設(shè)備在第二方向上運(yùn)輸所述纖維素原料的第二部分，從而獲得所述第二個(gè)流。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其進(jìn)一步包括從所述出口的第一部分取出屬于所述第一個(gè)流的第一部分的纖維素原料，并從所述出口的第二部分取出屬于所述第二個(gè)流的第二部分的纖維素原料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述容器的至少一個(gè)入口設(shè)在所述容器的所述至少一個(gè)出口以上的高度，并且在重力作用下從所述容器的所述至少一個(gè)入口向所述至少一個(gè)出口運(yùn)輸所述纖維素原料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述纖維素在所述容器中的停留時(shí)間至多為60 分鐘。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述纖維素原料在所述容器中的停留時(shí)間為10 分鐘至30分鐘。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進(jìn)一步包括向所述容器中的所述纖維素原料供熱。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中連續(xù)進(jìn)行步驟(a)至(c)。
14.一種用于制備纖維素原料的裝置，該纖維素原料用于制備乙醇，該裝置包括(a)至少一個(gè)側(cè)壁，所述側(cè)壁限定具有上部和下部的體積；(b)至少一個(gè)與所述上部相鄰的入口；(c)至少一個(gè)與所述下部相鄰的出口；(d)至少一個(gè)與所述至少一個(gè)出口鄰接的第一運(yùn)輸器，第一運(yùn)輸器被配置成在第一方向上運(yùn)輸?shù)谝徊糠值乃隼w維素原料側(cè)向穿過(guò)所述至少一個(gè)出口 ；和(e)至少一個(gè)與所述至少一個(gè)出口鄰接的第二運(yùn)輸器，第二運(yùn)輸器被配置成在第二方向上運(yùn)輸?shù)诙糠值乃隼w維素原料側(cè)向穿過(guò)所述至少一個(gè)出口。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述第一和第二運(yùn)輸器彼此相鄰地安置。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述第一運(yùn)輸器向所述第一運(yùn)輸器的出口運(yùn)輸纖維素原料，而所述第二運(yùn)輸器向所述第二運(yùn)輸器的出口運(yùn)輸纖維素原料。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述第一方向基本上與所述第二方向相反。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中整個(gè)所述出口曝露于所述運(yùn)輸器。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述運(yùn)輸器可裝在箱體中，該箱體在其下表面中具有每個(gè)運(yùn)輸器的至少一個(gè)運(yùn)輸器出口。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中每個(gè)運(yùn)輸器包括至少一個(gè)可旋轉(zhuǎn)地安裝的螺旋螺桿。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中每個(gè)運(yùn)輸器包括至少兩個(gè)可沿相同方向旋轉(zhuǎn)的螺旋螺桿。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中每個(gè)運(yùn)輸器包括至少一個(gè)可旋轉(zhuǎn)地安裝的具有可變的螺距的螺旋螺桿。
23.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其進(jìn)一步包括所述運(yùn)輸器的箱體以及至少部分地環(huán)繞所述箱體設(shè)置的加熱套。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了用于制備纖維素原料的方法和裝置。該方法的具體實(shí)施方案包括，將該纖維素原料送出容器(如收集槽)的至少一個(gè)出口，并獲得至少兩個(gè)纖維素原料流，其中每個(gè)流可進(jìn)料至不同的水解反應(yīng)器。該裝置的具體實(shí)施方案包括，使該纖維素原料下行地通過(guò)該容器，并沿著兩個(gè)不同的側(cè)向方向從該容器取出該原料。
文檔編號(hào)C12P19/14GK102325890SQ201080008645
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2010年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月23日
發(fā)明者M·J·布爾克, S·N·希利爾 申請(qǐng)人:瑪斯康瑪加拿大公司