專利名稱：熱水流通式糖化裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及熱水流通式糖化裝置。本申請基于2010年I月18日在日本申請的專利申請2010-8553號而主張優(yōu)先權，在此引用其內容。
背景技術：
在下述專利文獻I中，公開了一種技術，該技術通過將保持在27(T310°C范圍內溫度的加壓熱水以滯留時間為30秒以下的速度通水至填充了纖維素粉末的固定床而水解，從而制造由6 25個葡萄糖單位構成的非水溶性多糖類。該技術的目的是以纖維素粉末為原料而制造非水溶性多糖類。 專利文獻I :日本專利第3128575號公報。

發(fā)明內容
發(fā)明要解決的問題
上述專利文獻I的技術，使用了專利文獻I的圖I所示的反應裝置。然而，該反應裝置(熱水流通式糖化裝置)作為以纖維素粉末為原料的實驗裝置而構成，不能作為以生物物質為原料的產業(yè)用的處理裝置而實用。即，為了使現有的熱水流通式糖化裝置適用于以生物物質為原料的產業(yè)用的處理裝置，對于例如生物物質(原料)的取入機構和處理后的殘渣等的取出機構等，有必要以能夠更高效地運轉的方式使裝置構成最佳化。本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，目的是提供一種能夠高效地運轉的熱水流通式糖化裝置作為產業(yè)用的處理裝置。用于解決問題的手段
在本發(fā)明涉及的熱水流通式糖化裝置中，使加壓熱水通水至收納于反應管的原料有機物而進行水解。該熱水流通式糖化裝置，具備原料斗、原料供給管、原料移送部、隔離閥、力口壓熱水供給部以及液回收部，該原料斗收納原料有機物，該原料供給管收容從原料斗落下的原料有機物，并且，連通至管狀反應槽，該原料移送部從原料供給管的一端向著反應管移送原料有機物，該隔離閥設置于原料供給管和反應管之間，該加壓熱水供給部將加壓熱水供給至反應管的一端，該液回收部從反應管的另一端將加壓熱水與分解液一起回收。另外，在上述熱水流通式糖化裝置中，還具備殘渣排出部，該殘渣排出部設在反應管的與原料供給管相反的一側，用于將殘渣排出至外部，原料供給管和原料移送部可以以將原料有機物壓送至反應管的方式構成。另外，在上述熱水流通式糖化裝置中，液回收部可以具備用于將反應管內的壓力保持一定的保壓閥。另外，在上述熱水流通式糖化裝置中，隔離閥可以是形成于閥體的通路與反應管的內徑相同的球形閥。發(fā)明效果依照本發(fā)明，通過隔離閥、原料供給管、原料斗以及原料移送部的協作，從而將原料有機物自動地收容于反應管。因此，能夠提供能夠高效地運轉的熱水流通式糖化裝置作為產業(yè)用的處理裝置。


圖I是顯示本發(fā)明的一實施方式涉及的熱水流通式糖化裝置的裝置構成的正面圖。圖2A是顯示本發(fā)明的一實施方式涉及的熱水流通式糖化裝置的動作的第I說明圖。圖2B是顯示本發(fā)明的一實施方式涉及的熱水流通式糖化裝置的動作的第I說明圖。圖2C是顯示本發(fā)明的一實施方式涉及的熱水流通式糖化裝置的動作的第I說明 圖。圖2D是顯示本發(fā)明的一實施方式涉及的熱水流通式糖化裝置的動作的第I說明圖。圖2E是顯示本發(fā)明的一實施方式涉及的熱水流通式糖化裝置的動作的第I說明圖。圖3A是顯示本發(fā)明的一實施方式涉及的熱水流通式糖化裝置的動作的第2說明圖。圖3B是顯示本發(fā)明的一實施方式涉及的熱水流通式糖化裝置的動作的第2說明圖。圖3C是顯示本發(fā)明的一實施方式涉及的熱水流通式糖化裝置的動作的第2說明圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖，對本發(fā)明的一實施方式進行說明。本實施方式涉及的熱水流通式糖化裝置A，如圖I所示，由反應管I、隔離閥2、原料供給管3、原料斗4、原料移送部5、殘渣排出部6、加壓熱水供給部7、液回收部8以及氣體排出部9構成。另外，在該圖中，根據情況，相對于實物而將各部分的相對的大小變更。熱水流通式糖化裝置A是通過將規(guī)定溫度(例如15(T300°C左右)且規(guī)定壓力以上(例如規(guī)定壓力的飽和蒸氣壓以上)的加壓熱水通水規(guī)定時間至收納于反應管I的原料有機物X，從而不連續(xù)地分批地(間歇地)將原料有機物X水解的裝置。這樣的熱水流通式糖化裝置A，在例如使生物物質(除了化石資源的來自生物的資源)成為聚合度比較低的多糖類，并從將多糖類進一步分解而得到的單糖類制造生物酒精的工廠中，作為使生物物質成為聚合度比較低的多糖類的前段糖化裝置而起作用。另外，在這樣的生物酒精制造工廠中，作為從多糖類得到單糖類的后段糖化裝置，考慮了例如使固體酸催化劑作用于多糖類而進行單糖化的固體酸催化劑糖化裝置。本申請人在日本專利申請2009-219362(2009年9月24日申請，發(fā)明名稱生物物質處理裝置和方法)，提出一種生物物質處理裝置和方法，該生物物質處理裝置和方法通過調節(jié)加壓熱水反應裝置(前段糖化裝置)的熱水溫度，從而從生物物質(木質類生物物質)所含有的多糖類(碳水化合物)個別地取得低聚木糖(xylo-oligosaccharide)和纖維低聚糖(cello-oligosaccharide),通過由第I催化劑反應裝置(后段糖化裝置)處理低聚木糖，從而單糖化至木糖(C5HltlO5:五碳糖)，并且，通過由第2催化劑反應裝置(后段糖化裝置)處理纖維低聚糖，從而單糖化至葡萄糖(C6H12O6 :六碳糖)，通過進而由第I發(fā)酵裝置發(fā)酵處理木糖并且由第2發(fā)酵裝置發(fā)酵處理葡萄糖，從而制造生物酒精(C2H6O)。眾所周知，木質類生物物質以纖維素(多糖類)、半纖維素(多糖類)以及木質素為主要成分。通過將加壓熱水作用于這樣的成分的木質類生物物質，從而能夠將纖維素和半纖維素分解至聚合度更低的多糖類(低聚木糖、纖維低聚糖以及聚合 度比這些稍微更高的各種低聚糖)。本熱水流通式糖化裝置A具有與上述加壓熱水反應裝置(前段糖化裝置)相同的基本功能，將粒狀的生物物質作為原料而從外部接收，將該原料分解為例如低聚木糖或纖維低聚糖。在本熱水流通式糖化裝置A中，如圖所示，反應管I是剖面為圓形的直管狀容器。隔離閥2連接于反應管I的一端(左端)，另一端(右端)閉塞。如后所述，通過將原料有機物X收容于該反應管I內且加壓熱水從一端側(左端)向著另一端側(右端)流動，從而原料有機物X所含有的纖維素和半纖維素分解為聚合度更低的多糖類(低聚木糖、纖維低聚糖以及聚合度比這些稍微更高的各種低聚糖)。隔離閥2是形成于閥體的通路與反應管I的內徑相同且同軸的球形閥。在該隔離閥2的與反應管I相反的一側，連接有原料供給管3。原料供給管3是內徑與反應管I的內徑和隔離閥2的通路的內徑相同且與反應管I同軸的直管。即，上述反應管I、隔離閥2以及原料供給管3如圖所示地設置成直線狀且軸線成為水平。原料斗4在原料供給管3的側部以連通至原料供給管3的方式設置，收納原料有機物X。即，原料斗4的下部開口與形成于原料供給管3的側部的開口連通，原料供給管3收容從原料斗4落下的原料有機物X。原料移送部5連接于原料供給管3的一端(左端)，將收容于原料供給管3內的原料有機物X從原料供給管3的一端(左端)向著反應管I推出而移送至反應管I。該原料移送部5由推壓原料有機物X的推壓泵5a和油壓驅動推壓泵5a的油壓單元5b構成。如圖所示，殘渣排出部6，在上述反應管I設置在與原料供給管3相反的一側的側部，是用于將殘渣排出至外部的開閉門。加壓熱水供給部7由加壓泵7a和加熱器7b等構成，將加壓熱水供給至反應管I的一端側(左端側)。加壓泵7a將從外部供給的水加壓至規(guī)定壓力而供給至加熱器7b。加熱器7b將從上述加壓泵7a供給的加壓水加熱至規(guī)定溫度并將其作為加壓熱水供給至反應管I。液回收部8由冷卻器8a和保壓閥Sb等構成，從反應管I的另一端側(右端側)將加壓熱水與分解液一起回收。冷卻器8a將從反應管I排出的處理液冷卻而供給至保壓閥Sb。保壓閥Sb是用于將反應管I內的壓力保持在規(guī)定壓力的調節(jié)閥。氣體排出部9由排氣閥9a等構成，將滯留于反應管I內的氣體排出至外部。該排氣閥9a是開閉閥。接著，對于這樣地構成的熱水流通式糖化裝置A的動作，參照圖2A乃至圖3C詳細地說明。圖2A顯示了在反應管I對原料有機物X (例如木質類生物物質)進行加壓熱水處理規(guī)定時間后的狀態(tài)。該狀態(tài)是加壓熱水供給部7和液回收部8停止工作的狀態(tài)，也是隔離閥2、排氣閥9a以及殘渣排出部6全部關閉的狀態(tài)。反應管I中的加壓熱水處理，使得構成原料有機物X的各種成分之中的纖維素和半纖維素分解為聚合度更低的多糖類(低聚木糖、纖維低聚糖以及聚合度比這些稍微更高的各種低聚糖)，并且與加壓熱水一起被回收至液回收部8。另一方面，構成原料有機物X的各種成分之中的木質素等的非分解成分不被加壓熱水分解，而是作為殘渣Xa (固形物)附著在反應管I的內壁面。在以這樣的狀態(tài)進行其次的原料有機物X的處理的情況下，如圖2B所示，隔離閥2開放，進而通過原料移送部5工作，從而使推壓泵5a將原料供給管3內的原料有機物X向著反應管I壓送，原料有機物X順利地通過隔離閥2。然后，通過推壓泵5a將原料有機物X向著反應管I進一步推出，從而使原料有機物X如圖2C所示地從原料供給管3通過隔離閥 2而侵入反應管I。在原料有機物X這樣地向著反應管I侵入時，由于原料供給管3的內徑與反應管I的內徑相同地形成，因而如圖2C所示，附著在反應管I的內壁面的殘渣Xa被原料有機物X推出至反應管I的另一端側(右側)。即，在原料有機物X向著反應管I收納的同時，反應管I的殘渣Xa從反應管I的內壁面被除去而逐漸地集中在反應管I的另一端側(右側)。然后，在推壓泵5a對原料有機物X的壓送完畢的時刻，如圖2D所示，殘渣Xa位于與設在反應管I的另一端側(右側)的殘渣排出部6相對的位置。這樣，如果原料有機物X的向著反應管I的收納完畢，則如圖2E所示，殘渣排出部6開放，殘渣Xa排出至反應管I的外部。然后，如圖3A所示，隔離閥2、殘渣排出部6以及排氣閥9a全部關閉，處理的事前準備全部完畢。接著，如圖3B所示，加壓熱水供給部7和液回收部8開始工作而在反應管I的一端側(左側)逐漸供給加壓熱水(高溫高壓水)，并且，從反應管I的另一端側(右偵D逐漸回收處理液，從而分解處理反應管I內的原料有機物X。在這樣的原料有機物X的分解處理中，調節(jié)保壓閥8b的開度，使得反應管I內的反應壓力維持規(guī)定值。然后，如果這樣的對于原料有機物X的加壓熱水(高溫高壓水)的流通狀態(tài)，即分解處理，繼續(xù)規(guī)定時間(處理時間)，則如圖3C所示，加壓熱水供給部7和液回收部8停止工作，原料有機物X的分解處理完畢。依照本實施方式，通過隔離閥2、原料供給管3、原料斗4以及原料移送部5的協作，從而將原料有機物X自動地收容于反應管I。另外，在原料有機物X向著反應管I被收容時，附著在反應管I的內壁面的殘渣Xa自動地從內壁面被除去，經由殘渣排出部6而排出至外部。因此，能夠提供能夠高效地運轉的熱水流通式糖化裝置作為產業(yè)用的處理裝置。另外，本發(fā)明并不限定于上述實施方式，例如可考慮如下的變形例。(I)在上述實施方式中，使用推壓泵5a將原料有機物X壓送至反應管I內，但原料移送部5的構成并不限定于此。例如，在可以不考慮殘渣Xa的除去的情況下，原料移送部5也可以不壓送原料有機物X。為了壓送原料有機物X，比較大的動力成為必要，因而在采用不壓送原料有機物X的構成的情況下，能夠節(jié)約原料有機物X的移送所需要的動力。(2)在上述實施方式中，在反應管I的側部設置殘渣排出部6，但本發(fā)明并不限定于此。例如，也可以將殘渣排出部6設置于反應管I的另一端(右端)。作為殘渣排出部6的構成，優(yōu)選能夠將殘渣Xa更多更可靠地排出至外部的構成。(3)在上述實施方式中，說明了反應管I為I根的情況，但本發(fā)明并不限定于此。為了處理更多的原料有機物X，也可以設置多根反應管1，另外在各反應管I設置與上述實施方式同樣的各構成要素。產業(yè)上的利用可能性
依照本發(fā)明，能夠提供能夠高效地運轉的熱水流通式糖化裝置作為產業(yè)用的處理裝置。符號說明
A :熱水流通式糖化裝置
1:反應管
2:隔離閥
3:原料供給管
4:原料斗
5:原料移送部
6:殘渣排出部 7:加壓熱水供給部
8:液回收部
9:氣體排出部
權利要求
1.一種熱水流通式糖化裝置，使加壓熱水通水至收納于反應管的原料有機物而進行水解，具備 原料斗，收納原料有機物； 原料供給管，收容從原料斗落下的原料有機物，并且，連通至管狀反應槽； 原料移送部，從原料供給管的一端向著反應管移送原料有機物； 隔離閥，設置于原料供給管和反應管之間； 加壓熱水供給部，將加壓熱水供給至反應管的一端；以及 液回收部，從反應管的另一端將加壓熱水與分解液一起回收。
2.根據權利要求I所述的熱水流通式糖化裝置，其特征在于，還具備殘渣排出部，該殘渣排出部在反應管設置于與原料供給管相反的一側，用于將殘渣排出至外部， 原料供給管和原料移送部以將原料有機物壓送至反應管的方式構成。
3.根據權利要求I所述的熱水流通式糖化裝置，其特征在于，液回收部具備用于將反應管內的壓力保持一定的保壓閥。
4.根據權利要求2所述的熱水流通式糖化裝置，其特征在于，液回收部具備用于將反應管內的壓力保持一定的保壓閥。
5.根據權利要求f4的任一項所述的熱水流通式糖化裝置，其特征在于，隔離閥是形成于閥體的通路與反應管的內徑相同的球形閥。
全文摘要
本發(fā)明為一種熱水流通式糖化裝置(A)，該熱水流通式糖化裝置(A)使加壓熱水通水至收納于反應管(1)的原料有機物(X)而進行水解，并具備原料斗(4)、原料供給管(3)、原料移送部(5)、隔離閥(2)、殘渣排出部(6)、加壓熱水供給部(7)以及液回收部(8)，該原料斗(4)收納原料有機物(X)，該原料供給管(3)收容從原料斗(4)落下的原料有機物(X)，并且，連通至反應槽(1)，該原料移送部(5)從原料供給管(3)的一端向著反應管(1)推出原料有機物(X)并移送至反應管(1)，該隔離閥(2)設置于原料供給管(3)和反應管(1)之間，該殘渣排出部(6)在反應管(1)設置于與原料供給管(3)相反的一側，用于將殘渣(Xa)排出至外部，該加壓熱水供給部(7)將加壓熱水供給至反應管(1)的一端，該液回收部(8)從反應管(1)的另一端將加壓熱水與分解液一起回收。依照本發(fā)明，能夠提供能夠高效地運轉的熱水流通式糖化裝置作為產業(yè)用的處理裝置。
文檔編號C13K1/02GK102712957SQ20118000630
公開日2012年10月3日 申請日期2011年1月18日 優(yōu)先權日2010年1月18日
發(fā)明者佐藤健治, 岡辰哉, 北野誠, 成相健太郎 申請人:株式會社 Ihi