包含闸门容器的预处理设备的制作方法

1.本公开内容总体上涉及用于木质纤维素类生物质的预处理的预处理设备以及包含预处理设备的系统。预处理设备包含反应器容器，该反应器容器具有用于接收生物质的上游入口以及用于排放生物质的下游出口。预处理设备进一步包含闸门容器。本公开内容还涉及用于预处理木质纤维素类生物质的方法。


背景技术：

2.由于能源保障的重要性以及环境问题，在过去的几年中，能够再生的化学品和燃料的生产已经得到了越来越多的关注。该生产典型地在生物精炼厂中进行，并且，由于木质纤维素类生物质的充裕及低成本，使用其作为原料是具有吸引力的途径。
3.木质纤维素类材料由纤维素、半纤维素和木质素组成。纤维素和半纤维素可水解成能够发酵的糖。从这些糖出发，可使用微生物(例如酿酒酵母(saccharomyces cerevisiae))通过发酵生产各种发酵产物(例如乙醇)。
4.为了促进水解和后续的发酵以提高乙醇的产率，典型地进行预处理工艺，其中，半纤维素发生降解，并且，使得纤维素更易于获得以及在某种程度上转化成能够发酵的糖。
5.预处理是在将生物质转化为发酵产物的工艺中的重要步骤，因为其对于下游工艺和最终的糖产率有直接影响。用于预处理的典型工艺涉及破坏木质纤维素类生物质的顽固结构以增大木质纤维素类材料的用于后续的酶法水解的可接近的表面。
6.举例而言，该顽固结构可在涉及蒸汽爆破的过程中被破坏。在这样的过程中，木质纤维素类生物质在一定时间内在升高的压力下被蒸汽加热，随后，快速排放到大气压力中，导致生物质由于压力降低而爆破。压力的释放导致生物质分裂成较小的颗粒。较小的颗粒有益于提高针对后续水解的酶可及性。
7.预处理工艺典型地在预处理设备(例如预处理反应器)中进行。预处理反应器通常包含：用于接收待预处理的生物质的入口和用于排放经预处理的生物质的出口，以及，在其中进行预处理工艺的封闭容器。
8.如果预处理涉及蒸汽爆破，则这样的工艺对所用的装备提出了要求。在反应器内所采用的高的温度和压力可导致在反应器内形成沉积物，且这样的沉积物可在反应器壁上堆积。沉积物的形成可为生物质的炭化以及糖和木质素的降解的结果。此外，当生物质从反应器的出口排放时，显著的压力降低可导致在反应器内的温度和压力方面的不合乎期望的波动。这可进一步增强沉积物在反应器内的形成。
9.因此，需要在防止预处理期间形成沉积物的方面进行改善且需要克服预处理反应器内的温度和压力波动问题。特别地，需要提供这样的预处理系统，在该预处理系统中，生物质的排放得到改善和控制，且不会在反应器中产生压力或温度的显著下降。


技术实现要素：

10.鉴于上述情况，本公开内容的目的是提供对用于预处理木质纤维素类生物质的系
统的改善(特别是对于减少沉积物在操作期间在反应器内的形成)以及改善和控制生物质从反应器的排放。
11.根据本公开内容的第一方面，提供了用于木质纤维素类生物质的预处理的预处理设备，包含：
12.a)反应器容器，该反应器容器具有用于接收生物质的上游入口以及用于排放生物质的下游出口，
13.b)布置于出口的下游且布置成与出口流体连通的至少一个闸门容器，其中该闸门容器包含第一排放阀、布置于第一排放阀的下游的第二排放阀、以及布置于第一排放阀和第二排放阀之间的隔室；第一排放阀和第二排放阀配置成能够在打开和关闭位置之间操作，和
14.c)装置，当第一排放阀和第二排放阀处于关闭位置时，该装置用于提高闸门容器的隔室中的压力。
15.本发明的构思是基于以下认识：生物质可以在反应容器中在最佳的预处理条件(即，合适的时间、压力和温度)下进行处理，并且，生物质的排放是与反应器容器分开实施的，产生生物质的更为受控且经改善的排放。提高闸门容器的隔室中的压力并随后在排放生物质时将生物质释放到大气压力中，导致生物质分裂成较小的颗粒。排放压力与大气压力之间的压力差的增大导致减小的颗粒尺寸，这归因于生物质更强烈地分裂成颗粒。增大的压力需要升高的温度，而且，高的温度可导致糖和生物质在反应器容器内的燃烧或炭化。结果，沉积物可在反应器内堆积。提高布置于预处理反应器下游的闸门容器中的压力允许涉及蒸汽爆破的预处理工艺实现防止预处理反应器中的沉积物堆积、生物质炭化及糖降解的工艺条件。闸门容器在预处理反应器的下游的布置允许在闸门容器中实现压力的升高，从而产生比材料直接从预处理反应器释放时更高的压力差。该更高的压力差导致生物质的更小的颗粒尺寸，这有益于后续的水解以及在水解过程中从生物质释放出糖，同时不会由于在预处理反应器中的延长的停留时间下的过高的温度和压力而存在破坏糖和生物质的风险。
16.闸门容器可附接至反应器容器，或者，其可借助于管道连接至反应器容器。
17.在实施方式中，隔室可包含罐和/或管道。
18.罐可为有利的，因为其允许同时地对更多材料进行处理或加压。管道可为有利的，因为其有助于在更短的时间内实现升高的压力(归因于管道的较小的尺寸)。
19.在实施方式中，用于提高压力的装置是用于向隔室供给气体(例如蒸汽)的装置。由此能够实现压力的快速升高。
20.在实施方式中，闸门容器包含用于测量闸门容器中的压力的装置。这是为了确保隔室和闸门容器内的压力足以使得能够分裂成较小的颗粒并避免将压力升高到不必要的程度。
21.在实施方式中，将第二排放阀配置成以一个步骤或多个步骤打开。
22.换句话说，从隔室内的升高的压力到较低的压力(例如大气压)的压力降低可与生物质的排放同时进行。可选择地，如果将第二排放阀配置成以多个步骤打开，则生物质可从闸门容器逐渐地排放。
23.在实施方式中，将第二排放阀配置成以多个步骤(例如两个步骤)打开，其中，第一
步骤以比随后的步骤更低的速度进行。
24.由于用于将压力从升高的隔室压力降低到较低的压力(典型地大气压)的时间段是较长的，因此，这允许生物质的更温和但仍受控的排放。
25.在实施方式中，反应器容器是立式反应器容器。在立式反应器容器中，生物质借助于重力从入口流到出口，并且，不需要额外的装置来提高反应器容器内的生物质的流量。
26.优选地，闸门容器适用于蒸汽爆破。
27.如前所述，如果在生物质从反应器容器的出口直接排放的时候实施蒸汽爆破，这可导致反应器内的不平衡且受损的反应条件，使得预处理不稳定并提高沉积物形成的风险。适用于蒸汽爆破的闸门容器降低了这样的风险并使得预处理设备(特别是排放装置)稳定且受控。
28.在实施方式中，闸门容器是第一闸门容器且其中预处理设备进一步包含第二闸门容器；将第二闸门容器平行于第一闸门容器布置或布置于第一闸门容器的下游。
29.在某些情况下，在预处理设备中包括至少一个额外的(more)闸门容器可为有益的。举例而言，如果将第二闸门容器布置于第一闸门容器的下游，则压力可在不同的步骤中升高和降低。在这样的设定(set-up)中，可进行至少两次蒸汽爆破，其中第一蒸汽爆破步骤可导致分裂成比第二蒸汽爆破步骤更大尺寸的颗粒，在第二蒸汽爆破步骤中，颗粒典型地更小。如果将闸门容器平行布置，则可同时预处理更多的材料。
30.在实施方式中，反应器容器进一步包含刮擦器械，该刮擦器械配置成刮除在所述反应器容器的内壁上形成的沉积物。
31.可在反应器容器中布置刮擦器械以防止沉积物在反应器内壁上的形成并刮擦掉潜在地形成的沉积物。
32.为了进一步确保最佳且稳定的反应条件并防止反应器容器内的不合乎期望的温度和压力波动，预处理设备可包含配置成从反应器容器移除气体的气体阀。
33.在预处理期间(即，在生物质的降解或部分降解期间)，气体和挥发性化合物可从生物质释放出来，导致反应器中的气体积累。气体积累可导致反应器内的不合乎期望的温度和压力波动，并最终导致与反应器中的沉积物有关的问题。因此，在预处理反应期间从反应器容器移除气体提供了这样的改善，该改善是针对在预处理期间保持反应器中的平衡的温度和压力条件，且因此还减少了沉积物在反应器内壁上的形成。
34.根据本公开内容的第二方面，提供了用于预处理木质纤维素类生物质的方法，包括：
35.a)在第一压力(p1)下，对预处理设备中的木质纤维素类生物质进行预处理，其中，预处理设备包含反应器容器，该反应器容器具有用于接收生物质的上游入口以及用于排放生物质的下游出口；预处理设备进一步包含闸门容器，该闸门容器包含第一排放阀、布置于第一排放阀的下游的第二排放阀、以及布置于第一排放阀和第二排放阀之间的隔室，
36.b)通过打开第一排放阀，将生物质排放到隔室中，
37.c)关闭第一排放阀，
38.d)将隔室中的压力提高到第二压力(p2)，
39.e)通过第二排放阀来排放生物质。
40.通过将闸门容器内的压力升高至压力(p2)，能够在从第二阀门排放生物质时获得
更高的压力降。因此，与如果实施从反应器的直接排放相比，经处理的生物质将被分成更小的碎片。此外，相比于生物质暴露于反应器压力(p1)的时间，可缩短生物质保持在升高的压力(p2)(以及因此的升高的温度)下的时间。
41.如前所述，避免反应器容器内的显著的压力升高是有利的，因为该显著的压力升高可导致糖的燃烧和炭化、以及由生物质产生的沉积物。
42.可通过向隔室供给气体(例如蒸汽)来提高压力。
43.在实施方式中，第二压力p2比第一压力p1高1-40巴，例如2-30巴，例如4-20巴。
44.根据另一方面，提供了用于处理木质纤维素类生物质的系统，其包含：如前所述的预处理设备；以及，水解单元，该水解单元布置成与预处理设备流体连通且布置于预处理设备的下游；以及，任选地，发酵单元，该发酵单元布置成与水解单元流体连通且布置于水解单元的下游。
45.当研究所附的权利要求书及以下的描述时，本公开内容的进一步特征和优点将变得明晰。本领域技术人员认识到，在不脱离本公开内容的范围的情况下，可将本公开内容的不同特征进行组合以创建不同于以下所描述的那些的实施方式。
附图说明
46.本公开内容的各个方面(包括其具体的特征和优点)将从以下详细描述和附图容易地理解，在所述附图中：
47.图1a示意性地说明了根据本公开内容的示例性实施方式的包含闸门容器的预处理设备。
48.图1b示意性地说明了可用在本公开内容的预处理设备中的包含罐和管路的闸门容器。
49.图2示意性地说明了根据本公开内容的用于预处理木质纤维素类生物质的方法。
50.图3示意性地说明了根据本公开内容的用于处理木质纤维素类生物质的系统。
具体实施方式
51.下面将参照附图更全面地描述本发明。然而，本发明可以很多不同的形式来实现并且不应被解释为限于在此所阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式是为了向本领域技术人员彻底和完整且充分地传达本发明的范围。
52.图1说明了用于木质纤维素类生物质的预处理的预处理设备100，其包含：
53.a)反应器容器101，其具有用于接收生物质的上游入口102以及用于排放生物质的下游出口103，
54.b)布置于出口103的下游且布置成与出口103流体连通的闸门容器104，其中闸门容器104包含第一排放阀105、布置于第一排放阀105的下游的第二排放阀106、以及布置于第一排放阀105和第二排放阀106之间的隔室107；第一排放阀105和第二排放阀106配置成能够在打开和关闭位置之间操作，和
55.c)装置108，用于提高闸门容器104的隔室107中的压力。
56.当隔室107内的压力升高时，两个排放阀均处于关闭位置。
57.木质纤维素类生物质119借助于入口102进入反应器容器101。在图1中，生物质借
助于柱塞式螺杆进料器124进料到反应器容器101中。柱塞式螺杆进料器124确保生物质的均匀流进入反应器容器101中，而不扰乱反应器容器内的压力。预处理设备不限于用于进料生物质的特定类型的入口或装置，而是可使用本领域技术人员已知的任何入口或进料装置。该入口和/或出口可例如为通风管线或通风阀。
58.木质纤维素类生物质可为，但不限于，硬木、软木、甘蔗渣、能源甘蔗、玉米秸秆、玉米芯、玉米纤维、水稻秸秆(straw from rice)、小麦、黑麦、以及其它作物残留物。
59.当生物质浆料已经在反应器容器101内进行预处理时，生物质通过出口103从反应器容器101排放并进入闸门容器104。通过首先打开第一排放阀105，排放生物质，允许一定量的经预处理的生物质进入隔室107。在从第一排放阀105排放到隔室107的过程中，使第二排放阀106保持关闭。此后关闭第一排放阀105。当隔室107中的压力升高时，两个排放阀均处于关闭位置。当第二排放阀106打开时，生物质从闸门容器104的隔室107排放。当排放时，(从隔室中的经加压的气氛至较低的压力(例如大气压)的)压力降低导致生物质变得分裂成较小的颗粒。典型地，这是借助于蒸汽爆破实现的。换句话说，本公开内容的预处理设备100提供了生物质的经改善且更为受控的排放。特别地，其允许实施经改善的蒸汽爆破。
60.将闸门容器104布置在反应器容器101的下游。闸门容器104可以是与反应器容器101分开的组件，或者，其可以是预处理设备100的集成组件。
61.换句话说，闸门容器104可附接至反应器容器101，或者，其可借助于通道(例如，管道、管路或螺杆)连接至反应器容器101。在图1中，闸门容器104借助于管道109连接至反应器容器101。
62.在实施方式中，隔室107包含管道。管道形式的隔室有助于闸门容器104中的压力升高。
63.在可选择的实施方式中，隔室107包含罐107b，如图1b中所说明的。在图1b中，罐107b借助于管道110连接至第一排放阀105和第二排放阀106。可选择地，第一排放阀105和第二排放阀106直接地附接至罐107b。举例而言，排放阀105和106可分别形成该罐的入口和出口。
64.用于提高闸门容器104中的压力的装置108可连接至罐107b或管道110。隔室包含罐可为有利的，因为能够在升高的压力下同时处理更多的材料。
65.如本文所用的，术语“罐”意指用于容纳、储存以及将生物质从第一排放阀105输送至第二排放阀106的容器(receptacle)或腔室。罐的体积显著大于管道的体积。
66.如由图1中的箭头108所指示的，用于提高压力的装置108是用于向隔室107供给气体(例如蒸汽)的装置。
67.用于供给气体的装置可例如包含连接至闸门容器104的隔室107的管道，且该管道连接至合适的气体源。该装置108适用于向隔室107供给气体(例如，蒸汽，诸如加压蒸汽)。气体向隔室107的供给导致隔室107内的压力升高。
68.供给至隔室107的气体或蒸汽的压力可在25-55巴(例如35-45巴)的范围内。
69.用于提高压力的装置108可进一步包含阀111以控制气体向隔室107中的供给。
70.闸门容器104可包含用于测量闸门容器的压力的装置。
71.用于测量压力的装置可例如包含压力计、压力传感器或压力表。可将用于控制压力的装置布置在第一排放阀105中、在第二排放阀106中、或者在隔室107中。优选地，将其布
置在气体供给装置108中。在实施方式中，用于提高压力的装置108(例如管路)和闸门容器104这两者都装配有用于测量压力的装置。
72.可响应于所测得的压力来控制和调节向隔室107中的气体供给(或所供给的气体的压力)，举例而言，借助于阀111。
73.在实施方式中，将第二排放阀106配置成以一个步骤或多个步骤打开。
74.在其中将第二排放阀106配置成以一个步骤打开的情况下，生物质从隔室107的排放是与从隔室至较低压力(典型地大气压)的压力降低同时进行的。在其中将第二排放阀107以多个步骤打开的情况下，生物质逐渐地且更温和地从闸门容器排放。
75.可将第二排放阀106配置成以多个步骤例如两个步骤打开，其中第一步骤以比随后的步骤更低的速度进行。
76.这样，压力从较高的隔室压力降低到较低的压力(例如大气压)所需的时间被延长。从而，以更受控的方式进行排放。
77.图1中的反应器容器101是立式反应器容器。然而，本公开内容的预处理设备不限于使用立式反应器容器。出于本公开内容的目的，还可以想到卧式反应器容器。然而，立式反应器容器是优选的，因为更简单的结构以及如下的事实：生物质的流动不需要额外的装置的辅助来促进生物质通过反应器容器的输送。
78.如图1中所说明的，反应器容器101是沿着纵向中心线118延伸的立式反应器容器。进料至反应器容器101中的生物质119借助于重力从入口102流向出口103，且不需要额外的进料或混合装置以支持反应器容器101中的流动。
79.典型地，反应器容器101是圆柱形的且具有圆形或椭圆形的横截面，该横截面的面积可以是恒定的或沿纵向中心线变化。
80.在实施方式中，反应器容器101相对于纵向中心线118具有旋转对称性。
81.优选地，闸门容器104适用于蒸汽爆破。换句话说，反应器容器101是在其中对生物质进行预处理的单元，且闸门容器104是在其中实施经预处理的生物质的蒸汽爆破的单元。反应器容器101可适用于在对预处理最佳的工艺条件下操作，而更苛刻或严酷的预处理条件(大的压力升高和压力释放)在闸门容器104中进行。这样，在反应器容器内防止了沉积物形成和抑制剂形成的风险。从而，实现更为受控的蒸汽爆破。
82.在实施方式中，闸门容器104适用于承受最高达100巴(例如，最高达75巴，诸如最高达50巴)的压力。
83.预处理设备100可包含超过一个的闸门容器。在实施方式中，闸门容器104是第一闸门容器且预处理设备进一步包含至少一个第二闸门容器；将第二闸门容器平行于第一闸门容器104布置或布置于第一闸门容器104的下游(未示出)。
84.在将第二闸门容器平行于第一闸门容器104布置的情况下，将第一和第二闸门容器这两者均布置成与反应器容器101流体连通。如果第二闸门容器与第一闸门容器104串联布置，则将第二闸门容器布置在第一闸门容器104的下游并且与第一闸门容器104流体连通。在这样的实施方式中，可使生物质经受逐步的压力升高和降低。举例而言，第一闸门容器104的第一隔室107的压力可低于第二闸门容器的隔室的压力，且反之亦然。第一蒸汽爆破步骤可在从第一闸门容器104排放时发生，而且，第二蒸汽爆破步骤可在从第二闸门容器排放时发生。
85.如图1中所说明的，用于木质纤维素类生物质的预处理的设备100可进一步包含刮擦器械111。刮擦器械111确保生物质在反应器容器中的连续流动，同时，刮擦掉在反应器容器101的内壁112上形成的沉积物。刮擦器械111防止沉积物在反应器容器101内的堆积，而且，反应器容器101的全部内部容积均可因此用于木质纤维素类生物质的预处理。
86.刮擦器械111可包含轴113以及从轴113延伸的至少两个刮擦刮板114。刮擦刮板114优选地配置成遵循反应器容器101的下部部分115的至少一部分的内壁112的轮廓而不接触该内壁112。轴113可布置在反应器容器101的外部或者可配置成延伸到反应器容器101的上部部分117中。优选地，轴113不延伸到反应器容器101的下部部分115中。换句话说，轴113不延伸到其中存在浆料的容器部分中。原因在于：延伸到浆料中的轴113可形成额外的表面，沉积物可在该表面上形成和发展。
87.将刮擦刮板114布置成围绕纵向中心线118旋转并优选地布置成提供对反应器内壁112的有效刮擦，且不存在这些内壁变得被刮板损坏的风险。因此，应当优选在刮擦刮板114和内壁112之间提供小的间隙。
88.在实施方式中，将刮擦刮板114布置在距离反应器容器101的内壁112的距离d1处，其中距离d1对应于反应器容器101的内径的0.5-20％、优选地2-15％。
89.在图1中，将反应器容器101的外壁记为116。外壁116可配置成朝着反应器容器的下部部分115中的出口103逐渐变细。这样，实现了生物质从出口103向闸门容器104的经改善的排放。
90.用于预处理木质纤维素类生物质的设备100可进一步包含配置成从反应器容器101移除气体的气体阀120。
91.气体阀120优选地具有能够调节的开口构造。气体阀120可附接至反应器容器101或借助于管路(其在图1中示出)连接至反应器容器101。
92.反应器容器101可进一步包含用于测量反应器容器101中的预处理的若干工艺参数的测量装置121。这样的工艺参数至少包括温度参数和压力参数。
93.预处理设备100可进一步包含气体流量控制装置122，该气体流量控制装置122配置成响应于所测得的工艺参数来调节气体从气体阀120的流出量。这样，实现了气体从反应器容器101的受控流出量。因此，实现了更为受控的预处理。温度和压力已被确定为关键参数，它们一起足以实现稳定的预处理条件，这意味着有效的预处理和减少沉积物在反应器内壁上的形成。
94.优选地，在整个预处理反应中，监测压力和温度之间的关系，并且，当温度(或压力)偏离合乎期望(优选基本恒定)的压力-温度关系时，这典型地表明气体(例如惰性气体)已经开始在反应器容器101内积累。然后，可借助于气体阀120从反应器容器101除去这样的气体。可响应于温度或压力的偏差来调节和调整气体从气体阀120的流出。
95.在实施方式中，将气体流量控制装置122配置成响应于温度和压力之间的关系(例如，表示为温度和压力之间的比率)来调节气体从气体阀120的流出，以便实现从反应器容器出来的气体的受控流动。
96.此外，气体流量控制装置122可配置成确定温度参数和压力参数之间的比率并响应于所测得的比率来调节气体从气体阀120的流出。如果所测得的比率偏离用于预处理的预定参比比率区间，则气体流量控制装置122可配置成调节气体从气体阀120的流出。
97.通过响应于温度和压力之间的关系来调节气体从气体阀120的流出，温度和压力、或者温度和压力之间的比率可保持在预定的偏差区间内(基本上恒定，如果该区间比较窄的话)以用于进行特定的预处理。
98.这样的预处理设备将抵消或补偿在降解或部分降解期间由来自生物质的气体释放引起的反应器内的温度和压力之间的不平衡，并且，如果通过应用蒸汽或额外的催化剂(特别是气态催化剂)进行预处理，则这尤其成问题，导致在反应器中的过量的积累气体。
99.在实施方式中，预处理设备100包含流量计123，该流量计123配置成测量来自反应器容器101的气体的流出。流量计123可指示气体的流量过高或过低，并且，气体流量控制装置122可配置成响应于所测得的气体流出来调节气体阀120的打开。
100.根据另一方面，本公开内容进一步提供了用于预处理木质纤维素类生物质的方法。该方法的步骤在图2中示意性地概述。与图1的预处理设备相关的标号保持贯穿在该方法的描述中。
101.用于预处理木质纤维素类生物质的方法200，包括：
102.a)在第一压力(p1)下，对预处理设备100中的木质纤维素类生物质进行预处理，其中预处理设备100包含反应器容器101，该反应器容器101具有用于接收生物质的上游入口102以及用于排放生物质的下游出口103；预处理设备进一步包含：包含第一排放阀105的闸门容器104、布置于第一排放阀105的下游的第二排放阀106、以及布置于第一排放阀105和第二排放阀106之间的隔室107(该步骤在图2中由201示出)，
103.b)通过打开第一排放阀105，将生物质排放到隔室107中(在图2中由202示出)，
104.c)关闭第一排放阀105(在图2中由203示出)，
105.d)将隔室107中的压力提高到第二压力(p2)(在图2中由204示出)，
106.e)通过打开第二排放阀106来排放生物质(在图2中由205示出)。
107.可通过向隔室107供给气体(例如蒸汽)来提高步骤d)的压力。气体可借助于管路供给。
108.第二压力(p2)可比第一压力(p1)高1-40巴，例如2-30巴，例如4-20巴。压力(p1)可为15-30巴，例如10-20巴。用于提高闸门容器内的压力的气体可为蒸汽，例如加压蒸汽。饱和蒸汽的压力越高，温度也越高。饱和蒸汽的压力可为30-55巴，例如35-45巴。比p1高的第二压力(p2)允许在将压力释放至较低压力(典型地大气压)时将木质纤维素类生物质有效地分成小颗粒。
109.在步骤d)中，木质纤维素类生物质在隔室107中的停留时间t2可为1秒-10分钟，例如5秒-5分钟，诸如5-60秒。
110.在反应器容器101中的停留时间t1优选地为在闸门容器104(步骤d)中的停留时间t2的2-500倍长，例如50-500倍长，例如100-400倍长，例如200-400倍长，例如300-400倍长。在反应器容器中的停留时间合适地为3-60分钟，例如5-50分钟，例如10-40分钟。优选地，限制在闸门容器中的停留时间t2，以便避免糖的燃烧以及糖和木质素分解成不合乎期望的化合物。
111.在反应器容器内的高于20-22.5巴的压力(即，高于215-220℃的温度)与标准停留时间(例如30分钟)的组合可对木质纤维素类生物质有害且可导致糖的燃烧以及糖和木质素分解成不合乎期望的化合物。
112.可以监测压力以确保在闸门容器中获得合乎期望的压力。这可以通过提供测量闸门容器104中的压力的装置来实现。
113.如由图2中的步骤206所示的，第二排放容器105可以一个步骤打开，允许在排放木质纤维素类生物质的同时使压力降至比闸门容器104的压力p2更低的压力(通常为大气压)。
114.可选择地，第二排放容器106以多个步骤打开(参见图2中的207)，使得在逐渐排放木质纤维素类生物质的同时压力降至较低的压力(典型地大气压)。举例而言，第一步骤可以比随后的步骤更低的速度实施，从而允许较温和的预处理，因为允许花费的更多时间来进行压力的降低。
115.通过提高闸门容器104内的压力且此后当打开第二排放容器106时降低该压力，当木质纤维素类生物质离开闸门容器104时实施蒸汽爆破。
116.在本公开内容的上下文中，蒸汽爆破是指以一个或若干个步骤来升高压力，随后快速降低压力，这导致木质纤维素类生物质爆破成更小的碎片。
117.作为说明性的实例，木质纤维素类生物质可在一定的温度和压力下蒸汽加热给定的时间(例如，205℃、在18巴的压力下10分钟)，随后快速升高压力，例如，以短时间段(例如，在不到60秒的期间)达到两倍的压力量，随后，排放至较低的压力(例如大气压)，导致木质纤维素类生物质发生爆破。在图1a中，将向反应器容器101中加入蒸汽记为125。
118.参考图3，本公开内容进一步提供了用于处理木质纤维素类生物质的系统300，其包含：根据本公开内容的第一方面的用于预处理木质纤维素类生物质的预处理设备301；水解单元302，该水解单元302布置于预处理设备301的下游且布置成与预处理设备301流体连通；以及，任选地，发酵单元303(例如发酵容器)，其布置于水解单元302的下游且布置成与水解单元302流体连通。系统300可包含本领域技术人员已知的额外的单元和组件。举例而言，可将分离单元布置在预处理之后，例如，位于预处理设备301和水解单元302之间，和/或，位于水解单元302和发酵单元303之间。
119.在水解单元中，借助于糖化酶，使经预处理的生物质经历酶法水解。水解产物向目标化学品的发酵典型地借助于发酵生物体(例如细菌和/或酵母)来进行。系统300还可包含布置在发酵单元303的下游且与发酵单元303流体连通的产物收取单元(例如蒸馏或离子交换色谱)。
120.本公开内容的所有方面的术语、定义和实施方式均比照地适用于本公开内容的其它方面。
121.尽管已经参考本公开内容的具体示例性实施方式对其进行了描述，但是，对于本领域技术人员来说，许多不同的改变、修改等将变得明晰。
122.经由对附图、本公开内容和所附权利要求书的研究，在实践本公开内容时，本领域技术人员能够理解和实现对所公开的实施方式的变型。此外，在权利要求书中，措辞“包括(包含)”不排除其它的要素或步骤，而且，不定冠词“一”或“一个(种)”不排除多个(种)。