专利名称：生物质处理装置及方法
技术领域：
本发明涉及生物质处理装置及方法。本发明基于2009年9月24日于日本申请的特愿2009-219362号主张优先权，在此引用其内容。
背景技术：
近年来，作为石油等化石资源的代替资源，作为碳中和资源的生物质备受关注。作为这种生物质的应用之一，已知通过对含有纤维素的生物质进行糖化处理而生成葡萄糖 (单糖类)，使该葡萄糖进行醇发酵从而生成生物乙醇的技术。作为由生物质生成葡萄糖的方法(糖化技术)，通常已知在生物质中添加硫酸进行水解的方法(稀硫酸法、浓硫酸法等)。但是，该方法具有反应器的腐蚀或者需要进行废液处理的问题，由于是液体而无法再利用等问题。另外，还已知使用酶进行糖化的方法(参照下述专利文献I)。但是，该方法由于酶昂贵、还无法再利用，因此具有制造成本增高的问题。鉴于上述问题，还提出了使用具有与硫酸相匹敌的催化性能、没有反应器腐蚀或废液处理问题、且廉价可进行再利用的固体酸催化剂(例如在碳或沸石等上担载磺基的所谓固体硫酸)对生物质进行糖化的方法(参照下述非专利文献I)。但是，该方法中由于是在固体之间进行反应，因而还具有反应速度极慢的问题；和残渣与固体酸催化剂的分离变难的问题。另外，还提出了通过使用超临界水或亚临界水将生物质水解、从而生成葡萄糖的方法(参照下述非专利文献2)。但是，该方法中由于葡萄糖较纤维素更易分解，因而葡萄糖的生成和分解会同时进行，结果具有糖收率降低的问题。另外，当在生物质中含有半纤维素时，由于半纤维素的分解温度较纤维素更低，因而在到达纤维素的分解温度之前，半纤维素已经被分解，结果具有产生醇发酵阻碍物质(例如糠醛)的问题。鉴于上述问题，提出了通过使亚临界状态的加压热水流入填充有纤维素粉末的糖化槽中进行水解，生成非水溶性多糖类的方法(参照下述专利文献2)。该专利文献2中记载了通过使流入糖化槽的加压热水的温度为240°C以上且340°C以下(优选270°C以上且 310°C以下)，在抑制醇发酵阻碍物质生成的同时、实现提高糖收率。但是，该专利文献2的技术具有下述问题仅以纤维素作为糖化对象物来设定加压热水的温度、对于半纤维素的糖化未作任何考虑，无法实现糖收率的进一步提闻。现有技术文献专利文献
专利文献I :日本特开2006-136263号公报专利文献2 :日本专利第3128575号公报非专利文献
非专利文献I S f — ^7卜“面向醇燃料制造的生物质的前处理糖化”(技术情报协会)(2009)非专利文献 2 :江原克信、坂志朗、HORIBA Technical Report, 31, 98-105 (2005)
发明内容
发明要解决的技术问题
如上所述，一直以来作为有希望的生物质糖化技术，提出了使用固体酸催化剂的方法和使用加压热水的方法。但是，各方法还有需要解决的问题，期待开发今后的地球温暖化对策及用于促进循环型社会构建的紧急对策技术。本发明鉴于上述事实而完成，其目的在于提供可以进一步提高糖收率及提高固体酸催化剂性能(具体地说为提高反应速度及提高分离性)的生物质处理装置及方法。用于解决技术问题的方法
技术领域：
本发明所涉及的生物质处理装置的第I方式具备使用加压热水、在提供给半纤维素分解的第I反应条件下将生物质水解从而生成含木寡糖的第I多糖液后，在提供给纤维素分解的第2反应条件下将所述生物质水解从而生成含纤维寡糖的第2多糖液的加压热水反应装置；使用固体酸催化剂将从所述加压热水反应装置流出的所述第I多糖液水解，从而生成含木糖的第I单糖液的第I催化反应装置；和使用固体酸催化剂将从所述加压热水反应装置流出的所述第2多糖液水解，从而生成含葡萄糖的第2单糖液的第2催化反应装置。本发明所涉及的生物质处理装置的第2方式为所述第I方式，其中，通过所述加压热水的供给量与所述生物质的供给量之比和所述加压热水的温度的组合，设定所述第I反应条件及第2反应条件。本发明所涉及的生物质处理装置的第3方式为所述第I或所述第2方式，其中，所述第I催化反应装置具备将从所述加压热水反应装置流出的所述第I多糖液和所述固体酸催化剂混合，从而生成所述木糖的第I混合装置；和对从所述第I混合装置流出的含所述木糖及所述固体酸催化剂的第I混合液进行固液分离，从而将含所述木糖的第I单糖液和所述固体酸催化剂分离，结果将所述固体酸催化剂回收、供给至所述第I混合装置的第I固液分离装置。本发明所涉及的生物质处理装置的第4方式为所述第I方式，其中，所述第2催化反应装置具备将从所述加压热水反应装置流出的所述第2多糖液和所述固体酸催化剂混合，从而生成所述葡萄糖的第2混合装置；和对从所述第2混合装置流出的含所述葡萄糖及所述固体酸催化剂的第2混合液进行固液分离，从而将含所述葡萄糖的第2单糖液和所述固体酸催化剂分离，结果将所述固体酸催化剂回收、供给至所述第2混合装置的第2固液分离装置。本发明所涉及的生物质处理装置的第5方式为所述第I方式，其中，具备使由所述第I催化反应装置生成的所述第I单糖液进行醇发酵，从而生成生物乙醇的第I发酵装置。本发明所涉及的生物质处理装置的第6方式为所述第I方式，其中，具备使由所述第2催化反应装置生成的所述第2单糖液进行醇发酵，从而生成生物乙醇的第2发酵装置。本发明所涉及的生物质处理方法的第I方式具有以下工序使用加压热水，在提供给半纤维素分解的第I反应条件下将生物质水解从而生成含木寡糖的第I多糖液后，在提供给纤维素分解的第2反应条件下将所述生物质水解从而生成含纤维寡糖的第2多糖液的加压热水反应工序；使用固体酸催化剂将所述加压热水反应工序中生成的所述第I多糖液水解，从而生成含木糖的第I单糖液的第I催化反应工序；和使用固体酸催化剂将所述加压热水反应工序中生成的所述第2多糖液水解，从而生成含葡萄糖的第2单糖液的第2催化反应工序。发明效果
根据本发明所涉及的生物质处理装置及处理方法，通过将提供给加压热水反应装置中的生物质水解的反应条件分为提供给半纤维素分解的第I反应条件和提供给纤维素分解的第2反应条件的2个阶段来进行控制，可以分别采集半纤维素的分解物(含木寡糖的多糖类)和纤维素的分解物(含纤维寡糖的多糖类)。结果，可以增加最终所得的可醇发酵的单糖类(葡萄糖、木糖)的量，可以提高糖收率。另外，由于第I催化反应装置和第2催化反应装置中的多糖液(第I多糖液、第2 多糖液)与固体酸催化剂的接触反应是固液反应，因而反应速度快、另外可以容易地进行固体酸催化剂的分离回收。另外，由于在第I催化反应装置和第2催化反应装置中供给多糖类的加压热水反应装置的数量为I个即可，因而可以减小生物质处理装置的容量。即，可以提供紧凑且廉价的生物质处理装置。而且，由于按照各处理工序间流入流出的处理物全部以液体状态进行移动的方式而构成，因此相比较于以固体状态进行移动的处理，可进行效率更为良好的处理。另外，可以减少生物质处理装置中用于使固体移动的管路数。即，可以提供更为紧凑且廉价的生物质处理装置。进而，通过分阶段地进行利用加压热水的水热反应和固体酸催化反应，可以抑制阻碍醇发酵的物质的生成、进一步提高糖收率。
本发明一实施方式所涉及的生物质处理装置A的框图。[图2]生物质处理装置A中的第I催化反应装置2 (第2催化反应装置3)的变形例。
具体实施例方式以下参照附图对本发明的一实施方式进行说明。图I为本实施方式中的生物质处理装置A的构成概略图。如图I所示，生物质处理装置A是以作为生物质的一种的木屑或废旧建筑材料等含有纤维素、半纤维素及木质素作为主成分的木质系生物质作为原料，而生成生物乙醇的化学设备。由加压热水反应装置 I、第I催化反应装置2、第2催化反应装置3、第I发酵装置4、第2发酵装置5、蒸馏装置6 及排水处理装置7构成。予以说明，图I中实线表示液体的流向、波浪线表示固体的流向，虚线表示电信号的流向。木质系生物质所含的纤维素如周知那样是化学式(C6HltlO5)n所示的多糖类，是含6 个碳原子的葡萄糖(单糖类)聚合而成的高分子化合物。另外，半纤维素是指上述葡萄糖以外的单糖类(主要是含5个碳原子的单糖类)聚合而成的高分子化合物。另外，木质素是指具有三维木纹构造、通过包围上述纤维素及半纤维素而形成木质的高分子化合物。该木质素由于是阻碍纤维素及半纤维素分解的物质，因而优选通过前处理从木质系生物质中将木质素除去、将进行了前处理的木质系生物质供给至后述的加压热水反应装置I。加压热水反应装置I例如为热水流通式反应装置。在该过热热水反应装置I中， 通过使用加压热水在提供给半纤维素分解的第I反应条件下将木质系生物质水解，从而生成含木寡糖的第I多糖液后，在提供给纤维素分解的第2反应条件下继续将木质系生物质水解，从而生成含纤维寡糖的第2多糖液。予以说明，“加压热水”是指亚临界状态的热水， 且为了维持液体状态而被加压的热水。
另外，加压热水反应装置I由泵la、加热器lb、水量调整阀lc、反应槽Id、分流器Ie及控制装置If构成。泵Ia将外部供给的水加压，送出至加热器lb。加热器Ib根据由控制装置If输入的温度控制信号，将从泵Ia流入的加压水加热至规定温度，作为加压热水送出至水量调整阀lc。水量调整阀Ic是根据由控制装置If输入的流量控制信号调节其开度的电子控制阀，进行从加热器Ib流入的加压热水的流量调整后，将该流量调整后的加压热水送出至反应槽Id。反应槽Id是在内部空间中填充有规定量的外部供给的木质系生物质的槽，按照从流量调整阀Ic流入的加压热水在填充有木质系生物质的内部空间流通后、流出至后段分流器Ie的方式而构成。因此，加压热水通过连续地在反应槽Id内流通，加压热水与木质系生物质相接触，促进木质系生物质的水解。从反应槽Id流出至分流器Ie的加压热水中含有由木质系生物质水解而生成的水解处理物(后述的多糖类)。以下，将这种含多糖类的加压热水称作多糖液。分流器Ie根据由控制装置If输入的分流控制信号将从反应槽Id流入的加压热水(多糖液)选择性地送出至第I催化反应装置2和第2催化反应装置3的任一者中。予以说明，从反应槽Id流出的多糖液由于温度高，因而优选在将该多糖液冷却后，使其流入分流器Ie中。控制装置If具有下述功能通过向加热器Ib输出温度控制信号、向水量调整阀 Ic输出流量控制信号来控制应供给至反应槽Id的加压热水的温度及流量(供给量)，从而选择性地切换提供给半纤维素分解的第I反应条件和提供给纤维素分解的第2反应条件。 这里，第I反应条件是将木质系生物质所含的半纤维素分解、生成以木寡糖为主成分的多糖类(半纤维素级分)所使用的条件；第2反应条件是将木质系生物质所含的纤维素分解、 生成以纤维寡糖为主成分的多糖类(纤维素级分)所使用的条件。第I反应条件及第2反应条件通过加压热水的供给量Q (ml)与木质系生物质的供给量V (g)之比K (=Q / V)和加压热水的温度T (°C)的组合来设定。木质系生物质的供给量V是依存于反应槽Id的容量而唯一规定的值。例如，加压热水的温度T在第I反应条件下可以为100°C以上且小于200°C，在第 2反应条件下可以为200°C以上且290°C以下。另外，加压热水的供给量Q与木质系生物质的供给量V之比K优选第I反应条件及第2反应条件均为K <100 (更优选K <20)。予以说明，这些数值始终是以木质系生物质为原料时的一个例子，可以根据作为原料使用的生物质的种类或反应槽Id的容量等进行改变。在现有的热水流通式反应装置(例如参照专利文献2)中，由于根据加压热水的温度(240°C以上且340°C以下)和停留时间(30秒)的组合来设定反应条件，因而具有投入能量大、反应控制困难的问题，但如上所述，通过代替停留时间使用加压热水的供给量Q与木质系生物质的供给量V之比K，可以减少无用的加压热水的供给。结果，可以减小投入能量。 另外，反应控制变得容易。控制装置If在反应槽Id内首先在第I反应条件下按照会发生木质系生物质的水解的方式来控制加压热水的温度T及供给量Q、之后在第2反应条件下按照会发生木质系生物质的水解的方式来控制加压热水的温度T及供给量Q。因此，在使用第I反应条件时在从反应槽Id流出的加压热水中含有以木寡糖为主成分的多糖类(半纤维素级分)，在使用第 2反应条件时在从反应槽Id流出的加压热水中含有以纤维寡糖为主成分的多糖类(纤维素级分)。以下将含有以木寡糖为主成分的多糖类的加压热水称作第I多糖液。另外，将含有以纤维寡糖为主成分的多糖类的加压热水称作第2多糖液。另外，控制装置If按照在使用第I反应条件时从反应槽Id流出的加压热水(第I 多糖液)被送出至第I催化反应装置2的方式来控制分流器le。进而，按照在使用第2反应条件时从反应槽Id流出的加压热水(第2多糖液)被送出至第2催化反应装置3的方式来控制分流器Ie。第I催化反应装置2通过使用固体酸催化剂而在使用第I反应条件时将从上述加压热水反应装置I (详细地说为分流器Ie)流出的第I多糖液水解，从而生成含有木糖的第 I单糖液。该第I催化反应装置2由第I混合装置2a和第I固液分离装置2b构成。第I混合装置2a通过将从加压热水反应装置I流入的第I多糖液与预先填充的固体酸催化剂搅拌混合，使两者相接触而使水解反应(即糖化反应)得到促进。因此，通过糖化反应将第I多糖液所含的木寡糖分解而生成作为单糖类的木糖。所生成的含有木糖和固体酸催化剂的第I混合液从第I混合装置2a流出至第I固液分离装置2b。第I固液分离装置2b通过对从上述第I混合装置2a流入的第I混合液进行固液分离，从而将含有木糖的第I单糖液和固体酸催化剂分离，将固体酸催化剂回收、供给至上述第I混合装置2a (进行再利用)。另外，该第I固液分离装置2b将含有木糖的第I单糖液送出至第I发酵装置4。作为第I固液分离装置2b可以使用沉淀槽。S卩，供给至沉淀槽的第I混合液内，作为固体的固体酸催化剂沉淀至槽底部，获得上清液含有木糖的第I单糖液。第2催化反应装置3通过使用固体酸催化剂而在使用第2反应条件时将从上述加压热水反应装置I (详细地说为分流器Ie)流出的第2多糖液水解，从而生成含有葡萄糖的第2单糖液。该第2催化反应装置3由第2混合装置3a和第2固液分离装置3b构成。第2混合装置3a通过将从加压热水反应装置I流入的第2多糖液与预先填充的固体酸催化剂搅拌混合，使两者相接触而使水解反应(即糖化反应)得到促进。因此，通过糖化反应将第2多糖液所含的纤维寡糖分解而生成作为单糖类的葡萄糖。所生成的含有葡萄糖和固体酸催化剂的第2混合液从第2混合装置3a流出至第2固液分离装置3b。第2固液分离装置3b通过对从上述第2混合装置3a流入的第2混合液进行固液分离，从而将含有葡萄糖的第2单糖液和固体酸催化剂分离，将固体酸催化剂回收、供给至上述第2混合装置3a (进行再利用)。另外，该第2固液分离装置3b将含有葡萄糖的第2单糖液送出至第2发酵装置5。作为第2固液分离装置3b，与第1固液分离装置2b同样， 可以使用沉淀槽。即，供给至沉淀槽的第2混合液内，作为固体的固体酸催化剂沉淀至槽底部，获得上清液含有葡萄糖的第2单糖液。第1发酵装置4在从上述第1催化反应装置2(详细地说为第1固液分离装置2b) 流入的含木糖的第1单糖液中添加酵母等乙醇发酵微生物、氮、磷等营养源，在适当温度、 PH等条件下培养微生物，使含木糖的第1单糖液进行醇发酵，从而生成生物乙醇。作为醇发酵微生物，可以使用酿酒酵母等公知的各种微生物。所生成的生物乙醇从第1发酵装置 4流出至蒸馏装置6。
第2发酵装置5在从上述第2催化反应装置3 (详细地说为第2固液分离装置3b)流入的含葡萄糖的第2单糖液中添加酵母等乙醇发酵微生物、氮、磷等营养源，在适当温度、 PH等条件下培养微生物，使含葡萄糖的第2单糖液进行醇发酵，从而生成生物乙醇。所生成的生物乙醇从第2发酵装置5流出至蒸馏装置6。
蒸馏装置6通过对从上述第1发酵装置4及第2发酵装置5流入的生物乙醇进行蒸馏及浓缩，从而生成纯度高的生物乙醇并送出至外部。另外，排水处理装置7将从加压热水反应装置1的反应槽Id排出的排水(寸π 一水)和从第丨发酵装置4及第2发酵装置5排出的水(在醇发酵过程中生成的水)排至外部。接着，对使用上述构成的生物质处理装置A的生物质的处理工艺(生物质处理方法)进行说明。予以说明，在加压热水反应装置1的反应槽Id内预先填充有规定量的木质系生物质。加压热水反应装置1的控制装置If在反应槽Id内首先按照在第1反应条件下发生木质系生物质的水解的方式来控制加压热水的温度T及供给量Q。因此，在反应槽Id内流通控制成满足下述条件的温度T (100°C以上且小于200°C)及供给量Q (满足K <100、 优选K < 20的Q)的加压热水，所述条件为第1反应条件，即将木质系生物质所含的半纤维素分解而生成以木寡糖为主成分的多糖类(半纤维素级分)的条件。满足第1反应条件的加压热水在反应槽Id内流通，从而使木质系生物质(特别是半纤维素)的水解得到促进。另外，在从反应槽Id流出的加压热水中含有以木寡糖为主成分的多糖类(半纤维素级分)。含有以木寡糖为主成分的多糖类的加压热水作为第1多糖液而流入分流器Ie中。此时，控制装置If按照在使用第1反应条件时第1多糖液被送出至第1催化反应装置2的方式来控制分流器le。因此，从反应槽Id流出的第1多糖液通过分流器Ie被送出至第1催化反应装置2。供给至第1催化反应装置2的第1多糖液通过第1混合装置加而与固体酸催化剂混合，从而促进糖化反应。因而，第1多糖液所含的木寡糖被分解，生成作为单糖类的木糖。另外，含有该木糖和固体酸催化剂的第1混合液从第1混合装置加流出至第1固液分离装置2b。第1混合液通过第1固液分离装置2b被固液分离成含木糖的第1单糖液和固体酸催化剂，固体酸催化剂被供给至第1混合装置加进行再利用。将第1单糖液送出至第 1发酵装置4。在第1发酵装置4中，由第1单糖液的醇发酵所生成的生物乙醇被送出至蒸馏装置6，生成纯度高的生物乙醇。接着，加压热水反应装置1的控制装置If按照在反应槽Id内在第2反应条件下发生木质系生物质的水解的方式来控制加压热水的温度T及供给量Q。因此，在反应槽Id内流通控制成满足下述条件的温度T (200°C以上、290°C以下)及供给量Q (满足K <100、 优选K < 20的Q)的加压热水，所述条件为第2反应条件，即将木质系生物质所含的纤维素分解而生成以纤维寡糖为主成分的多糖类(纤维素级分)的条件。满足第2反应条件的加压热水通过在反应槽Id内流通，从而使木质系生物质(特别是纤维素)的水解得到促进。另外，在从反应槽Id流出的加压热水中含有以纤维寡糖为主成分的多糖类(纤维素级分)。含有以纤维寡糖为主成分的多糖类的加压热水作为第2多糖液而流入分流器Ie中。此时，控制装置If在使用第2反应条件时，按照第2多糖液被送出至第2催化反应装置3的方式来控制分流器le。因此，从反应槽Id流出的第2多糖液通过分流器Ie被送出至第2催化反应装置3。供给至第2催化反应装置3的第2多糖液通过第2混合装置3a与固体酸催化剂混合，促进糖化反应。因而，第2多糖液所含的纤维寡糖被分解，生成作为单糖类的葡萄糖。 另外，含有该葡萄糖和固体酸催化剂的第2混合液从第2混合装置3a流出至第2固液分离装置北。第2混合液通过第2固液分离装置北被固液分离成含葡萄糖的第2单糖液和固体酸催化剂，固体酸催化剂被供给至第1混合装置3a进行再利用。另外，第2单糖液被送出至第2发酵装置5。在第2发酵装置5中，由第2单糖液的醇发酵而生成的生物乙醇被送出至蒸馏装置6，生成纯度高的生物乙醇。如以上说明所示，本实施方式中将提供给加压热水反应装置1中的木质系生物质水解的反应条件分为提供给半纤维素分解的第1反应条件和提供给纤维素分解的第2反应条件的2个阶段来进行控制。因此可以分别采集半纤维素的分解物(含木寡糖的多糖类)和纤维素的分解物(含纤维寡糖的多糖类)。结果，可以增加最终所得可醇发酵的单糖类(葡萄糖、木糖)的量，可提高糖收率。另外，本实施方式中，由于第1催化反应装置2及第2催化反应装置3中的多糖液 (第1多糖液、第2多糖液)与固体酸催化剂的接触反应是固液反应，因而反应速度迅速。另外，还可容易地进行固体酸催化剂的分离回收。进而，通过分阶段地进行利用加压热水的水热反应和固体酸催化反应，可以抑制阻碍醇发酵的物质的生成、进一步提高糖收率。另外，由于加水热水反应装置1、第1催化反应装置2及第2催化反应装置3中的多糖类(第1多糖类、第2多糖类)及单糖类(第1单糖类、第2单糖类)全部以液体状态在各装置内流入流出，因而与以固体进行流入流出的处理相比，可进行效率良好的处理。另外， 可以减少装置中用于移动固体的管路数。即，可以提高紧凑且廉价的装置。予以说明，本发明并非限定于上述实施方式，认为有以下的变形例。(1)在上述实施方式中，举例说明了由木质系生物质生成生物乙醇的生物质处理装置A，但也可以除去第1发酵装置4、第2发酵装置5及蒸馏装置6，制成由木质系生物质生成可醇发酵的单糖类(葡萄糖、木糖)的装置。所生成的单糖类并非特别限定于生物乙醇的生成，也可用于其他用途。(2)上述实施方式中，举例说明了由第1混合装置加和第1固液分离装置2b构成的第1催化反应装置2，但如图2所示，可以在固定床槽10的内部固定填充固体酸催化剂， 使含木寡糖的第1多糖液在固定床槽的内部流通，使第1多糖液与固体酸催化剂相接触，引起糖化反应，将从固定床槽10流出的液体作为含木糖的第1单糖液。此时，通过将从固定床槽10的出口流出的液体再次送至入口，可以获得纯度更高的第1单糖液。予以说明，对于第2催化反应装置3也是同样的。(3)上述实施方式中，使用了木屑或废旧建筑材料等木质系生物质作为原料，但另外也可使用农作物或食品的残渣(稻梗、麦秆、甘蔗渣、水果皮等)作为原料生物质。另外，上述实施方式中，通过加压热水的供给量Q与木质系生物质的供给量V之比K和加压热水的温度T的组合来设定第1反应条件及第2反应条件，但并非限定于此，还可通过加压热水的温度T与停留时间的组合来进行设定。产业实用性
根据本发明，可以提供能够进一步提高糖收率和提高固体酸催化剂的性能(具体地为提高反应速度和提高分离性)的生物质处理装置及方法。符号说明
A生物质处理装置、1加压热水反应装置、2第1催化反应装置、3第2催化反应装置、4第1发酵装置、5第2发酵装置、6蒸馏装置、7排水处理装置
权利要求
1.一种生物质处理装置，其具备使用加压热水、在提供给半纤维素分解的第I反应条件下将生物质水解从而生成含木寡糖的第I多糖液后，在提供给纤维素分解的第2反应条件下将所述生物质水解从而生成含纤维寡糖的第2多糖液的加压热水反应装置；使用固体酸催化剂将从所述加压热水反应装置流出的所述第I多糖液水解，从而生成含木糖的第I单糖液的第I催化反应装置；和使用固体酸催化剂将从所述加压热水反应装置流出的所述第2多糖液水解，从而生成含葡萄糖的第2单糖液的第2催化反应装置。
2.根据权利要求I所述的生物质处理装置，其中，通过所述加压热水的供给量与所述生物质的供给量之比和所述加压热水的温度的组合，设定所述第I反应条件及第2反应条件。
3.根据权利要求I或2所述的生物质处理装置，其中，所述第I催化反应装置具备将从所述加压热水反应装置流出的所述第I多糖液和所述固体酸催化剂混合，从而生成所述木糖的第I混合装置；和对从所述第I混合装置流出的含所述木糖及所述固体酸催化剂的第I混合液进行固液分离，从而将含所述木糖的第I单糖液和所述固体酸催化剂分离，将所述固体酸催化剂回收、供给至所述第I混合装置的第I固液分离装置。
4.根据权利要求I所述的生物质处理装置，其中，所述第2催化反应装置具备将从所述加压热水反应装置流出的所述第2多糖液和所述固体酸催化剂混合，从而生成所述葡萄糖的第2混合装置；和对从所述第2混合装置流出的含所述葡萄糖及所述固体酸催化剂的第2混合液进行固液分离，从而将含所述葡萄糖的第2单糖液和所述固体酸催化剂分离，将所述固体酸催化剂回收、供给至所述第2混合装置的第2固液分离装置。
5.根据权利要求I所述的生物质处理装置，其具备使由所述第I催化反应装置生成的所述第I单糖液进行醇发酵，从而生成生物乙醇的第I发酵装置。
6.根据权利要求I所述的生物质处理装置，其具备使由所述第2催化反应装置生成的所述第2单糖液进行醇发酵，从而生成生物乙醇的第2发酵装置。
7.根据权利要求I所述的生物质处理装置，其中，所述第I催化反应装置及所述第2催化反应装置各自独立地连接于所述加水热水反应装置。
8.—种生物质处理方法，其具备以下工序使用加压热水，在提供给半纤维素分解的第I反应条件下将生物质水解从而生成含木寡糖的第I多糖液后，在提供给纤维素分解的第2反应条件下将所述生物质水解从而生成含纤维寡糖的第2多糖液的加压热水反应工序;使用固体酸催化剂将所述加压热水反应工序中生成的所述第I多糖液水解，从而生成含木糖的第I单糖液的第I催化反应工序；和使用固体酸催化剂将所述加压热水反应工序中生成的所述第2多糖液水解，从而生成含葡萄糖的第2单糖液的第2催化反应工序。
全文摘要
本发明提供一种生物质处理装置(A)，其由使用加压热水、在提供给半纤维素分解的第1反应条件下将生物质水解从而生成含木寡糖的第1多糖液后，在提供给纤维素分解的第2反应条件下将所述生物质水解从而生成含纤维寡糖的第2多糖液的加压热水反应装置(1)；使用固体酸催化剂将从所述加压热水反应装置(1)流出的所述第1多糖液水解，从而生成含木糖的第1单糖液的第1催化反应装置(2)；使用固体酸催化剂将从所述加压热水反应装置(1)流出的所述第2多糖液水解，从而生成含葡萄糖的第2单糖液的第2催化反应装置(3)构成。
文档编号B01J3/00GK102597273SQ20108004261
公开日2012年7月18日 申请日期2010年9月24日 优先权日2009年9月24日
发明者佐藤健治, 北野诚, 原亨和, 山口大造, 成相健太郎, 金子典充 申请人:国立大学法人东京工业大学, 株式会社Ihi