CN116710375A - 压力阀加工 - Google Patents

Abstract

一种阀组件，其中阀体的内壁包括至少一个开口，用于在浆料或液体从管子或管道输出之后液体在压力下的进入。该阀组件特别适用于维持来自挤出机的生物质的半连续或连续加压流，并使反应区从挤出机向下游延伸。具有延长的反应区的优点允许对材料进行完全处理，而不会进一步磨损该挤出机，并且还允许操纵材料在管子或管道中的上游处理。

Description

压力阀加工

交叉引用

本申请要求于2020年10月2日提交的美国临时申请号63/087,077、于2021年2月6日提交的美国临时申请号63/146,608、于2021年2月25日提交的美国临时申请号63/153,740的权益，前述中的每一个以其整体通过引用并入本文。

背景技术

在许多工业过程中，阀用于控制材料的流动。减压阀的内部包含塞子，当阀被加压时，该塞子阻塞或减少材料源的输出。当塞子后面的压力被释放时，塞子被来自该输出的压力的力推回。这允许阀打开，直到塞子后面的压力等于或大于输出的力。如果阀耦合到响应于输出而操作的致动器，则精确的连续移动是可能的，而不仅仅是用手动操作或弹簧操作的阀。

当在压力下移动材料时，很难控制运输材料的容器中的压力。这对于在由介质处理引起的关键操作状态下沿一个方向移动的材料的浆料的连续或半连续流动是困难的。为了维持移动材料的恒定压力和速度，必须设计一个阀，以使管道或料桶中的压力保持恒定，同时允许一定的速度。这对于在高压下在液体中移动的颗粒物质(例如生物质)尤其如此，其中阀涉及进一步的处理，并且材料的流动是快速的和涌动的。此类恶劣的操作条件可以诱使阀组件过早失效和泄漏，从而导致爆裂和极度磨损。此外，浆料颗粒可能在阀密封循环中被截留，导致阀组件的性能退化。通常，减压阀不是设计用于处理此类操作的。

发明内容

在一个方面，本文提供了一种用于预处理生物质的系统，包括：挤出机，该挤出机包括一个或多个螺杆(screw)，其中由于一个或多个螺杆的作用而形成生物质的内塞，从而形成用于预处理该生物质的加压反应区的上游端；和阀组件，该阀组件附接在挤出机的输出端，其中该阀组件形成反应区的下游端并将液体添加到该反应区。

在另一方面，本文提供了一种用于预处理生物质的系统包括：挤出机，该挤出机包括一个或多个螺杆，其中由于一个或多个螺杆的作用而形成生物质的内塞，从而形成用于预处理该生物质的加压反应区的上游端；和阀组件，该阀组件附接在挤出机的输出端，其中该阀组件包括：阀体，该阀体包括大圆形部分、居间圆锥形部分和小圆形轴环，该小圆形轴环包含用于液体输入的一个或多个喷嘴，该阀体具有形成在其中的腔室，该腔室连接阀体的输入端和排放端，其中该小圆形轴环的内径小于大圆形部分的内径；阀针，该阀针在阀体的腔室内轴向可移动；和壳体，该壳体附接到阀体的排放端，并且当阀针与阀体脱离时，该壳体封闭阀针。

在一些实施方式中，生物质选自：青贮饲料、农业残余物、玉米秸秆、甘蔗渣、高粱、坚果、坚果壳、椰子壳、干酒糟可溶物(Distillers Dried Solubles)、干酒糟(DistillersDried Grains)、浓缩酒糟可溶物(Condensed Distillers Solubles)、湿酒糟(DistillersWet Grains)、干酒糟及其可溶物(Distillers Dried Grains with Solubles)、木质材料、锯末、木屑、木球、木材废料、工厂废品、城市废物、废纸、回收的厕纸、庭院剪下物和诸如杨树、柳树、柳枝稷、苜蓿和草原蓝茎草(prairie bluestem)的能源作物、非木本植物物质、纤维素材料、木质纤维素材料、半纤维素材料、碳水化合物、玉米、甘蔗、草、高生物质高粱、竹子、玉米芯，以及果皮和果核。在一些实施方式中，生物质在反应区中被处理少于60、55、50、45、40、35、30、25、20、19、18、17、16、15、14、13、12、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1秒。在一些实施方式中，反应区中的温度升高到50-500℃、75-400℃、100-350℃、150-300℃、200-250℃或150-300℃，并且反应区中的压力升高到50-1000PSI、100-750PSI、200-600PSI、300-500PSI或350-450PSI。在一些实施方式中，系统还包括用于向所述反应区供应蒸汽和一种或多种化学品的装置。在一些实施方式中，一种或多种化学品包括酸。在一些实施方式中，酸是硫酸。

在一些实施方式中，阀组件包括：阀体，该阀体包括大圆形部分、居间圆锥形部分和小圆形轴环，该小圆形轴环包含用于液体输入的一个或多个喷嘴，该阀体具有形成在其中的腔室，该腔室连接阀体的输入端和排放端，其中该小圆形轴环的内径小于大圆形部分的内径；阀针，该阀针在阀体的腔室内轴向可移动；和壳体，该壳体附接到阀体的排放端，并且当阀针与阀体脱离时，该壳体封闭阀针。在一些实施方式中，壳体包含可移除的排放圈。在一些实施方式中，排放圈是呈锥形的。在一些实施方式中，阀体包含环形圈。在一些实施方式中，环形圈是可移除的。在一些实施方式中，当阀针在阀体上关闭时，在阀体和阀针之间的腔室中形成有环形空间。在一些实施方式中，用于液体输入的喷嘴将水递送到腔室中。在一些实施方式中，用于液体输入的喷嘴将除水以外的液体递送到腔室中。在一些实施方式中，液体选自：酸、碱、醇、酮、醛、溶剂或其组合。在一些实施方式中，壳体在该壳体的邻接阀体的端部处的内径比该阀体在其排放端处的内径大至少7％。在一些实施方式中，壳体在该壳体的邻接阀体的端部处的内径比该阀体在其排放端处的内径大约7％。在一些实施方式中，阀针具有锥体，该锥体具有与其圆锥形的尖端相对的宽端。在一些实施方式中，锥体的锥角在45度至75度的范围内。在一些实施方式中，锥体呈约45度的锥角。在一些实施方式中，阀针在宽端处的直径比阀体在其排放端处的内径大至少4％。在一些实施方式中，阀针在宽端处的直径比阀体在其排放端处的内径大约4％。在一些实施方式中，挤出机是双螺杆挤出机。在一些实施方式中，挤出机具有用于添加蒸汽和/或酸的端口。

在另一方面，本文提供了一种通过本文所公开的系统预处理生物质的方法。

在另一方面，本文提供了一种预处理生物质的方法，该方法包括：通过挤出机将生物质从挤出机的进料区输送到所述挤出机的反应区，其中进料区和反应区通过在输入区的下游和反应区的上游形成的生物质塞分离；向反应区中的生物质中添加蒸汽和/或化学品以部分处理该生物质；将部分处理的生物质输送到附接到挤出机的输出端的阀组件中，并在该阀组件中处理该部分处理的生物质，从而产生预处理的生物质；和通过阀组件排放预处理的生物质。

在方法的一些实施方式中，生物质以与部分处理的生物质被输送通过阀组件的速度相同的速度被输送通过挤出机。在一些实施方式中，反应区中的温度升高到50-500℃、75-400℃、100-350℃、150-300℃、200-250℃或150-300℃，并且反应区中的压力升高到50-1000PSI、100-750PSI、200-600PSI、300-500PSI或350-450PSI。在一些实施方式中，生物质选自：青贮饲料、农业残余物、玉米秸秆、甘蔗渣、高粱、坚果、坚果壳、椰子壳、干酒糟可溶物、干酒糟、浓缩酒糟可溶物、湿酒糟、干酒糟及其可溶物、木质材料、锯末、木屑、木球、木材废料、工厂废品、城市废物、废纸、回收的厕纸、庭院剪下物和诸如杨树、柳树、柳枝稷、苜蓿和草原蓝茎草的能源作物、非木本植物物质、纤维素材料、木质纤维素材料、半纤维素材料、碳水化合物、玉米、甘蔗、草、高生物质高粱、竹子、玉米芯，以及果皮和果核。在一些实施方式中，生物质在反应区中被处理少于60、55、50、45、40、35、30、25、20、19、18、17、16、15、14、13、12、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1秒。在一些实施方式中，化学品选自：酸、碱、醇、酮、醛、溶剂或其组合。在一些实施方式中，挤出机包括一个或多个螺杆。在一些实施方式中，挤出机包括两个螺杆。

在另一方面，本文提供了一种预处理生物质的方法，所述方法包括：通过挤出机将生物质从该挤出机的进料区输送到该挤出机的反应区，其中进料区和反应区通过在输入区的下游和反应区的上游形成的生物质塞分离；向反应区中的生物质中添加蒸汽和/或化学品，以部分处理该生物质；将部分处理的生物质输送到附接到挤出机的输出端的延伸隔室中，和在延伸隔室中处理部分处理的生物质，从而产生预处理的生物质。

在一些实施方式中，方法还包括在生物质离开挤出机时，在该挤出机的下游端处添加酸。在一些实施方式中，延伸隔室由管子形成。在一些实施方式中，延伸隔室由容器形成。在一些实施方式中，延伸隔室由阀组件形成。在一些实施方式中，延伸隔室能够以连续方式排放预处理的生物质。在一些实施方式中，延伸隔室能够以半连续方式排放预处理的生物质。在一些实施方式中，延伸隔室能够分批排放预处理的生物质。生物质以与部分处理的生物质被输送通过延伸隔室的速度相同的速度被输送通过挤出机。在一些实施方式中，延伸隔室被加压。在一些实施方式中，延伸隔室配备有用于液体输入的一个或多个喷嘴。在一些实施方式中，用于液体输入的喷嘴将水递送到腔室中。在一些实施方式中，用于液体输入的喷嘴将除水以外的液体递送到腔室中。在一些实施方式中，液体选自：酸、碱、醇、酮、醛、溶剂或其组合。在一些实施方式中，反应区中的温度升高到50-500℃、75-400℃、100-350℃、150-300℃、200-250℃或150-300℃，并且反应区中的压力升高到50-1000PSI、100-750PSI、200-600PSI、300-500PSI或350-450PSI。在一些实施方式中，生物质选自：青贮饲料、农业残余物、玉米秸秆、甘蔗渣、高粱、坚果、坚果壳、椰子壳、干酒糟可溶物、干酒糟、浓缩酒糟可溶物、湿酒糟、干酒糟及其可溶物、木质材料、锯末、木屑、木球、木材废料、工厂废品、城市废物、废纸、回收的厕纸、庭院剪下物和诸如杨树、柳树、柳枝稷、苜蓿和草原蓝茎草的能源作物、非木本植物物质、纤维素材料、木质纤维素材料、半纤维素材料、碳水化合物、玉米、甘蔗、草、高生物质高粱、竹子、玉米芯，以及果皮和果核。在一些实施方式中，生物质在反应区中被处理少于60、55、50、45、40、35、30、25、20、19、18、17、16、15、14、13、12、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1秒。在一些实施方式中，化学品选自：酸、碱、醇、酮、醛、溶剂或其组合。在一些实施方式中，挤出机包括一个或多个螺杆。在一些实施方式中，挤出机包括两个螺杆。

在一方面，提供了一种通过挤出机和阀组件处理生物质的系统，包括：挤出机，该挤出机包括一个或多个螺杆，其中由于螺杆的作用形成生物质的内塞，从而形成加压反应区的一端；向反应区供应蒸汽和一种或多种化学品的方法；附接在挤出机的输出端的阀组件，该阀组件形成反应区的下游端并将液体添加到反应区；并且该阀组件能够将加压的经处理生物质快速排放到非加压排放区域中。

在一些实施方式中，生物质选自：青贮饲料、农业残余物、玉米秸秆、甘蔗渣、高粱、坚果、坚果壳、椰子壳、干酒糟可溶物、干酒糟、浓缩酒糟可溶物、湿酒糟、干酒糟及其可溶物、木质材料、锯末、木屑、木球、木材废料、工厂废品、城市废物、废纸、回收的厕纸、庭院剪下物和诸如杨树、柳树、柳枝稷、苜蓿和草原蓝茎草的能源作物、非木本植物物质、纤维素材料、木质纤维素材料、半纤维素材料、碳水化合物、玉米、甘蔗、草、高生物质高粱、竹子、玉米芯，以及果皮和果核。在进一步的方面，生物质在反应区中被处理少于60、55、50、45、40、35、30、25、20、19、18、17、16、15、14、13、12、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1秒。在另一实施方式中，反应区中的温度升高到50-500℃、75-400℃、100-350℃、150-300℃、200-250℃或150-300℃，并且压力通过蒸汽升高到50-1000PSI、100-750PSI、200-600PSI、300-500PSI或350-450PSI。在另一方面，化学品是酸。在另一方面，酸是硫酸。在进一步的实施方式中，阀组件包括：壳体；阀体，该阀体包括：大圆形部分；中间圆锥形部分；包含用于液体输入的一个或多个喷嘴的较小圆形轴环；和阀针。

在另一实施方式中，当阀针就位时，阀体和阀针之间有空间。在一个方面，用于液体输入的喷嘴将水递送到阀体和阀针之间的空间中。在另一方面，用于液体输入的喷嘴将除水之外的液体递送到阀体和阀针之间的空间中。在一个实施方式中，液体选自酸、碱、醇、酮、醛、溶剂或其组合。

在一个方面，有一种用于处理附接到阀组件的管道或料桶中的浆料或液体的方法，该方法包括：管道或料桶具有形成反应区一端的塞子；通过管道或料桶输送液体或浆料；使阀组件附接到形成反应区的下游端的管道或料桶的输出端，同时通过输入蒸汽维持反应区中的压力；在液体或浆料进入阀组件时，将物质添加到阀组件的上游端；以及使用阀组件将经处理的液体或浆料排放到非加压区域。在一个方面，液体或浆料包括生物质。在另一方面，生物质选自：青贮饲料、农业残余物、玉米秸秆、甘蔗渣、高粱、坚果、坚果壳、椰子壳、干酒糟可溶物、干酒糟、浓缩酒糟可溶物、湿酒糟、干酒糟及其可溶物、木质材料、锯末、木屑、木球、木材废料、工厂废品、城市废物、废纸、回收的厕纸、庭院剪下物和诸如杨树、柳树、柳枝稷、苜蓿和草原蓝茎草的能源作物、非木本植物物质、纤维素材料、木质纤维素材料、半纤维素材料、碳水化合物、玉米、甘蔗、草、高生物质高粱、竹子、玉米芯，以及果皮和果核。在另一方面，生物质在反应区中被处理少于60、55、50、45、40、35、30、25、20、19、18、17、16、15、14、13、12、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1秒。

在一个实施方式中，反应区中的温度升高到50-500℃、75-400℃、100-350℃、150-300℃、200-250℃或150-300℃，并且压力通过蒸汽升高到50-1000PSI、100-750PSI、200-600PSI、300-500PSI或350-450PSI。在另一实施方式中，物质是酸。在进一步的实施方式中，酸是硫酸。

在一个方面，提供了一种延伸挤出机下游的反应区的系统，包括：挤出机，该挤出机包括反应区部分，其中所述挤出机反应区部分附接到包括相邻内部空间的下游阀组件；其中挤出机中的反应区部分与阀组件的相邻内部空间结合，以延伸挤出机下游的反应区。在另一方面，材料移动通过挤出机的反应区部分的速度与材料移动通过阀组件的速度保持一致。

在一个实施方式中，阀组件有作为阀体一部分的环形圈。在另一实施方式中，环形圈是可替换的。在一个实施方式中，阀体包含用于输入液体的喷嘴。在一个实施方式中，当在阀体中关闭时，阀针就位在排放圈处。在进一步的方面，阀针附接到致动器上。在一个实施方式中，致动器维持阀针上的压力，所述压力在阀针上维持在超过1,800lbf。在另一实施方式中，致动器在阀针上维持50,000至500,000lbf之间的压力。

在一个实施方式中，挤出机是双螺杆挤出机。在另一实施方式中，挤出机具有用于添加蒸汽和/或酸的端口。

在一个方面，提供了一种延伸挤出机下游反应区的方法，该方法包括在反应区中加工生物质，其中反应区从挤出机延伸至附接的下游阀组件。在一个实施方式中，阀组件包括：壳体；阀体，该阀体还包括大圆形部分、中间圆锥形部分、容纳用于液体输入的一个或多个喷嘴的较小圆形轴环；和阀针。

在一个实施方式中，壳体包含可移除的排放圈。在另一实施方式中，排放圈是呈锥形的。在进一步的实施方式中，阀体包含环形圈。在进一步的实施方式中，环形圈是可移除的。在一个方面，当阀针就位时，在阀体和阀针之间有空间。在另一方面，用于液体输入的喷嘴将水递送到阀体和阀针之间的空间中。在进一步的方面，用于液体输入的喷嘴将除水以外的液体递送到阀体和阀针之间的空间中。在另一实施方式中，喷嘴中的液体选自：酸、碱、醇、酮、醛、溶剂或其组合。在另一实施方式中，液体是酸。在进一步的实施方式中，酸是硫酸。在另一实施方式中，将蒸汽或一种或多种化学品添加到挤出机的反应区。在进一步的实施方式中，反应区中的温度升高到50-500℃、75-400℃、100-350℃、150-300℃、200-250℃或150-300℃。压力通过蒸汽升高到50-1000PSI、100-750PSI、200-600PSI、300-500PSI或350-450PSI。在另一实施方式中，在整个反应区中速度保持恒定。

在一个方面，提供了一种加工生物质的方法，包括：将生物质通过挤出机输送，其中该挤出机被分成通过在输入区的下游和反应区的上游形成的生物质塞分离的两个区，输入区和反应区；向反应区中的生物质添加蒸汽和/或化学品以部分处理该生物质；将部分处理的生物质输送到附接的阀组件中一段时间以继续处理；以及通过阀组件排放生物质。在另一方面，输送的生物质的速度在挤出机和阀组件中是相同的。在一个实施方式中，反应区中的温度升高到50-500℃、75-400℃、100-350℃、150-300℃、200-250℃或150-300℃。压力通过蒸汽升高到50-1000PSI、100-750PSI、200-600PSI、300-500PSI或350-450PSI。在进一步的实施方式中，生物质选自：青贮饲料、农业残余物、玉米秸秆、甘蔗渣、高粱、坚果、坚果壳、椰子壳、干酒糟可溶物、干酒糟、浓缩酒糟可溶物、湿酒糟、干酒糟及其可溶物、木质材料、锯末、木屑、木球、木材废料、工厂废品、城市废物、废纸、回收的厕纸、庭院剪下物和诸如杨树、柳树、柳枝稷、苜蓿和草原蓝茎草的能源作物、非木本植物物质、纤维素材料、木质纤维素材料、半纤维素材料、碳水化合物、玉米、甘蔗、草、高生物质高粱、竹子、玉米芯，以及果皮和果核。在一个方面，生物质在反应区中被处理少于60、55、50、45、40、35、30、25、20、19、18、17、16、15、14、13、12、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1秒。在另一方面，化学品选自：酸、碱、醇、酮、醛、溶剂或其组合。

援引并入

本说明书中所提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用并入本文，其程度如同具体地和单独地指出每个单独的出版物、专利或专利申请均通过引用而并入。

附图简要说明

本公开的新颖特征在所附权利要求中详细阐述。通过参考阐述了其中利用了本公开的原理的说明性实施方式的以下详细描述和附图，将获得对本公开的特征和优点的更好理解，在附图中：

图1是描绘改性型压力阀组件的示意图。

图2是显示阀及其壳体的纵向视图的示意图。

图3A和图3B是描绘从顶部(3A)和侧面(3B)的阀组件的纵向视图的示意图。

图4是从顶部俯视的阀组件的纵向图。

图5是图4中所见的部分A的较大图。

图6是没有阀针的阀体的横截面图。

图7A-图7D描绘了阀在环空处的横截面：关闭位置(7A)；0.5mm行程(7B)；1.0mm行程(7C)；以及1.5mm行程(7D)。

具体实施方式

除非上下文另有明确规定，否则说明书和所附权利要求中使用的单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数形式。因此，例如提及“纯化的单体”包括两种或更多种纯化的单体的混合物。本文所用的术语“包括”与“含有”、“包含”或“其特征在于”同义，并且是包含性的或开放式的，并不排除另外的、未列举的要素或方法步骤。

“约”是指参考数字指示加上或减去该参考数字指示的10％。例如，术语“约4”将包括3.6至4.4的范围。本说明书中使用的表示成分的量、反应条件等的所有数字应被理解为在所有情况下都被术语“约”修饰。因此，除非有相反的说明，否则本文所述的数字参数是近似值，其可以根据寻求获得的所需性质而变化。至少，并且不试图限制在要求本申请的优先权的任何申请中的任何权利要求的范围的等同原则的应用，每个数字参数应该根据有效数字的数量和普通的舍入方法来解释。

除非另有明确说明，否则在本文中使用短语“例如”、“诸如”、“包括”等的任何时候，均应理解短语“但不限于”紧随其后。因此，“例如乙醇生产”是指“例如但不限于乙醇生产”。

在本说明书和随后的权利要求书中，将引用许多术语，这些术语应定义为具有以下含义。

定义

“可选的”或“可选地”是指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且该描述包括所述事件或情况发生的情况和不发生的情况。例如，短语“培养基可以可选地含有葡萄糖”是指培养基可以含有或不含有葡萄糖作为成分，并且该描述包括含有葡萄糖的培养基和不含有葡萄糖的培养基。

除非另有说明，否则本文所用的技术和科学术语与本领域普通技术人员通常理解的含义相同。

本文所用术语“生物质”具有本领域技术人员已知的普通含义，可包括一种或多种可转化为生物燃料、化学品或其它产品的含碳生物材料。本文所用的生物质与术语“原料”同义并且包括青贮饲料、农业残余物(玉米秆、草、稻草、谷物壳、甘蔗渣等)、坚果、坚果壳、椰子壳、动物粪便(牛、家禽和猪的粪肥)、干酒糟可溶物、干酒糟、浓缩酒糟可溶物、湿酒糟、干酒糟及其可溶物、木质材料(木材或树皮、锯屑、木屑、木球、木材废料，和工厂废品)、城市废物(废纸、回收的厕纸、庭院剪下物等)和能源作物(杨树、柳树、柳枝稷、苜蓿、草原蓝茎草、包括诸如绿藻门、褐藻门、红藻门等的成员的大型藻类的藻类)。生物质的一个示例性来源是植物物质。植物物质可以是例如木本植物物质、非木本植物物质、纤维素材料、木质纤维素材料、半纤维素材料、甘蔗、草、高粱、高生物量高粱、竹子、藻类和源自这些的材料。植物可以处于其天然状态或被遗传修饰，例如以增加细胞壁的纤维素或半纤维素部分，或产生额外的外源或内源酶以增加细胞壁成分的分离。植物物质可以通过参考存在的化学物质(诸如蛋白质、多糖和油)来进一步描述。多糖包括各种单糖的聚合物和单糖的衍生物，包括葡萄糖、果糖、乳糖、半乳糖醛酸、鼠李糖等。植物物质还包括农业废物副产品或侧流，诸如果渣、玉米浆、玉米芯、玉米纤维、玉米浆固体、酒糟、果皮、核、发酵废物、稻草、木材、污水、垃圾和食物残渣。果皮可以是柑橘类，包括但不限于橘子皮、葡萄柚皮、橙子皮、橘子皮、酸橙皮和柠檬皮。这些材料可以来自农场、林业、工业来源、家庭等。生物质的另一个非限制性示例是动物物质，包括例如奶、骨骼、肉、脂肪、动物加工废物和动物粪便。“原料”经常用于指用于诸如本文所述的那些过程的生物质。

本文所用的“预处理”或“经预处理的”是指任何机械的、化学的、热的、生化的过程或这些过程的组合，无论是在组合步骤中还是顺序进行，其实现生物质的破坏或膨胀，以使生物质更易于受到酶和/或微生物的攻击，并且可包括将释放的碳水化合物聚合物或低聚物酶促水解成单体。在一个实施方式中，预处理包括例如通过用酸或碱处理除去或破坏木质素以使植物生物质中的纤维素和半纤维素聚合物更易被纤维素分解酶和/或微生物利用。在一个实施方式中，预处理包括纤维素和/或半纤维素材料的破裂或膨胀。在另一个实施方式中，它可以指淀粉释放和/或酶促水解成葡萄糖。蒸汽爆炸和氨纤维膨胀(或爆炸)(AFEX)是公知的热/化学技术。可以使用水解，包括利用酸、碱和/或酶的方法。也可以使用其它热、化学、生物化学、酶技术。

本文所用的“蒸汽爆破”是一种物理化学方法，其使用高压蒸汽破坏聚合物组分之间的结合，并减压破坏木质纤维素结构。在该方法中，用高压蒸汽处理木质纤维素浆料一段时间，然后迅速减压至大气压。

如本文所述，“液体”组合物可含有固体，“固体”组合物可含有液体。液体组合物是指其中材料主要是液体的组合物，而固体组合物是其中材料主要是固体的组合物。“浆料”是指溶解或不溶解在液体中的固体。

描述

以下描述和示例详细说明了本公开的一些示例性实施方式。本领域的技术人员将认识到，有本公开的众多变化和修改被本发明的范围涵盖。因此，对特定示例性实施方式的描述不应被视为限制本公开的范围。

在一方面，本文所述的阀组件的结构和设计解决了流经管子或管道的经处理液体或浆料材料的高压流中遇到的退化应力。阀组件被设计成在流动物从所附接的管子或管道向上游进入阀组件、通过阀组件并向下游进入排放区域时，并入对这样的液体或浆料的部分处理。

使用诸如本文所述阀组件的另一个主要优点是能够缩短材料在挤出机料桶中的加工时间。无论挤出机和端阀组件的大小如何，移动通过反应区的材料的压力和速度都保持相当恒定。因为当增加阀的大小时，阀中的环形空间增加了反应区长度，所以反应区体积增加，从而增加了材料加工的时间，而不会延长在挤出机料桶中的停留时间。

在一个实施方式中，提供了用于流体端的阀组件。在另一方面，本文公开的阀组件可用于在压力下连续或半连续地加工液体、浆料、粘稠液体或任何液化物质。就加工而言，应当理解，材料可以通过加热、加压和/或添加化学品而单独改性，或者在加压下混合、加热、通过添加化学组分(诸如酸、碱、漂白组分、染料等)通过组合两种或更多种组分(同时或通过随后添加)而发生化学反应。这种组分的示例包括塑料、植物材料、食品、聚合物、聚氨酯等。

在一个方面，材料的浆料可以包括预处理的生物质或部分水解的生物质。当材料通过诸如管子或管道等通道移动时，这种布置可用于获得恒定的速度和压力。可以通过插塞和输出端处的阀组件添加水或蒸汽，以增加和维持通道中的恒定压力。塞子和通过阀组件之间的部分是对材料进行改性的反应区。该区包括通过阀针端部的材料闪蒸。

在一个实施方式中，可以使用挤出机和阀组件加工材料。挤出机凭借螺杆元件通过料桶移动液体、浆料、固体和粘性材料。根据元件的形状，材料可以被减速、混合或推动通过料桶。挤出机可以是单螺杆挤出机、双螺杆挤出机或三螺杆挤出机。对于生物质材料，优选使用双螺杆挤出机。具有被设计成允许添加非常大量的蒸汽以增加压力的特殊构造的螺杆的挤出机使得可以在高速下预处理生物质。快速挤出机预处理系统，例如在US2016/0273009A1或WO2018/151833(A1)(每一个通过引用整体并入本文)中所述的，提供了用于分解生物质和从其它生物质组分中释放纤维素和木质素的独特途径。机械原纤化、稀酸水解和蒸汽爆破的组合全部在20秒内完成，产生非常干净的可溶糖、微晶纤维素和木质素的浆液。短而强烈的处理持续时间产生了独特的纤维素、半纤维素和木质素产品，这些产品已被转化为高活性状态，而没有在大多数其他加工中发生的过度蒸煮或磺化。

过去已经提出了用于通过管道或料桶移动的液体和材料的限制和释放装置。这些装置中有几种涉及挤出机料桶本身中的插入阀。在US2007/0237022A1中描述的一种这样的装置是中料桶可调阀组件。其它的是端阀，例如在US2009/0053800A1、WO2010/056940A2或US10,344,757B1中发现的端阀。这些都不能作为处理系统的一部分，并且不能进行高速连续加工。

挤压可能是连续的或半连续的，并且加工可以用热或冷的材料来完成。常见的挤出材料包括金属、聚合物、陶瓷、混凝土、模压粘土和食品；然而，生物质也可以在挤出机中加工。挤出机可以有一个或多个轴杆。双螺杆挤出机是一种具有两个共穿透和自清洁的相同螺杆的机器，这些螺杆安装在轴杆上，并在称为“料桶”的固定封闭壳体中以相同的方向旋转。双螺杆挤出机可以在高温和高压下在非常短的停留时间内连续运行。

在一个实施方式中，提取生物质组分的酸、热和爆炸预处理过程是包括蒸汽爆炸的快速处理过程。当生物质的减小大小的颗粒被处理到加压酸水解和通过蒸汽的高温时，执行该处理，然后进行蒸汽爆炸。由于整个过程是贯穿统一的，只需要几秒钟，这需要一种有效和快速移动的阀系统来维持连续加工的压力。

在加工生物质时，将蒸汽注入料桶中以提高温度和压力。在一个实施方式中，螺杆元件还用于减慢材料的流动以形成插塞，该插塞用于在输入之后密封料桶中的材料并进一步在料桶内建立压力。参见，例如，美国申请号15/932,340，其通过引用并入本文。

阀组件的示例并不意味着限于挤出机，而是作为展示其功能价值的说明提供。在该系统中，压力阀组件的一个功能实施方式是帮助启动和维持挤出机中和通过阀体的恒定压力。这是生物质的大部分处理通过其发生的反应区。通过使用特定的螺杆，挤出机中的插塞有助于减速，并且使用蒸汽来建立反应区中的压力。致动器设定阀针上的压力，以保持挤出机中和阀体内所需的压力。如果将阀耦合到响应于管道或料桶端部处的内部压力而操作的致动器，而不是手动或弹簧操作的阀，则可以实现精确的连续移动。

优选地，致动器是液压或气动致动器，例如由Kyntronics(Solon,OH 44139,U.S.A.)制造的致动器。致动器保持阀针沿着纵向轴线以非常小的移动无休止地且快速地移进和移出。针阀必须为挤出机料桶的主体的反应区中的生物质保持的实际作用力可以在1,800lbf至82,000lbf的范围内，甚至更高(超过500,000lbf)。通过控制经处理的生物质材料或液体流过的环形空间来实现恒力。致动器系统将电信号直接传送到致动机构。它被设置为在特定的压力下工作，并对从管子或挤出机流出的材料所施加的力作出反应。

在一个方面，当液体或浆料在环形圈(环形圈和排放圈之间的界面—见下文)外闪蒸时，由于反应区包括塞子(通过阀体)和蒸汽爆炸区域之间的区域，管子或管道中需要较短的反应区长度。在挤出机中加工生物质的示例中，这缩短了挤出机反应区的长度，并降低了挤出机加工所需的冶金成本。

在压力阀组件的一个示例中，如图1所示，该阀具有装有圆锥形阀针11的阀体10和装有排放管13的壳体12。阀体和阀针可以由任何材料制成，只要该材料能够承受从上游入口30通过阀体和壳体到达排放管13的不同化学品的液体或浆料的磨损和撕裂，但其由惰性金属或具有惰性涂层的金属制成。阀针附接在轴杆14上。如图2的纵剖面所示，阀体10具有圆柱形部分15、中间圆锥形部分16和另一直径比第一部分15小的通常为圆柱形的轴环17。阀体在其最宽部处包括环形(磨损)圈19。它位于阀体部分15的凹腔中。环形圈19的内表面与阀体10的其余部分对齐，并用作可替换的磨损件。环形圈19位于阀的反应区内，并延伸到最小环形空间21(见图7A)，之后发生闪蒸到大气中(蒸汽爆炸)。

锥形排放圈20位于壳体12中的阀体10外，不是反应区的一部分。它是一种确保液体或浆料被引导到排放管13并进入闪蒸罐(未示出)的装置。它也是一个磨损件，因此很容易更换。排放圈20上的锥形(见图3A和图3B)避免了与阀体的直角连接，该直角连接可能导致材料堆积并干扰物质从针尖流到出口的移动。

图3A和图3B分别是阀及其壳体的俯视图和侧视图的纵向截面。材料在压力作用下从管子、料桶或管道(流体力)向上游流动，通过阀体进入部分17，并向下游排放到壳体12内。来自致动器的力通过轴杆14施加到阀针上。

在阀体10和阀针11之间有环形空间21。壳体12的空腔22的直径也比阀体10的内径增加了7％，其中壳体12的空腔22接收排放的液体或浆料(材料)，阀体10接收闪蒸出来的材料。

在运行时，作用在阀针11上的压差使阀针11沿其纵轴75移位。阀轴杆14后面的压力使阀就在针11最宽端之前就位在阀体部分15中。

针阀11的最宽部比阀体10的最宽部稍大，因此当关闭时，针阀11就位在阀体部分15中的环形圈19处。在一个实施方式中，针的宽端的直径比阀体在排放端处的直径大至少4％。在一个实施方式中，针的宽端的直径比阀体在排放端处的直径大约4％。在一个实施方式中，针的宽端的直径为416mm，而阀体的排放端的直径为400mm。它可以变大或变小。在一个实施方式中，锥体从其最宽直径到针尖18呈45度的锥角。在其它实施方式中，锥体的锥角可以在45度到75度的范围内。该测量将基于材料、原料、工艺要求、空间要求和移动针阀所需的力。

轴环17是将减压阀连接至挤出机或其他管子的装置。当阀完全就位并且附接挤出机时，阀针尖端18刚好延伸到圆锥形部分16的端部处的轴环的开始处，并且在针的尖端和管子或挤出机35的排放端以及任何螺杆38的端部之间存在空间。在挤出机中预处理生物质的过程中，在材料离开挤出机之后但在它们到达阀针尖端18之前，通过轴环17中的注射喷嘴36注入水(见图4和图5)。水用于稀释材料，通过蒸汽爆炸改善流变性，从而降低挤出机上通过阀推动的扭矩。在加工过程中，材料，尤其是浆料，通常不会流动，但在通过管道或料桶加工时会有一点波动。在出口处的流动是湍流的，并且当它与水混合时，它在阀21的空间中平滑地进入向下游行进的层流。任何液体都可以在从管子输出之前添加，以促进材料流动通过阀系统和/或进一步处理材料。在一个实施方式中，诸如水、酸、碱、醇、溶剂、醛、酮等液体可用于此目的。

在阀的关闭位置，阀针尖端18停留在阀体10的内部空间中，大约在中间圆锥形部分16和较小的圆柱形轴环17的界面处。见图5。阀针尖端18位于液体注射下游约3-6mm处。

图6是朝向具有双螺杆38的挤出机的排放端的，没有阀针18的阀体10的横截面图。在材料离开挤出机之后，输入喷嘴36将液体注射到轴环17中。

图7A是圆锥形针11和圆锥形阀体15之间在环形圈19处的密封的横截面图示。此时，阀轴杆14后面的压力等于或大于流出管道的流体和/或材料的压力，并起到阻止流动的作用。图7B描绘了当管道内的压力增加并且阀针11朝向壳体移动约0.5mm时阀针11的移动。阀针11与其在环形圈19中的就位位置分离，使得流体和/或材料可以围绕阀针11通过通路(空间)21流向排放区域22(图3中所示)。来自管道的压力的增加导致阀针11朝向排放区域进一步移动，加宽了针和环形圈19之间的间隙，并允许更大的流体和/或材料流动；即，移动1.0mm(图7C)和1.5mm(图7D)。

在运行中，阀针18每秒移进移出数次，以维持所需的设定压力，从而在完全关闭和允许最大环形空间2mm之间移动。附接到阀针的液压致动器保持阀针无休止地、非常快速地并且以非常小的移动沿纵向轴线移进和移出。

通路提供了独特的机会以将反应区延伸到挤出机料桶端部之外。在一些实施方式中，反应区通过延伸腔室，而不是在本文公开的阀组件的通路来延伸。例如，延伸腔室由附接到挤出机输出端的容器或管子形成。通过挤出机和通路21的加工是连续的，并且在测量预处理时间时必须考虑空间21的体积。挤出机、歧管和注射组件的料桶部分被设计成使得料桶部分可以重新定位和/或翻转。因此，如果需要改变反应区长度，例如，可以移动蒸汽注射和酸注射端口，使得蒸汽和酸的注射进一步向下游朝向挤出机料桶的端部来完成，缩短在挤出机部分中预处理材料的时间周期，但维持通路21中相同体积的空间。这导致在昂贵的挤出机部分和涂层上磨损更少，降低了整体预处理的成本。

在另一实施方式中，通过增加阀组件的大小来增加通路的容积空间，将导致预处理周期延长，而不会增加挤出机的磨损和撕裂。在进一步的实施方式中，如果需要较长的蒸汽周期和较短的酸处理，则酸料桶可以向下游移动，从而增加与蒸汽接触的时间，并且理论上减少所需的酸量，而不是使酸进一步向下游移动。类似地，如果在反应温度下与酸的接触时间太长而产生抑制剂，则可将酸料桶向下游移动和/或稍后添加到通路21中，从而产生较少的抑制剂。

根据挤出系统的尺寸，使用30mm阀、63mm阀、98mm阀和400mm阀进行稳定、连续的生物质预处理操作。在其它实施方式中，可以使用500-600mm和更大的阀。

由注射器、连同料桶和端阀定径(sizing)组成的这个系统提供了相当大的灵活性以及对注射可能性和预处理持续时间的几乎有限的控制。通过阀和从阀中闪蒸出来的材料的速度保持恒定，从而随着阀的大小增加，材料在空间21中的停留时间增加。

从上述示例中，本领域技术人员可以明显看出，与通路21的不同体积相结合，可以获得多种料桶部分的组合，以最大限度地提高生物质预处理的效率，同时最大限度地降低预处理的成本。在材料在系统中移动的速度维持不变的同时，温度和化学品可能会发生变化。

在某些情况下，需要在恒定压力下对材料、液体或两者进行连续加工。例如，生物质的预处理在批量生产中是不经济的。既费时又浪费材料。问题是如何在处理过程中保持恒定的精确压力，同时通过管道或料桶移动物质，并同时将加压的材料排放到大气压力。此外，当用浆料工作时很难做到这一点，因为不均匀混合物的性质会引起脉动。

本文所述的阀可在高速下使用。例如，在环形圈19处测量的连续生物质加工在0.5mm行程下为185-190m/s。电位范围约为90m/s至250m/s。在其他实施方式中，95m/s、100m/s、110m/s、120m/s、130m/s、140m/s、150m/s、160m/s、170m/s、180m/s、190m/s、200m/s、210m/s、220m/s、230m/s、240m/s和更高的速度是可能的。

通过系统移动的生物质材料的速率已经确立为从用于30mm阀的55kg/hr到用于400mm阀的超过96DMT/天。对于较大的阀，可以实现较高的速率。

在一些实施方式中，在反应区中处理液体或浆料少于60、55、50、45、40、35、30、25、20、19、18、17、16、15、14、13、12、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1秒。在一些实施方式中，在反应区中处理生物质约5至15秒；在较大的系统中，生物质被处理30秒或更少，或者被处理60秒或更少。

在另一实施方式中，可在升高的压力下处理液体或浆料。在一个实施方式中，生物质在约1psi至约30psi的压力范围内进行预处理。在另一实施方式中，生物质在约50psi、100psi、150psi、200psi、250psi、300psi、350psi、400psi、450psi、500psi、550psi、600psi、650psi、700psi、750psi、800psi或更高至900psi的压力下进行预处理。在一些实施方式中，可以通过将蒸汽注入容纳生物质的容器中而在升高的压力下处理生物质。在一个实施方式中，生物质可在碱或酸处理或本文提供的任何其它处理方法之前或之后在真空条件下处理。

示例性实施方式

实施方式1.一种用于通过挤出机和阀组件处理生物质的系统，包括：

(a)挤出机，该挤出机包括一个或多个螺杆，其中由于螺杆的作用而形成生物质的内塞，从而形成加压的反应区的一端；

(b)向反应区供应蒸汽和一种或多种化学品的方法；

(c)附接在挤出机的输出端的阀组件，该阀组件形成反应区的下游端并将液体添加到反应区；和

(d)所述阀组件能够将加压的经处理的生物质快速排放到非加压排放区域中。

实施方式2.根据实施方式1所述的系统，其中生物质选自：青贮饲料、农业残余物、玉米秸秆、甘蔗渣、高粱、坚果、坚果壳、椰子壳、干酒糟可溶物、干酒糟、浓缩酒糟可溶物、湿酒糟、干酒糟及其可溶物、木质材料、锯末、木屑、木球、木材废料、工厂废品、城市废物、废纸、回收的厕纸、庭院剪下物和诸如杨树、柳树、柳枝稷、苜蓿和草原蓝茎草的能源作物、非木本植物物质、纤维素材料、木质纤维素材料、半纤维素材料、碳水化合物、玉米、甘蔗、草、高生物质高粱、竹子、玉米芯，以及果皮和果核。

实施方式3.根据实施方式1所述的系统，其中生物质在反应区中被处理少于60、55、50、45、40、35、30、25、20、19、18、17、16、15、14、13、12、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1秒。

实施方式4.根据实施方式1所述的系统，其中反应区中的温度升高到50-500℃、75-400℃、100-350℃、150-300℃、200-250℃或150-300℃，并且压力升高到50-1000PSI、100-750PSI、200-600PSI、300-500PSI或350-450PSI。

实施方式5.根据实施方式1所述的系统，其中一种化学品是酸。

实施方式6.根据实施方式1所述的系统，其中酸是硫酸。

实施方式7.根据实施方式1所述的系统，其中阀组件包括：

实施方式8.一种壳体；

(a)阀体包括：

i.大圆形部分；

ii.中间圆锥形部分；

iii.包含用于液体输入的一个或多个喷嘴的小圆形轴环；和

(b)阀针。

实施方式9.根据实施方式7所述的阀组件，其中当阀针就位时，在阀体和阀针之间有空间。

实施方式10.根据实施方式7所述的阀组件，其中用于液体输入的喷嘴将水递送到阀体和阀针之间的空间中。

实施方式11.根据实施方式7所述的阀组件，其中用于液体输入的喷嘴将除水以外的液体递送到阀体和阀针之间的空间中。

实施方式12.根据实施方式10所述的喷嘴，其中液体选自：酸、碱、醇、酮、醛、溶剂或其组合。

实施方式13.一种用于处理附接到阀组件的管道或料桶中的浆料或液体的方法，该方法包括：

a.管道或料桶具有形成反应区一端的塞子；

b.通过管道或料桶输送液体或浆料；

c.使阀组件附接到形成反应区的下游端的管道或料桶的输出端，同时通过输入蒸汽维持反应区中的压力；

d.在液体或浆料进入阀组件时，将物质添加到阀组件的上游端；以及

e.使用阀组件将经处理的液体或浆料排放到非加压区域中。

实施方式14.根据实施方式12所述的方法，其中液体或浆料包括生物质。

实施方式15.根据实施方式13所述的方法，其中生物质选自：青贮饲料、农业残余物、玉米秸秆、甘蔗渣、高粱、坚果、坚果壳、椰子壳、干酒糟可溶物、干酒糟、浓缩酒糟可溶物、湿酒糟、干酒糟及其可溶物、木质材料、锯末、木屑、木球、木材废料、工厂废品、城市废物、废纸、回收的厕纸、庭院剪下物和诸如杨树、柳树、柳枝稷、苜蓿和草原蓝茎草的能源作物、非木本植物物质、纤维素材料、木质纤维素材料、半纤维素材料、碳水化合物、玉米、甘蔗、草、高生物质高粱、竹子、玉米芯，以及果皮和果核。

实施方式16.根据实施方式14所述的方法，其中生物质在反应区中被处理少于60、55、50、45、40、35、30、25、20、19、18、17、16、15、14、13、12、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1秒。

实施方式17.根据实施方式14所述的方法，其中反应区中的温度升高到50-500℃、75-400℃、100-350℃、150-300℃、200-250℃或150-300℃，并且压力升高到50-1000PSI、100-750PSI、200-600PSI、300-500PSI或350-450PSI。

实施方式18.根据实施方式14所述的方法，其中物质是酸。

实施方式19.根据实施方式14所述的方法，其中酸是硫酸。

实施方式20.一种延伸挤出机下游的反应区的系统，包括：

(a)挤出机，该挤出机包括反应区部分，其中所述挤出机反应区部分附接到包括相邻内部空间的下游阀组件；

(b)其中挤出机中的反应区部分与阀组件的相邻内部空间结合，以将反应区延伸到挤出机下游。

实施方式21.根据实施方式19所述的系统，其中材料移动通过挤出机的反应区部分的速度与材料移动通过阀组件的速度保持恒定。

实施方式22.根据实施方式19所述的阀组件，其中环形圈是阀体的一部分。

实施方式23.根据实施方式19所述的阀组件，其中环形圈是可替换的。

实施方式24.根据实施方式19所述的阀组件，其中阀体包含用于输入液体的喷嘴。

实施方式25.根据实施方式19所述的阀组件，其中阀针在阀体中关闭时就位在排放圈处。

实施方式26.根据实施方式24所述的阀组件，其中阀针附接到致动器。

实施方式27.根据实施方式25所述的致动器，其中致动器维持阀针上的压力。

实施方式28.根据实施方式25所述的致动器，其中致动器在阀针上维持超过1,800lbf的压力。

实施方式29.根据实施方式25所述的致动器，其中致动器在阀针上维持50,000至500,000lbf的压力。

实施方式30.根据实施方式19所述的挤出机，其中挤出机是双螺杆挤出机。

实施方式31.根据实施方式19所述的挤出机，其中挤出机具有用于添加蒸汽和/或酸的端口。

实施方式32.一种延伸挤出机下游的反应区的方法，包括：

(a)在反应区中加工生物质，其中反应区从挤出机延伸到附接的下游阀组件中。

实施方式33.根据实施方式31所述的方法，其中阀组件包括：

(a)壳体；

(b)阀体，该阀体包括：

iv.大圆形部分

v.中间圆锥形部分

vi.包含用于液体输入的一个或多个喷嘴的较小圆形轴环；

和

(c)阀针。

实施方式34.根据实施方式32所述的阀组件，其中壳体包含可移除的排放圈。

实施方式35.根据实施方式33所述的阀组件，其中排放圈是呈锥形的。

实施方式36.根据实施方式32所述的阀组件，其中阀体包含环形圈。实施方式37.根据实施方式35所述的阀组件，其中环形环是可移除的。

实施方式38.根据实施方式32所述的阀组件，其中当阀针就位时，在阀体和阀针之间有空间。

实施方式39.根据实施方式32所述的阀组件，其中用于液体输入的喷嘴将水递送到阀体和阀针之间的空间中。

实施方式40.根据实施方式38所述的阀组件，其中用于液体输入的喷嘴将除水以外的液体递送到阀体和阀针之间的空间中。

实施方式41.根据实施方式39所述的喷嘴，其中液体选自：酸、碱、醇、酮、醛、溶剂或其组合。

实施方式42.根据实施方式31所述的方法，其中将蒸汽和一种或多种化学品添加到挤出机的反应区中。

实施方式43.根据实施方式31所述的方法，其中反应区中的温度升高到50-500℃、75-400℃、100-350℃、150-300℃、200-250℃或150-300℃，并且压力升高到50-1000PSI、100-750PSI、200-600PSI、300-500PSI或350-450PSI。

实施方式44.根据实施方式41所述的方法，其中液体是酸。

实施方式45.根据实施方式41所述的方法，其中酸是硫酸。

实施方式46.根据实施方式31所述的方法，其中速度在整个反应区中保持恒定。

实施方式47.一种加工生物质的方法，包括：

(a)将生物质通过挤出机输送，其中挤出机被分成通过在输入区的下游和反应区的上游形成的生物质塞分离的两个区，输入区和反应区；

(b)向反应区中的生物质中加入蒸汽和/或化学品以部分处理生物质；

(c)将部分处理的生物质输送到附接的阀组件中一段时间以继续处理；以及

(d)通过阀组件排放生物质。

实施方式48.根据实施方式46所述的方法，其中输送的生物质的速度在挤出机和阀组件中是相同的。

实施方式49.根据实施方式46所述的方法，其中反应区中的温度升高到50-500℃、75-400℃、100-350℃、150-300℃、200-250℃或150-300℃，并且压力升高到50-1000PSI、100-750PSI、200-600PSI、300-500PSI或350-450PSI。

实施方式50.根据实施方式46所述的方法，其中生物质选自：青贮饲料、农业残余物、玉米秸秆、甘蔗渣、高粱、坚果、坚果壳、椰子壳、干酒糟可溶物、干酒糟、浓缩酒糟可溶物、湿酒糟、干酒糟及其可溶物、木质材料、锯末、木屑、木球、木材废料、工厂废品、城市废物、废纸、回收的厕纸、庭院剪下物和诸如杨树、柳树、柳枝稷、苜蓿和草原蓝茎草的能源作物、非木本植物物质、纤维素材料、木质纤维素材料、半纤维素材料、碳水化合物、玉米、甘蔗、草、高生物质高粱、竹子、玉米芯，以及果皮和果核。

实施方式51.根据实施方式46所述的方法，其中生物质在反应区中被处理少于60、55、50、45、40、35、30、25、20、19、18、17、16、15、14、13、12、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1秒。

实施方式52.根据实施方式46所述的方法，其中化学品选自酸、碱、醇、酮、醛、溶剂或其组合。

[1]一种用于预处理生物质的系统，包括：

(a)挤出机，该挤出机包括一个或多个螺杆，其中由于一个或多个螺杆的作用而形成生物质的内塞，从而形成用于预处理生物质的加压反应区的上游端；和

(b)阀组件，该阀组件附接在挤出机的输出端，其中阀组件形成反应区的下游端并将液体添加到反应区。

[2]根据段落[1]所述的系统，其中生物质选自：青贮饲料、农业残余物、玉米秸秆、甘蔗渣、高粱、坚果、坚果壳、椰子壳、干酒糟可溶物、干酒糟、浓缩酒糟可溶物、湿酒糟、干酒糟及其可溶物、木质材料、锯末、木屑、木球、木材废料、工厂废品、城市废物、废纸、回收的厕纸、庭院剪下物和诸如杨树、柳树、柳枝稷、苜蓿和草原蓝茎草的能源作物、非木本植物物质、纤维素材料、木质纤维素材料、半纤维素材料、碳水化合物、玉米、甘蔗、草、高生物质高粱、竹子、玉米芯，以及果皮和果核。

[3]根据段落[1]或[2]所述的系统，其中生物质在反应区中被处理少于60、55、50、45、40、35、30、25、20、19、18、17、16、15、14、13、12、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1秒。

[4]根据段落[1]-[3]中任一项所述的系统，其中反应区中的温度升高到50-500℃、75-400℃、100-350℃、150-300℃、200-250℃或150-300℃，并且反应区中的压力升高到50-1000PSI、100-750PSI、200-600PSI、300-500PSI或350-450PSI。

[5]根据段落[1]-[4]中任一项所述的系统，其中系统还包括用于向反应区供应蒸汽和一种或多种化学品的装置。

[6]根据段落[5]所述的系统，其中一种或多种化学品包括酸。

[7]根据段落[6]所述的系统，其中酸是硫酸。

[8]根据段落[1]-[7]中任一项所述的系统，其中阀组件包括：

阀体，该阀体包括大圆形部分、居间圆锥形部分和小圆形轴环，小圆形轴环包含用于液体输入的一个或多个喷嘴，该阀体具有形成在其中的腔室，该腔室连接阀体的输入端和排放端，其中小圆形轴环的内径小于大圆形部分的内径；

阀针，该阀针在阀体的腔室内轴向可移动；和

壳体，该壳体附接到阀体的排放端，并且当阀针与阀体脱离时，壳体封闭阀针。

[9]根据段落[8]所述的系统，其中壳体包含可移除的排放圈。

[10]根据段落[9]所述的系统，其中排放圈是呈锥形的。

[11]根据段落[8]-[10]中任一项所述的系统，其中阀体包含环形圈。

[12]根据段落[11]所述的系统，其中环形圈是可移除的。

[13]根据段落[8]-[12]中任一项所述的系统，其中当阀针在阀体上关闭时，在阀体和阀针之间的腔室中形成有环形空间。

[14]根据段落[8]-[13]中任一项所述的系统，其中用于液体输入的喷嘴将水递送到腔室中。

[15]根据段落[8]-[14]中任一项所述的系统，其中用于液体输入的喷嘴将除水以外的液体递送到腔室中。

[16]根据段落[15]所述的系统，其中液体选自：酸、碱、醇、酮、醛、溶剂或其组合。

[17]根据段落[8]-[16]中任一项所述的系统，其中壳体在该壳体的邻接阀体的端部处的内径比该阀体在其排放端处的内径大至少7％。

[18]根据段落[8]-[17]中任一项所述的系统，其中壳体在该壳体的邻接阀体的端部处的内径比该阀体在其排放端处的内径大约7％。

[19]根据段落[8]-[18]中任一项所述的系统，其中阀针具有锥体，该锥体具有与其圆锥形的尖端相对的宽端。

[20]根据段落[19]所述的系统，其中锥体的锥角在45度至75度的范围内。

[21]根据段落[19]所述的系统，其中锥体呈约45度的锥角。

[22]根据段落[19]-[21]中任一项所述的系统，其中阀针在宽端处的直径比阀体在其排放端处的内径大至少4％。

[23]根据段落[19]-[22]中任一项所述的系统，其中阀针在宽端处的直径比阀体在其排放端处的内径大约4％。

[24]根据段落[1]-[23]中任一项所述的系统，其中挤出机是双螺杆挤出机。

[25]根据段落[1]-[24]中任一项所述的系统，其中挤出机具有用于添加蒸汽和/或酸的端口。

[26]一种用于预处理生物质的系统，包括：

(a)挤出机，该挤出机包括一个或多个螺杆，其中由于一个或多个螺杆的作用而形成生物质的内塞，从而形成用于预处理该生物质的加压反应区的上游端；和

(b)阀组件，该阀组件附接在挤出机的输出端，其中该阀组件包括：

阀体，该阀体包括大圆形部分、居间圆锥形部分和小圆形轴环，小圆形轴环包含用于液体输入的一个或多个喷嘴，该阀体具有形成在其中的腔室，该腔室连接阀体的输入端和排放端，其中小圆形轴环的内径小于大圆形部分的内径；

阀针，该阀针在阀体的腔室内轴向可移动；和

壳体，该壳体附接到阀体的排放端，并且当阀针与阀体脱离时，该壳体封闭阀针。

[27]根据段落[26]所述的系统，其中生物质选自：青贮饲料、农业残余物、玉米秸秆、甘蔗渣、高粱、坚果、坚果壳、椰子壳、干酒糟可溶物、干酒糟、浓缩酒糟可溶物、湿酒糟、干酒糟及其可溶物、木质材料、锯末、木屑、木球、木材废料、工厂废品、城市废物、废纸、回收的厕纸、庭院剪下物和诸如杨树、柳树、柳枝稷、苜蓿和草原蓝茎草的能源作物、非木本植物物质、纤维素材料、木质纤维素材料、半纤维素材料、碳水化合物、玉米、甘蔗、草、高生物质高粱、竹子、玉米芯，以及果皮和果核。

[28]根据段落[26]或[27]所述的系统，其中生物质在反应区中被处理少于60、55、50、45、40、35、30、25、20、19、18、17、16、15、14、13、12、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1秒。

[29]根据段落[26]-[28]中任一项所述的系统，其中反应区中的温度升高到50-500℃、75-400℃、100-350℃、150-300℃、200-250℃或150-300℃，并且压力升高到50-1000PSI、100-750PSI、200-600PSI、300-500PSI或350-450PSI。

[30]根据段落[26]-[29]中任一项所述的系统，其中阀体的腔室形成加压反应区的下游部。

[31]根据段落[26]-[30]中任一项所述的系统，其中系统还包括用于向反应区供应蒸汽和一种或多种化学品的装置。

[32]根据段落[31]所述的系统，其中一种或多种化学品包括酸。

[33]根据段落[32]所述的系统，其中酸是硫酸。

[34]根据段落[26]-[33]中任一项所述的系统，其中壳体包含可移除的排放圈。

[35]根据段落[34]所述的系统，其中排放圈是呈锥形的。

[36]根据段落[26]-[35]中任一项所述的系统，其中阀体包含环形圈。[37]根据段落[36]所述的系统，其中环形圈是可移除的。

[38]根据段落[26]-[37][29]中任一项所述的系统，其中当阀针在阀体上关闭时，在阀体和阀针之间的腔室中形成有环形空间。

[39]根据段落[26]-[38][37]中任一项所述的系统，其中用于液体输入的喷嘴将水递送到腔室中。

[40]根据段落[26]-[39]中任一项所述的系统，其中用于液体输入的喷嘴将除水以外的液体递送到腔室中。

[41]根据段落[40]所述的系统，其中液体选自：酸、碱、醇、酮、醛、溶剂或其组合。

[42]根据段落[26]-[41][37]中任一项所述的系统，其中壳体在该壳体的邻接阀体的端部处的内径比阀体在其排放端处的内径大至少7％。

[43]根据段落[26]-[42]中任一项所述的系统，其中壳体在该壳体的邻接阀体的端部处的内径比阀体在其排放端处的内径大约7％。

[44]根据段落[26]-[43]中任一项所述的系统，其中阀针具有锥体，该锥体具有与其圆锥形的尖端相对的宽端。

[45]根据段落[44]所述的系统，其中锥体的锥角在45度至75度的范围内。

[46]根据段落[44]所述的系统，其中锥体呈约45度的锥角。

[47]根据段落[44]-[46]中任一项所述的系统，其中阀针在宽端处的直径比阀体在其排放端处的内径大至少4％。

[48]根据段落[44]-[46]中任一项所述的系统，其中阀针在宽端处的直径比阀体在其排放端处的内径大约4％。

[49]根据段落[26]-[48]中任一项所述的系统，其中挤出机是双螺杆挤出机。

[50]根据段落[26]-[49]中任一项所述的系统，其中挤出机具有用于添加蒸汽和/或酸的端口。

[51]一种通过段落[1]-[50]中任一项所述的系统预处理生物质的方法。[52]一种预处理生物质的方法，该方法包括：

(a)通过挤出机将生物质从挤出机的进料区输送到挤出机的反应区，其中进料区和反应区通过在输入区的下游和反应区的上游形成的生物质塞分离；

(b)向反应区中的生物质中添加蒸汽和/或化学品以部分处理生物质；

(c)将部分处理的生物质输送到附接到挤出机的输出端的阀组件中，并在该阀组件中处理部分处理的生物质，从而产生预处理的生物质；和

(d)通过阀组件排放预处理的生物质。

[53]根据段落[52]所述的方法，其中生物质以与部分处理的生物质被输送通过阀组件的速度相同的速度被输送通过挤出机。

[54]根据段落[52]或[53]所述的方法，其中反应区中的温度升高到50-500℃、75-400℃、100-350℃、150-300℃、200-250℃或150-300℃，并且反应区中的压力升高到50-1000PSI、100-750PSI、200-600PSI、300-500PSI或350-450PSI。

[55]根据段落[52]-[54]中任一项所述的方法，其中生物质选自：青贮饲料、农业残余物、玉米秸秆、甘蔗渣、高粱、坚果、坚果壳、椰子壳、干酒糟可溶物、干酒糟、浓缩酒糟可溶物、湿酒糟、干酒糟及其可溶物、木质材料、锯末、木屑、木球、木材废料、工厂废品、城市废物、废纸、回收的厕纸、庭院剪下物和诸如杨树、柳树、柳枝稷、苜蓿和草原蓝茎草的能源作物、非木本植物物质、纤维素材料、木质纤维素材料、半纤维素材料、碳水化合物、玉米、甘蔗、草、高生物质高粱、竹子、玉米芯，以及果皮和果核。

[56]根据段落[52]-[55]中任一项所述的方法，其中生物质在反应区中被处理少于60、55、50、45、40、35、30、25、20、19、18、17、16、15、14、13、12、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1秒。

[57]根据段落[52]-[56]中任一项所述的方法，其中化学品选自：酸、碱、醇、酮、醛、溶剂或其组合。

[58]根据段落[52]-[57]中任一项所述的方法，其中挤出机包括一个或多个螺杆。

[59]根据段落[58]所述的方法，其中挤出机包括两个螺杆。

[60]根据段落[52]-[59]中任一项所述的方法，其中阀组件包括：

阀体，该阀体包括大圆形部分、居间圆锥形部分和小圆形轴环，小圆形轴环包含用于液体输入的一个或多个喷嘴，阀体具有形成在其中的腔室，该腔室连接阀体的输入端和排放端，其中小圆形轴环的内径小于大圆形部分的内径；

阀针，该阀针在阀体的腔室内轴向可移动；和

壳体，该壳体附接到阀体的排放端，并且当阀针与阀体脱离时，壳体封闭阀针。

[61]根据段落[60]所述的方法，其中壳体包含可移除的排放圈。

[62]根据段落[61]所述的方法，其中排放圈是呈锥形的。

[63]根据段落[60]-[62][63]中任一项所述的方法，其中阀体包含环形圈。

[64]根据段落[63]所述的方法，其中环形圈是可移除的。

[65]根据段落[60]-[64]中任一项单独的方法，其中当阀针在阀体上关闭时，在阀体和阀针之间的腔室中形成有环形空间。

[66]根据段落[60]-[65]中任一项所述的方法，其中用于液体输入的喷嘴将水递送到腔室中。

[67]根据段落[60]-[66]中任一项所述的方法，其中用于液体输入的喷嘴将除水以外的液体递送到腔室中。

[68]根据段落[67]所述的方法，其中液体选自：酸、碱、醇、酮、醛、溶剂或其组合。

[69]根据段落[60]-[68]中任一项所述的方法，其中壳体在该壳体的邻接阀体的端部处的内径比该阀体在其排放端处的内径大至少7％。

[70]根据段落[60]-[69]中任一项所述的方法，其中壳体在该壳体的邻接阀体的端部处的内径比该阀体在其排放端处的内径大约7％。

[71]根据段落[60]-[70]中任一项所述的方法，其中阀针具有锥体，该锥体具有与其圆锥形的尖端相对的宽端。

[72]根据段落[71]所述的方法，其中锥体的锥角在45度至75度的范围内。

[73]根据段落[72]所述的方法，其中锥体呈约45度的锥角。

[74]根据段落[71]-[73]中任一项所述的方法，其中阀针在宽端处的直径比阀体在其排放端处的内径大至少4％。

[75]根据段落[71]-[73]中任一项所述的方法，其中阀针在宽端处的直径比阀体在其排放端处的内径大约4％。

[76]根据段落[52]-[75]中任一项所述的方法，其中在阀组件中处理部分处理的生物质包括使部分处理的生物质经受与反应区相同的升高的压力和/或温度。

[77]根据段落[52]-[76]中任一项所述的方法，其中在阀组件中处理部分处理的生物质包括在阀组件的上游端处向部分处理的生物质添加物质。

[78]根据段落[77]所述的方法，其中物质包括酸。

[79]根据段落[78]所述的方法，其中酸包括硫酸。

[80]根据段落[52]-[79]中任一项所述的方法，其中挤出机是双螺杆挤出机。

[81]根据段落[52]-[80]中任一项所述的方法，其中挤出机具有用于添加蒸汽和/或酸的端口。

[82]一种预处理生物质的方法，该方法包括：

(a)通过挤出机将生物质从挤出机的进料区输送到挤出机的反应区，其中进料区和反应区通过在输入区的下游和反应区的上游形成的生物质塞分离；

(b)向反应区中的生物质中添加蒸汽和/或化学品，以部分处理生物质；

(c)将部分处理的生物质输送到附接到挤出机的输出端的延伸隔室中，和

(d)在延伸隔室中处理部分处理的生物质，从而产生预处理的生物质。

[83]根据段落[82]所述的方法，其中方法还包括在生物质离开挤出机时，在挤出机的下游端处添加酸。

[84]根据段落[82]或[83]所述的方法，其中延伸隔室由管子形成。

[85]根据段落[82]或[83]所述的方法，其中延伸隔室由容器形成。

[86]根据段落[82]或[83]所述的方法，其中延伸隔室由阀组件形成。

[87]根据段落[82]-[86]中任一项所述的方法，其中延伸隔室能够以连续方式排放预处理的生物质。

[88]根据段落[82]-[86]中任一项所述的方法，其中延伸隔室能够以半连续方式排放预处理的生物质。

[89]根据段落[82]-[86]中任一项所述的方法，其中延伸隔室能够分批排放预处理的生物质。

[90]根据段落[82]-[89]中任一项所述的方法，其中生物质以与部分处理的生物质被输送通过延伸隔室的速度相同的速度被输送通过挤出机。

[91]根据段落[82]-[89]中任一项所述的方法，其中延伸隔室被加压。

[92]根据段落[82]-[89]中任一项所述的方法，其中延伸隔室配备有用于液体输入的一个或多个喷嘴。

[93]根据段落[92]所述的方法，其中用于液体输入的喷嘴将水递送到腔室中。

[94]根据段落[92]所述的方法，其中用于液体输入的喷嘴将除水以外的液体递送到腔室中。

[95]根据段落[94]所述的方法，其中液体选自：酸、碱、醇、酮、醛、溶剂或其组合。

[96]根据段落[82]-[95]中任一项所述的方法，其中反应区中的温度升高到50-500℃、75-400℃、100-350℃、150-300℃、200-250℃或150-300℃，并且反应区中的压力升高到50-1000PSI、100-750PSI、200-600PSI、300-500PSI或350-450PSI。

[97]根据段落[82]-[96]中任一项所述的方法，其中生物质选自：青贮饲料、农业残余物、玉米秸秆、甘蔗渣、高粱、坚果、坚果壳、椰子壳、干酒糟可溶物、干酒糟、浓缩酒糟可溶物、湿酒糟、干酒糟及其可溶物、木质材料、锯末、木屑、木球、木材废料、工厂废品、城市废物、废纸、回收的厕纸、庭院剪下物和诸如杨树、柳树、柳枝稷、苜蓿和草原蓝茎草的能源作物、非木本植物物质、纤维素材料、木质纤维素材料、半纤维素材料、碳水化合物、玉米、甘蔗、草、高生物质高粱、竹子、玉米芯，以及果皮和果核。

[98]根据段落[82]-[97]中任一项所述的方法，其中生物质在反应区中被处理少于60、55、50、45、40、35、30、25、20、19、18、17、16、15、14、13、12、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1秒。

[99]根据段落[82]-[98]中任一项所述的方法，其中化学品选自：酸、碱、醇、酮、醛、溶剂或其组合。

[100]根据段落[82]-[99]中任一项所述的方法，其中挤出机包括一个或多个螺杆。

[101]根据段落[100]所述的方法，其中挤出机包括两个螺杆。

虽然本文已经显示和描述了本发明的优选实施方式，但对于本领域的技术人员来说，这样的实施方式显然仅是以示例的方式提供的。在不脱离本公开的情况下，本领域技术人员现将可以想到许多变化、改变和替换。应当理解，在实践本公开时，可以采用本文所述的本公开的实施方式的各种替代方式。下面的权利要求旨在限定本公开的范围，并且在这些权利要求及其等同物的范围内的方法和结构由此被覆盖。

Claims (101)

1.一种用于预处理生物质的系统，包括：

(a)挤出机，所述挤出机包括一个或多个螺杆，其中由于所述一个或多个螺杆的作用而形成所述生物质的内塞，从而形成用于预处理所述生物质的加压反应区的上游端；和

(b)阀组件，所述阀组件附接在所述挤出机的输出端，其中所述阀组件形成所述反应区的下游端并将液体添加到所述反应区。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述生物质选自：青贮饲料、农业残余物、玉米秸秆、甘蔗渣、高粱、坚果、坚果壳、椰子壳、干酒糟可溶物、干酒糟、浓缩酒糟可溶物、湿酒糟、干酒糟及其可溶物、木质材料、锯末、木屑、木球、木材废料、工厂废品、城市废物、废纸、回收的厕纸、庭院剪下物和诸如杨树、柳树、柳枝稷、苜蓿和草原蓝茎草的能源作物、非木本植物物质、纤维素材料、木质纤维素材料、半纤维素材料、碳水化合物、玉米、甘蔗、草、高生物质高粱、竹子、玉米芯，以及果皮和果核。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述生物质在所述反应区中被处理少于60、55、50、45、40、35、30、25、20、19、18、17、16、15、14、13、12、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1秒。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述反应区中的温度升高到50-500℃、75-400℃、100-350℃、150-300℃、200-250℃或150-300℃，并且所述反应区中的压力升高到50-1000PSI、100-750PSI、200-600PSI、300-500PSI或350-450PSI。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述系统还包括用于向所述反应区供应蒸汽和一种或多种化学品的装置。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述一种或多种化学品包括酸。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述酸是硫酸。

8.根据权利要求1所述的系统，其中所述阀组件包括：

阀体，所述阀体包括大圆形部分、居间圆锥形部分和小圆形轴环，所述小圆形轴环包含用于液体输入的一个或多个喷嘴，所述阀体具有形成在其中的腔室，所述腔室连接所述阀体的输入端和排放端，其中所述小圆形轴环的内径小于所述大圆形部分的内径；

阀针，所述阀针在所述阀体的所述腔室内轴向可移动；和

壳体，所述壳体附接到所述阀体的所述排放端，并且当所述阀针与所述阀体脱离时，所述壳体封闭所述阀针。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述壳体包含可移除的排放圈。

10.根据权利要求9所述的系统，其中所述排放圈是呈锥形的。

11.根据权利要求8所述的系统，其中所述阀体包含环形圈。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述环形圈是可移除的。

13.根据权利要求8所述的系统，其中当所述阀针在所述阀体上关闭时，在所述阀体和所述阀针之间的所述腔室中形成有环形空间。

14.根据权利要求8所述的系统，其中用于液体输入的所述喷嘴将水递送到所述腔室中。

15.根据权利要求8所述的系统，其中用于液体输入的所述喷嘴将除水以外的液体递送到所述腔室中。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述液体选自：酸、碱、醇、酮、醛、溶剂或其组合。

17.根据权利要求8所述的系统，其中所述壳体在所述壳体的邻接所述阀体的端部处的内径比所述阀体在其排放端处的内径大至少7％。

18.根据权利要求8所述的系统，其中所述壳体在所述壳体的邻接所述阀体的端部处的内径比所述阀体在其排放端处的内径大约7％。

19.根据权利要求8所述的系统，其中所述阀针具有锥体，所述锥体具有与其圆锥形的尖端相对的宽端。

20.根据权利要求19所述的系统，其中所述锥体的锥角在45度至75度的范围内。

21.根据权利要求19所述的系统，其中所述锥体呈约45度的锥角。

22.根据权利要求19所述的系统，其中所述阀针在所述宽端处的直径比所述阀体在其排放端处的内径大至少4％。

23.根据权利要求19所述的系统，其中所述阀针在所述宽端处的直径比所述阀体在其排放端处的内径大约4％。

24.根据权利要求1所述的系统，其中所述挤出机是双螺杆挤出机。

25.根据权利要求1所述的系统，其中所述挤出机具有用于添加蒸汽和/或酸的端口。

26.一种用于预处理生物质的系统，包括：

(a)挤出机，所述挤出机包括一个或多个螺杆，其中由于所述一个或多个螺杆的作用而形成所述生物质的内塞，从而形成用于预处理所述生物质的加压反应区的上游端；和

(b)阀组件，所述阀组件附接在所述挤出机的输出端，其中所述阀组件包括：

阀体，所述阀体包括大圆形部分、居间圆锥形部分和小圆形轴环，所述小圆形轴环包含用于液体输入的一个或多个喷嘴，所述阀体具有形成在其中的腔室，所述腔室连接所述阀体的输入端和排放端，其中所述小圆形轴环的内径小于所述大圆形部分的内径；

阀针，所述阀针在所述阀体的所述腔室内轴向可移动；和

壳体，所述壳体附接到所述阀体的所述排放端，并且当所述阀针与所述阀体脱离时，所述壳体封闭所述阀针。

27.根据权利要求26所述的系统，其中所述生物质选自：青贮饲料、农业残余物、玉米秸秆、甘蔗渣、高粱、坚果、坚果壳、椰子壳、干酒糟可溶物、干酒糟、浓缩酒糟可溶物、湿酒糟、干酒糟及其可溶物、木质材料、锯末、木屑、木球、木材废料、工厂废品、城市废物、废纸、回收的厕纸、庭院剪下物和诸如杨树、柳树、柳枝稷、苜蓿和草原蓝茎草的能源作物、非木本植物物质、纤维素材料、木质纤维素材料、半纤维素材料、碳水化合物、玉米、甘蔗、草、高生物质高粱、竹子、玉米芯，以及果皮和果核。

28.根据权利要求26所述的系统，其中所述生物质在所述反应区中被处理少于60、55、50、45、40、35、30、25、20、19、18、17、16、15、14、13、12、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1秒。

29.根据权利要求26所述的系统，其中所述反应区中的温度升高到50-500℃、75-400℃、100-350℃、150-300℃、200-250℃或150-300℃，并且压力升高到50-1000PSI、100-750PSI、200-600PSI、300-500PSI或350-450PSI。

30.根据权利要求26所述的系统，其中所述阀体的所述腔室形成所述加压反应区的下游部。

31.根据权利要求26所述的系统，其中所述系统还包括用于向所述反应区供应蒸汽和一种或多种化学品的装置。

32.根据权利要求31所述的系统，其中所述一种或多种化学品包括酸。

33.根据权利要求32所述的系统，其中所述酸是硫酸。

34.根据权利要求26所述的系统，其中所述壳体包含可移除的排放圈。

35.根据权利要求34所述的系统，其中所述排放圈是呈锥形的。

36.根据权利要求26所述的系统，其中所述阀体包含环形圈。

37.根据权利要求36所述的系统，其中所述环形圈是可移除的。

38.根据权利要求26所述的系统，其中当所述阀针在所述阀体上关闭时，在所述阀体和所述阀针之间的所述腔室中形成有环形空间。

39.根据权利要求26所述的系统，其中用于液体输入的所述喷嘴将水递送到所述腔室中。

40.根据权利要求26所述的系统，其中用于液体输入的所述喷嘴将除水以外的液体递送到所述腔室中。

41.根据权利要求40所述的系统，其中所述液体选自：酸、碱、醇、酮、醛、溶剂或其组合。

42.根据权利要求26所述的系统，其中所述壳体在所述壳体的邻接所述阀体的端部处的内径比所述阀体在其排放端处的内径大至少7％。

43.根据权利要求26所述的系统，其中所述壳体在所述壳体的邻接所述阀体的端部处的内径比所述阀体在其排放端处的内径大约7％。

44.根据权利要求26所述的系统，其中所述阀针具有锥体，所述锥体具有与其圆锥形的尖端相对的宽端。

45.根据权利要求44所述的系统，其中所述锥体的锥角在45度至75度的范围内。

46.根据权利要求44所述的系统，其中所述锥体呈约45度的锥角。

47.根据权利要求44所述的系统，其中所述阀针在所述宽端处的直径比所述阀体在其排放端处的内径大至少4％。

48.根据权利要求44所述的系统，其中所述阀针在所述宽端处的直径比所述阀体在其排放端处的内径大约4％。

49.根据权利要求26所述的系统，其中所述挤出机是双螺杆挤出机。

50.根据权利要求26所述的系统，其中所述挤出机具有用于添加蒸汽和/或酸的端口。

51.一种通过权利要求1-50中任一项所述的系统预处理生物质的方法。

52.一种预处理生物质的方法，所述方法包括：

(a)通过挤出机将所述生物质从所述挤出机的进料区输送到所述挤出机的反应区，其中所述进料区和所述反应区通过在输入区的下游和所述反应区的上游形成的生物质塞分离；

(b)向所述反应区中的所述生物质添加蒸汽和/或化学品以部分处理所述生物质；

(c)将所述部分处理的生物质输送到附接到所述挤出机的输出端的阀组件中，并在所述阀组件中处理所述部分处理的生物质，从而产生预处理的生物质；和

(d)通过所述阀组件排放所述预处理的生物质。

53.根据权利要求52所述的方法，其中所述生物质以与所述部分处理的生物质被输送通过所述阀组件的速度相同的速度被输送通过所述挤出机。

54.根据权利要求52所述的方法，其中所述反应区中的温度升高到50-500℃、75-400℃、100-350℃、150-300℃、200-250℃或150-300℃，并且所述反应区中的压力升高到50-1000PSI、100-750PSI、200-600PSI、300-500PSI或350-450PSI。

55.根据权利要求52所述的方法，其中所述生物质选自：青贮饲料、农业残余物、玉米秸秆、甘蔗渣、高粱、坚果、坚果壳、椰子壳、干酒糟可溶物、干酒糟、浓缩酒糟可溶物、湿酒糟、干酒糟及其可溶物、木质材料、锯末、木屑、木球、木材废料、工厂废品、城市废物、废纸、回收的厕纸、庭院剪下物和诸如杨树、柳树、柳枝稷、苜蓿和草原蓝茎草的能源作物、非木本植物物质、纤维素材料、木质纤维素材料、半纤维素材料、碳水化合物、玉米、甘蔗、草、高生物质高粱、竹子、玉米芯，以及果皮和果核。

56.根据权利要求52所述的方法，其中所述生物质在所述反应区中被处理少于60、55、50、45、40、35、30、25、20、19、18、17、16、15、14、13、12、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1秒。

57.根据权利要求52所述的方法，其中所述化学品选自：酸、碱、醇、酮、醛、溶剂或其组合。

58.根据权利要求52所述的方法，其中所述挤出机包括一个或多个螺杆。

59.根据权利要求58所述的方法，其中所述挤出机包括两个螺杆。

60.根据权利要求52所述的方法，其中所述阀组件包括：

阀体，所述阀体包括大圆形部分、居间圆锥形部分和小圆形轴环，所述小圆形轴环包含用于液体输入的一个或多个喷嘴，所述阀体具有形成在其中的腔室，所述腔室连接所述阀体的输入端和排放端，其中所述小圆形轴环的内径小于所述大圆形部分的内径；

阀针，所述阀针在所述阀体的所述腔室内轴向可移动；和

壳体，所述壳体附接到所述阀体的所述排放端，并且当所述阀针与所述阀体脱离时，所述壳体封闭所述阀针。

61.根据权利要求60所述的方法，其中所述壳体包含可移除的排放圈。

62.根据权利要求61所述的方法，其中所述排放圈是呈锥形的。

63.根据权利要求60所述的方法，其中所述阀体包含环形圈。

64.根据权利要求63所述的方法，其中所述环形圈是可移除的。

65.根据权利要求60所述的系统，其中当所述阀针在所述阀体上关闭时，在所述阀体和所述阀针之间的所述腔室中形成有环形空间。

66.根据权利要求60所述的方法，其中用于液体输入的所述喷嘴将水递送到所述腔室中。

67.根据权利要求60所述的方法，其中用于液体输入的所述喷嘴将除水以外的液体递送到所述腔室中。

68.根据权利要求67所述的方法，其中所述液体选自：酸、碱、醇、酮、醛、溶剂或其组合。

69.根据权利要求60所述的方法，其中所述壳体在所述壳体的邻接所述阀体的端部处的内径比所述阀体在其排放端处的内径大至少7％。

70.根据权利要求60所述的方法，其中所述壳体在所述壳体的邻接所述阀体的端部处的内径比所述阀体在其排放端处的内径大约7％。

71.根据权利要求60所述的方法，其中所述阀针具有锥体，所述锥体具有与其圆锥形的尖端相对的宽端。

72.根据权利要求71所述的方法，其中所述锥体的锥角在45度至75度的范围内。

73.根据权利要求71所述的方法，其中所述锥体呈约45度的锥角。

74.根据权利要求71所述的方法，其中所述阀针在所述宽端处的直径比所述阀体在其排放端处的内径大至少4％。

75.根据权利要求71所述的方法，其中所述阀针在所述宽端处的直径比所述阀体在其排放端处的内径大约4％。

76.根据权利要求52所述的方法，其中在所述阀组件中处理所述部分处理的生物质包括使所述部分处理的生物质经受与所述反应区相同的升高的压力和/或温度。

77.根据权利要求52所述的方法，其中在所述阀组件中处理所述部分处理的生物质包括在所述阀组件的上游端处向所述部分处理的生物质添加物质。

78.根据权利要求77所述的方法，其中所述物质包括酸。

79.根据权利要求78所述的方法，其中所述酸包括硫酸。

80.根据权利要求52所述的方法，其中所述挤出机是双螺杆挤出机。

81.根据权利要求52所述的方法，其中所述挤出机具有用于添加蒸汽和/或酸的端口。

82.一种预处理生物质的方法，所述方法包括：

(a)通过挤出机将所述生物质从所述挤出机的进料区输送到所述挤出机的反应区，其中所述进料区和所述反应区通过在输入区的下游和所述反应区的上游形成的生物质塞分离；

(b)向所述反应区中的所述生物质添加蒸汽和/或化学品，以部分处理所述生物质；

(c)将所述部分处理的生物质输送到附接到所述挤出机的输出端的延伸隔室中，和

(d)在所述延伸隔室中处理所述部分处理的生物质，从而产生预处理的生物质。

83.根据权利要求82所述的方法，其中所述方法还包括在所述生物质离开所述挤出机时，在所述挤出机的下游端处添加酸。

84.根据权利要求82所述的方法，其中所述延伸隔室由管子形成。

85.根据权利要求82所述的方法，其中所述延伸隔室由容器形成。

86.根据权利要求82所述的方法，其中所述延伸隔室由阀组件形成。

87.根据权利要求82所述的方法，其中所述延伸隔室能够以连续方式排放所述预处理的生物质。

88.根据权利要求82所述的方法，其中所述延伸隔室能够以半连续方式排放所述预处理的生物质。

89.根据权利要求82所述的方法，其中所述延伸隔室能够分批排放所述预处理的生物质。

90.根据权利要求82所述的方法，其中所述生物质以与所述部分处理的生物质被输送通过所述延伸隔室的速度相同的速度被输送通过所述挤出机。

91.根据权利要求82所述的方法，其中所述延伸隔室被加压。

92.根据权利要求82所述的方法，其中所述延伸隔室配备有用于液体输入的一个或多个喷嘴。

93.根据权利要求92所述的方法，其中用于液体输入的所述喷嘴将水递送到所述腔室中。

94.根据权利要求92所述的方法，其中用于液体输入的所述喷嘴将除水以外的液体递送到所述腔室中。

95.根据权利要求94所述的方法，其中所述液体选自：酸、碱、醇、酮、醛、溶剂或其组合。

96.根据权利要求82所述的方法，其中所述反应区中的温度升高到50-500℃、75-400℃、100-350℃、150-300℃、200-250℃或150-300℃，并且所述反应区中的压力升高到50-1000PSI、100-750PSI、200-600PSI、300-500PSI或350-450PSI。

97.根据权利要求82所述的方法，其中所述生物质选自：青贮饲料、农业残余物、玉米秸秆、甘蔗渣、高粱、坚果、坚果壳、椰子壳、干酒糟可溶物、干酒糟、浓缩酒糟可溶物、湿酒糟、干酒糟及其可溶物、木质材料、锯末、木屑、木球、木材废料、工厂废品、城市废物、废纸、回收的厕纸、庭院剪下物和诸如杨树、柳树、柳枝稷、苜蓿和草原蓝茎草的能源作物、非木本植物物质、纤维素材料、木质纤维素材料、半纤维素材料、碳水化合物、玉米、甘蔗、草、高生物质高粱、竹子、玉米芯，以及果皮和果核。

98.根据权利要求82所述的方法，其中所述生物质在所述反应区中被处理少于60、55、50、45、40、35、30、25、20、19、18、17、16、15、14、13、12、10、9、8、7、6、5、4、3、2或1秒。

99.根据权利要求82所述的方法，其中所述化学品选自：酸、碱、醇、酮、醛、溶剂或其组合。

100.根据权利要求82所述的方法，其中所述挤出机包括一个或多个螺杆。

101.根据权利要求100所述的方法，其中所述挤出机包括两个螺杆。