纤维素类生物质水解装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种纤维素类生物质水解装置，在反应釜内设有料桶，料桶内设有压板，料桶的底部及压板上均设有滤孔，压板的上方被弹性抵压件抵压，反应釜上设有出料管路、进液管路。本实用新型专利技术中，通过压缩渗滤方式实现木质纤维素类生物质的水解，可减少液态介质的用量，从而提高糖的得率，以方便后续工艺的处理。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于生物质能领域，具体涉及一种纤维素类生物质水解装置。
技术介绍
随着经济的发展以及人们对能源需求的增加，以燃料乙醇掺混在汽油中替代或部分替代 汽油做发动机燃料，可减轻我国对石油进口的依赖，降低大气污染物排放量，已做为当前最 直接最有效的石油基液体燃料替代方式在巴西、美国、中国、欧盟等世界范围内得到应用。目前我国汽油年消耗量约5000万吨左右，随着汽车保有量的增加将呈递增趋势，据预测 2010年将达到6200-6500万吨。按照掺混10%燃料乙醇计算，我国每年要消耗500万吨燃料 乙醇，如果替代50%的汽油燃料，则年需求量达2500-3000万吨，而燃料乙醇可以任意比例 掺混。而至2005年，我国燃料乙醇年产量只有102万吨，所以燃料乙醇在我国的巿场空间是 巨大的。目前燃料乙醇的原料皆来源于淀粉和糖类作物，存在"与民争粮""与农争地"的问 题，木质纤维素类生物质是目前世界公认的最有前景的燃料乙醇生产原料，其生产工艺包括 水解生成可发酵糖，糖发酵为乙醇及乙醇脱水提纯。其中的难点在于水解生产可发酵糖，木 质纤维素类生物质水解的方法有酸水解和酶水解，其中的超低酸水解方法曰益受到重视。但现有水解方法中，木质纤维原料处于松散状态，液态介质的用量大，且其中的酸分影 响到糖类产物的降解，不利于后续工艺的处理。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种纤维素类生物质水解装置，该装置中液态介质的用量小， 进而提高糖类产物的浓度，降低糖类产物的降解，以方便后续工艺的处理。 本技术是通过以下技术方案来实现的纤维素类生物质水解装置，在反应釜内设有料桶，料桶内设有压板，料桶的底部及压板上均设有滤孔，压板的上方被弹性抵压件抵n;.，反应釜上设有出料管路、进液管路。本技术中，通过压缩渗滤方式实现木质纤维素类生物质的水解，可减少液态介质的 用量，从而提高糖的得率，以方便后续工艺的处理。本技术的进一步改进是所述反应釜的口部盖有釜盖而将所述反应釜内的空间密封，高压气源通过气管与反应荼内的空间相通；在进液管路、出料管路及气管上均设有控制阀门。高压气源可对反应釜内进 行加压，以创造高压环境，加速纤维的分解，高压气源可以是高压气罐，在批量生产中，也 口」以直接与高压气管或气泵相接通。所述进液管路包括连接管及与连接管相通的水罐、酸罐。水罐、酸罐用于向反应釜内提 供液态介质，用于反应及反应后残渣的冲洗。超低酸指浓度为0.2 %以下的酸，以超低酸为 催化剂在较高温度下对生物质的水解为超低浓度酸水解，该方法具有以下明显优势①对设 备腐蚀性小，可用普通不锈钢来代替昂贵的耐酸合金，降低装置成本；②酸浓度低，可有效 降低糖类产物的降解，减少产物中发酵抑制物含量；③无需酸回收，中和发酵液产生的废弃 物量少，环境污染小，属于绿色化学工艺。所述出料管路包括设于所述反应釜下方的下出料管及设于反应釜上方的上出料管，在h出料管或下出料管上设有冷却装置。下出料管用于将液态产物排出、收集，上出料管用于将 气态产物排出、收集，使产物更充分、有效的排出。在所述下出料管上，所述冷却装置的后端设有背压装置。该背压装置可以是背压阀，也 可以是高压容器，该背压装置设置在下出料管上，使出料管路与反应器保持压力一致，利f 液态产物连续、稳定地排出.在所述反应釜的外壁设有电加热装置。电加热装置可使反应釜内形成高温环境，以加速 生物质的水解。进一步，所述电加热装置为电阻丝，电阻丝缠绕于所述反应釜的外壁上，在 所述反应釜外壁设有保温层，该保温层将所述电阻丝包裹。该水解装置还包括有控制器、设于反应釜内的温度传感器，所述电加热装置、温度传感 器均与控制器连接。温度传感器对反应釜的温度进行感测，并将所感测的温度信号传输至控 制器，由控制器对电加热装置进行控制。在所述进液管路上设有计量装置。计量装置可控制向反应釜提供的液态介质的量。附图说明图l是本技术的结构图2是反应釜与电加热装置、保温层的结构图3是料桶与压板、弹性抵压件的连接结构图图4是压板的俯视图5是料桶底部的结构附图标记说明 1、反应釜，2、料桶，3、滤孔，4、压板，5、弹性抵压件，6、釜盖，7、控制阀门，8、 水罐，9、酸罐，10、连接管，11、下出料管，12、上出料管，13、冷却装置，14、背压阀， 15、电加热装置，16、控制器，17、温度传感器，18、保温层，19、计量装置，20、气管， 21、高压气源，22、中轴。具体实施方式如图1至图5所示，纤维素类生物质水解装置，在反应釜1内设有料桶2，料桶2内设 有压板4，料桶2的底部及压板4上均设有滤孔3，压板3的上方被弹性抵压件5抵压，反应 釜1上设有出料管路、进液管路。其中，反应釜1的口部盖有釜盖6而将反应釜1内的空间密封，高压气源21通过气管 20与反应釜1内的空间相通；在进液管路、出料管路及气管20上均设有控制阀门7 (在进液 管路上设有单向阀及针阀、在出料管路上设有针阀或节流阀)；进液管路包括连接管10及与 连接管10相通的水罐8、酸罐9，在进液管路上设有计量装置19:出料管路包括设于反应釜 1下方的下出料管11及设于反应釜1上方的上出料管12，在上出料管12及下出料管11上均 设有冷却装置13 (本实施例的冷却装置13选用水冷管)；在下出料管12上，冷却装置13的 后端设有背压阀14。弹性抵压件5为压簧，套在反应釜1内的中轴22上。在反应釜l的外壁设有电加热装置15 (电加热装置15为电阻丝，电阻丝缠绕于反应釜1 的外壁上)，该水解装置还包括有控制器16、设于反应釜1内及反应釜外壁的温度传感器17， 电加热装置15、温度传感器17均与控制器16连接；在反应釜1外壁设有保温层18，该保温 层18将电阻丝包裹。本实施例的使用过程如下如图1所不，以扭力扳手打开釜盖6，取出料桶2，在其底面加装滤网，加入尺寸适中的 一定量的木质纤维素类生物质原料，放入压板4。将内筒放入反应釜1的釜体内，打开进液 管路中的控制阀门，加入一定量的液体介质，液体量至少淹没生物质，放入弹性抵压件5， 然后拧紧釜盖6。打开高压气源21 (即高压气瓶)，缓慢调整压力到冷态压力，打开釜盖6上的控制阀门 7,驱除反应釜l内空气，然后关闭控制阀门7。打开控制器6，调整好程序控温参数，开始 加热温度达到预定值之前的15分钟左右打开水罐8和酸罐7的加热开关开始加热，调节压 力为反应时的压力，使反应釜l内压力为反应压力，温度达到设定值之后，开启计量装置19， 打开进液管路上的控制阀门7，开始进液体介质，渗滤反应开始。按不同时间段接取产物，至反应结束时，关闭出料管路上的控制阀门7,关闭控制器16， 关闭高压气源21。开启水罐8下的控制阔门7,由计量装置19通过打入适量冷却水，保护残 渣不被炭化，待反应釜1自然冷却后取出固体残渣。本实施新型中采用的为木质纤维素类生物质，包括木材、木屑、农作物秸秆等农林废弃 物、草类以及垃圾中的纸张等纤维类物质。权利要求1. 纤维素类生物质水解装置，其特征在于，在反应釜(1)内设有料桶(2)，料桶(2)内设有压板(4)，料桶(2)的底部及压板(4)上均设有滤孔(3)，压板(4)的上方被弹性抵压件(5)抵压，反应釜(1)上设有出料管路、进液管路。2、 如权利要求1本文档来自技高网...

【技术保护点】
纤维素类生物质水解装置，其特征在于，在反应釜（１）内设有料桶（２），料桶（２）内设有压板（４），料桶（２）的底部及压板（４）上均设有滤孔（３），压板（４）的上方被弹性抵压件（５）抵压，反应釜（１）上设有出料管路、进液管路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：庄新姝，袁振宏，吕鹏梅，许敬亮，孙永明，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：实用新型
国别省市：81[中国|广州]