利用木质纤维素类原料连续水解制糖的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种利用木质纤维素类原料连续水解制糖的装置，该装置包括：酸液输出单元，原料混合单元，进料单元，主体反应单元和出料单元。该装置是真正意义上的连续水解制糖装置，能够在时间上实现连续进料、连续反应、连续出料，并且能够有效地降低劳动强度、提高生产效率以及提高糖收率和糖浓度。

Device for continuous hydrolysis of lignocellulosic material to produce sugar

The utility model provides a device for continuously hydrolyzing lignocellulose raw materials to make sugar. The device comprises an acid output unit, a raw material mixing unit, a feeding unit, a main reaction unit and a feeding unit. It can realize continuous feeding, continuous reaction and continuous discharging in time, and can effectively reduce labor intensity, improve production efficiency, and increase sugar yield and sugar concentration.

【技术实现步骤摘要】
利用木质纤维素类原料连续水解制糖的装置
本技术涉及一种利用木质纤维素类原料连续水解制糖的装置，属于半纤维素和/或纤维素水解制糖

技术介绍
植物秸秆、棉籽壳、甘蔗渣及其他植物的禾杆和皮壳中由半纤维素、纤维素和木质素构成，其中的半纤维和纤维素，含有大量的多缩聚糖，由上述原料水解即得低聚糖或单糖，其反应式如下：半纤维素水解：多缩聚戊糖→低缩聚戊糖或戊糖纤维素水解：多缩聚己糖→己糖目前在国内或国际上，利用木质纤维素类原料制糖的工艺通常采用稀酸水解的方法。通常以玉米芯作为原料进行制糖，第一代酸水解反应器为固定床反应器，将玉米芯与酸液以一定比例混合，然后送入反应器进行蒸煮水解，这种反应器结构简单，缺点是生成的产物不能被及时分离，因而会导致其进一步降解；第二代为渗滤式反应器，生产时不断将酸液喷洒到反应器中的玉米芯层，酸液穿过玉米芯层与玉米芯充分接触进行水解反应，这种反应器水解效率高，并且能有效的缩短糖液在反应器内的停留时间。第一代和第二代酸水解装置均是间歇式反应器，其劳动强度大、生产效率低、占地面积大、污染严重。另外，由于现有反应器存在的酸液仅附在物料表面、物料和酸液的混合不均匀、水蒸气加热不均匀等问题，导致水解糖分解严重、副产物多、糖收率小、糖浓度低，从而影响了木质纤维素类原料在能源及化工行业的应用。因此，研究利用木质纤维素类原料连续水解制糖的装置，对于解决现有技术中的上述技术问题具有积极的意义。
技术实现思路
考虑到上述问题而提出了本技术。本技术提供了一种利用木质纤维素类原料连续水解制糖的装置，其至少解决了现有反应器无法连续反应导致的劳动强度大、生产效率低、糖收率低、糖浓度低等问题，能够有效地提高劳动生产率，降低劳动强度，减小设备尺寸，提高糖收率及糖浓度，并减少污染；还能有效地利用循环酸液的热量。根据本技术的一方面，提供了一种利用木质纤维素类原料连续水解制糖的装置，该装置包括：酸液输出单元，用于分别输出第一酸液和第二酸液；原料混合单元，与所述酸液输出单元相连，用于将所述原料与第一酸液混合以形成混合物并连续输送所述混合物；进料单元，与所述原料混合单元相连，用于接收所述混合物、对所述混合物进行压缩并向外输送所述混合物；主体反应单元，与所述进料单元和所述酸液输出单元相连，用于分别接收所述混合物和第二酸液，并在高于常压的压力下充分搅拌和混合所述混合物和第二酸液以使其反应；和出料单元，与所述主体反应单元相连，用于对反应得到的生成物进行固液分离，并输出产物。该连续水解制糖的装置是真正意义上的连续水解反应装置，在时间上实现了连续进料、连续反应、连续出料，降低了劳动强度、提高了生产效率；本技术的装置不仅能够水解半纤维素，还能够通过调整反应条件来水解纤维素，例如通过提高反应温度等；水解反应仅在主体反应单元中发生，减少了副产物的生成，反应得到的糖能够及时排出，提高了糖收率及糖浓度。在本技术的一个优选实施方案中，原料混合单元可以包括螺旋混合器，其用于将原料和第一酸液在螺旋搅拌作用下混合均匀而形成混合物，并向进料单元提供连续进料。木质纤维素类原料需在酸性环境下水解，当酸液与固体原料的比例不太大时，液体不能完全浸没固体原料，需将固液混合均匀以避免影响水解效果。采用螺旋混合器能够使原料和酸液混合得更加均匀，确保后续水解反应顺利进行。在本技术的一个优选实施方案中，进料单元可以包括带压缩功能的螺旋进料器，其用于对所述混合物进行压缩并将所述混合物输送到所述主体反应单元。在本技术的一个优选实施方案中，螺旋进料器可以包括压缩段，且压缩段内径和螺距沿进料方向逐渐变小。在本技术的一个优选实施方案中，螺旋进料器还可以包括料塞段，料塞段位于压缩段之后且内径和螺距保持不变。主体反应单元中的水解反应在高于常压的条件下进行，进料单元的螺旋进料器能够确保主体反应单元中的物料不会反蹿回进料单元，能够维持主体反应单元内压力稳定，保证主体反应单元中的水解反应在稳定的压力下进行；此外，通过使用螺旋进料器，还能提供连续稳定地进料，不会出现堵塞现象。在本技术的一个优选实施方案中，进料单元还可以包括分别与原料混合单元和螺旋进料器连接的第一锥形下料管，用于接收来自原料混合单元的混合物，并输送给螺旋进料器。在进料单元使用第一锥形下料管来接收并输送混合物，能够确保混合物顺利地进入螺旋进料器，从而可避免因为从原料混合单元输出的混合均匀的混合物流动性较差而导致的堵塞或输送不畅。在本技术的一个优选实施方案中，主体反应单元可以包括螺旋反应器，该螺旋反应器为平推流式并且无压缩功能。混合物在主体反应单元的螺旋反应器中发生水解反应，螺旋反应器设置为平推流时，可以使反应完全以及提高反应效率，使得反应器中的混合物在任意反应阶段固液混合比一致，提高了水解反应的效率。在本技术的一个优选实施方案中，主体反应单元还可以包括与进料单元连接、用于接收混合物的第二锥形下料管，该第二锥形下料管的顶部还设置有与酸液输出单元连接的酸液添加装置，用于添加第二酸液。在主体反应单元使用第二锥形下料管来接收并输送混合物能够确保混合物顺利地进入螺旋反应器，避免从进料单元输出的固液混合物流动性较差导致的堵塞或输送不畅；在第二锥形下料管的顶部设置的酸液添加装置进一步补充反应所需的酸液以达到设定的固液比，使得水解反应能够高效进行。在本技术的一个优选实施方案中，酸液添加装置可以通过喷淋添加第二酸液。采用喷淋的方式能够更均匀地将第二酸液喷洒至来自进料单元的混合物，还有助于第二酸液和混合物的均匀混合。在本技术的一个优选实施方案中，主体反应单元还可以包括蒸汽输入口，其用于接收高温蒸汽。该蒸汽输入能够维持主体反应单元的反应温度在合适的范围，避免温度下降而引起的反应速率降低。在本技术的一个优选实施方案中，主体反应单元还可以包括放空阀，以排出反应过程中产生的不凝气。这样，能够保证主体反应单元内的压力在合适的范围内，从而使得水解反应稳定进行。在本技术的一个优选实施方案中，出料单元可以包括带压缩功能的螺旋出料器，螺旋出料器用于对生成物进行挤压过滤和固液分离。在本技术的一个优选实施方案中，螺旋出料器包括压缩段，压缩段内径和螺距沿出料方向逐渐变小。在本技术的一个优选实施方案中，螺旋出料器还包括料塞段，料塞段位于压缩段之后且内径和螺距保持不变。在本技术的一个优选实施方案中，螺旋出料器器壁处有筛网，螺旋出料器通过筛网排出液体；螺旋出料器末端有固体排料口用于排出固体。出料单元的螺旋出料器能够确保输出生成物的过程中不会发生喷料，能够维持主体反应单元内压力稳定；此外还能够提供连续稳定地出料，不会出现堵塞现象。在本技术的一个优选实施方案中，第一酸液的温度可以为40-95℃；第二酸液的温度可以为110-200℃。任何能够实现木质纤维素水解的酸浓度均适用于本技术。在一个优选实施方案中，第一酸液和/或第二酸液的酸浓度可以为0.1wt％-10wt％。在本技术的一个优选实施方案中，主体反应单元40的温度和压力可通过例如调整进料的温度和压力、控制放空阀等方式来进行调节和设置，主体反应单元可以被设置成温度为100-200℃，压力为0.1-1.8MPa；优选地，温度为100-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用木质纤维素类原料连续水解制糖的装置，包括：酸液输出单元，用于分别输出第一酸液和第二酸液；原料混合单元，与所述酸液输出单元相连，用于将所述原料与第一酸液混合以形成混合物并连续输送所述混合物；进料单元，与所述原料混合单元相连，用于接收所述混合物、对所述混合物进行压缩并向外输送所述混合物；主体反应单元，与所述进料单元和所述酸液输出单元相连，用于分别接收所述混合物和第二酸液，并在高于常压的压力下充分搅拌和混合所述混合物和第二酸液以使其反应；和出料单元，与所述主体反应单元相连，用于对反应得到的生成物进行固液分离，并输出产物。

【技术特征摘要】
1.一种利用木质纤维素类原料连续水解制糖的装置，包括：酸液输出单元，用于分别输出第一酸液和第二酸液；原料混合单元，与所述酸液输出单元相连，用于将所述原料与第一酸液混合以形成混合物并连续输送所述混合物；进料单元，与所述原料混合单元相连，用于接收所述混合物、对所述混合物进行压缩并向外输送所述混合物；主体反应单元，与所述进料单元和所述酸液输出单元相连，用于分别接收所述混合物和第二酸液，并在高于常压的压力下充分搅拌和混合所述混合物和第二酸液以使其反应；和出料单元，与所述主体反应单元相连，用于对反应得到的生成物进行固液分离，并输出产物。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述原料混合单元包括螺旋混合器，所述螺旋混合器用于将原料和第一酸液在螺旋搅拌作用下混合均匀而形成所述混合物，并向所述进料单元提供连续进料。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述进料单元包括带压缩功能的螺旋进料器，用于对所述混合物进行压缩并将所述混合物输送到所述主体反应单元。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述进料单元包括分别与所述原料混合单元和所述螺旋进料器连接的第一锥形下料管，用于接收来自所述原料混合单元的所述混合物，并输送给所述螺旋进料器。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主体反应单元包括螺旋反应器，所述螺旋反应器为平推流式并且无压缩功能。6.根据权利要求1或5所述的装置，其特征在于，所述主体反应单元包括与所述进料单元连接、用于接收所述混合物的第二锥形下料管，该第二锥形下料管的顶部还设置有与所述酸液输出单元连接的酸液添加装置，用于添加所述第二酸液。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述酸液添加装置通过喷淋添加所述第二酸液。8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主体反应单元还包括蒸汽输入口，其用于接收高温蒸汽。9...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐彬，萧锦诚，吕俊德，周晓莹，
申请(专利权)人：易高环保能源研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：中国香港,81