一种高效拆解甘蔗渣的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种高效拆解甘蔗渣的装置，该装置包括拆解反应罐、乙二醇加热罐、热交换器、酸沉罐和压滤机，所述拆解反应罐设有乙二醇

【技术实现步骤摘要】
一种高效拆解甘蔗渣的装置


[0001]本技术属于有机固体废弃物资源化利用的
，具体是一种高效拆解甘蔗渣的装置。

技术介绍

[0002]全球工业化进程引起的全球环境污染与资源匮乏问题日渐严峻，在“碳达峰”、“碳中和”的战略需求背景下，开发绿色、可持续的生物质精炼技术，实现可再生的木质纤维原料进行多值化、高值化利用，是人类社会、经济可持续发展的客观要求。甘蔗渣是甘蔗制糖最大的副产物，具有原料集中、均一、成分稳定，质量可控，收集简单等特点，是实现木质纤维素生物质转化的优质原料。同时，甘蔗渣是世界上产量最大的木质纤维素农业废弃物之一，年产量约50千万吨，其中广西年产量约1千万吨。在我国,绝大部分的甘蔗渣被用于燃烧发电，其余则用于造纸。然而，造纸工业利用的也仅为其中的纤维素组分，占甘蔗渣质量一半以上的半纤维素和木质素被破坏并汇入黑液废水中作为低值燃料。当前木质纤维素生物质转化为高附加值产物的相关技术仍然缺乏，同时，木质纤维素中三大组分(纤维素、半纤维素和木质素)共同形成了一个高度抗水解的有机物整体，这种结构上的坚韧是木质纤维素利用中遇到的最大挑战。因此，要将甘蔗渣价值最大化，必须先从原料前端进行组分拆分，获得具有足够纯度和质量的木质素，才能以此作为平台化合物，在后续过程中按市场的需求进行有效地转化。为此，急需研发一种高效拆解甘蔗渣的装置，以实现高木质素的去除率且回收高纯度木质素，又能得到高纤维素的保留率。

技术实现思路

[0003]本技术所要解决的技术问题是提供一种高效拆解甘蔗渣的装置，该装置能够持续置换拆解溶剂，避免木质素的吸附和沉积，且能够实现提高木质素的去除率以及纤维素的回收率。
[0004]本技术以如下技术方案解决上述技术问题：
[0005]本技术高效拆解甘蔗渣的装置，包括拆解反应罐、乙二醇加热罐、热交换器、酸沉罐和压滤机，所述拆解反应罐设有乙二醇
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碱溶剂和甘蔗渣的投料口，拆解反应罐的底部进口与乙二醇加热罐的出口经管道连接，拆解反应罐的底部出口连接压滤机，拆解反应罐的顶部出口经管道连接热交换器的热液进口端，热交换器的热液出口端连接酸沉罐的进口，热交换器的冷液进口端连接常温乙二醇输送管，热交换器的冷液出口端连接乙二醇加热罐的进口，压滤机的滤液收集室经管道连接热交换器的热液进口端或直接连接酸沉罐。
[0006]所述乙二醇
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碱溶剂的投料口设置在拆解反应罐的下部，甘蔗渣的投料口设置在拆解反应罐的顶部。
[0007]采用本技术装置拆解甘蔗渣，能够持续置换拆解溶剂，避免木质素的吸附和沉积，而且能够实现提高木质素的去除率以及纤维素的回收率。
附图说明
[0008]图1为本技术高效拆解甘蔗渣的装置的结构示意图。
[0009]图1中：拆解反应罐1、乙二醇加热罐2、热交换器3、酸沉罐4、压滤机5、乙二醇
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碱溶剂进料口5
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1、甘蔗渣投料口5
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2。
具体实施方式
[0010]下面结合具体实施例对本技术装置作进一步地解释和说明。
[0011]如图1所示，本技术高效拆解甘蔗渣的装置包括拆解反应罐1、乙二醇加热罐2、热交换器3、酸沉罐4和压滤机5，拆解反应罐1的下部设有乙二醇
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碱溶剂进料口5
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1，拆解反应罐1的顶部设有甘蔗渣投料口5
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2，拆解反应罐1的底部进口与乙二醇加热罐2的出口经管道连接，拆解反应罐1的底部出口连接压滤机5，拆解反应罐1的顶部出口经管道连接热交换器3的热液进口端，热交换器3的热液出口端连接酸沉罐4的进口，热交换器3的冷液进口端连接常温乙二醇输送管，热交换器3的冷液出口端连接乙二醇加热罐2的进口，压滤机5的滤液收集室经管道连接热交换器3的热液进口端或直接连接酸沉罐4。
[0012]采用本技术装置进行高效拆解甘蔗渣的方法，参见图1，包括如下操作步骤：
[0013](1)蔗渣粉碎：将含水率为8～12％的甘蔗渣粉碎、筛分，去除长大和细小的甘蔗渣，筛选长度为2～3cm的甘蔗渣。
[0014](2)调质乙二醇
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碱溶剂：将去离子水、氢氧化钠和乙二醇按质量比为去离子水:氢氧化钠:乙二醇＝0～21:1～12:78～88混合后得到乙二醇
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碱溶剂。
[0015](3)高温拆解:将步骤(2)的乙二醇
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碱溶剂与步骤(1)的甘蔗渣按1000mL乙二醇
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碱溶剂:83.30g甘蔗渣的比例分别通过乙二醇
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碱溶剂进料口5
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1和甘蔗渣投料口5
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2放入拆解反应罐1内，在500rpm的转速下进行机械搅拌10min后密封加热至120～180℃的拆解温度后保持恒温，然后将加热至与反应罐内拆解温度相同的乙二醇以100mL/min的流速从拆解反应罐底部通入反应罐内部置换提取液，置换提取液持续30～80min后停止反应。
[0016](4)将拆解反应罐的提取液从拆解反应罐顶部流出经热交换器3送入酸沉罐4进行酸沉，再经机械固液分离，固体部分获得酸不溶木质素，液体部分获得糖类化合物和乙二醇。具体操作是：将流入酸沉罐内的提取液利用硫酸调节pH值至4.5并以800rpm的搅拌速度在25℃下搅拌15min，搅拌结束再将提取液的pH值调节至3.0，再加热至65℃以800rpm的搅拌速度搅拌30min进行酸沉，待木质素完全析出后，利用离心作用将酸沉液进行离心得到木质素，对回收的乙二醇进行减压蒸馏并回收残余的糖类化合物和蒸发的乙二醇。所述机械分离为重力沉降、离心分离、板框压滤等方式。
[0017](5)将拆解反应罐反应完成后的残渣清出，经压滤机5压滤后获得纤维素、半纤维素混合物。压滤机压滤的具体操作是：将拆解后的残渣利用压滤机进行压滤，压滤后的液相部分流入酸沉罐4或经热交换器3后流入酸沉罐4，压滤后的固体部分进行洗涤获得纤维素、半纤维素混合物。
[0018]本技术利用热交换器3及乙二醇加热罐2加热乙二醇，具体步骤是：将常温乙二醇通入至热交换器3内的管道外部经热量交换后预热进入乙二醇加热罐2中，开启乙二醇加热罐2并将乙二醇加热至与拆解温度相同的温度后进行保温并关闭出口阀门；拆解反应罐1内的提取液从拆解反应罐上部流出经热交换器3内部管道与乙二醇进行热量交换后流
入酸沉罐4。
[0019]本技术装置在应用时采用乙二醇
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碱预处理体系，随着反应体系温度的提高，碱和乙二醇相互协同，既能促进木质素的去除，增加蔗渣的多孔结构，又能防止碳水化合物的损失并减少有毒副产物的产生。采用本技术装置拆解甘蔗渣，能够持续置换拆解溶剂，避免木质素的吸附和沉积，而且能够提高木质素的去除率以及纤维素的回收率。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效拆解甘蔗渣的装置，其特征在于，该装置包括拆解反应罐、乙二醇加热罐、热交换器、酸沉罐和压滤机，所述拆解反应罐设有乙二醇
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碱溶剂和甘蔗渣的投料口，拆解反应罐的底部进口与乙二醇加热罐的出口经管道连接，拆解反应罐的底部出口连接压滤机，拆解反应罐的顶部出口经管道连接热交换器的热液进口端，热交换器的热液出口端连接酸沉...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋雪萍，康希恒，游紫，郑岩清，尹勇军，吴敏，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：新型
国别省市：