一种畜禽粪便循环水解自催化制备生物燃气联产糠醛的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种畜禽粪便循环水解自催化制备生物燃气联产糠醛的方法及装置，利用畜禽粪便高温水解后产生的酸和小分子有机物水溶液进行循环自催化，得到高附加值的糠醛产品，步骤简单且糠醛提纯分离容易，剩余有机物发酵产沼气，水解渣由于没有额外添加酸，可直接作为堆肥原料或生物质燃料，实现废弃物减量化和高值化利用，无需预处理，无需添加催化剂，解决了现有技术需要预处理，方法复杂，对畜禽粪便的利用附加值较低，糠醛制备还需要外加酸催化剂易造成设备腐蚀且生产成本较高的问题。催化剂易造成设备腐蚀且生产成本较高的问题。催化剂易造成设备腐蚀且生产成本较高的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种畜禽粪便循环水解自催化制备生物燃气联产糠醛的方法及装置

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[0001]本专利技术涉及生物质减碳和环保
，具体涉及一种畜禽粪便循环水解自催化制备生物燃气联产糠醛的方法及装置。

技术介绍
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[0002][0003]现有的畜禽粪便主要用于堆肥生产有机肥以及厌氧发酵产沼气，而糠醛主要采用玉米芯加硫酸水解制备。
[0004]专利CN108774081A将畜禽粪便通过干湿分离后，固体发酵堆肥生产有机肥，液体在黑膜沼气中进行厌氧处理，然后采用陶瓷膜纳滤膜过滤器进行多级浓缩，浓缩后浓液最终制成有机水溶肥。一般有机肥发酵需要定期机械翻堆，时间为20
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45天，且需要添加氮磷、秸秆等物质调节营养物质比例。
[0005]专利技术专利CN112044919公开了一种无沼液沼渣的畜禽粪便综合利用绿色工艺。该工艺将畜禽粪便和/生物质经过固液分离后得到液体部分和固体部分，液体部分进入厌氧反应器进行发酵产沼气，固体部分送入水解反应容器，加入回用水、蒸汽和酸催化剂进行水解反应，水解反应结束后得到混合物，水解渣进入生物质炭制备炉生产生物质炭，水解液中和后进入厌氧反应器与液体部分混合发酵产沼气，沼气经预处理后进行发电，厌氧反应器的发酵废液进入水生植物氧化塘深度净化后达标排放或回用至养殖场。该工艺系统投料至产气时间≤24h，经过处理后，固体减量80％以上，整个工艺系统可实现自主供热。但需要添加使用酸作为催化剂，且水解过程主要产物为单糖和少量有机酸。
[0006]专利CN110627753采用一锅法稀酸水解、超高交联吸附树脂吸附/脱附提纯制备乙酰丙酸和糠醛，采用稀酸水解，并循环使用树脂吸附/脱附提纯后的水解液中的酸催化剂。
[0007]上述制备沼气或有机肥的技术路线对畜禽粪便的利用附加值较低，而糠醛制备还存在需要外加酸催化剂、易造成设备腐蚀且生产成本较高等问题。

技术实现思路
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[0008]本专利技术的目的是提供一种畜禽粪便循环水解自催化制备生物燃气联产糠醛的方法及装置，利用畜禽粪便高温水解后产生的酸和小分子有机物水溶液进行循环自催化，得到高附加值的糠醛产品，步骤简单且糠醛提纯分离容易，剩余有机物发酵产沼气，水解渣由于没有额外添加酸，可直接作为堆肥原料或生物质燃料，实现废弃物减量化和高值化利用，无需预处理，无需添加催化剂，解决了现有技术需要预处理，方法复杂，对畜禽粪便的利用附加值较低，糠醛制备还需要外加酸催化剂易造成设备腐蚀且生产成本较高的问题。
[0009]本专利技术是通过以下技术方案予以实现的：
[0010]一种畜禽粪便循环水解自催化制备生物燃气联产糠醛的装置，该装置包括依次连通的泵或螺旋输送机、换热器、循环水解反应器、控压阀、泄压罐、分馏塔、精制塔、储罐、厌
氧反应器，循环水解反应器设有蒸汽输入管，顶端还跟循环管连通，此外还包括固液分离机，泄压罐底部通过泵经固液分离机连通，固液分离机的出液管跟储罐连通，储罐经泵和循环管还跟循环水解反应器连通，形成一个循环通路；畜禽粪便由泵或螺旋输送机输送到换热器预热后进入循环水解反应器，在蒸汽输入管通入的蒸汽下加热水解一段时间，用控压阀控制物料泄放，在泄压罐中泄压，对泄压过程中产生的气体用分馏塔进行分馏，得到粗糠醛和冷凝液，粗糠醛经过精制塔进一步精制得到糠醛产品，精制塔底杂质和冷凝液储存在储罐中；泄压罐中剩余的混合物通过固液分离机分为水解渣和水解液两部分，水解液也储存在储罐中，储罐中大部分冷凝液和水解液循环回到水解反应器继续反应获得糠醛及有机酸等物质，剩下部分冷凝液和水解液经换热器换热后排至厌氧反应器进行发酵产沼气。
[0011]控压阀的操作压力为0.6
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1.9Mpa，泄压罐的操作压力≤0.1Mpa。
[0012]所述的厌氧反应器选自上流式厌氧污泥床反应器、厌氧膨胀颗粒污泥床反应器和内循环厌氧反应器、双循环高效厌氧反应器中的一种，优选为双循环高效厌氧反应器。
[0013]一种畜禽粪便循环水解自催化制备生物燃气联产糠醛的方法，利用上述畜禽粪便循环水解自催化制备生物燃气联产糠醛的装置，包括以下步骤：
[0014]1)畜禽粪便由泵或螺旋输送机输送到换热器预热后进入循环水解反应器，加入水，同时通入蒸汽下加热到140
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210℃在0.6
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1.9Mpa下水解1
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5h；
[0015]2)用控压阀控制步骤1)水解得到的物料泄放，在泄压罐中泄压至压力≤0.1Mpa，对泄压过程中产生的气体用分馏塔进行分馏，得到粗糠醛和冷凝液，粗糠醛经过精制塔进一步精制得到糠醛产品，精制塔底杂质和冷凝液储存在储罐中；泄压罐中剩余的混合物通过固液分离机分为水解渣和水解液两部分，水解液也储存在储罐中，储罐中大部分冷凝液和水解液循环回到水解反应器继续反应获得糠醛及有机酸等物质，剩下部分冷凝液和水解液经换热器换热后排至厌氧反应器进行发酵产沼气。
[0016]畜禽粪便包括猪粪、鸡粪等，优选为干清粪。
[0017]泄压后产生的气体中糠醛浓度≥20g/L，乙酸浓度≥3g/L，此外还有少量的甲酸，甲酸浓度≥0.2g/L。
[0018]优选地，分馏塔后冷凝温度≤80℃。
[0019]本专利技术的有益效果如下：
[0020]1)本专利技术通过控压阀实现系统自动化控制，使畜禽粪便能制备高值的糠醛产品，其他水解产物通过厌氧产沼气的方法实现碳的能源化，无需添加酸催化剂，降低系统投资及生产成本。
[0021]2)本专利技术无需预处理工序，利用水解离后的H
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及畜禽粪便高温水解后产生的有机酸和小分子有机物水溶液进行循环自催化直接处理畜禽粪便，得到高附加值的糠醛产品，步骤简单且糠醛提纯分离容易，剩余有机物发酵产沼气，水解渣由于没有额外添加酸，可直接作为堆肥原料或生物质燃料，实现废弃物减量化和高值化利用，畜禽粪污固体减量≥60％，沼气产率≥105Nm3/t原料(干基)，糠醛产量≥100kg/t原料(干基)，无需预处理，无需添加催化剂，解决了现有技术需要预处理，方法复杂，对畜禽粪便的利用附加值较低，糠醛制备还需要外加酸催化剂易造成设备腐蚀且生产成本较高的问题。
附图说明：
[0022]图1是本专利技术装置结构示意图；
[0023]其中，1、泵，2、换热器，3、循环水解反应器，4、控压阀，5、泄压罐，6、分馏塔，7、精制塔，8、储罐，9、厌氧反应器，10、蒸汽输入管，11、循环管，12、固液分离机。
具体实施方式：
[0024]以下是对本专利技术的进一步说明，而不是对本专利技术的限制。
[0025]如图1所示的一种畜禽粪便循环水解自催化制备生物燃气联产糠醛的装置，该装置包括依次连通的泵1、换热器2、循环水解反应器3、控压阀4、泄压罐5、分馏塔6、精制塔7、储罐8、厌氧反应器9，循环水解反应器3设有蒸汽输入管10，顶端还跟循环管11连通，此外还包括固液分离机12，泄压罐5底部通过泵跟固液分离机12连通，固液分离机12的出液管跟储罐8连通，储本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种畜禽粪便循环水解自催化制备生物燃气联产糠醛的装置，其特征在于，该装置包括依次连通的泵或螺旋输送机、换热器、循环水解反应器、控压阀、泄压罐、分馏塔、精制塔、储罐、厌氧反应器，循环水解反应器设有蒸汽输入管，顶端还设有循环管，此外还包括固液分离机，泄压罐底部通过泵跟固液分离机连通，固液分离机的出液管跟储罐连通，储罐经泵和循环管跟循环水解反应器连通，形成一个循环通路；畜禽粪便由泵或螺旋输送机输送到换热器预热后进入循环水解反应器，在蒸汽输入管通入的蒸汽下加热水解，用控压阀控制物料泄放，在泄压罐中泄压，对泄压过程中产生的气体用分馏塔进行分馏，得到粗糠醛和冷凝液，粗糠醛经过精制塔进一步精制得到糠醛产品，精制塔底杂质和冷凝液储存在储罐中；泄压罐中剩余的混合物通过固液分离机分为水解渣和水解液两部分，水解液也储存在储罐中，储罐中大部分冷凝液和水解液循环回到水解反应器继续反应获得糠醛及有机酸，剩下部分冷凝液和水解液经换热器换热后排至厌氧反应器进行发酵产沼气。2.根据权利要求1所述的的装置，其特征在于，控压阀的操作压力为0.6
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1.9Mpa，泄压罐的操作压力≤0.1Mpa。3.根据权利要求1所述的的装置，其特征在于，所述的厌氧反应器选自上流式厌...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈新德，熊莲，王璨，陈雪芳，
申请(专利权)人：盱眙凹土能源环保材料研发中心，
类型：发明
国别省市：