專利名稱：纖維素類生物質(zhì)水解裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于生物質(zhì)能領(lǐng)域，具體涉及一種纖維素類生物質(zhì)水解裝置。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人們對(duì)能源需求的增加，以燃料乙醇摻混在汽油中替代或部分替代 汽油做發(fā)動(dòng)機(jī)燃料，可減輕我國對(duì)石油進(jìn)口的依賴，降低大氣污染物排放量，已做為當(dāng)前最 直接最有效的石油基液體燃料替代方式在巴西、美國、中國、歐盟等世界范圍內(nèi)得到應(yīng)用。
目前我國汽油年消耗量約5000萬噸左右，隨著汽車保有量的增加將呈遞增趨勢，據(jù)預(yù)測 2010年將達(dá)到6200-6500萬噸。按照摻混10%燃料乙醇計(jì)算，我國每年要消耗500萬噸燃料 乙醇，如果替代50%的汽油燃料，則年需求量達(dá)2500-3000萬噸，而燃料乙醇可以任意比例 摻混。而至2005年，我國燃料乙醇年產(chǎn)量只有102萬噸，所以燃料乙醇在我國的巿場空間是 巨大的。目前燃料乙醇的原料皆來源于淀粉和糖類作物，存在"與民爭糧""與農(nóng)爭地"的問 題，木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)是目前世界公認(rèn)的最有前景的燃料乙醇生產(chǎn)原料，其生產(chǎn)工藝包括 水解生成可發(fā)酵糖，糖發(fā)酵為乙醇及乙醇脫水提純。其中的難點(diǎn)在于水解生產(chǎn)可發(fā)酵糖，木 質(zhì)纖維素類生物質(zhì)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視。
但現(xiàn)有水解方法中，木質(zhì)纖維原料處于松散狀態(tài)，液態(tài)介質(zhì)的用量大，且其中的酸分影 響到糖類產(chǎn)物的降解，不利于后續(xù)工藝的處理。發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種纖維素類生物質(zhì)水解裝置，該裝置中液態(tài)介質(zhì)的用量小， 進(jìn)而提高糖類產(chǎn)物的濃度，降低糖類產(chǎn)物的降解，以方便后續(xù)工藝的處理。 本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的
纖維素類生物質(zhì)水解裝置，在反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有料桶，料桶內(nèi)設(shè)有壓板，料桶的底部及壓板上均設(shè)有濾孔，壓板的上方被彈性抵壓件抵n;.，反應(yīng)釜上設(shè)有出料管路、進(jìn)液管路。
本實(shí)用新型中，通過壓縮滲濾方式實(shí)現(xiàn)木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的水解，可減少液態(tài)介質(zhì)的 用量，從而提高糖的得率，以方便后續(xù)工藝的處理。
本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)是
所述反應(yīng)釜的口部蓋有釜蓋而將所述反應(yīng)釜內(nèi)的空間密封，高壓氣源通過氣管與反應(yīng)荼內(nèi)的空間相通；在進(jìn)液管路、出料管路及氣管上均設(shè)有控制閥門。高壓氣源可對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn) 行加壓，以創(chuàng)造高壓環(huán)境，加速纖維的分解，高壓氣源可以是高壓氣罐，在批量生產(chǎn)中，也 口」以直接與高壓氣管或氣泵相接通。
所述進(jìn)液管路包括連接管及與連接管相通的水罐、酸罐。水罐、酸罐用于向反應(yīng)釜內(nèi)提 供液態(tài)介質(zhì)，用于反應(yīng)及反應(yīng)后殘?jiān)臎_洗。超低酸指濃度為0.2 %以下的酸，以超低酸為 催化劑在較高溫度下對(duì)生物質(zhì)的水解為超低濃度酸水解，該方法具有以下明顯優(yōu)勢①對(duì)設(shè) 備腐蝕性小，可用普通不銹鋼來代替昂貴的耐酸合金，降低裝置成本；②酸濃度低，可有效 降低糖類產(chǎn)物的降解，減少產(chǎn)物中發(fā)酵抑制物含量；③無需酸回收，中和發(fā)酵液產(chǎn)生的廢棄 物量少，環(huán)境污染小，屬于綠色化學(xué)工藝。
所述出料管路包括設(shè)于所述反應(yīng)釜下方的下出料管及設(shè)于反應(yīng)釜上方的上出料管，在h
出料管或下出料管上設(shè)有冷卻裝置。下出料管用于將液態(tài)產(chǎn)物排出、收集，上出料管用于將 氣態(tài)產(chǎn)物排出、收集，使產(chǎn)物更充分、有效的排出。
在所述下出料管上，所述冷卻裝置的后端設(shè)有背壓裝置。該背壓裝置可以是背壓閥，也 可以是高壓容器，該背壓裝置設(shè)置在下出料管上，使出料管路與反應(yīng)器保持壓力一致，利f 液態(tài)產(chǎn)物連續(xù)、穩(wěn)定地排出.
在所述反應(yīng)釜的外壁設(shè)有電加熱裝置。電加熱裝置可使反應(yīng)釜內(nèi)形成高溫環(huán)境，以加速 生物質(zhì)的水解。進(jìn)一步，所述電加熱裝置為電阻絲，電阻絲纏繞于所述反應(yīng)釜的外壁上，在 所述反應(yīng)釜外壁設(shè)有保溫層，該保溫層將所述電阻絲包裹。
該水解裝置還包括有控制器、設(shè)于反應(yīng)釜內(nèi)的溫度傳感器，所述電加熱裝置、溫度傳感 器均與控制器連接。溫度傳感器對(duì)反應(yīng)釜的溫度進(jìn)行感測，并將所感測的溫度信號(hào)傳輸至控 制器，由控制器對(duì)電加熱裝置進(jìn)行控制。
在所述進(jìn)液管路上設(shè)有計(jì)量裝置。計(jì)量裝置可控制向反應(yīng)釜提供的液態(tài)介質(zhì)的量。


圖l是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖2是反應(yīng)釜與電加熱裝置、保溫層的結(jié)構(gòu)圖3是料桶與壓板、彈性抵壓件的連接結(jié)構(gòu)圖
圖4是壓板的俯視圖5是料桶底部的結(jié)構(gòu)附圖標(biāo)記說明 1、反應(yīng)釜，2、料桶，3、濾孔，4、壓板，5、彈性抵壓件，6、釜蓋，7、控制閥門，8、 水罐，9、酸罐，10、連接管，11、下出料管，12、上出料管，13、冷卻裝置，14、背壓閥， 15、電加熱裝置，16、控制器，17、溫度傳感器，18、保溫層，19、計(jì)量裝置，20、氣管， 21、高壓氣源，22、中軸。
具體實(shí)施方式
如圖1至圖5所示，纖維素類生物質(zhì)水解裝置，在反應(yīng)釜1內(nèi)設(shè)有料桶2，料桶2內(nèi)設(shè) 有壓板4，料桶2的底部及壓板4上均設(shè)有濾孔3，壓板3的上方被彈性抵壓件5抵壓，反應(yīng) 釜1上設(shè)有出料管路、進(jìn)液管路。
其中，反應(yīng)釜1的口部蓋有釜蓋6而將反應(yīng)釜1內(nèi)的空間密封，高壓氣源21通過氣管 20與反應(yīng)釜1內(nèi)的空間相通；在進(jìn)液管路、出料管路及氣管20上均設(shè)有控制閥門7 (在進(jìn)液 管路上設(shè)有單向閥及針閥、在出料管路上設(shè)有針閥或節(jié)流閥)；進(jìn)液管路包括連接管10及與 連接管10相通的水罐8、酸罐9，在進(jìn)液管路上設(shè)有計(jì)量裝置19:出料管路包括設(shè)于反應(yīng)釜 1下方的下出料管11及設(shè)于反應(yīng)釜1上方的上出料管12，在上出料管12及下出料管11上均 設(shè)有冷卻裝置13 (本實(shí)施例的冷卻裝置13選用水冷管)；在下出料管12上，冷卻裝置13的 后端設(shè)有背壓閥14。彈性抵壓件5為壓簧，套在反應(yīng)釜1內(nèi)的中軸22上。
在反應(yīng)釜l的外壁設(shè)有電加熱裝置15 (電加熱裝置15為電阻絲，電阻絲纏繞于反應(yīng)釜1 的外壁上)，該水解裝置還包括有控制器16、設(shè)于反應(yīng)釜1內(nèi)及反應(yīng)釜外壁的溫度傳感器17， 電加熱裝置15、溫度傳感器17均與控制器16連接；在反應(yīng)釜1外壁設(shè)有保溫層18，該保溫 層18將電阻絲包裹。
本實(shí)施例的使用過程如下
如圖1所不，以扭力扳手打開釜蓋6，取出料桶2，在其底面加裝濾網(wǎng)，加入尺寸適中的 一定量的木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)原料，放入壓板4。將內(nèi)筒放入反應(yīng)釜1的釜體內(nèi)，打開進(jìn)液 管路中的控制閥門，加入一定量的液體介質(zhì)，液體量至少淹沒生物質(zhì)，放入彈性抵壓件5， 然后擰緊釜蓋6。
打開高壓氣源21 (即高壓氣瓶)，緩慢調(diào)整壓力到冷態(tài)壓力，打開釜蓋6上的控制閥門 7,驅(qū)除反應(yīng)釜l內(nèi)空氣，然后關(guān)閉控制閥門7。打開控制器6，調(diào)整好程序控溫參數(shù)，開始 加熱溫度達(dá)到預(yù)定值之前的15分鐘左右打開水罐8和酸罐7的加熱開關(guān)開始加熱，調(diào)節(jié)壓 力為反應(yīng)時(shí)的壓力，使反應(yīng)釜l內(nèi)壓力為反應(yīng)壓力，溫度達(dá)到設(shè)定值之后，開啟計(jì)量裝置19， 打開進(jìn)液管路上的控制閥門7，開始進(jìn)液體介質(zhì)，滲濾反應(yīng)開始。
按不同時(shí)間段接取產(chǎn)物，至反應(yīng)結(jié)束時(shí)，關(guān)閉出料管路上的控制閥門7,關(guān)閉控制器16， 關(guān)閉高壓氣源21。開啟水罐8下的控制闊門7,由計(jì)量裝置19通過打入適量冷卻水，保護(hù)殘 渣不被炭化，待反應(yīng)釜1自然冷卻后取出固體殘?jiān)?br> 本實(shí)施新型中采用的為木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)，包括木材、木屑、農(nóng)作物秸稈等農(nóng)林廢棄 物、草類以及垃圾中的紙張等纖維類物質(zhì)。
權(quán)利要求1. 纖維素類生物質(zhì)水解裝置，其特征在于，在反應(yīng)釜(1)內(nèi)設(shè)有料桶(2)，料桶(2)內(nèi)設(shè)有壓板(4)，料桶(2)的底部及壓板(4)上均設(shè)有濾孔(3)，壓板(4)的上方被彈性抵壓件(5)抵壓，反應(yīng)釜(1)上設(shè)有出料管路、進(jìn)液管路。
2、 如權(quán)利要求1所述纖維素類生物質(zhì)水解裝置，其特征在于，所述反應(yīng)釜(1)的口部蓋有 釜蓋(6)而將所述反應(yīng)釜(1)內(nèi)的空間密封，高壓氣源(21)通過氣管(20)與反應(yīng)釜(1)內(nèi)的空間相通；在進(jìn)液管路、出料管路及氣管(20)上均設(shè)有控制閥門(7)。
3、 如權(quán)利要求1所述纖維素類生物質(zhì)水解裝置，其特征在于，所述進(jìn)液管路包括連接管(IO) 及與連接管(10)相通的水罐(8)、酸罐(9)。
4、 如權(quán)利要求1所述纖維素類生物質(zhì)水解裝置，其特征在于，所述出料管路包括設(shè)于所述反 應(yīng)釜(1)下方的下出料管(11)及設(shè)干反應(yīng)釜(1)上方的上出料管(12)，在匕屮,料管(12)或下出料管(11)上設(shè)有冷卻裝置(13)。
5、 如權(quán)利要求4所述纖維素類生物質(zhì)水解裝置，其特征在于，在所述下出料管(12)上，所 述冷卻裝置(13)的后端設(shè)有背壓裝置(14)。
6、 如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述纖維素類生物質(zhì)水解裝置，其特征在于，在所述反應(yīng)釜(l) 的外壁設(shè)有電加熱裝置(15)。
7、 如權(quán)利要求6所述纖維素類生物質(zhì)水解裝置，其特征在于，該水解裝置還包括有控制器(16)、設(shè)于反應(yīng)釜(1)內(nèi)的溫度傳感器(17)，所述電加熱裝置(15)、溫度傳感器(17) 均與控制器(16)連接。
8、 如權(quán)利要求6所述纖維素類生物質(zhì)水解裝置，其特征在于，所述電加熱裝置(15)為電阻絲，電阻絲纏繞于所述反應(yīng)釜(1)的外壁上。
9、 如權(quán)利要求6所述纖維素類生物質(zhì)水解裝置，其特征在于，在所述反應(yīng)釜(1)外壁設(shè)有 保溫層(18)，該保溫層(18)將所述電阻絲包裹。
10、 如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述纖維素類生物質(zhì)水解裝置，其特征在于，在所述進(jìn)液 管路上設(shè)有計(jì)量裝置(19)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種纖維素類生物質(zhì)水解裝置，在反應(yīng)釜內(nèi)設(shè)有料桶，料桶內(nèi)設(shè)有壓板，料桶的底部及壓板上均設(shè)有濾孔，壓板的上方被彈性抵壓件抵壓，反應(yīng)釜上設(shè)有出料管路、進(jìn)液管路。本實(shí)用新型中，通過壓縮滲濾方式實(shí)現(xiàn)木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)的水解，可減少液態(tài)介質(zhì)的用量，從而提高糖的得率，以方便后續(xù)工藝的處理。
文檔編號(hào)C07H1/00GK201077823SQ20072005477
公開日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2007年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月27日
發(fā)明者呂鵬梅, 孫永明, 莊新姝, 袁振宏, 許敬亮 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院廣州能源研究所