專(zhuān)利名稱(chēng):低能耗木質(zhì)纖維素高效水解裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型屬于化工分離設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種適用于磁性納米固體催化 劑的制備的,基于電磁場(chǎng)分離技術(shù)的低能耗木質(zhì)纖維素高效水解裝置。
背景技術(shù):
為了維持經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展對(duì)能源的需求,利用生物能源替代石化燃料油,促進(jìn)能 源消費(fèi)結(jié)構(gòu)從單一化向多元化轉(zhuǎn)變,成為國(guó)際上開(kāi)發(fā)新能源的大趨勢(shì),作為可再生能源重 要的替代品,燃料乙醇的研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。目前燃料乙醇主要以糧 食作物或糖類(lèi)為原料發(fā)酵所得,其原料成本高達(dá)40%,基于中國(guó)地少人多的國(guó)情現(xiàn)狀,以糧 食作為或糖類(lèi)為原料制備原料乙醇必將導(dǎo)致“與人爭(zhēng)糧,與糧爭(zhēng)地”的不利局面。木質(zhì)纖維 素由于資源豐富成為燃料乙醇的重要生產(chǎn)來(lái)源,術(shù)質(zhì)纖維素轉(zhuǎn)化為燃料乙醇分兩步進(jìn)行 木質(zhì)纖維素水解和水解后糖化發(fā)酵。術(shù)質(zhì)纖維素不同的水解方法對(duì)木質(zhì)纖維素水解液后續(xù) 糖化發(fā)酵過(guò)程影響顯著。因次,尋求一種高效低能耗水解木質(zhì)纖維素的方法是燃料乙醇工 業(yè)化生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)。木質(zhì)纖維素的水解方法主要有濃酸水解、稀酸水解和生物酶水解。濃酸水解反 應(yīng)條件溫和、能耗低、速度快、糖化率高,但濃酸腐蝕性強(qiáng),回收處理工藝復(fù)雜,成本高。稀 酸水解不需要回收酸,直接中和就可以滿(mǎn)足需求,但其反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)比較高,對(duì)設(shè)備要求 高,水解物易發(fā)生二次分解。生物酶水解包括木質(zhì)纖維素預(yù)處理和酶水解兩部分,且木質(zhì) 纖維素預(yù)處理是生物酶水解的關(guān)鍵?,F(xiàn)有生物酶水解技術(shù)其木質(zhì)纖維素預(yù)處理復(fù)雜、能耗 高,且水解酶價(jià)格高,不易回收,耐受性差,水解周期長(zhǎng)。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,中國(guó)專(zhuān)利 CN101638442A和CN101638441A提供一種快速、低成本水解木質(zhì)纖維素的新方法。微波協(xié)同 磁性固體催化劑水解木質(zhì)纖維素,在分散劑和微電荷作用下,磁性固體催化劑懸浮于水解 液,木質(zhì)纖維素水解率高,水解液葡萄糖的相對(duì)濃度高,同時(shí)磁性固體催化劑與木質(zhì)纖維素 水解液易分離,且可以重復(fù)使用,能有效降低生產(chǎn)成本,具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。但目前 還沒(méi)有與之配套的生產(chǎn)設(shè)備。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,適用于磁性 納米固體催化劑的制備的,基于電磁場(chǎng)分離技術(shù)的低能耗木質(zhì)纖維素高效水解裝置。本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn),包括底座、主支架、升降臺(tái)、釜體、 釜蓋、加熱器、釜體旋轉(zhuǎn)閥、數(shù)據(jù)采集器、電動(dòng)攪拌機(jī)和外接電源,主支架固定于底座上,升 降臺(tái)和釜體支架與主支架動(dòng)配合,釜蓋支架固定于主支架上,釜體、釜蓋分別與釜體支架、 釜蓋支架連接,電動(dòng)攪拌機(jī)固定于釜蓋上,加熱器與釜體相連,數(shù)據(jù)采集器測(cè)轉(zhuǎn)速部分與電 動(dòng)攪拌機(jī)相連,數(shù)據(jù)采集器溫控部分與傳感器相連。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作方便,磁性固體催化劑水解木質(zhì)纖維素,在分散劑和微 電荷作用下,磁性固體催化劑懸浮于水解液,可顯著提高反應(yīng)速率,降低能耗。該裝置的木質(zhì)纖維素水解率高,且水解液葡萄糖的相對(duì)濃度高,磁性固體催化劑與木質(zhì)纖維素水解液 易分離,且可以重復(fù)使用,能有效降低生產(chǎn)成本,具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
圖1為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1之左視圖。圖3為釜蓋整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為釜體整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、底座,2、主支架,3、升降臺(tái),4、釜體支架,5、釜蓋支架,6、釜體,7、釜蓋,8、 加熱器,9、釜體旋轉(zhuǎn)手柄,10、數(shù)據(jù)采集器,11、電動(dòng)攪拌機(jī),12、溫度傳感器,13、冷卻水進(jìn) 口,14、冷卻水出口,15、爆破口,16、壓力表,17、進(jìn)氣口,18、進(jìn)液口,19、備用口,20、測(cè)溫口, 21、電磁材料,22、外接電源和23、升降臺(tái)旋轉(zhuǎn)手柄。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明,但不以任何方式對(duì)本實(shí)用新型加以 限制,基于本實(shí)用新型教導(dǎo)所作的任何變換,均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。如圖1、圖2所示,本實(shí)用新型包括底座1、主支架2、升降臺(tái)3、釜體6、釜蓋7、加熱 器8、釜體旋轉(zhuǎn)手柄9、數(shù)據(jù)采集器10、電動(dòng)攪拌機(jī)11和外接電源22,主支架2固定于底座 1上,升降臺(tái)3和釜體支架4與主支架2動(dòng)配合,釜蓋支架5固定于主支架2上,釜體6、釜 蓋7分別與釜體支架4、釜蓋支架5連接,電動(dòng)攪拌機(jī)11固定于釜蓋7上,加熱器8與釜體 6相連,數(shù)據(jù)采集器10測(cè)轉(zhuǎn)速部分與電動(dòng)攪拌機(jī)11相連,數(shù)據(jù)采集器10溫控部分與溫度傳 感器12相連。圖3示出了釜蓋的結(jié)構(gòu)特征,所述的釜蓋7上依次設(shè)置冷卻水進(jìn)口 13、冷卻水出口 14、爆破口 15、壓力表16、進(jìn)氣口 17、進(jìn)液口 18、備用口 19和測(cè)溫口 20。所述的釜體6內(nèi)壁附著一層電磁材料21,并與外接電源22相連。所述的升降臺(tái)旋轉(zhuǎn)手柄23通過(guò)螺桿連接升降臺(tái),通過(guò)旋轉(zhuǎn)升降臺(tái)旋轉(zhuǎn)手柄23可 使釜體6和加熱器8沿主支架2上下移動(dòng)。所述的釜體旋轉(zhuǎn)手柄9固定在釜體支架4上,調(diào)節(jié)釜體旋轉(zhuǎn)手柄9可使釜體6左 右旋轉(zhuǎn)。所述的釜體6與釜蓋7通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)連接,以承受最高溫度350°C,最高壓力 30Mpa,最大攪拌轉(zhuǎn)速1500rpm。同時(shí)能承受體積比0-10%的酸堿溶液腐蝕。應(yīng)用實(shí)例1木質(zhì)纖維素粉末與水均勻混合,制成勻漿液,加入聚乙二醇400和磁性固體催化 劑,溫度160°C,壓力1.2Mpa,攪拌速率300 rpm,催化水解木質(zhì)纖維素,磁性固體催化劑在 外加電場(chǎng)作用下與木質(zhì)纖維素水解液分離。高效液相色譜測(cè)定水解液中葡萄糖相對(duì)含量, 水解液葡萄糖相對(duì)含量75. 7%,TOC測(cè)定木質(zhì)纖維素水解率45. 8%。應(yīng)用實(shí)例2木質(zhì)纖維素粉末與水均勻混合,制成勻漿液,加入吐溫60和磁性固體催化劑,溫 度180°C,壓力2.0 Mpa,攪拌速率500rpm,催化水解木質(zhì)纖維素,磁性固體催化劑在外加電場(chǎng)作用下與木質(zhì)纖維素水解液分離。高效液相色譜測(cè)定水解液中葡萄糖相對(duì)含量,水解液 葡萄糖相對(duì)含量72. 9%, TOC測(cè)定木質(zhì)纖維素水解率50. 3%。
權(quán)利要求1.一種低能耗木質(zhì)纖維素高效水解裝置,包括底座(1)、主支架O)、升降臺(tái)(3)、釜體 (6)、釜蓋(7)、加熱器(8)、釜體旋轉(zhuǎn)手柄(9)、數(shù)據(jù)采集器(10)、電動(dòng)攪拌機(jī)(11)和外接電 源(22),其特征是主支架( 固定于底座(1)上,升降臺(tái)C3)和釜體支架(4)與主支架(2) 動(dòng)配合,釜蓋支架(5)固定于主支架( 上,釜體(6)、釜蓋(7)分別與釜體支架、釜蓋 支架(5)連接,電動(dòng)攪拌機(jī)(11)固定于釜蓋(7)上,加熱器⑶與釜體(6)相連,數(shù)據(jù)采集 器(10)測(cè)轉(zhuǎn)速部分與電動(dòng)攪拌機(jī)(11)相連,數(shù)據(jù)采集器(10)溫控部分與溫度傳感器(12) 相連。
2.如權(quán)利要求1所述的低能耗木質(zhì)纖維素高效水解裝置,其特征是所述的釜蓋(7) 上依次設(shè)置冷卻水進(jìn)口(13)、冷卻水出口(14)、爆破口(15)、壓力表(16)、進(jìn)氣口(17)、進(jìn) 液口(18)、備用口 (19)和測(cè)溫口 (20)。
3.如權(quán)利要求1所述的低能耗木質(zhì)纖維素高效水解裝置,其特征是所述的釜體(6) 內(nèi)壁附著一層電磁材料(21),并與外接電源02)相連。
4.如權(quán)利要求1所述的低能耗木質(zhì)纖維素高效水解裝置,其特征是所述的升降臺(tái)旋 轉(zhuǎn)手柄通過(guò)螺桿連接升降臺(tái)(3)。
5.如權(quán)利要求1所述的低能耗木質(zhì)纖維素高效水解裝置,其特征是所述的釜體旋轉(zhuǎn) 手柄(9)固定在釜體支架(4)上,調(diào)節(jié)釜體旋轉(zhuǎn)手柄(9)可使釜體(6)左右旋轉(zhuǎn)。
6.如權(quán)利要求1所述的低能耗木質(zhì)纖維素高效水解裝置,其特征是所述的釜體(6) 與釜蓋(7)通過(guò)螺紋結(jié)構(gòu)連接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種低能耗木質(zhì)纖維素高效水解裝置,包括底座1、主支架2、升降臺(tái)3、釜體6、釜蓋7、加熱器8、釜體旋轉(zhuǎn)手柄9、數(shù)據(jù)采集器10、電動(dòng)攪拌機(jī)11和外接電源22,主支架2固定于底座1上,升降臺(tái)3和釜體支架4與主支架動(dòng)配合,釜蓋支架5固定于主支架上,釜體6、釜蓋7分別與釜體支架、釜蓋支架5連接,電動(dòng)攪拌機(jī)11固定于釜蓋7上,加熱器8與釜體6相連,數(shù)據(jù)采集器10測(cè)轉(zhuǎn)速部分與電動(dòng)攪拌機(jī)相連,數(shù)據(jù)采集器溫控部分與溫度傳感器12相連。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作方便,可顯著提高反應(yīng)速率,降低能耗。該裝置的木質(zhì)纖維素水解率高,且水解液葡萄糖的相對(duì)濃度高,磁性固體催化劑與木質(zhì)纖維素水解液易分離,且可以重復(fù)使用,能有效降低生產(chǎn)成本,具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C13K1/02GK201850280SQ20102056230
公開(kāi)日2011年6月1日 申請(qǐng)日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者方真, 鄧欣 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院西雙版納熱帶植物園