專利名稱：一種連續(xù)式蒸汽爆破裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于生物質(zhì)汽爆預處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種效率高、可實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)的蒸汽爆破裝置。
背景技術(shù)：
我國是生物質(zhì)資源大國，具有豐富的木質(zhì)纖維素資源。草類、作物秸稈、甘蔗渣、廢紙、鋸末、木片等木質(zhì)纖維原料中含有纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，除半纖維素聚合度低、容易降解外，纖維素和木質(zhì)素結(jié)晶度高，降解難度極大。當采用纖維素酶水解這些生物質(zhì)原料制備乙醇時，如果不對原料進行預處理，其酶解率非常低，通常還達不到20%。因此說，原料預處理在纖維乙醇生產(chǎn)過程中是必不可少的環(huán)節(jié)。蒸汽汽爆是一種能夠快速降解生物質(zhì)的預處理方法，該法利用高溫高壓蒸汽滲入半纖維素、木質(zhì)素或是纖維素的無定形區(qū)，使纖維束潤脹，保壓一段時間后瞬間釋放，從而使纖維束的組織機構(gòu)破壞，達到快速降解目的。目前，國家專利庫及市場上雖然能夠找到很多汽爆裝置，但多數(shù)只能實現(xiàn)間歇式生產(chǎn)。CN200720187235. 1號專利便提供了一種間歇汽爆裝置，包括蒸汽發(fā)生器、緩沖罐、汽爆罐和與汽爆罐相連的回收罐，使用時先將秸稈、麥草等生物質(zhì)放入汽爆罐中，通入一定壓力的飽和蒸汽，保壓一段時間后快速泄壓釋放(噴放)，從而實現(xiàn)汽爆。由于該裝置只有一套汽爆系統(tǒng)，間歇式操作致使其生產(chǎn)效率非常有限。而CN200910036569. 2號專利則公開了一種螺桿注射式植物纖維蒸汽爆破裝置，同時還公開了相應的方法。該裝置包括料筒和設在料筒內(nèi)的擠壓螺桿，料筒上設有進料口和出料口，出料口處設有快開閥門，擠壓螺桿由驅(qū)動機構(gòu)驅(qū)動，在擠壓螺桿的后端設有推進機構(gòu)，料筒上設有溫度控制器。該裝置工作時需要先將快開閥門關(guān)閉，擠壓螺桿將物料向料筒前端擠壓，升溫并利用推進機構(gòu)給物料保壓。待壓力、溫度、時間達到設定值后打開快開閥門，使物料瞬間爆破。該專利所公開的蒸汽爆破裝置雖然能夠?qū)Ρ茐毫Α囟燃巴Ａ魰r間進行分別控制，實現(xiàn)半連續(xù)化進料，在進料上節(jié)約一定時間，但出料間隔時間仍然受制于保壓時間，不能算真正意義的連續(xù)。國外主要有加拿大的SunOpta公司利用高壓連續(xù)汽爆裝置處理生物質(zhì)，擁有預處理系統(tǒng)專利技術(shù)，被認為在生物質(zhì)預處理生產(chǎn)纖維質(zhì)乙醇和其他再生燃料方面處于領(lǐng)先地位。該公司技術(shù)需要先將原料在預浸容器中浸泡，然后利用往復式活塞的機械裝置連續(xù)地將纖維質(zhì)擠壓形成料塞送入蒸煮器，物料為高壓進料，壓力可達3MPa，再利用針形閥擊碎料塞至松散狀態(tài)，物料在蒸煮器中停留一定時間，通過噴放閥進行噴放；在蒸煮器上設有防反噴裝置；整套裝置為高壓系統(tǒng)，存在能耗高的問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供了一種連續(xù)式蒸汽爆破裝置。基于上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為一種連續(xù)式蒸汽爆破裝置，包括汽爆罐和接收罐，所述汽爆罐至少有兩個，其物料出口均與接收罐的物料進口連通，各汽爆罐的物
3料出口處設有噴放控制閥。所述汽爆罐數(shù)目為2 120個。汽爆罐上方配置有可移動式布料器，布料器具有一個帶閥出口。汽爆罐上方固定有布料器，布料器具有多個帶閥出口，各出口分別與各個汽爆罐的進料口相接。所述接收罐頂部設有氣相出口，底部設有固相出口。接收罐的氣相出口與余熱回收器相連，余熱回收器的出料口連有副產(chǎn)物收集槽。接收罐的固相出口下方設有皮帶式或絞龍式物料輸送機。該蒸汽爆破裝置還包括一個蒸汽汽包，設在汽爆罐底部的蒸汽進口通過管道與蒸汽汽包相連，管道上設有蒸汽控制閥。實踐中利用上述裝置進行蒸汽爆破連續(xù)生產(chǎn)時，可參照以下程序執(zhí)行纖維類生物質(zhì)原料入粉碎機粉碎、切片后利用除塵器除塵，然后由皮帶或絞龍等輸料設備送至布料器，布料器按照次序為各個汽爆罐裝料，待第一個汽爆罐裝好后，再將物料送至第二個汽爆罐，依次類推，直至最后一個汽爆罐裝滿之后，再回到第一個汽爆罐， 繼續(xù)下一個進料周期。如此循環(huán)往復，便保證了物料連續(xù)不斷地進入系統(tǒng)。當然，這個循環(huán)要持續(xù)不斷，就要求第二個進料周期開始時，第一個汽爆罐已噴放完畢，即已具備充填條件。因此本實用新型要求汽爆罐個數(shù)為η應當滿足(n-1) X單罐裝料時間>一個汽爆周期(通蒸汽+保溫保壓+噴放，從通蒸汽開始到噴放結(jié)束)。保溫保壓的通常要求是溫度 15(T230°C、壓力0. 5 3MPa、時間0. 5 60min，而噴放則幾乎是在打開噴放控制閥的瞬間完成的。再次為噴放后的第一汽爆罐裝填物料時，第二個汽爆罐也已達到保壓時間，此時可進行第二罐噴放，以此類推，便可實現(xiàn)連續(xù)出料。噴放時物料在壓力差的作用下進入接收罐，接收罐同時還具有分離作用，將氣相和固相分別輸出；固相產(chǎn)物作為預處理的產(chǎn)品直接進入下一工段，氣相產(chǎn)物先進入余熱回收器中進行熱交換，在回收余熱的同時使氣相產(chǎn)物得到冷凝，冷凝液進入副產(chǎn)物收集槽中作進一步回收處理。為了提升處理效果和效率，接收罐和余熱回收器之間還可以增設一個氣相緩沖罐。本實用新型利用多個汽爆罐來微分時間，保證在生產(chǎn)過程中不斷有汽爆罐噴放， 以局部間歇來實現(xiàn)總體連續(xù)化生產(chǎn)。該法適合各種纖維類生物質(zhì)的預處理，具有能耗低、實施難度小、生產(chǎn)效率高等優(yōu)勢。與該法配套的連續(xù)氣爆裝置與現(xiàn)有技術(shù)、特別是與SimOpta 公司技術(shù)相比，這套裝置具有明顯優(yōu)勢(1)整套裝置結(jié)構(gòu)簡單，其中只有汽爆罐為高壓設備，原料輸送均為常壓敞口狀態(tài)，大大降低了設備造價；(2)整套裝置不需要高壓擠壓輸送設備，能耗大大減少，同時不會出現(xiàn)反噴現(xiàn)象， 安全性大幅提高；(3)原料不需要預浸，因此噴放后的物料也無需經(jīng)歷脫水處理，可直接進行后續(xù)酶解；(4)可回收余熱和副產(chǎn)物。

4[0023]圖1是實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。實施例1—種連續(xù)式蒸汽爆破裝置，如圖1所示，包括4個汽爆罐3、一個接收罐7、一個蒸汽汽包6和固定在汽爆罐3上方的布料器2，布料器2上方設有皮帶式輸料設備1。布料器 2具有4個帶閥出口 2-1，分別與汽爆罐3的進料口 3-1相接；汽爆罐3的物料出口 3_2均與接收罐7的物料進口 7-1連通，各汽爆罐3的物料出口 3-2處設有噴放控制閥5 ；設在汽爆罐3底部的蒸汽進口通過管道與蒸汽汽包6相連，管道上設有蒸汽控制閥4。接收罐7頂部設有氣相出口 7-2，底部設有固相出口 7-3 ；固相出口 7-3下方設有絞龍式物料輸送機8 ；氣相出口 7-2與余熱回收器9的進料口 9-1相連，余熱回收器9的出料口 9-4連有副產(chǎn)物收集槽10。余熱回收器9結(jié)構(gòu)與冷凝器類似，具有工質(zhì)進口 9-3和工質(zhì)出口 9-2。利用上述爆破裝置進行蒸汽爆破連續(xù)生產(chǎn)，工作原理如下原料進入粉碎機粉碎、切片后利用除塵器除塵，然后由輸料設備1輸送至布料器 2，布料器2按照次序為各個汽爆罐3分配物料僅打開與第一個汽爆罐相連的帶閥出口，為第一個汽爆罐裝料，裝料完畢后將該帶閥出口關(guān)閉，開啟與第二個汽爆罐相連的帶閥出口， 給第二個汽爆罐裝料，依次類推，直至最后一個汽爆罐裝滿之后，再回到第一個汽爆罐，繼續(xù)下一個進料周期。每罐裝料時間為2min，一個進料周期為8min。當?shù)谝粋€汽爆罐裝料完畢，即開啟該汽爆罐與蒸汽汽包6間連接管道上的蒸汽控制閥4，為第一個汽爆罐通蒸汽，接下來保溫保壓，保壓結(jié)束后噴放。通蒸汽、保溫保壓及噴放一共耗時6min，視為一個汽爆周期。對其它汽爆罐3也是重復這樣的操作。如此一來，當?shù)?個(最后一個)汽爆罐裝料完畢時，第一個汽爆罐恰好完成噴放， 已具備裝料條件，確保了下一個周期的進行。而在這個循環(huán)往復過程中，自第Smin起，每^iin就有汽爆罐3噴放，汽爆后的物料不停地排入接收罐7，并在接收罐7完成氣固分離，從而實現(xiàn)連續(xù)出料。同時，進料周期恰好等于一個汽爆周期+單罐裝料時間，每個汽爆罐3都一直處于有效工作狀態(tài)，幾乎不存在空置，使設備的使用效率最大化。實施例2 一種連續(xù)式蒸汽爆破裝置，如圖2所示，包括3個汽爆罐3、一個接收罐7、一個蒸汽汽包6和旋轉(zhuǎn)式布料器2，該布料器2具有一個帶閥出口 2-1，其上方設有皮帶式輸料設備1。氣爆罐3沿圓周分布，正好處于布料器帶閥出口 2-1的旋轉(zhuǎn)軌跡下方，也即是說，布料器2通過旋轉(zhuǎn)，可使其帶閥出口 2-1分別與汽爆罐3的進料口 3-1對接。汽爆罐3的物料出口 3-2均與接收罐7的物料進口 7-1連通，各汽爆罐3的物料出口 3-2處設有噴放控制閥5 ；設在汽爆罐3底部的蒸汽進口通過管道與蒸汽汽包6相連，管道上設有蒸汽控制閥4。接收罐7頂部設有氣相出口 7-2，底部設有固相出口 7-3 ；固相出口 7-3下方設有皮帶式物料輸送機8 ；氣相出口 7-2與余熱回收器9的進料口 9-1相連，余熱回收器9的出
5料口 9-4連有副產(chǎn)物收集槽10。余熱回收器9結(jié)構(gòu)與冷凝器類似，具有工質(zhì)進口 9-3和工質(zhì)出口 9-2。 本套裝置的工作原理與實施例1所給裝置類似，只是布料方式略有差異。另外，本實施例中單罐裝料時間為:3min，一個汽爆周期為6min。
權(quán)利要求1.一種連續(xù)式蒸汽爆破裝置，包括汽爆罐和接收罐，其特征在于，所述汽爆罐至少有兩個，其物料出口均與接收罐的物料進口連通，各汽爆罐的物料出口處設有噴放控制閥。
2.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)式蒸汽爆破裝置，其特征在于，所述汽爆罐數(shù)目為纊120個。
3.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)式蒸汽爆破裝置，其特征在于，汽爆罐上方配置有可移動式布料器，布料器具有一個帶閥出口。
4.如權(quán)利要求1所述的連續(xù)式蒸汽爆破裝置，其特征在于，汽爆罐上方固定有布料器， 布料器具有多個帶閥出口，各出口分別與各個汽爆罐的進料口相接。
5.如權(quán)利要求1-4任一所述的連續(xù)式蒸汽爆破裝置，其特征在于，所述接收罐頂部設有氣相出口，底部設有固相出口。
6.如權(quán)利要求5所述的連續(xù)式蒸汽爆破裝置，其特征在于，接收罐的氣相出口與余熱回收器相連，余熱回收器的出料口連有副產(chǎn)物收集槽。
7.如權(quán)利要求5所述的連續(xù)式蒸汽爆破裝置，其特征在于，接收罐的固相出口下方設有皮帶式或絞龍式物料輸送機。
8.如權(quán)利要求6或7或1-4任一所述的連續(xù)式蒸汽爆破裝置，其特征在于，該蒸汽爆破裝置還包括一個蒸汽汽包，設在汽爆罐底部的蒸汽進口通過管道與蒸汽汽包相連，管道上設有蒸汽控制閥。
專利摘要一種連續(xù)式蒸汽爆破裝置，屬于生物質(zhì)汽爆預處理技術(shù)領(lǐng)域，包括汽爆罐和接收罐，所述汽爆罐至少有兩個，其物料出口均與接收罐的物料進口連通，各汽爆罐的物料出口處設有噴放控制閥。本實用新型利用多個汽爆罐來微分時間，保證在生產(chǎn)過程中不斷有汽爆罐噴放，以局部間歇來實現(xiàn)總體連續(xù)化生產(chǎn)。該法適合各種纖維類生物質(zhì)的預處理，具有結(jié)構(gòu)簡單、能耗低、效率高等優(yōu)勢，且原料不需要預浸，噴放后的物料無需經(jīng)歷脫水處理，可直接進行后續(xù)酶解。同時，這套裝置還有利于回收余熱和副產(chǎn)物。
文檔編號B01J3/00GK201997309SQ201120050919
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月1日
發(fā)明者張曉陽, 王林風, 陳俊英, 馬曉建 申請人:河南天冠生物燃料工程技術(shù)有限公司