專利名稱：纖維素類生物質水解裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于生物質能領域，具體涉及一種纖維素類生物質水解裝置。
背景技術：
隨著經濟的發(fā)展以及人們對能源需求的增加，以燃料乙醇摻混在汽油中替代或部分替代 汽油做發(fā)動機燃料，可減輕我國對石油進口的依賴，降低大氣污染物排放量，已做為當前最 直接最有效的石油基液體燃料替代方式在巴西、美國、中國、歐盟等世界范圍內得到應用。
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)預測 2010年將達到6200-6500萬噸。按照摻混10%燃料乙醇計算，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""與農爭地"的問 題，木質纖維素類生物質是目前世界公認的最有前景的燃料乙醇生產原料，其生產工藝包括 水解生成可發(fā)酵糖，糖發(fā)酵為乙醇及乙醇脫水提純。其中的難點在于水解生產可發(fā)酵糖，木 質纖維素類生物質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，木質纖維原料處于松散狀態(tài)，液態(tài)介質的用量大，且其中的酸分影 響到糖類產物的降解，不利于后續(xù)工藝的處理。發(fā)明內容
本實用新型的目的在于提供一種纖維素類生物質水解裝置，該裝置中液態(tài)介質的用量小， 進而提高糖類產物的濃度，降低糖類產物的降解，以方便后續(xù)工藝的處理。 本實用新型是通過以下技術方案來實現(xiàn)的
纖維素類生物質水解裝置，在反應釜內設有料桶，料桶內設有壓板，料桶的底部及壓板上均設有濾孔，壓板的上方被彈性抵壓件抵n;.，反應釜上設有出料管路、進液管路。
本實用新型中，通過壓縮滲濾方式實現(xiàn)木質纖維素類生物質的水解，可減少液態(tài)介質的 用量，從而提高糖的得率，以方便后續(xù)工藝的處理。
本實用新型的進一步改進是
所述反應釜的口部蓋有釜蓋而將所述反應釜內的空間密封，高壓氣源通過氣管與反應荼內的空間相通；在進液管路、出料管路及氣管上均設有控制閥門。高壓氣源可對反應釜內進 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，在批量生產中，也 口」以直接與高壓氣管或氣泵相接通。
所述進液管路包括連接管及與連接管相通的水罐、酸罐。水罐、酸罐用于向反應釜內提 供液態(tài)介質，用于反應及反應后殘渣的沖洗。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生物質的水解為超低濃度酸水解，該方法具有以下明顯優(yōu)勢①對設 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 降低糖類產物的降解，減少產物中發(fā)酵抑制物含量；③無需酸回收，中和發(fā)酵液產生的廢棄 物量少，環(huán)境污染小，屬于綠色化學工藝。
所述出料管路包括設于所述反應釜下方的下出料管及設于反應釜上方的上出料管，在h
出料管或下出料管上設有冷卻裝置。下出料管用于將液態(tài)產物排出、收集，上出料管用于將 氣態(tài)產物排出、收集，使產物更充分、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，該背壓裝置設置在下出料管上，使出料管路與反應器保持壓力一致，利f 液態(tài)產物連續(xù)、穩(wěn)定地排出.
在所述反應釜的外壁設有電加熱裝置。電加熱裝置可使反應釜內形成高溫環(huán)境，以加速 生物質的水解。進一步，所述電加熱裝置為電阻絲，電阻絲纏繞于所述反應釜的外壁上，在 所述反應釜外壁設有保溫層，該保溫層將所述電阻絲包裹。
該水解裝置還包括有控制器、設于反應釜內的溫度傳感器，所述電加熱裝置、溫度傳感 器均與控制器連接。溫度傳感器對反應釜的溫度進行感測，并將所感測的溫度信號傳輸至控 制器，由控制器對電加熱裝置進行控制。
在所述進液管路上設有計量裝置。計量裝置可控制向反應釜提供的液態(tài)介質的量。


圖l是本實用新型的結構圖2是反應釜與電加熱裝置、保溫層的結構圖3是料桶與壓板、彈性抵壓件的連接結構圖
圖4是壓板的俯視圖5是料桶底部的結構附圖標記說明 1、反應釜，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、計量裝置，20、氣管， 21、高壓氣源，22、中軸。
具體實施方式
如圖1至圖5所示，纖維素類生物質水解裝置，在反應釜1內設有料桶2，料桶2內設 有壓板4，料桶2的底部及壓板4上均設有濾孔3，壓板3的上方被彈性抵壓件5抵壓，反應 釜1上設有出料管路、進液管路。
其中，反應釜1的口部蓋有釜蓋6而將反應釜1內的空間密封，高壓氣源21通過氣管 20與反應釜1內的空間相通；在進液管路、出料管路及氣管20上均設有控制閥門7 (在進液 管路上設有單向閥及針閥、在出料管路上設有針閥或節(jié)流閥)；進液管路包括連接管10及與 連接管10相通的水罐8、酸罐9，在進液管路上設有計量裝置19:出料管路包括設于反應釜 1下方的下出料管11及設于反應釜1上方的上出料管12，在上出料管12及下出料管11上均 設有冷卻裝置13 (本實施例的冷卻裝置13選用水冷管)；在下出料管12上，冷卻裝置13的 后端設有背壓閥14。彈性抵壓件5為壓簧，套在反應釜1內的中軸22上。
在反應釜l的外壁設有電加熱裝置15 (電加熱裝置15為電阻絲，電阻絲纏繞于反應釜1 的外壁上)，該水解裝置還包括有控制器16、設于反應釜1內及反應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；在反應釜1外壁設有保溫層18，該保溫 層18將電阻絲包裹。
本實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，加入尺寸適中的 一定量的木質纖維素類生物質原料，放入壓板4。將內筒放入反應釜1的釜體內，打開進液 管路中的控制閥門，加入一定量的液體介質，液體量至少淹沒生物質，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)，緩慢調整壓力到冷態(tài)壓力，打開釜蓋6上的控制閥門 7,驅除反應釜l內空氣，然后關閉控制閥門7。打開控制器6，調整好程序控溫參數(shù)，開始 加熱溫度達到預定值之前的15分鐘左右打開水罐8和酸罐7的加熱開關開始加熱，調節(jié)壓 力為反應時的壓力，使反應釜l內壓力為反應壓力，溫度達到設定值之后，開啟計量裝置19， 打開進液管路上的控制閥門7，開始進液體介質，滲濾反應開始。
按不同時間段接取產物，至反應結束時，關閉出料管路上的控制閥門7,關閉控制器16， 關閉高壓氣源21。開啟水罐8下的控制闊門7,由計量裝置19通過打入適量冷卻水，保護殘 渣不被炭化，待反應釜1自然冷卻后取出固體殘渣。
本實施新型中采用的為木質纖維素類生物質，包括木材、木屑、農作物秸稈等農林廢棄 物、草類以及垃圾中的紙張等纖維類物質。
權利要求1. 纖維素類生物質水解裝置，其特征在于，在反應釜(1)內設有料桶(2)，料桶(2)內設有壓板(4)，料桶(2)的底部及壓板(4)上均設有濾孔(3)，壓板(4)的上方被彈性抵壓件(5)抵壓，反應釜(1)上設有出料管路、進液管路。
2、 如權利要求1所述纖維素類生物質水解裝置，其特征在于，所述反應釜(1)的口部蓋有 釜蓋(6)而將所述反應釜(1)內的空間密封，高壓氣源(21)通過氣管(20)與反應釜(1)內的空間相通；在進液管路、出料管路及氣管(20)上均設有控制閥門(7)。
3、 如權利要求1所述纖維素類生物質水解裝置，其特征在于，所述進液管路包括連接管(IO) 及與連接管(10)相通的水罐(8)、酸罐(9)。
4、 如權利要求1所述纖維素類生物質水解裝置，其特征在于，所述出料管路包括設于所述反 應釜(1)下方的下出料管(11)及設干反應釜(1)上方的上出料管(12)，在匕屮,料管(12)或下出料管(11)上設有冷卻裝置(13)。
5、 如權利要求4所述纖維素類生物質水解裝置，其特征在于，在所述下出料管(12)上，所 述冷卻裝置(13)的后端設有背壓裝置(14)。
6、 如權利要求1至5中任一項所述纖維素類生物質水解裝置，其特征在于，在所述反應釜(l) 的外壁設有電加熱裝置(15)。
7、 如權利要求6所述纖維素類生物質水解裝置，其特征在于，該水解裝置還包括有控制器(16)、設于反應釜(1)內的溫度傳感器(17)，所述電加熱裝置(15)、溫度傳感器(17) 均與控制器(16)連接。
8、 如權利要求6所述纖維素類生物質水解裝置，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釜(1)的外壁上。
9、 如權利要求6所述纖維素類生物質水解裝置，其特征在于，在所述反應釜(1)外壁設有 保溫層(18)，該保溫層(18)將所述電阻絲包裹。
10、 如權利要求1至5中任一項所述纖維素類生物質水解裝置，其特征在于，在所述進液 管路上設有計量裝置(19)。
專利摘要本實用新型公開了一種纖維素類生物質水解裝置，在反應釜內設有料桶，料桶內設有壓板，料桶的底部及壓板上均設有濾孔，壓板的上方被彈性抵壓件抵壓，反應釜上設有出料管路、進液管路。本實用新型中，通過壓縮滲濾方式實現(xiàn)木質纖維素類生物質的水解，可減少液態(tài)介質的用量，從而提高糖的得率，以方便后續(xù)工藝的處理。
文檔編號C07H1/00GK201077823SQ20072005477
公開日2008年6月25日 申請日期2007年7月27日 優(yōu)先權日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 申請人:中國科學院廣州能源研究所