CN105642204A - 一种生物质水解装置 - Google Patents

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Abstract

一种生物质水解装置，属于生物质的化学工业技术设备领域，包括水解釜和密闭的排渣室，所述水解釜底部设有排渣口，排渣口通过排渣管与排渣室相连，排渣室内设有冷凝塔，冷凝塔上部设有喷头、中下部设有进气口、底部一侧设有出水口，所述冷凝塔内还设置有位于进气口上方的聚液管，聚液管的上部直径大于下部直径，所述喷头和出水口下部分别通过管道与循环水池相连，连接喷头的管道上还设有循环泵。本发明通过将排渣室设置成一个密闭的空间，水解釜内反应完成后，含有酸性气体的残余水蒸气和废渣同时排入排渣室，残余水蒸气经进气口进入冷凝塔被冷凝为液滴落下，进入循环水池，对酸性气体进行冷凝回收，保护了环境。

Description

一种生物质水解装置
技术领域
本发明属于生物质的化学工业技术设备领域，具体涉及一种生物质水解装置。
背景技术
乙酰丙酸(LevulinicAcid，LA)，又名4-氧戊酸、左旋糖酸或戊隔酮酸，其外观为白色片状或针状晶体，其易燃、低毒、有吸湿性，加热时不放出二氧化碳，常压下蒸馏几乎不分解。由于乙酰丙酸分子结构中含有羰基、羧基、甲基和亚甲基等多官能团，使其既具有羧酸的性质，又具有酮的性质，具有良好的化学反应性，能发生酯化、取代、缩合和中和反应等，通过乙酰丙酸可制取树脂、医药、农药、香料、溶剂、涂料、油墨、橡胶、塑料助剂、润滑油添加剂和表面活性剂等产品。
乙酰丙酸可以从纤维素水解生成单糖并进一步脱水和脱甲酸后得到，而纤维素广泛存在于自然界的生物质资源中，因此，如何利用生物质资源转化成乙酰丙酸成为研究热点。目前，研究较多的工艺是利于生物质在酸性条件下加热水解，进而制得乙酰丙酸，该方法工艺简单、生产成本低，其不足在于，生物质水解后的废渣中含有一定量的蒸汽，蒸汽中含有副产物甲酸、乙酸等酸性气，如若直接排出，则废渣中的废气会对环境造成污染，因此，需要对水解釜排渣时排出的蒸汽进行回收。
发明内容
本发明目的在于提供一种生物质水解装置。
基于以上目的，本发明采取以下技术方案：
一种生物质水解装置，包括水解釜和密闭的排渣室，所述水解釜底部设有排渣口，排渣口通过排渣管与排渣室相连，排渣室内设有冷凝塔，冷凝塔上部设有喷头、中下部设有进气口、底部一侧设有出水口，所述冷凝塔内还设置有位于进气口上方的聚液管，聚液管的上部直径大于下部直径，所述喷头和出水口下部分别通过管道与循环水池相连，连接喷头的管道上还设有循环泵。
所述出水口与循环水池之间还设有过滤池，过滤池位于循环水池上部的外侧，循环水池与过滤池之间设有进水口，保证了循环水池中的循环水的清洁。
所述排渣管的进口端处设有电动球阀，电动球阀和循环泵的电路中均设有延时继电器，开始排渣时，控制电动球阀延时启动；关闭时，控制循环泵延时关闭，保证了废渣中的水蒸气不对外排放。
所述水解釜上部侧壁上设有催化剂进口，所述催化剂进口连接有位于水解釜内部的进液芯管，进液芯管上均匀分布有出液孔，进液芯管的内径截面积大于出液孔的面积之和。利于在水解反应过程中向水解釜加注催化剂时，催化剂在一定压力下向水解釜中的生物质均匀喷射。
所述水解釜内还设有蒸汽均布筒，所述蒸汽均布筒上、下无底，其纵截面呈倒梯形结构，所述蒸汽均布筒上均匀分布有出气孔，利于水解釜中通入水蒸气后，水蒸气能够在水解釜内均匀通过。
所述排渣室内对称设置有两个冷凝塔，冷凝塔靠近排渣管的出口端位置，以利于蒸汽与渣的分离，同时降低排渣时的噪音。
所述进气口由冷凝塔侧壁上均匀分布的进气孔组成。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1）本发明通过将排渣室设置成一个密闭的空间和排渣室内设置冷凝塔，水解釜内反应完成后，含有酸性气体的残余水蒸气和废渣同时排入排渣室，残余水蒸气经进气口进入冷凝塔被冷凝为液滴落下，进入循环水池，对酸性气体进行冷凝回收，保护了环境。
2）通过在冷凝塔的进气口上方设置聚液管，可防止冷凝后的液体沿塔壁从进气口流出。
3）在水解釜内设有进液芯管，可在生物质进行部分水解完成后，在不降压降温的条件下直接添加催化剂，提高了水解效率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1中冷凝塔结构示意图。
图3为图1中排渣室的俯视图。
具体实施方式
一种生物质水解装置，如图1、图2和图3所示，包括水解釜1和密闭的排渣室2，所述水解釜1顶部设有进料口14、上部两侧壁上分别设有催化剂进口15和出气管16、下部侧壁设有进气管17、底部设有排渣口3，催化剂进口15连接有位于水解釜1内部的进液芯管20，进液芯管20呈倒L形结构，进液芯管20的竖直段下端位于水解釜1下部，进液芯管20的竖直段上均匀分布有孔直径为2mm的出液孔，进液芯管内径截面积为出液孔面积之和的两倍，水解釜1内还设有纵截面呈倒梯形结构的蒸汽均布筒18，蒸汽均布筒18上、下无底，其纵截面呈倒梯形结构，所述蒸汽均布筒18上均匀分布有孔直径为8mm的出气孔，蒸汽均布筒18靠近进气管17的位置位于进气管17上方，排渣口3通过排渣管4与排渣室2相连，排渣管4的进口端处设有电动球阀13，排渣室2内对称设有两个冷凝塔5，冷凝塔5靠近排渣管4的出口端位置，冷凝塔5上部位于排渣室2外，冷凝塔5上部设有喷头6、中下部设有进气口7、底部一侧设有出水口8，进气口7由冷凝塔5侧壁上均匀分布的进气孔组成，所述冷凝塔5内还设置有位于进气口7上方的聚液管9，聚液管9的上部直径大于下部直径，所述喷头6和出水口8下部通过管道与循环水池10相连，出水口8与循环水池10之间还设有内装有石子的过滤池12，过滤池12位于循环水池10上部的外侧，循环水池10与过滤池12之间设有进水口19，进水口19位于过滤池12的下侧壁，连接喷头6的管道上还设有循环泵11，电动球阀13和循环泵11的电路中均设有延时继电器。
工作过程：进气管17连接有低压低温水蒸气（170～180℃、0.6～1.0MPa的水蒸气）管道和高温高压水蒸气（210～230℃、2.0～2.5MPa的水蒸气）管道，将生物质与催化剂（稀无机酸和FeCl3）混合，通入低温低压水蒸气，生物质中半纤维素发生一次水解，同时排放一次水解的气相，当生物质中半纤维素水解完后，切换通入高温高压水蒸气，生物质中纤维素发明二次水解，同时排放二次水解的气相，直至二次水解反应结束。当水解釜1内压力降至0.70MPa时，电动球阀13快速打开（排渣前，循环泵11启动，循环水正常后再排渣，电动球阀13和循环泵11可以同时启动，分别设置延时继电器，电动球阀13延时启动），残余水蒸气和废渣在一定压力作用下同时排入排渣室2，残余水蒸气从进气口7进入冷凝塔5，在塔内上升过程中被雾化的水相冷凝为液滴落下经过滤后（过滤残渣）进入循环水池10，酸性气体被水吸收的同时进入循环水池10，循环水经循环泵11打压后进入冷凝塔5。工作完成后，先关闭电动球阀13，循环泵11延时关闭，避免水蒸气排入大气中。

Claims (7)

1.一种生物质水解装置，其特征在于，包括水解釜和密闭的排渣室，所述水解釜底部设有排渣口，排渣口通过排渣管与排渣室相连，排渣室内设有冷凝塔，冷凝塔上部设有喷头、中下部设有进气口、底部一侧设有出水口，所述冷凝塔内还设置有位于进气口上方的聚液管，聚液管的上部直径大于下部直径，所述喷头和出水口下部分别通过管道与循环水池相连，连接喷头的管道上还设有循环泵。
2.根据权利要求1所述的生物质水解装置，其特征在于，所述出水口与循环水池之间还设有过滤池，过滤池位于循环水池上部的外侧，循环水池与过滤池之间设有进水口。
3.根据权利要求2所述的生物质水解装置，其特征在于，所述排渣管的进口端处设有电动球阀，电动球阀和循环泵的电路中均设有延时继电器。
4.根据权利要求3所述的生物质水解装置，其特征在于，所述水解釜上部侧壁上设有催化剂进口，所述催化剂进口连接有位于水解釜内部的进液芯管，进液芯管上均匀分布有出液孔，进液芯管的内径截面积大于出液孔的面积之和。
5.根据权利要求4所述的生物质水解装置，其特征在于，所述水解釜内还设有蒸汽均布筒，所述蒸汽均布筒上、下无底，其纵截面呈倒梯形结构，所述蒸汽均布筒上均匀分布有出气孔。
6.根据权利要求5所述的生物质水解装置，其特征在于，所述排渣室内对称设置有两个冷凝塔，冷凝塔靠近排渣管的出口端位置。
7.根据权利要求1-6任一所述的生物质水解装置，其特征在于，所述进气口由冷凝塔侧壁上均匀分布的进气孔组成。
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