CN106520167A

CN106520167A - 一种内循环式木醋液生产及净化装置

Info

Publication number: CN106520167A
Application number: CN201611218409.6A
Authority: CN
Inventors: 徐建; 曲永水; 杜晓佳; 李宏强
Original assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Priority date: 2016-12-26
Filing date: 2016-12-26
Publication date: 2017-03-22

Abstract

本发明公开了一种内循环式木醋液生产及净化装置，该装置由生物质类固体废弃物热解炉、显示控制触摸屏、两段式净化塔、粗净塔、木醋液净化塔构成，其中生物质类固体废弃物热解炉由热解气提供热源；两段式净化塔由两段木炭装填板、温度与压力传感系统构成；木醋液净化塔由膜分离装置与精馏净化装置耦合而成。本设备采用触摸屏操作，动态显示燃烧气/燃料油流速、热解气回流比、两段式净化塔加热功率、温度、压力、时间等参数，并通过无纸记录仪进行数据记录。本装置适用于生物质原料热解制备木醋液，兼具精制功能，具有集成化及自动化程度高等优点。将生物质类固体废弃物热解过程与木醋液精制过程相耦合，可以根据处理物料性状及所得产品品质需求采用相应的热解与分离条件。

Description

一种内循环式木醋液生产及净化装置

技术领域

本申请涉及生物质连续热解及后续处理装置，特别是涉及一种内循环式木醋液生产及净化装置。

背景技术

在生物质利用多元化的今天，热解气化仍然是目前应用比较成熟的、对产业政策依赖较少的利用技术之一，在我国也得到了广泛的示范及产业推广，特别是气、炭、液联产的方式，对于改善我国农村能源结构、合理利用秸秆、缓解因秸秆焚烧造成的空气污染等均具有重要意义。在生物质热解气化的过程中，除了产生可供农村居民使用的清洁燃气以外，还会产生生物质碳、焦油和木醋液等副产品，其中木醋液是一种赤褐色水溶性混合物溶液，其中含有机酸、醇、醛、酮、酯、苯、酚等多种有机化合物，可广泛应用于农业生产、土壤修复、医药保健等领域。现在木醋液日本应用得最普遍，从农业到人们的日常生活用品，都有木醋液产品，乃至于饮品，有的零售价高达20美元/公斤。在日本每年生产销售量大约为4万吨。日本对木醋液进行了大量研究，发现木醋液的稀释液或木醋液与木炭粉的混合物适用于某些作物时，具有明显的促进生长从而达到增产的效果。同时日本还对木醋液对多种植物的生长影响进行了实验，包括对果树生长情况的影响和对果实生长和质量的影响进行了研究，研究发现木醋液在选择合适的喷洒浓度和喷洒时期对作物进行喷洒时不但能够提高作物的产量而且有的作物其营养成分和糖的含量也有所提高。日本研究还发现，根据不同用途采取不同的精制方法得到的木醋液，可作为食品添加剂(熏液等)。在日本，熏液作为食品添加剂，具有熏香感和醋酸臭，有使鱼、肉脱臭、保鲜，防止油脂、维生素A被氧化以及防腐杀菌的作用。并且日本很早就已经开发出以木醋液为主要有效成分的饮料“森林醋”。

我国目前在木醋液生产与应用方面也取得了一系列的进展，专利号为CN201010287261.8的专利公布了一种生物质炭、气、油与木醋液联产系统及联产方法，通过水冷装置气液分离出来的混合液中的木醋液和木焦油进行分离的液态分离。专利号为CN201610000572.9的专利公布了将生物质制棒后热解制备水煤气、焦油和木醋液的过程。专利号为CN201610023824.X的专利介绍了由秸秆制粒、热解、吸附及减压蒸馏制备精致木醋液的方法，该方法制备的木醋液经臭氧或紫外光照处理，除去了木醋液中木焦油及大部分苯酚等有害物质。专利号为CN201410121926.6的专利公布了由大豆秸秆、蓖麻杆及棉花秸秆在560℃-600℃下热解制备木醋液及木醋液水溶肥的工艺。专利CN201210476752.6中将小麦秸秆热解后所得粗木醋液静置30天后去中层精馏制备木醋液。专利CN201510150488.0介绍了使用在木醋液生产过程中利用炉温余热蒸馏精制的办法。

其他相关生物质气化专利还有：CN200910021633.X(一种利用杏壳制备木醋液的办法)，CN201310464143.3(一种木醋液在制作过程中除焦油的方法)，CN201510873477.5(一种酶解-蒸馏-吸附两盒进行木醋液精制的方法)，CN200910153436.3(一种合成木醋液机器生产方法和用途)，CN20130595264.1(一种木醋液精制设备)，CN201610078636.7(一种利用农作物秸秆生产木醋液的装置)，CN201310464142.9(环保型生物质弃物无氧碳化生产木醋液木炭的密闭设备)，CN200910089412.6(利用沙棘枝干制备炭和木醋液的方法)等。

综上，现有的木醋液制备工艺在木醋液制备过程中，静置分离是其重要的分离手段，在这一过程中也易造成二次污染，因此，有必要进一步开发经济高效、集成化程度高、奋力效果好的的木醋液制备设备。

发明内容

【发明目的】本发明的目的是设计一种内循环式木醋液生产及净化装置，具有自动、智能化程度高，人机交流简易、方便等优点，为制备各种精制木醋液产品奠定基础。

【本发明的构思】针对目前木醋液生产及精制过程的缺点，本发明将生物质类固体废弃物热解过程与木醋液精制过程相耦合，可以根据处理物料性状及所得产品品质需求采用相应的热解与分离条件。

【本发明技术方案】

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明实施方式一种内循环式木醋液生产及净化装置，该装置包括：

生物质类固体废弃物热解炉、显示控制触摸屏、两段式净化塔、粗净塔、木醋液净化塔构成，其中生物质类固体废弃物热解炉由热解气提供热源；两段式净化塔由两段木炭装填板、温度与压力传感系统构成；木醋液净化塔由膜分离装置与精馏净化装置耦合而成；

上述内循环式木醋液生产及净化装置中，所述生物质类固体废弃物热解炉的进料仓位于炉体中部，启动时由燃料油提供热源，后续由热解气提供能量；热解所得粗燃气回流进炉内进行初次净化，控制一定停留时间后，燃气进入净化釜；该装置底部设有放空阀门，上端设有取样口，并在底端安有气体体积积分仪与压力表，炉底部开有灰分清理口。

上述内循环式木醋液生产及净化装置中，所述两段式净化塔采用塔板装填的方式载有两层吸附材料，吸附材料就地选用热解所得木炭，进一步吸附气体中灰分与焦油；净化塔采用分段控温方式调节温度进而调节吸附能力。

上述内循环式木醋液生产及净化装置中，所述两段式净化塔顶端接有阀门，通过控制、调节阀门大小，控制所得二次燃气回流比例，并通过压力表与气体体积积分流量计分别显示、计算回流与净化气体体积。

上述内循环式木醋液生产及净化装置中，所述粗净塔采用螺旋分离的方式将所得液体分为三层，中部及底部分别开有一孔，取中层进入后续精制装置对木醋液进行精制；底部液体为木焦油产品(E)。

上述内循环式木醋液生产及净化装置中，所述木醋液净化塔，采用膜分离的方式对所得木醋液进行组分分离，根据生产需要，分别可制备用于医疗保健的A、浸种的B、改良土壤液C以及驱虫剂D，

上述内循环式木醋液生产及净化装置中，所述设备采用PLC或MCGS自动化控制，触摸屏操作，动态显示加热输出功率、温度、压力、时间、气体流量集体积等参数。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施方式提供的集内循环式木醋液生产及净化装置集成化、功能化程度高，方便实用。

本发明具有以下特点和优势：

1.内热式加热炉对生物质类废弃物进行热解，通过燃气回流与回用，减少二次污染，并减少外源能量摄入；

2.设备智能化程度较高，控制面板可控参数多，如湿度，温度，压力，流速，回流比，工作时间等；

3.多级膜分离耦合，制得不同组分与用途的精制木醋液产品，提高了热解气化效率与燃气的热值；

4.结构简单，结合紧凑，设备造价低；

5.可适用于多种固体废弃物的处理，设备适用性强；

6.可燃气回用，运营成本低，杜绝二次污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的集内循环式木醋液生产及净化装置示意图；

图中各标号对应的部件为：1-热解炉；2-净化釜；3-粗净塔；4-木醋液净化塔；A、B、C、D-精制木醋液；E-木焦油产品；F-燃料油。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例1

单次处理5kg稻壳制备木醋液

首先检查整个装置的气密性。

其次称取一定质量的稻壳，并测量粒径(0.3-0.45mm为例)，装填至炉内，关好炉门；称量500g稻壳木炭装填至净化釜；分别选取中空纤维超滤膜、纳滤膜与反渗透膜串联组装精制木醋液净化塔。

设定热解炉温度为400℃，打开燃料油阀门，对热解炉进行加热；调节热解炉气体回流阀门，回流比为5：1；加热10分钟后打开炉内燃气回流阀，以燃气为热源对热解炉进行加热；关闭燃料油阀门。分别设定净化釜上下段温度为200℃与150℃，打开粗净釜内中层出液口阀门，粗木醋液以100mL/min进入精化塔，可得产品A、B、C与D。四者有机酸含量分别为7.2％、6.5％、5.6％与9.6％，密度为1.0220g/cm³、1.0160g/cm³、1.0100g/cm³与1.0300g/cm³，pH值为3.2、3.6、3.7与2.8，主要成分见表1。

表1稻壳木醋液产品成分分析

实施例2

单次处理5kg玉米秸秆制备木醋液

首先检查整个装置的气密性。

其次称取5kg的玉米秸秆，并测量粒径(0.2mm以下为例)，装填至炉内，关好炉门；称量500g玉米秸秆木炭装填至净化釜；分别选取中空纤维超滤膜与反渗透膜串联组装精制木醋液净化塔。

设定热解炉温度为500℃，打开燃料油阀门，对热解炉进行加热；调节热解炉气体回流阀门，回流比为9：1；加热10分钟后打开炉内燃气回流阀，以燃气为热源对热解炉进行加热；关闭燃料油阀门。分别设定净化釜上下段温度为300℃与200℃，打开粗净釜内中层出液口阀门，粗木醋液以100mL/min进入精化塔，可得产品A、B与D。四者有机酸含量分别为6.8％、7.1％与8.6％，密度为1.0310g/cm³、1.0210g/cm³与1.0130g/cm³，pH值为3.5、4.1与3.2，主要成分见表2。

表2玉米秸秆木醋液产品成分分析

实施例3

单次处理5kg木屑制备木醋液

首先检查整个装置的气密性。

其次称取5kg木屑，装填至炉内，关好炉门；称量500g木屑木炭装填至净化釜；分别选取纳滤膜与反渗透膜串联组装精制木醋液净化塔。

设定热解炉温度为400℃，打开燃料油阀门，对热解炉进行加热；调节热解炉气体回流阀门，回流比为8：1；加热10分钟后打开炉内燃气回流阀，以燃气为热源对热解炉进行加热；关闭燃料油阀门。分别设定净化釜上下段温度为250℃与200℃，打开粗净釜内中层出液口阀门，粗木醋液以50mL/min进入精化塔，可得产品A、B、C。四者有机酸含量分别为8.1％、7.6％与6.9％，密度为1.1124g/cm³、1.0942g/cm³与1.0674g/cm³，pH值为3.8、4.1与3.1，主要成分见表3。

表3木屑木醋液产品成分分析

综上所述，本发明实施例的木醋液制备及精制设备，安装方便、操作简单，可以根据生产实际进行工艺调节。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种内循环式木醋液生产及净化装置，其特征在于，该装置包括：生物质类固体废弃物热解炉、显示控制触摸屏、两段式净化塔、粗净塔、木醋液净化塔构成，其中生物质类固体废弃物热解炉由热解气与燃料油提供热源；两段式净化塔由两段木炭装填板、温度与压力传感系统构成；木醋液净化塔由膜分离装置与精馏净化装置耦合而成。本设备采用触摸屏操作，动态显示燃烧气/燃料油流速、热解气回流比、两段式净化塔加热功率、温度、压力、时间等参数，并通过无纸记录仪进行数据记录。

2.如权利要求1所述的内循环式木醋液生产及净化装置，其特征在于将秸秆、木屑、稻壳等不同生物质原料添加到热解炉料斗中，启动时由燃料油提供热源，后续由热解气提供能量；热解所得粗燃气回流进炉内进行初次净化，控制一定停留时间后，燃气进入净化釜；该装置底部设有放空阀门，上端设有取样口，并在底端安有气体体积积分仪与压力表，炉底部开有灰分清理口。

3.如权利要求1或2所述的内循环式木醋液生产及净化装置，其特征在于热解所得一次燃气通过两段式净化塔进行初步净化，净化塔采用塔板装填的方式载有两层吸附材料，吸附材料就地选用热解所得木炭，吸附气体中灰分与焦油；净化塔采用分段控温方式调节温度进而调节吸附能力。

4.如权利要求1或3所述的内循环式木醋液生产及净化装置，其特征在于，所述两段式净化塔顶端接有阀门，通过控制、调节阀门大小，控制所得二次燃气回流比例，并通过压力表与气体体积积分流量计分别显示、计算回流与净化气体体积。

5.如权利要求1所述的内循环式木醋液生产及净化装置，其特征在于：粗净塔采用螺旋分离的方式将所得液体分为三层，中部及底部分别开有一孔，取中层进入后续精制装置对木醋液进行精制；底部液体为木焦油产品(E)。

6.如权利要求1所述的内循环式木醋液生产及净化装置，其特征在于：木醋液净化塔，采用膜分离的方式对所得木醋液进行组分分离，根据生产需要，分别可制备用于医疗保健的A、浸种的B、改良土壤液C以及驱虫剂D。

7.如权利要求1所述的内循环式木醋液生产及净化装置，其特征在于：设备采用PLC或MCGS自动化控制，触摸屏操作，动态显示加热输出功率、温度、压力、时间、气体流量集体积等参数。