CN107312184B - 一种采用生物质原料快速聚合腐植酸的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用生物质原料快速聚合腐植酸的装置及方法，包括：反应器、反应液循环系统、加热系统、药液补加系统、接收装置和废气余热回收装置，所述药液补加系统与所述反应器连通，所述反应液循环系统分别与所述反应器、所述加热系统连通，用于将所述反应器中的反应液抽送到所述加热系统后，再送入所述反应器，形成循环加热回路；所述反应器的出料口与所述接收装置的进料口连通，所述接收装置的排气口与所述废气余热回收装置连通。本发明能够克服了现有设备中难以维持反应恒温恒压的问题，实现快速聚合腐植酸且环保节能。

Description

一种采用生物质原料快速聚合腐植酸的装置及方法

技术领域

本发明涉及快速聚合腐植酸的技术领域，特别涉及一种采用生物质原料快速聚合腐植酸的装置及方法。

背景技术

腐植酸是天然大分子有机聚合物，含有多种活性基团——羧基、酚羟基、醇羟基、醌基、羰基等，具有络(螯)合、吸附、渗透、粘结、交换、稀释、缓释、稳定、表面活性等物理、化学特性和生物活性，已经成为国民经济可持续发展的绿色动力物质。根据生产腐植酸原料的不同，将腐植酸分为有机矿物源腐植酸和非矿物源生物质腐植酸。有机矿物源腐植酸以风化煤、泥炭、褐煤为原料，经提取、加工得到。非矿物源生物质腐植酸以工农业生产的非矿物源生物质副产物为原料，采用生物技术或化学技术加工得到。

有机矿物源腐植酸来源于不可再生的煤炭资源，产能和价格受到严重制约。生物质腐植酸来源于可再生的生物质资源，如秸秆、林业废弃物、畜禽养殖废弃物等，资源量丰富，因此生物质腐植酸将成为腐植酸产业发展的重要方向。但生物质腐植酸的起步比较晚，《腐植酸》期刊2013年第1期“腐植酸类肥料分类(讨论稿)”才正式提取生物质腐植酸的概念。受生产技术和配套设备的限制，生物质腐植酸产业的发展比较缓慢。

目前市场上的生物质腐植酸是以糖蜜、农副产品加工下脚料等为原料，通过生物发酵的方法制备生产得到的，这种方法得到的生物质腐植酸中仅含有黄腐酸，且产品化学成分的骨架里面苯环很少，腐植酸的生产周期长，根据原料及发酵工艺的差异，生产周期可在几周到2年不等，而且由于反应过程中的温度难以控制，导致反应不充分，反应速率慢。

近年，为改善和提高对腐植酸的生产效率和提取出现了不同的设备，例如中国申请号为：201310548129.1的发明专利《从垃圾渗液中提取腐植酸的工艺及专用装置》公开了一种能够将垃圾渗液中的腐植酸提取出来左外农业肥料使用的工艺及专用装置，而在中国申请号为：201410487433.4的发明专利《生活污泥提取腐植酸的设备及方法》公开了一种能能够从生活污泥中高效提取腐植酸且操作方法简单的设备；再如中国申请号为：201610963621.9的发明专利《从风化煤中提取腐植酸的装置及方法》公开了包括：磨粉机、分离器、碱反应桶、酸反应桶、循环泵、过滤器、干燥机；并通过使用过滤器快速过滤的方式，将洗涤过程耗时大大缩短，可在2小时内完成，澄清洗涤设备大量减少，同时可以将腐植酸液高度浓缩，减少腐植酸干燥设备的投用，并大幅降低了干燥蒸汽的消耗。但在现有公开的腐植酸聚合/提取的设备中主要用于从垃圾处理、生活污泥、风化煤中中提取腐植酸，并没有以生物质为原料快速聚合腐植酸的装置公开。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用生物质原料快速聚合腐植酸的装置及方法，能够克服了现有设备中难以维持反应恒温恒压的问题，实现快速聚合腐植酸且环保节能。

为实现上述目的，本发明提供了一种采用生物质原料快速聚合腐植酸的装置，包括：反应器、反应液循环系统、加热系统、药液补加系统、接收装置和废气余热回收装置；

所述药液补加系统与所述反应器连通；

所述反应液循环系统分别与所述反应器、所述加热系统连通，用于将所述反应器中的反应液抽送到所述加热系统后，再送入所述反应器，形成循环加热回路；

所述反应器的出料口与所述接收装置的进料口连通，所述接收装置的排气口与所述废气余热回收装置连通。

优选地，上述技术方案中，所述的反应器，包括：反应器罐体、反应器进料阀、反应器出料阀、反应器进汽口、反应器排气口、反应液循环进、和反应液循环出口、药液补加口以及出料管道；

所述反应器罐体由中部的圆柱形筒体、上锥体和下锥体三部分组成；其中，所述上锥体设置有第一反应液循环进口、反应器排气口和药液补加口；所述圆柱形筒体中部设置有第二反应液循环出口；所述下锥体设置有反应液循环进口、反应器进汽口和出料管道；

所述药液补加口与药液补加系统相连接；所述反应器的反应液循环出口、所述反应液循环进口均与所述反应液循环系统连通，所述反应器的出料阀经所述出料管道与所述接收装置相连通。

优选地，上述技术方案中，所述的反应液循环系统，包括循环泵和循环管路，所述的循环泵为离心泵，所述循环管路包括进液管道和出液管道；

所述加热系统，包括：加热器、蒸汽进口以及蒸汽出口；

所述所述蒸汽进口设置在所述加热器的上部，所述蒸汽出口设置在所述加热器的下部，所述反应液循环系统的进液管道与所述加热器的底部连通，所述反应液循环系统的所述出液管道的进液口与所述加热器中上部连通，所述出液管道分两支路与所述加热器连通。

优选地，上述技术方案中，所述接收装置由接收罐进料口、气液分离器、接收罐体、接收罐下锥体以及输送泵组成；

所述接收罐进料口的一端经出料管道与所述反应器连通，其另一端与所述气液分离器连通，所述气液分离器的出料口与所述接收罐体连通，所述接收罐体的底部与所述接收罐下锥体连通，所述接收罐下锥体经管道与所述输送泵的进料口连通。

优选地，上述技术方案中，所述废气余热回收装置包括回收装置进汽口、与所述回收装置进汽口连通的喷射式冷凝器、污水槽以及冷凝器，所述所述喷射式冷凝器的出液口与所述污水槽的上部连通，所述冷凝器与所述污水槽的顶部连通。

本发明的另一个目的是提供一种使用本发明的装置采用生物质原料快速聚合腐植酸的方法，其包括如下步骤：

A、原料混合：将破碎后的生物质原料、反应药液和水混合均匀后置入反应器；

B、原料反应：原料置入反应器后，通入蒸汽至温度达到100-120℃，维持3-7min，保压至0.7-0.8MPa，原料反应开始；

C、循环反应：原料反应开始后，反应液循环系统将反应器中的反应液抽送到加热系统后，再送入反应器，对反应液反复循环加热；

D、补充反应药液：反应液反复循环加热、反应1.5-3小时后，药液补加系统向反应器补充反应药液；

E、气体与液固混合物的分离：补充反应药液后，反应液继续反应1-1.5小时，打开反应器出料阀，反应液进入接收装置，气液分离器将反应液中的气体与液固混合物的分离；

F、聚合腐植酸：E步骤中分离的气体进入废气余热回收装置，喷射式冷凝器将分离的气体冷凝，变为热污水，分离得到的液固混合物留在接收装置得到腐植酸。

优选地，上述技术方案中，所述A步骤中生物质原料、反应药液以及水的质量比为：1:0.3:3，其中，所述生物质原料为植物、微生物或者以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物，所述反应药液为硫酸镁、硫酸钙、氯化镁、氯化钙、硫酸铵、氯化钡、硝酸锶、氯化铵、碳酸氢铵、硝酸铵以及磷酸二氢铵中的一种或多种。

优选地，上述技术方案中，在所述C步骤中反应液反复循环加热时，加热系统的对反应液的加热温度控制为160-200℃。

优选地，上述技术方案中，在所述D步骤中补充反应药液时药液补充量是生物质原料干重的8％-20％。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明的一种生物质快速聚合腐植酸设备中的反应器，体积大，占地面积小，生产能力大，有利于实现生物质的规模化转化。

2、本发明的一种生物质快速聚合腐植酸设备中的反应液循环系统，通过加热器对反应物料间接加热，而不是不断通入蒸汽加热，从而不会带入蒸汽水导致反应体系含水量高问题，增加后续蒸发浓缩的能耗的问题发生，这有利于降低反应液的含水量，提高液体中固形物的浓度。

3、本发明的一种生物质快速聚合腐植酸设备中，除了向反应器通入蒸汽加热之外，还通过设计反应液循环系统，将反应液循环反复的通过加热器进行加热，有利于保持反应液的加热温度的均匀性和维持反应液的温度恒定，克服了现有设备中难以维持反应恒温恒压的问题，从而有利于生物质均匀、快速彻底的转化为腐植酸，提高了反应效率。

4、本发明的一种生物质快速聚合腐植酸设备中的接收装置，汽液分离器33出口为喇叭形，使汽体排出时膨胀蒸发，从而汽液分离效果好，而且反应结束后，反应液是带压排放，即从高压到常压，反应液温度在180℃左右，进到常压环境就会自然闪蒸，而喇叭口、锥形的设计使闪蒸后的蒸汽迅速派出，有利于闪蒸的进行，汽液分离效果好，有利于降低反应液的含水量，进一步提高了液体中固形物的浓度，而且有利于后续产品的干燥，降低干燥能耗。

5、本发明的一种生物质快速聚合腐植酸设备中的废气余热回收装置，回收效率高达80％，热污水返回配置药液，避免了废气和废水的排放，有利于保护环境。

附图说明

图1是根据本发明的采用生物质原料快速聚合腐植酸的装置的结构示意图；

图2是本发明的反应器和药液补充系统的结构示意图；

图3是本发明的反应液循环系统和加热系统的结构示意图；

图4是本发明的接收装置的结构示意图；

图5是本发明的废气余热回收装置的结构示意图；

主要附图标记说明：

101-反应器，102-药液补加系统，103-反应液循环系统，104-加热系统，105-接收装置，106-废气余热回收装置；

1-圆柱形筒体，2-上锥体，3-下锥体，4-反应器进料阀，5-反应器出料阀，6-反应器进汽口，7-反应器排气口，8-反应液循环出口，,91-第一反应液循环进口，92-第二反应液循环进口，10-药液补加口，11-恒压恒流计量泵，12-药液补加管道，13-隔膜阀，14-支撑耳，15-支撑柱，16-出料管道；

21-进液管道，22-出液管道，23-离心泵，24-加热器，25-蒸汽进口，26-蒸汽出口；

31-接收罐体，32-接收罐进料口，33-气液分离器，34-接收罐下锥体，35-输送泵；

41-回收装置进汽口，42-喷射式冷凝器，43-污水槽，44-冷凝器，45-冷水入口，46-热污水出口，47-冷却水入口，48-冷却水出口。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

图1显示了根据本发明优选实施方式的采用生物质原料快速聚合腐植酸的装置的结构示意图，由图1可知一种采用生物质原料快速聚合腐植酸的装置及方法，包括：反应器101、反应液循环系统103、加热系统104、药液补加系统102、接收装置105和废气余热回收装置106；其中药液补加系统102与反应器101连通，反应液循环系统103分别与反应器101、加热系统104连通，用于将反应器101中的反应液抽送到加热系统104后，再送入反应器，形成循环加热回路；反应器101的出料口与接收装置105的进料口连通，为使得物料输送方便在反应器101的出料口处安装泵送机以泵送物料，接收装置106的排气口与废气余热回收装置106连通。本实施例中为方便反应器101处于直立式，反应器101在底部设置了支撑柱15，优选设置3脚式支撑柱并通过支撑耳14与反应器罐体固定连接。

参看图2，在本实施例中优选的反应器101，包括：反应器罐体、反应器进料阀4、反应器出料阀5、反应器进汽口6、反应器排气口7、反应液循环进口和反应液循环出口8、药液补加口10和出料管道16；更具体的是详细参看图1和图2，反应器罐体由上锥体2、中部的圆柱形筒体1、和下锥体3三部分组成；在本实施例中，反应器罐体的高度与直径的比值为2～5，比值优选3；为更好方便物料从反应器罐体上部进入或便于废气从反应器罐体中排出，上锥体2优选为90°上锥体，同时在上锥体2设置有第一反应液循环进口91、反应器排气口7和药液补加口10，药业补加口10上设置有反应器进料阀4，反应器进料阀4为自压紧式气动阀门，直径为500～800mm；而下锥体3优选为60°下锥体，同时在下锥体3设置有第二反应液循环进口92、反应器进汽口6和出料管道16，出料管道16上设置有反应器出料阀5，反应器出料阀5为气动球阀，直径为100～400mm；一方面60°下锥体有利于物料自然流入出料管道16，另一方面在下锥体3设置有反应器进汽口6，从反应器101的底部通入热气，使得热气在自然上升的过程中与反应器101中的反应液(物料)充分接触吸收热量有利于促进和加快反应。此外，下锥体3设置有的第二反应液循环进口92与上锥体2设置有的第一反应液循环进口91同时从反应器101上下头送入反应液，对向送入的反应液在反应器罐体中部冲散开来，形成对反应液的搅拌作用，使得反应液接触更充分，反应更均匀，而且在圆柱形筒体1中部设置有反应液循环出口8，从上、下椎体对向流入反应器罐体的反应液混合后又经反应液循环出口8混合后流出，又进一步将反应液均匀化，这相比现有的采用机械搅拌形式的设备中，能耗较低，且能够解决反应装置不能设计太大的问题。

再参看1和图3，反应器101的药液补加口10与药液补加系统102相连接；反应器101的反应液循环出口8、反应液循环进口均与反应液循环系统103连通，反应器101的反应器出料阀5经出料管道16与接收装置105相连通。如图3所示，反应液循环系统103，包括循环泵和循环管路的循环泵为离心泵23，循环管路包括进液管道21和出液管道22；而加热系统104，包括：加热器24、蒸汽进口25以及蒸汽出口26；详细参看图3可知，蒸汽进口25设置在加热器24的上部，蒸汽出口26设置在加热器24的下部，反应液循环系统103的进液管道21与加热器24的底部连通，更具体的是与反应器101的圆柱形筒体1中部设置有的反应液循环出口8连通，且反应液循环系统103的出液管道22进液口与加热器24中上部连通，另一端口即出液口分成两个支路分别与反应器101的上、下椎体的第一反应液循环进口91和第二反应液循环进口92连通，从而形成一个循环的回路，这个循环回路在离心泵23和循环管路的相互作用下将反应器101中的反应液反复循环。由于现有的设备大都采用从顶部或底部或腰部单点通入蒸汽加热，这样的加热方式反应器内的温度、压力难以维持恒定，而本发明而中除了设置蒸汽进口25向反应器通入蒸汽加热之外，还通过设计反应液循环系统，将反应液循环反复的通过加热器进行加热，由于是反应液直接经过加热器进行恒定温度的加热，加热后的反应液分两个支路回到反应器内，反应液的温度恒定，对反应器101的温度扰动系数降低了，从而一方面有利于保持反应液的加热温度的均匀性和维持反应液的温度恒定，另一方面由于温度恒定从而有利于保持反应器101内的压力恒定，克服了现有设备中难以维持反应恒温恒压的问题，有利于促进进入反应器的反应液(本实施例中的反应液为生物质和其他药液)均匀、彻底的转化为腐植酸，从而能够快速的聚合出腐植酸；同时反应药液在反应液循环系统103的作用下，通过循环来扰动反应的物料料，强化生物质原料和反应药液的传质传热，使反应更加均匀彻底。经验证，采用本发明的装置试验，通过设置反应液循环系统103反应器的容积可以做到300立方大小，而现有的简单的反应釜仅能做到5立方大小，相比本发明的装置起来极大的满足了工业化生产的需求。此外，本实施例中加热器24的种类包括但不限于双程套管式加热器、列管式加热器、板壳式加热器，本实施例优选列管式加热器，通过列管式加热器对反应器101中循环的液体进行间接加热，有利于反应液循环系统103对反应器101中药液间接加热，而不是通过蒸汽加热，若按照传统的反应器，加热方式为间接加热或直接加热，间接加热反应不均匀，且反应周期长；直接加热要不断通入蒸汽以保持恒定温度和压力，会不断有冷凝水产生，导致反应体系含水量高，增加后续蒸发浓缩的能耗。而采用本装置是在反应液循环系统103的作用下将反应液送至加热器加热进行直接加热，加热过程过无水分的添加，这有利于降低反应液的含水量，提高液体中固形物的浓度。

在生物质与药物的反应过程中，为能及时添加和补充药物，而设置了药液补加系统102，如图1和图2所示药液补加系统102包括药液罐和恒压恒流计量泵11，药液罐的出液口经隔膜阀13与恒压恒流计量泵11的进液口连通，恒压恒流计量泵11的出液口经药液补加管道12与反应器101的药液补加口10连通。

进一步的，本实施例中的接收装置105如图4所示由接收罐进料口32、气液分离器33、接收罐体31、接收罐下锥体34以及输送泵35组成；接收罐进料口32的一端经出料管道16与反应器101的下椎体3连通，其另一端与气液分离器33连通；气液分离器33的出料口与接收罐体31连通，接收罐体31的底部与接收罐下锥体34连通，接收罐下锥体34经管道与输送泵35的进料口连通。气液分离器33设置在接收罐体31的正上方，气液分离器33的出液口中心与接收罐下锥体34的出液口的中心在同一垂直线上，以使得气液分离器33将气液分离后顺利从接收罐下锥体34的出液口在输送泵35的抽送下送出，汽液分离器33出口为喇叭形，使汽体排出时膨胀蒸发，从而汽液分离效果好，而且反应结束后，反应液是带压排放，即从高压到常压，反应液温度在180℃左右，进到常压环境就会自然闪蒸，而喇叭口、锥形的设计使闪蒸后的蒸汽迅速派出，有利于闪蒸的进行，经试验采用本装置进行试验验证时，可实现反应液中15％水分的闪蒸，降低了反应液的含水量，进一步提高了液体中固形物的浓度，有利于后续产品的干燥，降低干燥能耗。

做为本实施例的另一个发明，如图5所示，废气余热回收装置106包括回收装置进汽口41、与回收装置进汽口41连通的喷射式冷凝器42、污水槽43以及冷凝器44。结合图1和图5参看，回收装置进汽口41与气液分离器33的出气口连通，喷射式冷凝器42的顶部设置有冷水入口45，其底部设置有出液口。喷射式冷凝器42的出液口与污水槽43的上部连通，冷凝器44与污水槽43的顶部连通；喷射式冷凝器42先对进入的热汽进一步进行气液分离，分离出的液体流入污水槽43中而分离出的汽体上升进入冷凝器44进行再次冷凝分离，以减少废气的排放，从而实现对热污水的回收；冷凝器44对废汽的冷凝主要是通过在冷凝器44的下部和上部分别设置冷却水入口47和冷却水出口48，冷水从冷却水入口47流入从冷凝器44上部的冷却水出口48逆流流出来达到对废汽的冷却。在污水槽43的底部设置有热污水出口46，回收效率高达80％以上，热污水返102药液补加系统102进行重新利用，避免了废气和废水的排放，有利于保护环境。

本发明的采用生物质原料快速聚合腐植酸的装置，其从物质原料快速聚合腐植酸的过程和方法，包括如下步骤：

原料混合：将破碎后的生物质原料、反应药液和水混合均匀后置入反应器101；

具体是，将破碎后的生物质原料、反应药液和水按1:0.3:3的比例配置原料，本实施例中是将1份生物质原料与0.3份反应药液和3份水(以质量计)混合均匀后置于反应器101中，其中，生物质原料为植物、微生物或者以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物，反应药液为硫酸镁、硫酸钙、氯化镁、氯化钙、硫酸铵、氯化钡、硝酸锶、氯化铵、碳酸氢铵、硝酸铵以及磷酸二氢铵其中的一种或多种，本实施例中生物质原料优选植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物，反应药液优选为氯化铵和硫酸铵，用量为生物质原料干重的15％。

B、原料反应：原料置入反应器101后，从反应器进汽口通入蒸汽至温度达到100-120℃，维持3-7min，保压至0.7-0.8MPa，原料反应开始；

具体是，原料置入反应器101后，打开反应器101的进出汽口的阀门即打开反应器进汽口6阀门和反应器排气口7阀门，缓慢通入蒸汽，至反应器101温度达到100-120℃，本实施例优选105℃，维持3-7min本实施例优选4min，关闭反应器排气口7阀门，至反应器101压力达到0.7-0.8MPa，本实施例优选0.8MPa，关闭反应器进汽口6阀门，原料反应开始。

C、循环反应：原料反应开始后，反应液循环系统103将反应器101中的反应液抽送到加热系统104后，再送入反应器101，对反应液反复循环加热；

更具体的是，原料反应开始后，开启反应液循环出口8阀门和反应液循环进口阀门，同时开启反应液循环泵，循环泵将反应液从反应器101中抽出经反应液循环出口8流出后送入加热系统104，而后从反应液循环进口返回反应器101中，反应液流经加热系统104时被反复循环加热，加热系统104的对反应液的加热为160-200℃。本实施例优选180℃，反应液反复循环次数为每小时4次，由于间隔一定时间的循环反复的将反应液送入到加热器进行加热，而且反应液直接经过加热器进行恒定温度的加热，这有利于保持对反应液的加热温度的均匀性和维持反应液的温度恒定，进入反应器时恒定的温度有利于维持反应器的恒压，克服了现有设备中难以维持反应恒温恒压的问题。

D、补充反应药液：反应液反复循环加热、反应1.5-3小时后，药液补加系统102向反应器101补充反应药液；

具体是，在反应液在反应器101反应1.5-3小时候，本实施例优选2小时，药液补加系统102向反应器101中补充反应药液，而药液补充量是生物质原料干重的8％-20％。

E、气体与液固混合物的分离：补充反应药液后，反应液继续反应1-1.5小时，打开反应器出料阀5，反应液进入接收装置105，气液分离器33将反应液中的气体与液固混合物的分离；

具体是，补充反应药液后继续反应1小时后，打开反应器出料阀5，反应液通过输送管道进入接收装置105优选从接收装置105的中间位置流入，反应液进入接收装置105后在气液分离器33中完成闪蒸，从而将气体与液固混合物进行分离。

F、聚合腐植酸：E步骤中分离的气体进入废气余热回收装置106，喷射式冷凝器42将分离的气体冷凝，变为热污水，分离得到的液固混合物留在接收装置105得到腐植酸；

在本实施里中具体是分离出的气体通过输送管道进入废气余热回收装置106，在喷射式冷凝器42的作用下将蒸汽冷凝，变为热污水，重新收集后用来配置反应药液，而分离得到的液固混合物留在接收装置105得到腐植酸，或者是输送泵35输出至下一提纯工段。

综上所述，使用时本发明的工作过程为：生物质原料从反应器进料口进入后，关闭进料阀，开启反应器进汽阀，通入蒸汽，同时开启反应器排气阀，反应器温度达到105℃后关闭反应器排气阀。开启加热器进汽阀，通入蒸汽。开启反应液循环系统上的管道阀门，同时开启循环泵，循环泵从反应器中部反应液循环出口抽出反应液，反应液流经加热器被加热后通过反应液循环进口分别从反应器底部和顶部进入反应器。反应过程中通过药液补加系统补充药液的损失。反应完成后，打开反应器底部的出料阀，反应液从接收装置进料口沿切线方向进入，在气液分离器中实现气体和液体的分离，液体物料落入接收装置中，从接收装置的底部通过输送泵输送到下废气余热回收装置；气体进入废气余热回收装置，通过喷射冷凝器回收将废气和余热转化为热污水，热污水直接用于配置药液，循环使用。

本发明的一种生物质快速聚合腐植酸设备中的反应器，体积大，占地面积小，生产能力大，有利于实现生物质的规模化转化。本发明除了向反应器通入蒸汽加热之外，还通过设计反应液循环系统，将反应液循环反复的通过加热器进行加热，有利于保持反应液的加热温度的均匀性和维持反应液的温度恒定，克服了现有设备中难以维持反应恒定温度的问题，从而有利于生物质均匀、快速彻底的转化为腐植酸，提高了反应效率。而接收装置，汽液分离效果好，可实现反应液中水分的闪蒸，降低了反应液的含水量，进一步提高了液体中固形物的浓度，有利于后续产品的干燥，降低干燥能耗。此外，废气余热回收装置，回收效率高达80％，热污水返回配置药液，避免了废气和废水的排放，有利于保护环境。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (7)

1.一种采用生物质原料快速聚合腐植酸的装置，包括：反应器（101）、反应液循环系统（103）、加热系统（104）、药液补加系统（102）、接收装置（105）和废气余热回收装置（106），其特征在于：

所述药液补加系统（102）与所述反应器（101）连通；

所述反应液循环系统（103）分别与所述反应器（101）、所述加热系统（104）连通，形成循环加热回路；

所述反应器（101）的出料口与所述接收装置（105）的进料口连通，所述接收装置（105）的排气口与所述废气余热回收装置（106）连通;

所述的反应器（101），包括：反应器罐体、反应器进料阀（4）、反应器出料阀（5）、反应器进汽口（6）、反应器排气口（7）、反应液循环进口、反应液循环出口（8）、药液补加口（10）以及出料管道（16），其中反应液循环进口包括第一反应液循环进口（91）和第二反应液循环进口（92）；

所述反应器罐体由中部的圆柱形筒体（1）、上锥体（2）和下锥体（3）三部分组成；其中，所述上锥体（2）设置有第一反应液循环进口（91）、反应器排气口（7）和药液补加口（10）；所述圆柱形筒体（1）中部设置有反应液循环出口（8）；所述下锥体（3）设置有第二反应液循环进口（92）、反应器进汽口（6）和出料管道（16）；

所述药液补加口（10）与药液补加系统（102）相连接；所述反应器（101）的反应液循环出口（8）、所述反应液循环进口均与所述反应液循环系统（103）连通，所述反应器出料阀（5）经所述出料管道（16）与所述接收装置（105）相连通;

所述的反应液循环系统（103），包括循环泵和循环管路，所述的循环泵为离心泵（23），所述循环管路包括进液管道（21）和出液管道（22）；

所述加热系统（104），包括：加热器（24）、蒸汽进口（25）以及蒸汽出口（26）；

所述蒸汽进口（25）设置在所述加热器（24）的上部，所述蒸汽出口（26）设置在所述加热器（24）的下部，所述反应液循环系统（103）的进液管道（21）与所述加热器（24）的底部连通，所述反应液循环系统（103）的所述出液管道（22）的进液口与所述加热器（24）中上部连通，所述出液管道（22）分两支路与所述加热器（24）连通。

2.根据权利要求1所述的采用生物质原料快速聚合腐植酸的装置，其特征在于，所述接收装置（105）由接收罐进料口（32）、气液分离器（33）、接收罐体（31）、接收罐下锥体（34）以及输送泵（35）组成；

所述接收罐进料口（32）的一端经出料管道（16）与所述反应器（101）连通，其另一端与所述气液分离器（33）连通，所述气液分离器（33）的出料口与所述接收罐体（31）连通，所述接收罐体（31）的底部与所述接收罐下锥体（34）连通，所述接收罐下锥体（34）经管道与所述输送泵（35）的进料口连通。

3.根据权利要求1所述的采用生物质原料快速聚合腐植酸的装置，其特征在于，所述废气余热回收装置（106）包括回收装置进汽口（41）、与所述回收装置进汽口（41）连通的喷射式冷凝器（42）、污水槽（43）以及冷凝器（44），所述喷射式冷凝器（42）的出液口与所述污水槽（43）的上部连通，所述冷凝器（44）与所述污水槽（43）的顶部连通。

4.根据权利要求1-3任一所述的装置采用生物质原料快速聚合腐植酸的方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、原料混合：将破碎后的生物质原料、反应药液和水混合均匀后置入反应器（101）；

B、原料反应：原料置入反应器（101）后，通入蒸汽至温度达到100-120℃，维持3-7min，保压至0.7-0.8 MPa，原料反应开始；

C、循环反应：原料反应开始后，反应液循环系统（103）将反应器（101）中的反应液抽送到加热系统（104）后，再送入反应器（101），对反应液反复循环加热；

D、补充反应药液：反应液反复循环加热、反应1.5-3小时后，药液补加系统（102）向反应器（101）补充反应药液；

E、气体与液固混合物的分离：补充反应药液后，反应液继续反应1-1.5小时，打开反应器出料阀（5），反应液进入接收装置（105），气液分离器（33）将反应液中的气体与液固混合物的分离；

F、聚合腐植酸：E步骤中分离的气体进入废气余热回收装置（106），喷射式冷凝器（42）将分离的气体冷凝，变为热污水，分离得到的液固混合物留在接收装置（105）得到腐植酸。

5.根据权利要求4所述的采用生物质原料快速聚合腐植酸的方法，其特征在于，所述A步骤中生物质原料、反应药液以及水的质量比为：1:0.3:3，其中，所述生物质原料为植物、微生物或者以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物，所述反应药液为硫酸镁、硫酸钙、氯化镁、氯化钙、硫酸铵、氯化钡、硝酸锶、氯化铵、碳酸氢铵、硝酸铵以及磷酸二氢铵中的一种或多种。

6.根据权利要求4所述的采用生物质原料快速聚合腐植酸的方法，其特征在于，在所述C步骤中反应液反复循环加热时，加热系统（104）的对反应液的加热温度控制为160-200℃。

7.根据权利要求4所述的采用生物质原料快速聚合腐植酸的方法，其特征在于，在所述D步骤中补充反应药液时药液补充量是生物质原料干重的8%-20%。

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