CN108854221B - 固液分离装置及对木质纤维素固体残渣进行洗涤的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种固液分离装置及对木质纤维素固体残渣进行洗涤的方法，该装置包括釜体、活塞、搅拌桨、设置有滤孔的分隔板、滤网；釜体的轴向方向贯穿中空，形成腔体，分隔板配合地安装于腔体内，以将腔体分隔成两部分，分别为洗涤腔和排水腔，活塞和搅拌桨配合地安装于洗涤腔中，滤网设置在分隔板朝向搅拌桨的那一面上；在釜体中还分别设置有进料口、进水口、出料口、出液口；进料口、出料口和洗涤腔相连通，进水口、出液口和排水腔相连通。通过采用本固液分离装置不仅可以对预处理木质纤维素固体残渣进行反复洗涤和固液分离，还能输送物料，简化了工序，有效衔接了木质纤维素的预处理和酶水解工段。

Description

固液分离装置及对木质纤维素固体残渣进行洗涤的方法
技术领域
本发明涉及废弃物资源化利用和节能减排领域，具体涉及一种固液分离装置及对木质纤维素固体残渣进行洗涤的方法。
背景技术
木质纤维素包括农作物秸秆、林业生产和加工废弃物等资源，主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。纤维素和半纤维素经酶解可转化为葡萄糖、木糖等单糖平台化合物，再经生物或化学催化转化为高附加值的生化产品，如乙醇、乳酸、柠檬酸等等，木质素可作为原料用于制备水泥减水剂、胶黏剂、吸附剂等产品。然而，木质纤维素的致密结构阻碍了纤维素和半纤维素的高效酶解。预处理有助于打破木质纤维素的致密结构，促进纤维素和半纤维素的酶解。预处理技术有多种，主要归类为物理法、化学法、生物法和综合法四种。木质纤维素在预处理过程中通常会产生抑制酶解和发酵的物质，通过反复洗涤和固液分离可以显著降低甚至消除抑制物在木质纤维素固体残渣中的残存，有利于后续的高效酶解和发酵。现有工艺通常采用多级螺旋挤料的方式实现对木质纤维素固体残渣的反复洗涤、固液分离和物料输送，工序繁多且制造成本较高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的旨在提供一种固液分离装置，以用于对木质纤维素固体残渣进行反复洗涤，减少工序，减低成本。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种固液分离装置，用于对木质纤维素固体残渣进行反复洗涤，所述固液分离装置包括釜体、活塞、搅拌桨、设置有滤孔的分隔板、滤网；其中，
所述釜体的轴向方向贯穿中空，形成腔体，分隔板配合地安装于腔体内，以将腔体分隔成两部分，分别为洗涤腔和排水腔，活塞和搅拌桨配合地安装于洗涤腔中，滤网设置在分隔板朝向搅拌桨的那一面上，以将分隔板中的滤孔覆盖住；
在所述釜体中还分别设置有进料口、进水口、出料口、出液口；其中，进料口、出料口和洗涤腔相连通，进水口、出液口和排水腔相连通。
所述进料口高于出料口，进水口高于出液口。
所述釜体倾斜设置，倾斜角度≤5°，以使得出液口处于最低点。
在所述进料口、进水口、出料口、出液口中安装有球阀开关。
在所述进水口中还安装有流量计。
在所述釜体中还设置有用于观察腔体内情况的窗口。
所述进料口距活塞起始位置10-20mm，出料口位于搅拌桨的正下方。
所述进料口和出料口的口径大于进水口和出液口的口径。
所述滤孔的直径为10-20mm，滤网的网孔直径小于物料直径。
本发明的另一目的在于提供一种对木质纤维素固体残渣进行反复洗涤的方法，该方法采用上述的的固液分离装置进行，包括如下步骤：
S1、物料输入
将预处理后的木质纤维素浆料通过进料口输入至釜体的洗涤腔中；
S2、固液分离
推动活塞朝搅拌桨方向移动，挤压木质纤维素浆料，液体由滤网和滤孔流入排水腔，打开出液口排出废液；木质纤维素固体残渣则被截留在洗涤腔体中，随着活塞的逐步推进，木质纤维素固体残渣中的残留液被挤出，实现固液分离；
S3、洗涤
经过固液分离后，活塞返回起始位置，关闭出液口，开启搅拌桨，打散固体残渣后再关闭搅拌桨；再打开进水口，按6:1-10:1的液固比加入足量的水后关闭进水口，开启搅拌桨，转速为100-300rpm，搅拌5-10min后关闭搅拌桨，再按照上述步骤S2的操作过程进行固液分离；重复步骤S2和S3可在釜体内对木质纤维素固体残渣进行反复洗涤；
S4、物料输出
洗涤结束并固液分离后，将活塞拉回10-50mm，开启搅拌桨，打散固体残渣后再关闭搅拌桨；打开出料口，将活塞向出料口方向推进，输送木质纤维素固体残渣由出料口输出到下一反应釜中；物料输出完毕后，关闭出料口，活塞回复到起始位置，为下一批物料的洗涤做好准备。
本发明的有益效果在于：
通过采用本固液分离装置不仅可以对预处理木质纤维素固体残渣进行反复洗涤和固液分离，还能输送物料，简化了工序，有效衔接了木质纤维素的预处理和酶水解工段，而且本固液分离装置设计巧妙、结构简单，制作成本低，可广泛推广应用。
附图说明
图1为本发明实施例提供固液分离装置的结构示意图；
图2为桨叶式搅拌桨的结构示意图；
图中：1、釜体；2、活塞；3、搅拌桨；4、分隔板；5、滤网；11、洗涤腔；12、排水腔；13、进料口；14、进水口；15、出料口；16、出液口；21、活塞主体；22、推拉杆；41、滤孔；31、叶片。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
参阅图1所示，本实施例提供的固液分离装置包括釜体1、活塞2、搅拌桨3、设置有滤孔41的分隔板4、滤网5。
其中，该釜体1的轴向方向贯穿中空，形成腔体，分隔板4配合地安装于腔体内，以将腔体分隔成两部分，分别为洗涤腔11和排水腔12，排水腔12的长度为洗涤腔的1％-10％，活塞2和搅拌桨3配合地安装于洗涤腔11中，该活塞2主要由活塞主体21和推拉杆22组成，活塞主体22在推拉杆21的推拉作用下，可在洗涤腔11中来回移动；滤网5则设置在分隔板4朝向搅拌桨3的那一面上，以将分隔板4中的滤孔41覆盖住，具体地，滤孔41的直径为10-20mm，滤网5的网孔直径小于物料直径，以高效地实现对固体残渣的挤压过滤。搅拌桨3采用桨叶式搅拌桨，如图2所示，有2-6个叶片31，叶片31为圆柱体或长方体，叶片长度为洗涤腔11内径的90％-95％，叶片处在同一平面，其宽度和高度取决于物料处理量，以实现对物料进行高效搅拌。
在该釜体1中还分别设置有进料口13、进水口14、出料口15、出液口16；其中，进料口13、出料口15和洗涤腔11相连通且进料口13高于出料口15，进料口13距活塞2起始位置10-20mm，以便于活塞2对固体残渣的挤压，而出料口15则位于搅拌桨3的正下方，以便于搅拌后残渣的排放；进水口14、出液口16则和排水腔12相连通且进水口14高于出液口16，如此，当活塞2对固体残渣进行挤压时，残液即可从出液口16中排出。
在进料口13、进水口14、出料口15、出液口16中均安装有球阀开关，以便于调节控制各开口的开关，此外，为了便于知道进水量的多少，以实现对木质纤维素固体残渣进行高效的反复清洗，在进水口14中还安装有流量计；同时，为了便于固体残渣的进料和出料，进料口13和出料口15的口径大于进水口14和出液口16的口径。
另外，为了便于出液口16的排液，同时也不影响出料口15的出料，该釜体1倾斜设置，倾斜角度≤5°，安装有活塞2的那一端高，安装有搅拌桨3的那一端低。同时，为了便于观察腔体内的固体残渣的清洗情况，在釜体的表面中还设置有用于观察的窗口。
本发明的另一目的在于提供一种对木质纤维素固体残渣进行反复洗涤的方法，该方法采用上述的的固液分离装置进行，包括如下步骤：
S1、物料输入
将预处理后的木质纤维素浆料通过进料口输入至釜体1的洗涤腔11中；
S2、固液分离
推动活塞2朝搅拌桨3方向移动，挤压木质纤维素浆料，液体由滤网5和滤孔41流入排水腔12，打开出液口16排出废液；木质纤维素固体残渣则被截留在洗涤腔11体中，随着活塞2的逐步推进，木质纤维素固体残渣中的残留液被挤出，实现固液分离；
S3、洗涤
经过固液分离后，活塞2返回起始位置，关闭出液口16，开启搅拌桨3，打散固体残渣后再关闭搅拌桨3；再打开进水口14，按6:1-10:1的液固比加入足量的水后关闭进水口，开启搅拌桨，转速为100-300rpm，搅拌5-10min后关闭搅拌桨3，以实现对固体残渣进行高效地反复洗涤；再按照上述步骤S2的操作过程进行固液分离，重复步骤S2和S3可在釜体内对木质纤维素固体残渣进行反复洗涤；
S4、物料输出
洗涤结束并固液分离后，将活塞2拉回10-50mm，开启搅拌桨3，打散固体残渣后再关闭搅拌桨3；打开出料口15，将活塞2向出料口15方向推进，输送木质纤维素固体残渣由出料口15输出到下一反应釜中；物料输出完毕后，关闭出料口15，活塞2回复到起始位置，为下一批物料的洗涤做好准备。
由此可知，通过采用本固液分离装置不仅可以对预处理木质纤维素固体残渣进行反复洗涤和固液分离，还能输送物料，简化了工序，有效衔接了木质纤维素的预处理和酶水解工段，而且本固液分离装置设计巧妙、结构简单，制作成本低，可广泛推广应用。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种固液分离装置，用于对木质纤维素固体残渣进行反复洗涤，其特征在于，所述固液分离装置包括釜体、活塞、搅拌桨、设置有滤孔的分隔板、滤网；其中，
所述釜体的轴向方向贯穿中空，形成腔体，分隔板配合地安装于腔体内，以将腔体分隔成两部分，分别为洗涤腔和排水腔，活塞和搅拌桨配合地安装于洗涤腔中，滤网设置在分隔板朝向搅拌桨的那一面上，以将分隔板中的滤孔覆盖住；
在所述釜体中还分别设置有进料口、进水口、出料口、出液口；其中，进料口、出料口和洗涤腔相连通，进水口、出液口和排水腔相连通。
2.如权利要求1所述的固液分离装置，其特征在于，所述进料口高于出料口，进水口高于出液口。
3.如权利要求1或2所述的固液分离装置，其特征在于，所述釜体倾斜设置，倾斜角度≤5°，以使得出液口处于最低点。
4.如权利要求1或2所述的固液分离装置，其特征在于，在所述进料口、进水口、出料口、出液口中安装有球阀开关。
5.如权利要求4所述的固液分离装置，其特征在于，在所述进水口中还安装有流量计。
6.如权利要求1所述的固液分离装置，其特征在于，在所述釜体中还设置有用于观察腔体内情况的窗口。
7.如权利要求1所述的固液分离装置，其特征在于，所述搅拌桨为桨叶式搅拌桨，叶片为圆柱体或长方体。
8.如权利要求4所述的固液分离装置，其特征在于，所述进料口距活塞起始位置10-20mm，出料口位于搅拌桨的正下方。
9.如权利要求4所述的固液分离装置，其特征在于，所述进料口和出料口的口径大于进水口和出液口的口径；所述滤孔的直径为10-20mm，滤网的网孔直径小于物料直径。
10.一种对木质纤维素固体残渣进行反复洗涤的方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1所述的固液分离装置进行，包括如下步骤：
S1、物料输入
将预处理后的木质纤维素浆料通过进料口输入至釜体的洗涤腔中；
S2、固液分离
推动活塞朝搅拌桨方向移动，挤压木质纤维素浆料，液体由滤网和滤孔流入排水腔，打开出液口排出废液；木质纤维素固体残渣则被截留在洗涤腔体中，随着活塞的逐步推进，木质纤维素固体残渣中的残留液被挤出，实现固液分离；
S3、洗涤
经过固液分离后，活塞返回起始位置，关闭出液口，开启搅拌桨，打散固体残渣后再关闭搅拌桨；再打开进水口，按6:1-10:1的液固比加入足量的水后关闭进水口，开启搅拌桨，转速为100-300rpm，搅拌5-10min后关闭搅拌桨，再按照上述步骤S2的操作过程进行固液分离；重复步骤S2和S3可在釜体内对木质纤维素固体残渣进行反复洗涤；
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