CN112391189B - 有机酸制造装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种有机酸制造装置及其制造方法，其利用一有机酸制造装置而将一硬质纤维材料经一气化热解步骤、一收集步骤、一活化步骤与一精炼步骤后，使该气化热解所产生的气体被冷凝与精炼蒸馏而产生为精炼有机酸，并借此增进有机酸的制造效率。

Description

有机酸制造装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种有机酸制造装置及其制造方法，特别涉及一种可以有效率制造有机酸的制造装置及其制造方法。
背景技术
一般有机酸也就是木醋液因为富含有利农作物生长的醋酸、甲酸、酚类等促进植物生长的成份，同时可以增加农作物的抵抗力，进而可降低农药的使用量，而且相关的研究中也发现，有机酸也可以用在土壤的改良与活化。
习用的有机酸制造方法中，通常使将木质材料经高温裂解而将其产生的气体直接冷却成液体而成为有机酸，但此方法其高温裂解所产生的蒸气甚高，因此将蒸气冷凝成液体需耗时较久，缺乏效率且生产速度较慢。
发明内容
本发明的目的，在解决先前技术无法有效率生产有机酸的缺点，并提供一种有效率制造有机酸的制造装置及其制造方法为其主要目的。
为达上述目的，本发明提供一种有机酸制造装置，其包含一气化热解单元、一与该气化热解单元连接的收集单元及连接该收集单元另端的一精炼单元，而该气化热解单元包含有一用在容置该硬质纤维材料的第一加热空间、一第二加热空间、至少一界在该第一加热空间与该第二加热空间的间隔单元、一设置在该第一加热空间的第一加热单元及一电性连接该第一加热单元的控制单元；该收集单元包含有一连通在该第二加热空间的第一收集管路、一连接该第一收集管路另端的第一热交换单元、一连接该第一热交换单元另端的第二热交换单元及一连接该第二热交换单元的循环水槽，其中，该循环水槽设置有一与该控制单元电性连接的第二加热单元；该精炼单元包含有一连通该循环水槽的第二收集管路、一连接该第二收集管路另端的蒸馏单元、一连接该蒸馏单元的第三收集管路及一连接该第三收集管路另端的搅拌单元，其中，该蒸馏单元并设有一与该控制单元连接的第三加热单元；其中，该控制单元控制该第一加热单元使该第一加热空间的一加热温度在400℃至500℃间，而该气化热解单元中的气体会由该第二加热空间经由该第一收集管路，在该第一热交换单元与该第二热交换单元冷凝至110℃至150℃间形成为一初级有机酸液而流入该循环水槽；该控制单元控制该第二加热单元使该循环水槽内的该初级有机酸液温度在60℃至90℃间。
本发明的有机酸制造方法是由下列步骤所达成：一气化热解步骤、一收集步骤、一活化步骤及一精炼步骤；而该气化热解步骤是将该硬质纤维材料置放在设有一第一加热空间的气化热解单元，并利用一第一加热单元使该第一加热空间的一加热温度维持在400℃至500℃间，而该硬质纤维材料会在低含氧的状态下进行碳化；该收集步骤，将该硬质纤维材料在气化热解步骤时所产生的气体经降温冷凝至110℃至150℃而为一初级有机酸液，并将该初级有机酸液收集在一循环水槽；该活化步骤，该循环水槽利用一第二加热单元使该循环水槽内的该初级有机酸液的温度维持在60℃至90℃间，并使该初级有机酸液沿一方向旋转形成水旋涡；该精炼步骤，将该初级有机酸液经一蒸馏单元而加热至95℃至110℃后，再将其产生的气体经冷凝后收集至一搅拌单元与一添加物进行搅拌而成为一精炼有机酸。
进一步地，该精炼单元进一步包含一连接该搅拌单元的加料单元，而该加料单元所储存的一添加物为糖蜜、碳水化合物、植物酸，或上述添加物的一组合。
进一步地，该蒸馏单元的温度会维持在95℃至110℃间，并经该第三收集管路的冷凝后流入该搅拌单元而为一精炼有机酸，该搅拌单元并使该精炼有机酸的温度会维持在35℃至40℃间。
进一步地，该循环水槽进一步设有至少一与该控制单元电性连接的马达，该控制单元控制该等马达使循环水槽内的初级有机酸沿一方向旋转形成水旋涡。
进一步地，该第一收集管路进一步设有一与该控制单元电性连接的控制阀。
进一步地，该搅拌单元并设有一电性连接该控制单元的第四加热单元，该第四加热单元使该搅拌单元内的该精炼有机酸温度维持在35℃至40℃间。
进一步地，收集步骤进一步使气化热解步骤产生的气体先经一第一热交换单元降温至220℃至250℃间，再经一第二热交换单元降温至110℃至150℃而冷凝为该初级有机酸液。
通过上述结构与方法，本发明较先前技术具有以下有益功效：(1)本发明其第一收集管路连通该第二加热空间，避免收集到高危险成份的气体，例如：NOx；(2)本发明利用该第一热交换单元与该第二热交换单元使气化热解单元所产生的气体可在较短的时间内冷凝成液体提升该初级有机酸液的生产效率；(3)本发明的该循环水槽可产生水旋涡并使初级有机酸液维持在60℃至90℃间防止初级有机酸液产生沈淀状况，并借此防止初级有机酸所含的木焦油成份产生凝固；(4)本发明的该搅拌单元使该精炼有机酸维持在35℃至40℃间并可与加入的一添加物均匀搅拌。
附图说明
图1：为本发明的有机酸制造装置的系统配置图。
图2：为本发明的有机酸制造装置其制造方法流程图。
图3：为本发明另一实施例的有机酸制造装置的系统配置图。
其中，附图标记：
100 有机酸制造装置
10 气化热解单元
11 第一加热空间
12 第二加热空间
13 间隔单元
14 第一加热单元
15 控制单元
20 收集单元
21 第一收集管路
211 控制阀
22 第一热交换单元
23 第二热交换单元
24 循环水槽
241 马达
25 第二加热单元
30 精炼单元
31 第二收集管路
32 蒸馏单元
33 第三收集管路
34 搅拌单元
35 第三加热单元
36 加料单元
37 第四加热单元
200 有机酸制造方法
210 气化热解步骤
220 收集步骤
230 活化步骤
240 精炼步骤
300 精炼有机酸
400 硬质纤维材料
具体实施方式
关于本发明的技术，请参照图1至图2所示，本发明的有机酸制造方法200是经由一有机酸制造装置100而有效率生产出精炼有机酸300。该有机酸制造装置100包含有一气化热解单元10、一与该气化热解单元10连接的收集单元20及连接该收集单元20另端的一精炼单元30。
该气化热解单元10，包含有一用在容置该硬质纤维材料400的第一加热空间11、一第二加热空间12、至少一界在该第一加热空间11与该第二加热空间12的间隔单元13、一设置在该第一加热空间11的第一加热单元14及一电性连接该第一加热单元14的控制单元15，本实施例中该硬质纤维材料400可以为椰壳、棕梠壳、稻壳、果壳、硬壳类、木片、废木材、稻杆、玉米骨、玉米杆、麦壳、麦杆、茹包(种植菇类后抛弃的太空包)、树皮、树枝、竹杆及废竹料等的农业废弃物，而该等硬质纤维材料400的含水率为8％～18％间。而该间隔单元13会具有多个筛孔(图未示)，该等筛孔会使经该第一加热空间11内的硬质纤维材料400在气化热解后形成活性碳而由此筛孔落入该第二加热空间12中，并方便将活性碳由该第二加热空间12取出及再利用此活性碳。
该收集单元20，包含有一连通在该第二加热空间12的第一收集管路21、一连接该第一收集管路21另端的第一热交换单元22、一连接该第一热交换单元22另端的第二热交换单元23及一连接该第二热交换单元23另端的循环水槽24，其中，该循环水槽24设置有一与该控制单元15电性连接的第二加热单元25，且该循环水槽24进一步设有至少一与该控制单元15电性连接的马达241，其中，本实施例的该循环水槽24内设有两个该马达241，该控制单元15控制该等马达241使该循环水槽24内的初级有机酸沿一方向旋转形成水旋涡，而该第一收集管路21进一步设有一与该控制单元15电性连接的控制阀211，该控制阀211会控制流经该第一收集管路21的流量。
该精炼单元30，包含有一连通该循环水槽24的第二收集管路31、一连接该第二收集管路31另端的蒸馏单元32、一连接该蒸馏单元32的第三收集管路33及一连接该第三收集管路33另端的搅拌单元34，其中，该蒸馏单元32并设有一与该控制单元15连接的第三加热单元35，该第三加热单元35使该蒸馏单元32的温度维持在95℃至110℃的间，并经该第三收集管路33的冷凝后流入该搅拌单元34而为一精炼有机酸300，而该搅拌单元34并连接一加料单元36及一电性连接该控制单元15的第四加热单元37，而该加料单元36会将储存的一添加物用以加入该搅拌单元34中与该精炼有机酸300混合，而该添加物为糖蜜、碳水化合物、植物酸，或上述添加物的一组合为主但不以此为限，而该第四加热单元37使该搅拌单元34内的该精炼有机酸300的温度会维持在35℃至40℃间。
而制造时，请再参阅图2所示的有机酸制造方法200，该气化热解步骤210是将该硬质纤维材料400放置在该气化热解单元10的该第一加热空间11内，并利用该第一加热单元14使该第一加热空间11的该加热温度维持在400℃至500℃间，而该硬质纤维材料400会在低含氧的状态下的该第一加热空间11内进行碳化。
该收集步骤220，则将该硬质纤维材料400在气化热解步骤210时所产生的气体经降温冷凝至110℃至150℃而形成为该初级有机酸液，并将该初级有机酸液收集在该循环水槽24，其中，该气化热解步骤210产生的气体先经该第一热交换单元22降温至220℃至250℃间，再经该第二热交换单元23降温至110℃至150℃而冷凝为该初级有机酸液。
该活化步骤230，该循环水槽24利用该第二加热单元25使该循环水槽24内的该初级有机酸液的温度维持在60℃至90℃间，并使该初级有机酸液沿一方向旋转形成水旋涡。
该精炼步骤240，将该初级有机酸液经该蒸馏单元32而加热至95℃至110℃后，再将其产生的气体经冷凝后收集至该搅拌单元34与该添加物进行搅拌而成为该精炼有机酸300，而该搅拌单元34内的该精炼有机酸300则由该第四加热单元37加热而使温度维持在35℃至40℃间。
其中，该控制单元15控制该第一加热单元14使该第一加热空间11的一加热温度在400℃至500℃间，而该气化热解单元10中的气体会由该第二加热空间12经由该第一收集管路后，利用该第一热交换单元22与该第二热交换单元23冷凝至110℃至150℃间形成为一初级有机酸液而流入该循环水槽24；而该控制单元15控制该第二加热单元25使该循环水槽24内的该初级有机酸液温度在60℃至90℃间。
请参阅图3所示，为本发明另一实施例的有机酸制造装置100，其主要结构特征与功能与本发明所述实施例大致相同，故不再赘述，其主要差异仅在于该有机酸制造装置100包含有两个该气化热解单元10，该等气化热解单元10各会连接一组该收集单元20，该等收集单元20会将冷凝后的该初级有机酸液汇流到该循环水槽24，而该初级有机酸液形成后会再经精炼单元30的处理后而成为该精炼有机酸300。
通过上述结构与方法，本发明较先前技术具有以下有益功效：(1)本发明其第一收集管路连通该第二加热空间，避免收集到高危险成份的气体，例如：NOx；(2)本发明利用该第一热交换单元与该第二热交换单元使气化热解单元所产生的气体可在较短的时间内冷凝成液体提升该初级有机酸液的生产效率；(3)本发明的该循环水槽可产生水旋涡及使初级有机酸液维持在60℃至90℃间防止初级有机酸液产生沈淀状况，并借此防止初级有机酸所含的木焦油成份产生凝固；(4)本发明的该搅拌单元使该精炼有机酸维持在35℃至40℃间并可与加入的一添加物均匀搅拌。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种有机酸制造装置，是用在处理一硬质纤维材料而制造出精炼有机酸，其特征在于包含有：
一气化热解单元，包含有一用在容置该硬质纤维材料的第一加热空间、一第二加热空间、至少一界在该第一加热空间与该第二加热空间的间隔单元、一设置在该第一加热空间的第一加热单元及一电性连接该第一加热单元的控制单元；
一收集单元，连接该气化热解单元，并包含有一连通在该第二加热空间的第一收集管路、一连接该第一收集管路另端的第一热交换单元、一连接该第一热交换单元另端的第二热交换单元及一连接该第二热交换单元的循环水槽，其中，该循环水槽设置有一与该控制单元电性连接的第二加热单元；以及
一精炼单元，连接该循环水槽，并包含有一连通该循环水槽的第二收集管路、一连接该第二收集管路另端的蒸馏单元、一连接该蒸馏单元的第三收集管路及一连接该第三收集管路另端的搅拌单元，其中，该蒸馏单元并设有一与该控制单元连接的第三加热单元；
其中，该控制单元控制该第一加热单元使该第一加热空间的一加热温度在400℃至500℃间，而该气化热解单元中的气体会由该第二加热空间经由该第一收集管路，在该第一热交换单元与该第二热交换单元冷凝至110℃至150℃间形成为一初级有机酸液而流入该循环水槽；
其中，该控制单元控制该第二加热单元使该循环水槽内的该初级有机酸液温度在60℃至90℃间。
2.根据权利要求1所述的有机酸制造装置，其特征在于，该精炼单元进一步包含一连接该搅拌单元的加料单元，而该加料单元所储存的一添加物为糖蜜、碳水化合物、植物酸，或上述添加物的一组合。
3.根据权利要求1所述的有机酸制造装置，其特征在于，该蒸馏单元的温度会维持在95℃至110℃间，并经该第三收集管路的冷凝后流入该搅拌单元而为一精炼有机酸，该搅拌单元并使该精炼有机酸的温度会维持在35℃至40℃间。
4.根据权利要求1所述的有机酸制造装置，其特征在于，该循环水槽进一步设有至少一与该控制单元电性连接的马达，该控制单元控制该至少一马达使循环水槽内的初级有机酸沿一方向旋转形成水旋涡。
5.根据权利要求1所述的有机酸制造装置，其特征在于，该第一收集管路进一步设有一与该控制单元电性连接的控制阀。
6.根据权利要求1所述的有机酸制造装置，其特征在于，该搅拌单元并设有一电性连接该控制单元的第四加热单元，该第四加热单元使该搅拌单元内的该精炼有机酸温度维持在35℃至40℃间。
7.一种有机酸制造方法，用在处理一硬质纤维材料而制造出精炼有机酸，其特征在于包含有：
一气化热解步骤，将该硬质纤维材料置放在设有一第一加热空间的气化热解单元，并利用一第一加热单元使该第一加热空间的一加热温度维持在400℃至500℃间，而该硬质纤维材料会在低含氧的状态下进行碳化；
一收集步骤，将该硬质纤维材料在气化热解步骤时所产生的气体经降温冷凝至110℃至150℃而为一初级有机酸液，并将该初级有机酸液收集在一循环水槽；
一活化步骤，该循环水槽利用一第二加热单元使该循环水槽内的该初级有机酸液的温度维持在60℃至90℃间，并使该初级有机酸液沿一方向旋转形成水旋涡；
一精炼步骤，将该初级有机酸液经一蒸馏单元而加热至95℃至110℃后，再将其产生的气体经冷凝后收集至一搅拌单元与一添加物进行搅拌而成为一精炼有机酸。
8.根据权利要求7所述的有机酸制造方法，其特征在于，该精炼步骤进一步会使该搅拌单元内的该精炼有机酸温度维持在35℃至40℃间。
9.根据权利要求7所述的有机酸制造方法，其特征在于，该添加物为糖蜜、碳水化合物、植物酸，或上述添加物的一组合。
10.根据权利要求7所述的有机酸制造方法，其特征在于，该收集步骤进一步使气化热解步骤产生的气体先经一第一热交换单元降温至220℃至250℃间，再经一第二热交换单元降温至110℃至150℃而冷凝为该初级有机酸液。
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