CN116084197A - 一种秸秆乙醇法置换蒸煮工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种秸秆乙醇法置换蒸煮工艺:将秸秆经预浸加热螺旋装置输送至蒸煮锅的进料口;装锅后,从蒸煮锅的液口通入乙醇;打开蒸煮锅的加热循环设备,从蒸煮锅的上、下的液口进液,中间的液口抽出,抽出液进入药液加热器,蒸煮药液循环;保温完成后,进行三次抽提;利用药液循环泵将蒸煮锅中的蒸煮液抽出到汽提前抽出液暂存罐,再用输送泵送至回收工段的稀乙醇槽;从蒸煮锅下方的液口通入低压蒸汽,从上方的液口抽出乙醇和水蒸汽;蒸煮锅底部通过放锅泵送到喷放锅储存;喷放锅内的粗浆去洗浆工段。粗浆得率在45‑55%之间,经洗涤后可直接用于发酵工艺,获得化工原料,以此来替代传统利用粮食作物来发酵的工艺。
Description
技术领域
本发明涉及到一种秸秆乙醇法置换蒸煮工艺,属于秸秆制浆领域。
背景技术
我国秸秆资源丰富,可收集资源量占比较高,或成为生物制造的主要原料。我国秸秆产量近10年来稳定在8亿吨/年,产量远高于玉米年产量。秸秆可收集资源量占每年秸秆产生量的84%左右,也就是说每年有近7亿吨的秸秆可以作为原料进行大规模工业生产,如果将秸秆转化成高值化产品,有望替代玉米作为合成生物学的原料的主要来源。
秸秆制浆造纸是我国传统的资源利用方式之一,但由于传统的碱法或硫酸盐法制浆工艺产生大量废水,蒸煮黑液中硅含量大,粘度高,使得黑液提取率低,碱回收率低,碱回收的成本高。乙醇法制浆工艺,由于环境污染小,乙醇可以高效回收利用,所得的浆料温和,使得所其不仅可用于造纸,还可以利用发酵技术,得到价值更高的化工产品。
国外研究的乙醇法置换蒸煮工艺主要为Alcell法,由于Alcell法主要针对木片原料,而如果应用于秸秆原料,存在以下问题:1,此法采用底部进料,上部出料的方式,不利于乙醇溶液的均匀分布;2,由于禾草类原料的硬度较小,在蒸煮升温过程中过早软化,造成堆积密度增加,过滤阻力增大,不易做到均匀置换,而且,由于装锅密度不均,在置换过程中,蒸煮液会在密度较低处发生短路,产生偏流现象,造成原料温度不均,影响蒸煮质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种秸秆乙醇法置换蒸煮工艺。
为了解决上述问题,本发明提供了一种秸秆乙醇法置换蒸煮装置,其包括蒸煮锅,蒸煮锅顶部的进料口与预浸加热螺旋装置连通,蒸煮锅的底部通过输送泵与喷放锅连通,蒸煮锅的上、中、下部分别设有液口,中部的液口通过药液循环泵与药液加热器连通,药液加热器的冷凝水出口连接冷凝水罐,药液加热器的出液口与蒸煮锅的上、下部的液口连通;药液循环泵的出口还分别与废液回收罐、第一次抽提液储存罐、第二次抽提液储存罐、汽提前抽出液暂存罐连通,第二次抽提液储存罐的底部通过输送泵与蒸煮锅的上、下部的液口连通;汽提前抽出液暂存罐的底部通过输送泵与回收段稀乙醇槽连通;蒸煮锅的底部通过放锅泵与喷放锅连通。
本发明还提供了一种秸秆乙醇法置换蒸煮工艺,采用上述秸秆乙醇法置换蒸煮装置,具体包括如下步骤:
步骤1):将成捆的秸秆拆捆后输送至刀辊式切草机中切料,再经辊式除尘器除尘后进入料仓储存备用;
步骤2):料仓内原料经出料螺旋和皮带输送机送至鼓式洗草机,经斜螺旋脱水,压榨螺旋压榨后,将麦草秸秆(固含量约为30~50wt%)经预浸加热螺旋装置输送至蒸煮锅的进料口,预浸加热螺旋装置对秸秆进行预浸加热;
步骤3):装锅后,从蒸煮锅的上、中、下部的液口分别通入乙醇回收槽的回收乙醇,达到蒸煮所需要的药液量后,停止送液;
步骤4):打开蒸煮锅的加热循环设备,从蒸煮锅的上、下的液口进液,中间的液口抽出,抽出液进入药液加热器,利用中压蒸汽进行间接加热,蒸煮药液循环,达到蒸煮温度170~200℃后,停止加热系统,再进行80-100min的保温循环后,停止循环系统;
步骤5):保温完成后,进行第一次抽提过程:从上、下的液口通入第二次抽提罐中的蒸煮液,同时从中间的液口抽出蒸煮液,将所抽出的液体通入废液回收罐;
步骤6):第一次抽提完后,进行第二次抽提:从上、下的液口通入回收乙醇罐中的回收乙醇,同时从中间的液口抽出蒸煮液,将所抽出的液体通入第一次抽提液储存罐,第一次抽提液储存罐的蒸煮液去乙醇回收工段;
步骤7):第二次抽提完后,进行第三次抽提:从上、下的液口通入回收乙醇罐中的回收乙醇,同时从中间的液口抽出蒸煮液,将所抽出的液体通入第二次抽提液储存罐;
步骤8):抽提结束后,利用药液循环泵将蒸煮锅中的蒸煮液抽出到汽提前抽出液暂存罐,再用输送泵送至回收工段的稀乙醇槽;
步骤9):最后从蒸煮锅下方的液口通入低压蒸汽,从上方的液口抽出乙醇和水蒸汽,实现对蒸煮后浆料中残留乙醇的清除;抽出的乙醇和水蒸汽送入乙醇回收工段;
步骤10):进行浆料喷放,蒸煮锅底部通过放锅泵送到喷放锅储存;喷放锅内的粗浆去洗浆工段。
优选地,所述步骤1)中切料的长度为:30~50mm。
优选地,所述步骤2)中蒸煮锅的装锅密度为90~110BDkg/m3。
优选地,所述步骤3)中,加入的回收乙醇的质量浓度为65~80%,液比为1:6~8BDT/m3,最终蒸煮锅中的乙醇溶液的质量浓度为40~60%。
依据本方法制得的浆料温和,粗浆得率在45-55%之间,经洗涤后可直接用于发酵工艺,获得化工原料,以此来替代传统利用粮食作物来发酵的工艺。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
1、乙醇加入点在蒸煮锅的上中下部,抽提点在中部,解决了秸秆原料过早软化,抽提困难的问题。
2、装锅采用压榨螺旋并通入低压蒸汽预热软化秸秆原料,增加装锅密度。
3、第一次,第二次抽提都用回收乙醇来抽提,提高了置换抽提效果,有利于后续的洗浆。
附图说明
图1为本发明提供的秸秆乙醇法置换蒸煮装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂,兹以优选实施例,并配合附图作详细说明如下。
各实施例采用的一种秸秆乙醇法置换蒸煮装置如图1所示,其包括蒸煮锅2,蒸煮锅2顶部的进料口与预浸加热螺旋装置1连通,蒸煮锅2的底部通过输送泵与喷放锅8连通,蒸煮锅2的上、中、下部分别设有液口,中部的液口通过药液循环泵与药液加热器3连通,药液加热器3的冷凝水出口连接冷凝水罐9,药液加热器3的出液口与蒸煮锅2的上、下部的液口连通;药液循环泵的出口还分别与废液回收罐4、第一次抽提液储存罐5、第二次抽提液储存罐6、汽提前抽出液暂存罐7连通,第二次抽提液储存罐6的底部通过输送泵与蒸煮锅2的上、下部的液口连通;汽提前抽出液暂存罐7的底部通过输送泵与回收段稀乙醇槽10连通;蒸煮锅2的底部通过放锅泵与喷放锅8连通。
实施例1
一种秸秆乙醇法置换蒸煮工艺:
将成捆的小麦秸秆先进行拆捆,分散,经皮带输送至刀辊式切草机,切料长度为:30mm,再经辊式除尘器除尘后进入料仓储存备用料仓内原料经出料螺旋和皮带输送机送至鼓式洗草机,经斜螺旋脱水,压榨螺旋压榨后,将浓度30%的麦草秸秆经螺旋输送至30m3蒸煮锅进料口,装锅密度90BDkg/m3。
原料麦草装锅后,从蒸煮塔的上中下部通入乙醇回收槽的回收乙醇,回收乙醇浓度:65%(质量分数),液比为:1:6(BDT/m3),达到蒸煮所需要的药液量后,停止送液,最终蒸煮锅中的乙醇溶液浓度为45%(质量分数)。
打开高负荷加热循环设备,从上、下方的液口进液,中部的液口抽出,抽出液进入药液加热器,利用中压蒸汽进行间接加热,蒸煮药液循环,达到蒸煮温度190℃后,大约时间为30min,停止加热系统,再进行大约90min的保温循环后,停止循环系统。
保温完成后,进行第一次抽提过程:从上、下方的液口通入第二次抽提罐中的蒸煮液,同时从中部的液口抽出蒸煮液,把所抽出的液体通入废液回收罐,时间大约需要25min。
第一次抽提完后,进行第二次抽提:从上、下方的液口通入回收乙醇罐中的回收乙醇,同时从中部的液口抽出蒸煮液,把所抽出的液体通入第一次抽提液储存罐,时间大约需要25min。
第二次抽提完后,进行第三次抽提:从上、下方的液口通入回收乙醇罐中的回收乙醇,同时从中部的液口抽出蒸煮液,把所抽出的液体通入第二次抽提液储存罐,时间大约需要25min。
抽提结束后,利用药液循环泵将蒸煮锅中的蒸煮液抽出到汽提前抽出液暂存罐,再用输送泵送至回收工段的稀乙醇槽,时间大约需要25min。
最后从下方的液口通入低压蒸汽,从上方的液口抽出乙醇和水蒸气,实现对蒸煮后麦草浆中残留乙醇的清除。抽出的乙醇和水蒸气送入乙醇回收工段的汽提浓缩塔,时间大约需要25min。
进行浆料喷放,通过放锅泵送到喷放锅储存,浆料浓度5%左右。本实例中,麦草蒸煮得率为45%。乙醇回收率82%
实施例2
一种秸秆乙醇法置换蒸煮工艺:
将成捆的小麦秸秆先进行拆捆,分散,经皮带输送至刀辊式切草机,切料长度为:50mm,再经辊式除尘器除尘后进入料仓储存备用料仓内原料经出料螺旋和皮带输送机送至鼓式洗草机,经斜螺旋脱水,压榨螺旋压榨后,将浓度50%的麦草秸秆经螺旋输送至30m3蒸煮锅进料口,装锅密度110BDkg/m3。
原料麦草装锅后,从蒸煮塔的上中下部通入乙醇回收槽的回收乙醇,回收乙醇浓度:80%(质量分数),液比为:1:8(BDT/m3),达到蒸煮所需要的药液量后,停止送液,最终蒸煮锅中的乙醇溶液浓度为52%(质量分数)。
打开高负荷加热循环设备,从上、下方的液口进液,中部的液口抽出,抽出液进入药液加热器,利用中压蒸汽进行间接加热,蒸煮药液循环,达到蒸煮温度200℃后,大约时间为40min,停止加热系统,再进行大约100min的保温循环后,停止循环系统。
保温完成后,进行第一次抽提过程:从上、下方的液口通入第二次抽提罐中的蒸煮液,同时从中部的液口抽出蒸煮液,把所抽出的液体通入废液回收罐,时间大约需要25min。
第一次抽提完后,进行第二次抽提:从上、下方的液口通入回收乙醇罐中的回收乙醇,同时从中部的液口抽出蒸煮液,把所抽出的液体通入第一次抽提液储存罐,时间大约需要25min。
第二次抽提完后,进行第三次抽提:从上、下方的液口通入回收乙醇罐中的回收乙醇,同时从中部的液口抽出蒸煮液,把所抽出的液体通入第二次抽提液储存罐,时间大约需要25min。
抽提结束后,利用药液循环泵将蒸煮锅中的蒸煮液抽出到汽提前抽出液暂存罐,再用输送泵送至回收工段的稀乙醇槽,时间大约需要25min。
最后从下方的液口通入低压蒸汽,从上方的液口抽出乙醇和水蒸气,实现对蒸煮后麦草浆中残留乙醇的清除。抽出的乙醇和水蒸气送入乙醇回收工段的汽提浓缩塔,时间大约需要25min。
进行浆料喷放,通过放锅泵送到喷放锅储存,浆料浓度5%左右。本实例中,麦草蒸煮得率为55%。乙醇回收率85%。
实施例3
一种秸秆乙醇法置换蒸煮工艺:
将成捆的小麦秸秆先进行拆捆,分散,经皮带输送至刀辊式切草机,切料长度为:40mm,再经辊式除尘器除尘后进入料仓储存备用。
料仓内原料经出料螺旋和皮带输送机送至鼓式洗草机,经斜螺旋脱水,压榨螺旋压榨后,将浓度40%的麦草秸秆经螺旋输送至30m3蒸煮锅进料口,装锅密度100BDkg/m3。
原料麦草装锅后,从蒸煮塔的上中下部通入乙醇回收槽的回收乙醇,回收乙醇浓度:76%(质量分数),液比为:1:7(BDT/m3),达到蒸煮所需要的药液量后,停止送液,最终蒸煮锅中的乙醇溶液浓度为50%(质量分数)。
打开高负荷加热循环设备,从上、下方的液口进液,中部的液口抽出,抽出液进入药液加热器,利用中压蒸汽进行间接加热,蒸煮药液循环,达到蒸煮温度195℃后,大约时间为30min,停止加热系统,再进行大约90min的保温循环后,停止循环系统。
保温完成后,进行第一次抽提过程:从上、下方的液口通入第二次抽提罐中的蒸煮液,同时从中部的液口抽出蒸煮液,把所抽出的液体通入废液回收罐,时间大约需要30min。
第一次抽提完后,进行第二次抽提:从上、下方的液口通入回收乙醇罐中的回收乙醇,同时从中部的液口抽出蒸煮液,把所抽出的液体通入第一次抽提液储存罐,时间大约需要30min。
第二次抽提完后,进行第三次抽提:从上、下方的液口通入回收乙醇罐中的回收乙醇,同时从中部的液口抽出蒸煮液,把所抽出的液体通入第二次抽提液储存罐,时间大约需要30min。
抽提结束后,利用药液循环泵将蒸煮锅中的蒸煮液抽出到汽提前抽出液暂存罐,再用输送泵送至回收工段的稀乙醇槽,时间大约需要30min。
最后从下方的液口通入低压蒸汽,从上方的液口抽出乙醇和水蒸气,实现对蒸煮后麦草浆中残留乙醇的清除。抽出的乙醇和水蒸气送入乙醇回收工段的汽提浓缩塔,时间大约需要30min。
进行浆料喷放,通过放锅泵送到喷放锅储存,浆料浓度5%左右。本实例中,麦草蒸煮得率为50%。乙醇回收率83%。
实施例4
一种秸秆乙醇法置换蒸煮工艺:
将成捆的小麦秸秆先进行拆捆,分散,经皮带输送至刀辊式切草机,切料长度为:40mm,再经辊式除尘器除尘后进入料仓储存备用。
料仓内原料经出料螺旋和皮带输送机送至鼓式洗草机,经斜螺旋脱水,压榨螺旋压榨后,将浓度30%的麦草秸秆经螺旋输送至30m3蒸煮锅进料口,装锅密度95BDkg/m3。
原料麦草装锅后,从蒸煮塔的上中下部通入乙醇回收槽的回收乙醇,回收乙醇浓度:78%(质量分数),液比为:1:7(BDT/m3),达到蒸煮所需要的药液量后,停止送液,最终蒸煮锅中的乙醇溶液浓度为48%(质量分数)。
打开高负荷加热循环设备,从上、下方的液口进液,中部的液口抽出,抽出液进入药液加热器,利用中压蒸汽进行间接加热,蒸煮药液循环,达到蒸煮温度180℃后,大约时间为30min,停止加热系统,再进行大约90min的保温循环后,停止循环系统。
保温完成后,进行第一次抽提过程:从上、下方的液口通入第二次抽提罐中的蒸煮液,同时从中部的液口抽出蒸煮液,把所抽出的液体通入废液回收罐,时间大约需要30min。
第一次抽提完后,进行第二次抽提:从上、下方的液口通入回收乙醇罐中的回收乙醇,同时从中部的液口抽出蒸煮液,把所抽出的液体通入第一次抽提液储存罐,时间大约需要30min。
第二次抽提完后,进行第三次抽提:从上、下方的液口通入回收乙醇罐中的回收乙醇,同时从中部的液口抽出蒸煮液,把所抽出的液体通入第二次抽提液储存罐,时间大约需要30min。
抽提结束后,利用药液循环泵将蒸煮锅中的蒸煮液抽出到汽提前抽出液暂存罐,再用输送泵送至回收工段的稀乙醇槽,时间大约需要30min。
最后从下方的液口通入低压蒸汽,从上方的液口抽出乙醇和水蒸气,实现对蒸煮后麦草浆中残留乙醇的清除。抽出的乙醇和水蒸气送入乙醇回收工段的汽提浓缩塔,时间大约需要30min。
进行浆料喷放,通过放锅泵送到喷放锅储存,浆料浓度5%左右。本实例中,麦草蒸煮得率为46%。乙醇回收率83%。
实施例5
一种秸秆乙醇法置换蒸煮工艺:
将成捆的小麦秸秆先进行拆捆,分散,经皮带输送至刀辊式切草机,切料长度为:30mm,再经辊式除尘器除尘后进入料仓储存备用。
料仓内原料经出料螺旋和皮带输送机送至鼓式洗草机,经斜螺旋脱水,压榨螺旋压榨后,将浓度35%的麦草秸秆经螺旋输送至30m3蒸煮锅进料口,装锅密度100BDkg/m3。
原料麦草装锅后,从蒸煮塔的上中下部通入乙醇回收槽的回收乙醇,回收乙醇浓度:80%(质量分数),液比为:1:7(BDT/m3),达到蒸煮所需要的药液量后,停止送液,最终蒸煮锅中的乙醇溶液浓度为49.5%(质量分数)。
打开高负荷加热循环设备,从上、下方的液口进液,中部的液口抽出,抽出液进入药液加热器,利用中压蒸汽进行间接加热,蒸煮药液循环,达到蒸煮温度190℃后,大约时间为30min,停止加热系统,再进行大约90min的保温循环后,停止循环系统。
保温完成后,进行第一次抽提过程:从上、下方的液口通入第二次抽提罐中的蒸煮液,同时从中部的液口抽出蒸煮液,把所抽出的液体通入废液回收罐,时间大约需要30min。
第一次抽提完后,进行第二次抽提:从上、下方的液口通入回收乙醇罐中的回收乙醇,同时从中部的液口抽出蒸煮液,把所抽出的液体通入第一次抽提液储存罐,时间大约需要30min。
第二次抽提完后,进行第三次抽提:从上、下方的液口通入回收乙醇罐中的回收乙醇,同时从中部的液口抽出蒸煮液,把所抽出的液体通入第二次抽提液储存罐,时间大约需要30min。
抽提结束后,利用药液循环泵将蒸煮锅中的蒸煮液抽出到汽提前抽出液暂存罐,再用输送泵送至回收工段的稀乙醇槽,时间大约需要30min。
最后从下方的液口通入低压蒸汽,从上方的液口抽出乙醇和水蒸气,实现对蒸煮后麦草浆中残留乙醇的清除。抽出的乙醇和水蒸气送入乙醇回收工段的汽提浓缩塔,时间大约需要30min。
进行浆料喷放,通过放锅泵送到喷放锅储存,浆料浓度5%左右。本实例中,麦草蒸煮得率为53%。乙醇回收率85%。
Claims (5)
1.一种秸秆乙醇法置换蒸煮装置,其特征在于,包括蒸煮锅(2),蒸煮锅(2)顶部的进料口与预浸加热螺旋装置(1)连通,蒸煮锅(2)的底部通过输送泵与喷放锅(8)连通,蒸煮锅(2)的上、中、下部分别设有液口,中部的液口通过药液循环泵与药液加热器(3)连通,药液加热器(3)的冷凝水出口连接冷凝水罐(9),药液加热器(3)的出液口与蒸煮锅(2)的上、下部的液口连通;药液循环泵的出口还分别与废液回收罐(4)、第一次抽提液储存罐(5)、第二次抽提液储存罐(6)、汽提前抽出液暂存罐(7)连通,第二次抽提液储存罐(6)的底部通过输送泵与蒸煮锅(2)的上、下部的液口连通;汽提前抽出液暂存罐(7)的底部通过输送泵与回收段稀乙醇槽(10)连通;蒸煮锅(2)的底部通过放锅泵与喷放锅(8)连通。
2.一种秸秆乙醇法置换蒸煮工艺,其特征在于,采用权利要求1所述的秸秆乙醇法置换蒸煮装置,具体包括如下步骤:
步骤1):将成捆的秸秆拆捆后输送至刀辊式切草机中切料,再经辊式除尘器除尘后进入料仓储存备用;
步骤2):料仓内原料经出料螺旋和皮带输送机送至鼓式洗草机,经斜螺旋脱水,压榨螺旋压榨后,将固含量为30~50wt%的麦草秸秆经预浸加热螺旋装置输送至蒸煮锅的进料口,预浸加热螺旋装置对秸秆进行预浸加热;
步骤3):装锅后,从蒸煮锅的上、中、下部的液口分别通入乙醇回收槽的回收乙醇,达到蒸煮所需要的药液量后,停止送液;
步骤4):打开蒸煮锅的加热循环设备,从蒸煮锅的上、下的液口进液,中间的液口抽出,抽出液进入药液加热器,利用中压蒸汽进行间接加热,蒸煮药液循环,达到蒸煮温度170~200℃后,停止加热系统,再进行80-100min的保温循环后,停止循环系统;
步骤5):保温完成后,进行第一次抽提过程:从上、下的液口通入第二次抽提罐中的蒸煮液,同时从中间的液口抽出蒸煮液,将所抽出的液体通入废液回收罐;
步骤6):第一次抽提完后,进行第二次抽提:从上、下的液口通入回收乙醇罐中的回收乙醇,同时从中间的液口抽出蒸煮液,将所抽出的液体通入第一次抽提液储存罐,第一次抽提液储存罐的蒸煮液去乙醇回收工段;
步骤7):第二次抽提完后,进行第三次抽提:从上、下的液口通入回收乙醇罐中的回收乙醇,同时从中间的液口抽出蒸煮液,将所抽出的液体通入第二次抽提液储存罐;
步骤8):抽提结束后,利用药液循环泵将蒸煮锅中的蒸煮液抽出到汽提前抽出液暂存罐,再用输送泵送至回收工段的稀乙醇槽;
步骤9):最后从蒸煮锅下方的液口通入低压蒸汽,从上方的液口抽出乙醇和水蒸汽,实现对蒸煮后浆料中残留乙醇的清除;抽出的乙醇和水蒸汽送入乙醇回收工段;
步骤10):进行浆料喷放,蒸煮锅底部通过放锅泵送到喷放锅储存;喷放锅内的粗浆去洗浆工段。
3.如权利要求1所述的秸秆乙醇法置换蒸煮工艺,其特征在于,所述步骤1)中切料的长度为:30~50mm。
4.如权利要求1所述的秸秆乙醇法置换蒸煮工艺,其特征在于,所述步骤2)中蒸煮锅的装锅密度为90~110BDkg/m3。
5.如权利要求1所述的秸秆乙醇法置换蒸煮工艺,其特征在于,所述步骤3)中,加入的回收乙醇的质量浓度为65~80%,液比为1:6~8BDT/m3,最终蒸煮锅中的乙醇溶液的质量浓度为40~60%。
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- 2022-12-27 CN CN202211679994.5A patent/CN116084197A/zh active Pending
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