CN201997309U

CN201997309U - 一种连续式蒸汽爆破装置

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Publication number: CN201997309U
Application number: CN2011200509193U
Authority: CN
Inventors: 马晓建; 张晓阳; 王林风; 陈俊英
Original assignee: HENAN TIANGUAN BIOFUEL ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HENAN TIANGUAN BIOFUEL ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-03-01
Filing date: 2011-03-01
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2021-03-01

Abstract

一种连续式蒸汽爆破装置，属于生物质汽爆预处理技术领域，包括汽爆罐和接收罐，所述汽爆罐至少有两个，其物料出口均与接收罐的物料进口连通，各汽爆罐的物料出口处设有喷放控制阀。本实用新型利用多个汽爆罐来微分时间，保证在生产过程中不断有汽爆罐喷放，以局部间歇来实现总体连续化生产。该法适合各种纤维类生物质的预处理，具有结构简单、能耗低、效率高等优势，且原料不需要预浸，喷放后的物料无需经历脱水处理，可直接进行后续酶解。同时，这套装置还有利于回收余热和副产物。

Description

一种连续式蒸汽爆破装置

技术领域

本实用新型属于生物质汽爆预处理技术领域，特别涉及一种效率高、可实现连续生产的蒸汽爆破装置。

背景技术

我国是生物质资源大国，具有丰富的木质纤维素资源。草类、作物秸秆、甘蔗渣、废纸、锯末、木片等木质纤维原料中含有纤维素、半纤维素和木质素，除半纤维素聚合度低、容易降解外，纤维素和木质素结晶度高，降解难度极大。当采用纤维素酶水解这些生物质原料制备乙醇时，如果不对原料进行预处理，其酶解率非常低，通常还达不到20%。因此说，原料预处理在纤维乙醇生产过程中是必不可少的环节。

蒸汽汽爆是一种能够快速降解生物质的预处理方法，该法利用高温高压蒸汽渗入半纤维素、木质素或是纤维素的无定形区，使纤维束润胀，保压一段时间后瞬间释放，从而使纤维束的组织机构破坏，达到快速降解目的。

目前，国家专利库及市场上虽然能够找到很多汽爆装置，但多数只能实现间歇式生产。CN200720187235.1号专利便提供了一种间歇汽爆装置，包括蒸汽发生器、缓冲罐、汽爆罐和与汽爆罐相连的回收罐，使用时先将秸秆、麦草等生物质放入汽爆罐中，通入一定压力的饱和蒸汽，保压一段时间后快速泄压释放（喷放），从而实现汽爆。由于该装置只有一套汽爆系统，间歇式操作致使其生产效率非常有限。而CN200910036569.2号专利则公开了一种螺杆注射式植物纤维蒸汽爆破装置，同时还公开了相应的方法。该装置包括料筒和设在料筒内的挤压螺杆，料筒上设有进料口和出料口，出料口处设有快开阀门，挤压螺杆由驱动机构驱动，在挤压螺杆的后端设有推进机构，料筒上设有温度控制器。该装置工作时需要先将快开阀门关闭，挤压螺杆将物料向料筒前端挤压，升温并利用推进机构给物料保压。待压力、温度、时间达到设定值后打开快开阀门，使物料瞬间爆破。该专利所公开的蒸汽爆破装置虽然能够对爆破压力、温度及停留时间进行分别控制，实现半连续化进料，在进料上节约一定时间，但出料间隔时间仍然受制于保压时间，不能算真正意义的连续。

国外主要有加拿大的SunOpta公司利用高压连续汽爆装置处理生物质，拥有预处理系统专利技术，被认为在生物质预处理生产纤维质乙醇和其他再生燃料方面处于领先地位。该公司技术需要先将原料在预浸容器中浸泡，然后利用往复式活塞的机械装置连续地将纤维质挤压形成料塞送入蒸煮器，物料为高压进料，压力可达3MPa，再利用针形阀击碎料塞至松散状态，物料在蒸煮器中停留一定时间，通过喷放阀进行喷放；在蒸煮器上设有防反喷装置；整套装置为高压系统，存在能耗高的问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供了一种连续式蒸汽爆破装置。

基于上述目的，本发明采取的技术方案为：一种连续式蒸汽爆破装置，包括汽爆罐和接收罐，所述汽爆罐至少有两个，其物料出口均与接收罐的物料进口连通，各汽爆罐的物料出口处设有喷放控制阀。

所述汽爆罐数目为2~120个。

汽爆罐上方配置有可移动式布料器，布料器具有一个带阀出口。

汽爆罐上方固定有布料器，布料器具有多个带阀出口，各出口分别与各个汽爆罐的进料口相接。

所述接收罐顶部设有气相出口，底部设有固相出口。

接收罐的气相出口与余热回收器相连，余热回收器的出料口连有副产物收集槽。

接收罐的固相出口下方设有皮带式或绞龙式物料输送机。

该蒸汽爆破装置还包括一个蒸汽汽包，设在汽爆罐底部的蒸汽进口通过管道与蒸汽汽包相连，管道上设有蒸汽控制阀。

实践中利用上述装置进行蒸汽爆破连续生产时，可参照以下程序执行：

纤维类生物质原料入粉碎机粉碎、切片后利用除尘器除尘，然后由皮带或绞龙等输料设备送至布料器，布料器按照次序为各个汽爆罐装料，待第一个汽爆罐装好后，再将物料送至第二个汽爆罐，依次类推，直至最后一个汽爆罐装满之后，再回到第一个汽爆罐，继续下一个进料周期。如此循环往复，便保证了物料连续不断地进入系统。当然，这个循环要持续不断，就要求第二个进料周期开始时，第一个汽爆罐已喷放完毕，即已具备充填条件。因此本实用新型要求汽爆罐个数为n应当满足（n-1）×单罐装料时间≥一个汽爆周期（通蒸汽+保温保压+喷放，从通蒸汽开始到喷放结束）。保温保压的通常要求是温度150~230℃、压力0.5~3MPa、时间0.5~60min，而喷放则几乎是在打开喷放控制阀的瞬间完成的。再次为喷放后的第一汽爆罐装填物料时，第二个汽爆罐也已达到保压时间，此时可进行第二罐喷放，以此类推，便可实现连续出料。

喷放时物料在压力差的作用下进入接收罐，接收罐同时还具有分离作用，将气相和固相分别输出；固相产物作为预处理的产品直接进入下一工段，气相产物先进入余热回收器中进行热交换，在回收余热的同时使气相产物得到冷凝，冷凝液进入副产物收集槽中作进一步回收处理。为了提升处理效果和效率，接收罐和余热回收器之间还可以增设一个气相缓冲罐。

本实用新型利用多个汽爆罐来微分时间，保证在生产过程中不断有汽爆罐喷放，以局部间歇来实现总体连续化生产。该法适合各种纤维类生物质的预处理，具有能耗低、实施难度小、生产效率高等优势。与该法配套的连续气爆装置与现有技术、特别是与SunOpta公司技术相比，这套装置具有明显优势：

（1）整套装置结构简单，其中只有汽爆罐为高压设备，原料输送均为常压敞口状态，大大降低了设备造价；

（2）整套装置不需要高压挤压输送设备，能耗大大减少，同时不会出现反喷现象，安全性大幅提高；

（3）原料不需要预浸，因此喷放后的物料也无需经历脱水处理，可直接进行后续酶解；

（4）可回收余热和副产物。

附图说明

图1是实施例1的结构示意图；

图2是实施例2的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

实施例1

一种连续式蒸汽爆破装置，如图1所示，包括4个汽爆罐3、一个接收罐7、一个蒸汽汽包6和固定在汽爆罐3上方的布料器2，布料器2上方设有皮带式输料设备1。布料器2具有4个带阀出口2-1，分别与汽爆罐3的进料口3-1相接；汽爆罐3的物料出口3-2均与接收罐7的物料进口7-1连通，各汽爆罐3的物料出口3-2处设有喷放控制阀5；设在汽爆罐3底部的蒸汽进口通过管道与蒸汽汽包6相连，管道上设有蒸汽控制阀4。

接收罐7顶部设有气相出口7-2，底部设有固相出口7-3；固相出口7-3下方设有绞龙式物料输送机8；气相出口7-2与余热回收器9的进料口9-1相连，余热回收器9的出料口9-4连有副产物收集槽10。余热回收器9结构与冷凝器类似，具有工质进口9-3和工质出口9-2。

利用上述爆破装置进行蒸汽爆破连续生产，工作原理如下：

原料进入粉碎机粉碎、切片后利用除尘器除尘，然后由输料设备1输送至布料器2，布料器2按照次序为各个汽爆罐3分配物料：仅打开与第一个汽爆罐相连的带阀出口，为第一个汽爆罐装料，装料完毕后将该带阀出口关闭，开启与第二个汽爆罐相连的带阀出口，给第二个汽爆罐装料，依次类推，直至最后一个汽爆罐装满之后，再回到第一个汽爆罐，继续下一个进料周期。每罐装料时间为2min，一个进料周期为8min。

当第一个汽爆罐装料完毕，即开启该汽爆罐与蒸汽汽包6间连接管道上的蒸汽控制阀4，为第一个汽爆罐通蒸汽，接下来保温保压，保压结束后喷放。通蒸汽、保温保压及喷放一共耗时6min，视为一个汽爆周期。对其它汽爆罐3也是重复这样的操作。

如此一来，当第4个（最后一个）汽爆罐装料完毕时，第一个汽爆罐恰好完成喷放，已具备装料条件，确保了下一个周期的进行。

而在这个循环往复过程中，自第8min起，每2min就有汽爆罐3喷放，汽爆后的物料不停地排入接收罐7，并在接收罐7完成气固分离，从而实现连续出料。同时，进料周期恰好等于一个汽爆周期+单罐装料时间，每个汽爆罐3都一直处于有效工作状态，几乎不存在空置，使设备的使用效率最大化。

实施例2：

一种连续式蒸汽爆破装置，如图2所示，包括3个汽爆罐3、一个接收罐7、一个蒸汽汽包6和旋转式布料器2，该布料器2具有一个带阀出口2-1，其上方设有皮带式输料设备1。气爆罐3沿圆周分布，正好处于布料器带阀出口2-1的旋转轨迹下方，也即是说，布料器2通过旋转，可使其带阀出口2-1分别与汽爆罐3的进料口3-1对接。汽爆罐3的物料出口3-2均与接收罐7的物料进口7-1连通，各汽爆罐3的物料出口3-2处设有喷放控制阀5；设在汽爆罐3底部的蒸汽进口通过管道与蒸汽汽包6相连，管道上设有蒸汽控制阀4。

接收罐7顶部设有气相出口7-2，底部设有固相出口7-3；固相出口7-3下方设有皮带式物料输送机8；气相出口7-2与余热回收器9的进料口9-1相连，余热回收器9的出料口9-4连有副产物收集槽10。余热回收器9结构与冷凝器类似，具有工质进口9-3和工质出口9-2。

本套装置的工作原理与实施例1所给装置类似，只是布料方式略有差异。另外，本实施例中单罐装料时间为3min，一个汽爆周期为6min。

Claims

1.一种连续式蒸汽爆破装置，包括汽爆罐和接收罐，其特征在于，所述汽爆罐至少有两个，其物料出口均与接收罐的物料进口连通，各汽爆罐的物料出口处设有喷放控制阀。

2.如权利要求1所述的连续式蒸汽爆破装置，其特征在于，所述汽爆罐数目为2~120个。

3.如权利要求1所述的连续式蒸汽爆破装置，其特征在于，汽爆罐上方配置有可移动式布料器，布料器具有一个带阀出口。

4.如权利要求1所述的连续式蒸汽爆破装置，其特征在于，汽爆罐上方固定有布料器，布料器具有多个带阀出口，各出口分别与各个汽爆罐的进料口相接。

5.如权利要求1-4任一所述的连续式蒸汽爆破装置，其特征在于，所述接收罐顶部设有气相出口，底部设有固相出口。

6.如权利要求5所述的连续式蒸汽爆破装置，其特征在于，接收罐的气相出口与余热回收器相连，余热回收器的出料口连有副产物收集槽。

7.如权利要求5所述的连续式蒸汽爆破装置，其特征在于，接收罐的固相出口下方设有皮带式或绞龙式物料输送机。

8.如权利要求6或7或1-4任一所述的连续式蒸汽爆破装置，其特征在于，该蒸汽爆破装置还包括一个蒸汽汽包，设在汽爆罐底部的蒸汽进口通过管道与蒸汽汽包相连，管道上设有蒸汽控制阀。