CN214613295U - 一种预处理高固含量生物质的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种预处理高固含量生物质的系统，包括预处理高固含量生物质物料的配制罐、隔膜泵、流量计、空化元件以及串联的物料回路，在配制罐上设置物料进口、回路进口和回路出口，待预处理的高固含量生物质物料和水从物料进口进入到配置罐内，空化元件的出料口与回路进口连通，隔膜泵的进液口与回路出口连通，流量计设置在隔膜泵与空化元件之间，在隔膜泵与流量计的物料回路上设置出料管，在出料管上设置出料阀。本实用新型简化预处理操作步骤，以提高预处理生物质物料的酶解效率，并可应用于工业化。

Description

一种预处理高固含量生物质的系统

技术领域

本实用新型属于糖醇制备技术领域，特别涉及一种预处理高固含量生物质的系统。

背景技术

以生物质资源开发的乙醇等燃料是目前绿色新能源的研究热门之一。该资源的开发主要涉及生物质预处理、酶解、发酵三大步骤，其中生物质预处理方法主要有：（1）物理方法，主要包括蒸汽爆破法、机械粉碎法、超临界水处理等；（2）化学方法，主要包括酸处理、碱处理、氧化剂处理和有机溶剂处理等；（3）生物方法。目前工业上应用较广的预处理方法是酸碱预处理。该处理工艺成熟，但对设备存在腐蚀，且预处理后需进行中和处理，过程复杂，产生废水，污染环境。

近年来，环境友好、条件温和的新型预处理方法成为发展趋势，备受青睐。如公布号为CN102776015A的专利公开了一种利用超声波预处理生物质提高液化生物油产率的方法，利用超声波对纤维素进行预处理，然后将处理后的纤维素在一定的温度、水含量、停留时间下进行液化，经分离、萃取、过滤、蒸发等步骤后即可得到较高产率的生物油。又如公布号为CN102586493A的专利公开了一种超临界二氧化碳与超声耦合预处理促进生物质水解制取还原糖的方法，利用超临界二氧化碳与超声对生物质进行预处理，生物质水解还原糖总产率有明显的提高。这些研究普遍存在的问题是：由于需使用超声波装置，超声功率较大且产生噪音，难以实现工业化。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种预处理高固含量生物质的系统，简化预处理操作步骤，以提高预处理生物质物料的酶解效率，并可应用于工业化。

本实用新型是这样实现的，提供一种预处理高固含量生物质的系统，包括预处理高固含量生物质物料的配制罐、隔膜泵、流量计、空化元件以及串联的物料回路，在配制罐上设置物料进口、回路进口和回路出口，待预处理的高固含量生物质物料和水从物料进口进入到配置罐内，空化元件的出料口与回路进口连通，隔膜泵的进液口与回路出口连通，流量计设置在隔膜泵与空化元件之间，在隔膜泵与流量计的物料回路上设置出料管，在出料管上设置出料阀。

进一步地，在所述配制罐内设置搅拌装置。

进一步地，所述生物质物料包括玉米芯、甘蔗渣、玉米秸秆以及其它农林废弃物。

与现有技术相比，本实用新型的预处理高固含量生物质的系统，将富含纤维素的生物质原料与水混合，经隔膜泵输送物料，依次通过流量计和空化元件，再回到原料配制罐中，进行往复循环多次空化。通过流量计控制物料回路管道流量，利用空化元件对物料进行循环空化处理，空化过程中生成的气泡被崩溃后带来的高温/高压导致的冲击波作用于物料，使大粒径物料逐渐被分解成小粒径物料，并可将高固含物料与水充分混合均匀。采用本系统能有效地将生物质物料粒径分布变窄，并与水充分混合均匀，增加后续纤维素酶与底物的有效接触，从而增加酶解速率和酶解效率，适用于20%左右的底物浓度的物料酶解。

附图说明

图1为本实用新型一较佳实施例的结构原理平面示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参照图1所示，本实用新型预处理高固含量生物质的系统的较佳实施例，包括预处理高固含量生物质物料的配制罐1、隔膜泵2、流量计3、空化元件4以及串联的物料回路5。图中箭头所示方向为物流——水、生物质原料、混合物料等的流向示意。

在配制罐1上设置物料进口6、回路进口7和回路出口8。待预处理的高固含量生物质物料和水从物料进口6进入到配置罐1内。空化元件4的出料口与回路进口7连通。隔膜泵2的进液口与回路出口8连通。

流量计3设置在隔膜泵2与空化元件4之间。流量计3的量程0~1000L/h。通过流量计3的流量大小控制物料流经空化元件4流速。生物质物料经长时间往复循环多次空化元件4产生的空化效果作用下，生物质物料粒度分布改变，使大粒径物料逐渐被分解成小粒径物料，生物质物料粒度分布变窄，并与水达到充分混合均匀的程度。

在隔膜泵2与流量计3的物料回路5上设置出料管9。在出料管9上设置出料阀10。本系统预处理完的生物质物料从出料管9输送到下工序——酶解工序。经本系统预处理后的生物质物料进行酶解，可以提高酶解效率。

在所述配制罐1内设置搅拌装置11，使得高固含量生物质物料混合均匀。

本系统可以预处理的生物质物料包括玉米芯、甘蔗渣、玉米秸秆以及其它农林废弃物。

下面通过具体实施例进一步说明本实用新型的预处理高固含量生物质的系统的使用效果。

实施例1

将一定量的玉米芯加入到配制罐1，将玉米芯与水按照干基重量比1:10比例添加，得到高固含量生物质物料，开启搅拌装置11预混合。该生物质物料由隔膜泵2输送经过流量计3，通过流量计3控制物料回路5管道流量大小为200L/H，根据温度控制配制罐1的温度30℃，隔膜泵2连续稳定运行0.5H，得到预处理后的混合均匀的生物质物料，其粒度分布如下表1所示。

表1 实施例1的预处理后的生物质物料的粒度分布表

≤60目	20目~60目	≥20目
			30%	38%	32%

该粒度分布的预处理后的生物质物料进行酶解，可以提高酶解效率。

实施例2

将一定量的甘蔗渣加入到配制罐1，将甘蔗渣与水按照干基重量比1:10比例添加，得到高固含量生物质物料，开启搅拌装置11预混合。该生物质物料由隔膜泵2输送经过流量计3，通过流量计3控制物料回路5管道流量大小为400L/H，根据温度控制配制罐1的温度30℃，隔膜泵2连续稳定运行0.5H，得到预处理后的混合均匀的生物质物料，其粒度分布如下表2所示。

表2 实施例2的预处理后的生物质物料的粒度分布表

≤60目	20目~60目	≥20目
			33%	41%	26%

该粒度分布的预处理后的生物质物料进行酶解，可以提高酶解效率。

实施例3

将一定量的玉米秸秆加入到配制罐1，将玉米秸秆与水按照干基重量比1:10比例添加，得到高固含量生物质物料，开启搅拌装置11预混合。该生物质物料由隔膜泵2输送经过流量计3，通过流量计3控制物料回路5管道流量大小为600L/H，根据温度控制配制罐1的温度30℃，隔膜泵2连续稳定运行0.5H，得到预处理后的混合均匀的生物质物料，其粒度分布如下表3所示。

表3 实施例3的预处理后的生物质物料的粒度分布表

≤60目	20目~60目	≥20目
			34%	44%	22%

该粒度分布的预处理后的生物质物料进行酶解，可以提高酶解效率。

实施例4

将一定量的玉米芯加入到配制罐1，将玉米芯与水按照干基重量比1:10比例添加，得到高固含量生物质物料，开启搅拌装置11预混合。该生物质物料由隔膜泵2输送经过流量计3，通过流量计3控制物料回路5管道流量大小为800L/H，根据温度控制配制罐1的温度30℃，隔膜泵2连续稳定运行0.5H，得到预处理后的混合均匀的生物质物料，其粒度分布如下表4所示。

表4 实施例4的预处理后的生物质物料的粒度分布表

≤60目	20目~60目	≥20目
			33%	45%	22%

该粒度分布的预处理后的生物质物料进行酶解，可以提高酶解效率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种预处理高固含量生物质的系统，其特征在于，包括预处理高固含量生物质物料的配制罐、隔膜泵、流量计、空化元件以及串联的物料回路，在配制罐上设置物料进口、回路进口和回路出口，待预处理的高固含量生物质物料和水从物料进口进入到配置罐内，空化元件的出料口与回路进口连通，隔膜泵的进液口与回路出口连通，流量计设置在隔膜泵与空化元件之间，在隔膜泵与流量计的物料回路上设置出料管，在出料管上设置出料阀。

2.如权利要求1所述的预处理高固含量生物质的系统，其特征在于，在所述配制罐内设置搅拌装置。

3.如权利要求1所述的预处理高固含量生物质的系统，其特征在于，所述生物质物料包括玉米芯、甘蔗渣或玉米秸秆。

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