CN215917331U - 一种生物质组分高效分离的流态化反应系统 - Google Patents
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Abstract
一种生物质组分高效分离的流态化反应装置，适用于生物质预处理使用。包括处理罐，处理罐的出料口通过管路连接有封闭式调浆筒，封闭式调浆筒的一侧设有使封闭式调浆筒与预处理罐间连接管路中形成负压用的真空泵，处理罐的出料口出设有出料阀，真封闭式调浆筒的出料口连接有多个汽爆罐，每个汽爆罐的进料口上均设有进料控制阀，汽爆罐的侧壁上嵌有多个头部进入汽爆罐内的瞬爆阀，汽爆罐的底部设有出料管以及经多个减震弹簧，其中所有瞬爆阀均通过管路与蒸汽源连接。其结构简单，使用方便，将生物质固废资源组成物质高效分离，实现反应过程节能高效、无二次污染，实现生物质固废资源绿色开发与高附加值利用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种流态化反应系统，尤其适用于生物质预处理使用的一种生物质组分高效分离的流态化反应系统
背景技术
生物质的能源利用一直以来发展的势头都不及风电、光伏那般高调迅猛。但它却是仅次于煤炭、石油和天然气而位居世界能源消费总量第四位的能源类型，在整个能源系统中占有重要地位。其资源量约为850亿吨标煤，相当于2007年全球一次能源供应总量的5倍，而实际上我们对于生物质能的利用却并没有达到与其资源量相匹配的程度。
通过生物质碱化以及蒸汽瞬爆技术制成流态化反应装置用于制备生物质高分子粘结剂具有广阔发展前景。生物质粘结剂的应用不仅可以减少秸秆焚烧，还能解决农村人口就业问题，并且有可观的经济效益，未来可应用于新能源电池、功能材料等领域。
以间歇式反应为主的蒸汽瞬爆反应过程，处理量低、能耗高、操作周期长、不利于设备大型化，制约了生物质高分子产业化发展。
实用新型内容
实用新型目的：针对现有技术的不足之处，提供一种将生物质固废资源的组成物质高效分离，实现反应过程节能高效、无二次污染，实现生物质固废资源绿色开发与高附加值利用的生物质组分高效分离的流态化反应系统。
技术方案：为实现上述技术目的，本实用新型的生物质组分高效分离的流态化反应系统，包括处理罐，处理罐的出料口通过管路连接有封闭式调浆筒，封闭式调浆筒的一侧设有使封闭式调浆筒与预处理罐间连接管路中形成负压用的真空泵，处理罐的出料口出设有出料阀，真封闭式调浆筒的出料口连接有多个汽爆罐，每个汽爆罐的进料口上均设有进料控制阀，汽爆罐的侧壁上嵌有多个头部进入汽爆罐内的瞬爆阀，汽爆罐的底部设有出料管以及经多个减震弹簧，其中所有瞬爆阀均通过管路与蒸汽源连接。
所述处理罐和封闭式调浆筒均设有上置动力源的搅拌装置，所述搅拌装置通过联动轴分别在处理罐和封闭式调浆筒内设有反应溶液与生物质混合的搅拌叶片。
所述处理罐内设有用以加热混合物料的加热装置，所述加热装置为设置在筒壁上的电热丝。
所述蒸汽源包括持续提供预设温度蒸汽的蒸汽发生器(13)，蒸汽发生器(13)的蒸汽输出口上设有用以控制调整蒸汽流量、压力、温度的蒸汽控制器，蒸汽控制器的出口与所有瞬爆阀连接。
所述汽爆罐上还连接有用以控制汽爆发生，显示其内部压力的压力表。
所述预处理罐底部出料阀的直径≥10mm，每次反应结束后阀门开启的出料空间平均直径为破碎后生物质直径的3-10倍，保证顺利排料。
所述封闭式调浆筒为底部有倒角的结构，倒角角度30-60°，便于内部储料与物料顺利排出，在调浆筒筒体高度4/5的位置连接真空泵，连接口有阀门和过滤网，实现负压控制的同时避免物料进入真空泵。
所述瞬爆阀高压气阀或者电磁阀，以确保在起爆时瞬爆阀瞬间最大化打开，使汽爆罐(7)内部瞬间汽爆。
有益效果：
本装置利用预处理罐预处理过程使得生物质中木质素等物质部分溶解，纤维素与半纤维素缠绕结构；利用封闭式调浆筒将预处理后的反应物通过负压输送至封闭式调浆筒，经过强制调浆搅拌可以保证物料均匀度，并有效输送至汽爆反应的汽爆罐中；与封闭式调浆筒连接的汽爆罐根据需要可以通过多路管路同时进行汽爆以提高反应过程处理能力；
附图说明
图1为本实用新型的生物质组分高效分离的流态化反应装置结构示意图。
图中：预处理罐-1，出料阀-2，封闭式调浆筒-3，搅拌装置-4，真空泵-5，进料控制阀-6，汽爆罐-7，蒸汽通入阀-8，瞬爆阀-9，出料管-10，减震弹簧-11，蒸汽控制器-12，蒸汽发生器-13
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步说明：
如图1所示，本实用新型的生物质组分高效分离的流态化反应系统，包括处理罐1，预处理罐1底部出料阀2的直径≥10mm，每次反应结束后阀门开启的出料空间平均直径为破碎后生物质直径的3-10倍，保证顺利排料；处理罐1内设有用以加热混合物料的加热装置，所述加热装置为设置在筒壁上的电热丝，处理罐1的出料口通过管路连接有封闭式调浆筒3，封闭式调浆筒3为底部有倒角的结构，倒角角度30-60°，便于内部储料与物料顺利排出，在调浆筒3筒体高度4/5的位置连接真空泵5，连接口有阀门和过滤网，实现负压控制的同时避免物料进入真空泵；
处理罐1和封闭式调浆筒3均设有上置动力源的搅拌装置4，所述搅拌装置4通过联动轴分别在处理罐1和封闭式调浆筒3内设有反应溶液与生物质混合的搅拌叶片，封闭式调浆筒3的一侧设有使封闭式调浆筒3与预处理罐1间连接管路中形成负压用的真空泵5，处理罐1的出料口出设有出料阀2，真封闭式调浆筒3的出料口连接有多个汽爆罐7，每个汽爆罐7上还连接有用以控制汽爆发生，显示其内部压力的压力表，汽爆罐7的进料口上均设有进料控制阀6，汽爆罐7的侧壁上嵌有多个头部进入汽爆罐7内的瞬爆阀9，汽爆罐7的底部设有出料管10以及经多个减震弹簧11，出料管10上设有引起汽爆的瞬爆阀9，瞬爆阀9高压气阀或者电磁阀，以确保在起爆时瞬爆阀9瞬间最大化打开，使汽爆罐7内部瞬间汽爆；其中所有瞬爆阀9均通过管路与蒸汽源连接，蒸汽源包括持续提供预设温度蒸汽的蒸汽发生器13，蒸汽发生器13的蒸汽输出口上设有用以控制调整蒸汽流量、压力、温度的蒸汽控制器12，蒸汽控制器12的出口与所有瞬爆阀9连接。
工作流程：将秸秆等生物质固废资源实现高附加值利用。生物质破碎至合适粒度，首先在预处理罐中反应一段时间，除去木质素部分木质素，改变原有半纤维素和纤维素相互缠绕的结构，反应物经负压管路打入调浆管，调浆后物料由阀门控制均匀进入反应罐，由蒸汽发生器产生的蒸汽由增压泵通入反应罐进行增压，同时启动加热系统对反应罐加热，当反应罐内压力达到设定压力后关闭进气阀，温度达到设定温度后开启保温模式。反应一段时间后，打开泄压阀使反应罐完成蒸汽瞬爆过程。
本装置可以通过纤维素、半纤维素、木质素等物质的高效分离，将产物提纯后应用于高分子合成、功能材料制备等领域，实现生物质资源的绿色开发与高附加值利用。装置可以通过多个反应罐串联提高处理量，同时通过流态化过程实现物料的连续输送，缩短反应周期，对于生物质分离提纯的产业化应用具有重要意义。
A生物质破碎至合适粒度后投入预处理罐，在罐中添加反应溶液与生物质组分混合搅拌，同时对预处理罐进行加热，达到反应温度后保温反应一段时间，直至反应结束；
B开启封闭式调浆筒3连接的真空泵5，通过在封闭式调浆筒3与预处理罐1间连接管路中形成负压，打开预处理罐1底部的出料阀2，使反应后的物料通入封闭式调浆筒3；
C预处理罐1中的物料排空后关闭底部的出料阀2，关闭真空泵5，启动搅拌装置4对物料进行搅拌，搅拌一段时间后打开汽爆罐7上部的进料控制阀6，进料完成后关闭进料控制阀6；
D开启蒸汽发生器13，通过蒸汽控制器12调节蒸汽压力与蒸汽温度，并通过管路将蒸汽通过蒸汽通入阀8输送至汽爆罐7中。当汽爆罐7内部压力达到设定值后停止蒸汽通入。
E汽爆罐7在内部压力达到设定值后通过侧壁的加热套升温至设定温度后保温，反应一段时间后开启瞬爆阀9，通过蒸汽瞬爆作用实现生物质组分进一步的高效分离，减震弹簧11在汽爆罐7底部起到缓冲作用。反应完成后打开出料管10完成出料。
F一个反应周期结束后从预处理罐开始通入水进行清洗，并按管路连接顺序完成整个系统的清洗。清洗结束后开始下一个反应周期。
Claims (8)
1.一种生物质组分高效分离的流态化反应系统，其特征在于：它包括处理罐(1)，处理罐(1)的出料口通过管路连接有封闭式调浆筒(3)，封闭式调浆筒(3)的一侧设有使封闭式调浆筒(3)与预处理罐(1)间连接管路中形成负压用的真空泵(5)，处理罐(1)的出料口处设有出料阀(2)，真封闭式调浆筒(3)的出料口连接有多个汽爆罐(7)，每个汽爆罐(7)的进料口上均设有进料控制阀(6)，汽爆罐(7)的侧壁上嵌有多个头部进入汽爆罐(7)内的瞬爆阀(9)，汽爆罐(7)的底部设有出料管(10)以及经多个减震弹簧(11)，出料管(10)上设有引起汽爆的瞬爆阀(9)，其中所有瞬爆阀(9)均通过管路与蒸汽源连接。
2.根据权利要求1所述的生物质组分高效分离的流态化反应系统，其特征在于：所述处理罐(1)和封闭式调浆筒(3)均设有上置动力源的搅拌装置(4)，所述搅拌装置(4)通过联动轴分别在处理罐(1)和封闭式调浆筒(3)内设有反应溶液与生物质混合的搅拌叶片。
3.根据权利要求1所述的生物质组分高效分离的流态化反应系统，其特征在于：所述处理罐(1)内设有用以加热混合物料的加热装置，所述加热装置为设置在筒壁上的电热丝。
4.根据权利要求1所述的生物质组分高效分离的流态化反应系统，其特征在于：所述蒸汽源包括持续提供预设温度蒸汽的蒸汽发生器(13)，蒸汽发生器(13)的蒸汽输出口上设有用以控制调整蒸汽流量、压力、温度的蒸汽控制器(12)，蒸汽控制器(12)的出口与所有瞬爆阀(9)连接。
5.根据权利要求1所述的生物质组分高效分离的流态化反应系统，其特征在于：所述汽爆罐(7)上还连接有用以控制汽爆发生，显示其内部压力的压力表。
6.根据权利要求1所述的生物质组分高效分离的流态化反应系统，其特征在于：所述预处理罐(1)底部出料阀(2)的直径≥10mm，每次反应结束后阀门开启的出料空间平均直径为破碎后生物质直径的3-10倍，保证顺利排料。
7.根据权利要求1所述的生物质组分高效分离的流态化反应系统，其特征在于：所述封闭式调浆筒(3)为底部有倒角的结构，倒角角度30-60°，便于内部储料与物料顺利排出，在调浆筒(3)筒体高度4/5的位置连接真空泵(5)，连接口有阀门和过滤网，实现负压控制的同时避免物料进入真空泵。
8.根据权利要求1所述的生物质组分高效分离的流态化反应系统，其特征在于：所述瞬爆阀(9)高压气阀或者电磁阀，以确保在起爆时瞬爆阀(9)瞬间最大化打开，使汽爆罐(7)内部瞬间汽爆。
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