CN216513621U - 一种植物秸秆三氧化硫连续磺化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种植物秸秆三氧化硫连续磺化系统，包括入料单元；介质输送单元，至少部分与所述入料单元连通，用于输送反应介质；混合反应单元，与所述物料单元连通，用于物料的混合以及发生反应，其中，剩余部分的所述介质输送单元与所述混合反应单元连通，用于输送反应介质；反应物分离单元，与所述混合单元连通，用于接收并分离最终反应物。纤维素混合物通过上述各个单元的动作，能够实现更加精准和可控的反应过程，并且能够实现反应过程连续化，保证反应物的收率以及可选性。并且由于连续反应，使得整个反应过程的时间缩短，从而提高了反应效率以及质量。

Description

一种植物秸秆三氧化硫连续磺化系统

技术领域

本实用新型涉及硫酸酯盐制备技术领域，具体而言，涉及一种植物秸秆三氧化硫连续磺化系统。

背景技术

植物纤维素是含有很多羟基的天然高分子化合物，是自然界最为丰富的可再生资源之一，具有可生物降解、环境友好等特点，并且具有一定的吸水能力。由植物纤维素改性所得的高吸水材料可应用于医疗卫生、农林园艺、沙漠治理、农业有机复合肥、工业废水处理剂、油田调剖剂、污泥固化剂、建筑防水材料、食品保鲜剂及载人航天器中的调湿等领域。利用植物纤维素的吸水性特点，对其进行醚化或接枝改性，是目前吸水材料研究的热点之一。

由于使用气体三氧化硫与秸秆接触反应时大量放热，易于使秸秆烧焦，故流化床类处理设备是不合适的；由于秸秆密度小，在反应釜中用搅拌桨搅拌处理，且难以连续操作，生产效率太低。现有的有机物SO3磺化的设备，仅用于液体物料的磺化；尚未见汽爆预处理秸秆，用SO3气体连续磺化的系统及设备的报道。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本实用新型提供了一种植物秸秆三氧化硫连续磺化系统。

本实用新型提供了一种植物秸秆三氧化硫连续磺化系统，包括入料单元；介质输送单元，至少部分与所述入料单元连通，用于输送反应介质；混合反应单元，与所述物料单元连通，用于物料的混合以及发生反应，其中，剩余部分的所述介质输送单元与所述混合反应单元连通，用于输送反应介质；反应物分离单元，与所述混合单元连通，用于接收并分离最终反应物。

本实用新型提出的植物秸秆三氧化硫连续磺化系统，包括入料单元、介质输送单元、混合反应单元和反应物分离单元。入料单元用于为系统输送物料，物料为经过水洗的纤维素混合物。介质输送单元用于为系统输送反应介质。其中，反应介质为反应溶剂和SO₃，从而保证纤维素混合物能够后续和反应溶剂、SO₃反应，进而实现自动化进料、反应的过程。混合反应单元能够保证物料的混合以及反应的发生，从而使得纤维素混合物在此单元内进行混合、与反应溶剂、SO₃的反应发生，进一步地实现自动化控制反应的完成，提高反应的连续性和安全性。由此可见，纤维素混合物通过上述各个单元的动作，能够实现更加精准和可控的反应过程，并且能够实现反应过程连续化，保证反应物的收率以及可选性。并且由于连续反应，使得整个反应过程的时间缩短，从而提高了反应效率以及质量。

根据本实用新型上述技术方案的植物秸秆SO₃连续磺化系统，还可以具有以下附加技术特征：

在上述技术方案中，所述入料单元包括物料储料罐；螺旋输送器，与所述物料储料罐连通，用于将所述物料储料罐内的物料输送至所述混合反应单元。

在该技术方案中，入料单元包括物料储料罐和螺旋输送器。物料储料罐用于储存物料，避免物料受到污染。螺旋输送器用于采用螺旋进料的方式输送物料。具体地，螺旋输送器采用现有技术中的螺旋式输送器，具体型号不做限定，从而保证物料的连续送料，提高输送物料的效率。

在上述技术方案中，所述介质反应单元包括溶剂储料罐，通过溶剂泵连通至螺旋输送器的出料口，用于输送反应溶剂；SO₃输送装置，与所述混合反应单元连通，用于输送SO₃。

在该技术方案中，介质反应单元包括溶剂储料罐和SO₃输送装置。溶剂储料罐用于存储反应溶剂，防止溶剂被污染。SO₃输送装置用于存储并输送SO₃。通过上述两者的配合，能够为纤维素物料的反应提供充足的反应条件，从而保证其能够进行连续的反应，且提高了反应介质添加的安全性和连续性，进一步地提高反应效率。具体地，SO₃输送装置可以包括SO₃气体储罐，用于存储SO₃，并通过SO₃计量泵将其输送至混合反应单元内。

在上述技术方案中，所述混合反应单元包括混合器，与所述螺旋输送器的出料口连通，且所述溶剂输送装置与所述混合器连通，用于物料和反应溶剂的混合；连续磺化反应器，与所述混合器连通，用于接收混合的物料并使其与SO₃反应。

在该技术方案中，混合反应单元包括混合器和连续磺化反应器。混合器用于将纤维素混合物和反应溶剂充分混合，从而提高反应质量。具体地，混合器为单螺旋装置，配有纤维混合物进料管、在该进料管上配有溶剂进料口。纤维混合物进料管与螺旋输送器的出料口连通，从而接收物料；溶剂进料口与溶剂出料罐连通，用于接收反应溶剂。因此，一进入到连续磺化反应器SO₃立刻与含有反应溶剂的物料进行反应，反应热可及时移出，避免了物料的焦糊。

在上述技术方案中，所述混合器至少包括两段和/或所述连续磺化反应器至少包括三段。

在该技术方案中，所述混合器可以为两段或多段。彼此首尾连接，根据物料的重量等因素确定混合器的整体长度，从而保证混合的更加充分。连续磺化反应器可以为三段或多段。彼此首尾连接，保证物料反应时间足够充分，从而提高反应效率。

在上述技术方案中，所述反应物分离单元包括预热器，通过反应物输送泵与所述反应器的出料端连通，用于接收并预热最终反应物；闪蒸器，与所述预热器连通，用于接收完成预热的最终反应物并对其进行热蒸发过程；气液处理装置，与所述闪蒸器连通，用于处理热蒸出的气液物质；固体处理装置，与所述闪蒸器连通，用于处理热蒸发后的固体物质。

在该技术方案中，反应物分离单元包括预热器、闪蒸器、气液处理装置和固体处理装置。预热器用于预热最终反应物，从而使其更好的进行热蒸发过程。闪蒸器则用于对最终反应物除去溶剂和未反应的SO₃，此过程用于将最终反应物分离成固体物质和气液物质分离。气液处理装置和固体处理装置分别用于处理固体物质和气液物质。

在上述技术方案中，所述气液处理装置包括冷凝器，与所述闪蒸器连通，用于冷凝气液物质；中间接收罐，与所述冷凝器连通，用于容纳冷凝后的气液物质；真空泵，与所述中间接收罐连通。

在该技术方案中，气液处理装置包括冷凝器、中间接收罐和真空泵。冷凝器用于处理气液物质，使其冷凝形成冷凝液，从而方便后续的收集。中间接收罐用于接收并存储冷凝液。真空泵用于为闪蒸器提供真空状态，从而保证热蒸发时，尽量将溶剂从固体物中蒸出。

在上述技术方案中，所述固体处理装置包括螺旋出料器，与所述闪蒸器连通，用于固体物质的送出；水洗釜，与所述螺旋出料器连通，对固体物质进行水洗过程并形成混合料；混合料处理装置，与所述水洗釜连通，对混合料进行处理；上水装置，一端与所述混合料处理装置连通构成闭合回路，另一端与所述水洗釜连通并为其输送水。

在该技术方案中，固体处理装置包括螺旋出料器、水洗釜、混合料处理装置和上水装置。螺旋出料器用于保证固体物质的及时送出。水洗釜用于保证固体物料的水洗过程。混合料处理装置用于对水洗后的混合料进行处理。上水装置用于为水洗釜提供水，保证水洗的顺利进行。

在上述技术方案中，所述混合料处理装置包括离心机，与所述水洗釜连通，并对混合料进行离心以使混合料的水溶液析出；水洗水储罐，与所述离心机连通，接收析出水溶液；膜浓缩机组，通过水洗水输送泵与水洗水储罐连通，对水溶液进行浓缩处理使其形成浓缩物和水；浓缩物储罐，与所述膜浓缩机组连通，用于容纳并存储浓缩物。

在该技术方案中，混合料处理装置包括离心机、水洗水储罐、膜浓缩机组和浓缩物储罐。离心机确保混合料中的水溶液析出。水洗水储罐确保接收析出的水溶液。膜浓缩机组确保浓缩处理的进行，从而使水溶液形成浓缩物和水。浓缩物储罐确保浓缩物及时的存储。

在上述技术方案中，所述上水装置包括水储罐，与所述膜浓缩机组连通，接收浓缩处理后的水；水计量泵，将所述水储罐与所述水洗釜连通。

在该技术方案中，上水装置包括水储罐和水计量泵。水储罐保证水的存储以及输送。水计量泵保证水的输送以及计量。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型一个实施例的植物秸秆SO₃连续磺化系统的系统图；

图2是连续磺化反应器的局部结构图；

图3是图2在1-1处的剖视图。

其中，图1至图3中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1物料储料罐、2螺旋输送器、3溶剂储料罐、4溶剂泵、5混合器、6SO₃气体储罐、7SO₃计量泵、8连续磺化反应器、9反应物输送泵、10预热器、11闪蒸器、12冷凝器、13中间接收罐、14真空泵、15螺旋出料器、16水储罐、17水计量泵、18水洗釜、19离心机、20水洗水储罐、21水洗水输送泵、22膜浓缩机组、23浓缩物储罐。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其它不同于在此描述的方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图3来描述根据本实用新型一些实施例提供的植物秸秆SO₃连续磺化系统。

本申请的一些实施例提供了一种植物秸秆SO₃连续磺化系统。

如图1至图3所示，本实用新型第一个实施例提出了一种植物秸秆SO₃连续磺化系统，包括入料单元；介质输送单元，至少部分与入料单元连通，用于输送反应介质；混合反应单元，与物料单元连通，用于物料的混合以及发生反应，其中，剩余部分的介质输送单元与混合反应单元连通，用于输送反应介质；反应物分离单元，与混合单元连通，用于接收并分离最终反应物。

本实用新型提出的植物秸秆SO₃连续磺化系统，包括入料单元、介质输送单元、混合反应单元和反应物分离单元。入料单元用于为系统输送物料，物料为经过水洗的纤维素混合物。介质输送单元用于为系统输送反应介质。其中，反应介质为反应溶剂和SO₃，从而保证纤维素混合物能够后续和反应溶剂、SO₃反应，进而实现自动化进料、反应的过程。混合反应单元能够保证物料的混合以及反应的发生，从而使得纤维素混合物在此单元内进行混合、与反应溶剂、SO₃的反应发生，进一步地实现自动化控制反应的完成，提高反应的连续性和安全性。由此可见，纤维素混合物通过上述各个单元的动作，能够实现更加精准和可控的反应过程，并且能够实现反应过程连续化，保证反应物的收率以及可选性。并且由于连续反应，使得整个反应过程的时间缩短，从而提高了反应效率以及质量。

本实用新型第二个实施例提出了一种植物秸秆SO₃连续磺化系统，且在第一个实施例的基础上，如图1所示，入料单元包括物料储料罐1；螺旋输送器2，与物料储料罐1连通，用于将物料储料罐1内的物料输送至混合反应单元。

在本实施例中，入料单元包括物料储料罐1和螺旋输送器2。物料储料罐1用于储存物料，避免物料受到污染。螺旋输送器2用于采用螺旋进料的方式输送物料。具体地，螺旋输送器2采用现有技术中的螺旋式输送器，具体型号不做限定，从而保证物料的连续送料，提高输送物料的效率。

本实用新型第三个实施例提出了一种植物秸秆SO₃连续磺化系统，且在上述任一实施例的基础上，如图1所示，介质反应单元包括溶剂储料罐3，通过溶剂泵4连通至螺旋输送器2的出料口，用于输送反应溶剂；SO₃输送装置，与混合反应单元连通，用于输送SO₃。

在本实施例中，介质反应单元包括溶剂储料罐3和SO₃输送装置。溶剂储料罐3用于存储反应溶剂，防止溶剂被污染。SO₃输送装置用于存储并输送SO₃。通过上述两者的配合，能够为纤维素物料的反应提供充足的反应条件，从而保证其能够进行连续的反应，且提高了反应介质添加的安全性和连续性，进一步地提高反应效率。具体地，SO₃输送装置可以包括SO₃气体储罐6，用于存储SO₃，并通过SO₃计量泵7将其输送至混合反应单元内。

本实用新型第四个实施例提出了一种植物秸秆SO₃连续磺化系统，且在上述任一实施例的基础上，如图2和图3所示，混合反应单元包括混合器5，与螺旋输送器2的出料口连通，用于物料和反应溶剂的混合；连续磺化反应器8，与混合器5连通，用于接收混合的物料并使其与SO₃反应。

在本实施例中，混合反应单元包括混合器5和连续磺化反应器8。混合器5用于将纤维素混合物和反应溶剂充分混合，从而提高反应质量。具体地，混合器5为单螺旋装置，配有纤维混合物进料管、在该进料管上配有溶剂进料口。纤维混合物进料管与螺旋输送器2的出料口连通，从而接收物料；溶剂进料口与溶剂出料罐连通，用于接收反应溶剂。因此，SO₃一进入到连续磺化反应器8立刻与含有反应溶剂的物料进行反应，反应热可及时移出，避免了物料的焦糊。

本实用新型第五个实施例提出了一种植物秸秆SO₃连续磺化系统，且在上述任一实施例的基础上，如图1所示，混合器5至少包括两段和/或连续磺化反应器8至少包括三段。

在本实施例中，混合器5可以为两段或多段。彼此首尾连接，根据物料的重量等因素确定混合器5的整体长度，从而保证混合的更加充分。连续磺化反应器8可以为三段或多段。彼此首尾连接，保证物料反应时间足够充分，从而提高反应效率。

本实用新型第六个实施例提出了一种植物秸秆SO₃连续磺化系统，且在上述任一实施例的基础上，如图1所示，反应物分离单元包括预热器10，通过反应物输送泵9与混合器5的出料端连通，用于接收并预热最终反应物；闪蒸器11，与预热器10连通，用于接收完成预热的最终反应物并对其进行热蒸过程；气液处理装置，与闪蒸器11连通，用于处理热蒸出的气液物质；固体处理装置，与闪蒸器11连通，用于处理热蒸出的固体物质。

在本实施例中，反应物分离单元包括预热器10、闪蒸器11、气液处理装置和固体处理装置。预热器10用于预热最终反应物，从而使其更好的进行热蒸过程。闪蒸器11则用于对最终反应物进行热蒸，此过程用于将最终反应物分离成固体物质和气液物质。气液处理装置和固体处理装置分别用于处理固体物质和气液物质。

本实用新型第七个实施例提出了一种植物秸秆SO₃连续磺化系统，且在上述任一实施例的基础上，如图1所示，气液处理装置包括冷凝器12，与闪蒸器11连通，用于冷凝气液物质；中间接收罐13，与冷凝器12连通，用于容纳冷凝后的气液物质；真空泵14，与中间接收罐13连通。

在本实施例中，气液处理装置包括冷凝器12、中间接收罐13和真空泵14。冷凝器12用于处理气液物质，使其冷凝形成冷凝液，从而方便后续的收集。中间接收罐13用于接收并存储冷凝液。真空泵14用于为闪蒸器11提供真空状态，从而保证溶剂尽量从固体物料中除去。

本实用新型第八个实施例提出了一种植物秸秆SO₃连续磺化系统，且在上述任一实施例的基础上，如图1所示，固体处理装置包括螺旋出料器15，与闪蒸器11连通，用于固体物质的送出；水洗釜18，与螺旋出料器15连通，对固体物质进行水洗过程并形成混合料；混合料处理装置，与水洗釜18连通，对混合料进行处理；上水装置，一端与混合料处理装置连通构成闭合回路，另一端与水洗釜18连通并为其输送水。

在本实施例中，固体处理装置包括螺旋出料器15、水洗釜18、混合料处理装置和上水装置。螺旋出料器15用于保证固体物质的及时送出。水洗釜18用于保证固体物料的水洗反应。混合料处理装置用确保对水洗后的混合料进行处理。上水装置用于为水洗釜18提供水，保证水洗的顺利进行。

本实用新型第九个实施例提出了一种植物秸秆SO₃连续磺化系统，且在上述任一实施例的基础上，如图1所示，混合料处理装置包括离心机19，与水洗釜18连通，并对混合料进行离心以使混合料的水溶液析出；水洗水储罐20，与离心机19连通，接收析出水溶液；膜浓缩机组22，通过水洗水输送泵21与水洗水储罐20连通，对水溶液进行浓缩处理使其形成浓缩物和水；浓缩物储罐23，与膜浓缩机组22连通，用于容纳并存储浓缩物。

在本实施例中，混合料处理装置包括离心机19、水洗水储罐20、膜浓缩机组22和浓缩物储罐23。离心机19确保混合料中的水溶液析出。水洗水储罐20确保接收析出的水溶液。膜浓缩机组22确保浓缩处理的进行，从而使水溶液形成浓缩物和水。浓缩物储罐23确保浓缩物及时的存储。

本实用新型第十个实施例提出了一种植物秸秆SO₃连续磺化系统，且在上述任一实施例的基础上，如图1所示，上水装置包括水储罐16，与膜浓缩机组22连通，接收浓缩处理后的水；水计量泵17，将水储罐16与水洗釜18连通。

在本实施例中，上水装置包括水储罐16和水计量泵17。水储罐16保证水的存储以及输送。水计量泵17保证水的输送以及计量。

上述实施中，具体操作过程为：

物料储料罐1中水洗后的纤维素混合物，通过螺旋输送器2送至混合器5，混合器5为单螺旋装置，配有纤维混合物进料管、在该进料管上配有溶剂进料口；在此与来自溶剂储料罐3的溶剂混合后进入连续磺化反应器8，连续磺化反应器8为圆筒形，内有推进螺旋，带动螺旋的空心管轴上开有小孔，以供SO₃气体进入；圆筒外部焊有夹套以供冷却之用，共有三节串联在一起；仅第一节轴上开孔；连续磺化反应器8每节长度为10-15m，共三节每节之间用弯管连接，来自SO₃气体储罐6通过SO₃计量泵7计量的SO₃进行反应，连续磺化反应器8中反应压力为0.05-0.1MPa；连续磺化反应器8出来的反应物通过反应物输送泵9打入预热器10预热后，再进入闪蒸器11，闪蒸器11蒸出的溶剂和SO₃经冷凝器12冷凝后，流入中间接收罐13。闪蒸器11系统真空由真空泵14维持，闪蒸器11为圆筒状，物料以切线方向进入，上部出气口连接到冷凝器12，中间接收罐13底部固体物料由螺旋出料器15连续将物料送至水洗釜18与水储罐16经水计量泵17计量后的水混合水洗，水洗后，混合料进入离心机19，分离出来的水溶液流入水洗水储罐20，再通过水洗水输送泵21送至膜浓缩机组22，浓缩物流入浓缩物储罐23，水送至水储罐16回用。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。

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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种植物秸秆三氧化硫连续磺化系统，其特征在于，包括：

入料单元；

介质输送单元，至少部分与所述入料单元连通，用于输送反应介质；

混合反应单元，与所述入料单元连通，用于物料的混合以及发生反应，其中，剩余部分的所述介质输送单元与所述混合反应单元连通，用于输送反应介质；

反应物分离单元，与所述混合反应单元连通，用于接收并分离最终反应物。

2.根据权利要求1所述的植物秸秆三氧化硫连续磺化系统，其特征在于，所述入料单元包括：

物料储料罐(1)；

螺旋输送器(2)，与所述物料储料罐(1)连通，用于将所述物料储料罐内的物料输送至所述混合反应单元。

3.根据权利要求2所述的植物秸秆三氧化硫连续磺化系统，其特征在于，所述介质输送单元包括：

溶剂储料罐(3)，通过溶剂泵(4)连通至螺旋输送器的出料口，用于输送反应溶剂；

SO₃输送装置，与所述混合反应单元连通，用于输送SO₃。

4.根据权利要求3所述的植物秸秆三氧化硫连续磺化系统，其特征在于，所述混合反应单元包括：

混合器(5)，与所述螺旋输送器的出料口连通，且所述SO₃输送装置与所述混合器(5)连通，用于物料、反应溶剂和SO₃的混合；

连续磺化反应器(8)，与所述混合器(5)连通，用于接收混合的物料并使其反应。

5.根据权利要求4所述的植物秸秆三氧化硫连续磺化系统，其特征在于，

所述混合器(5)至少包括两段；和/或

所述连续磺化反应器(8)至少包括三段。

6.根据权利要求4所述的植物秸秆三氧化硫连续磺化系统，其特征在于，所述反应物分离单元包括：

预热器(10)，通过反应物输送泵(9)与所述混合器(5)的出料端连通，用于接收并预热最终反应物；

闪蒸器(11)，与所述预热器(10)连通，用于接收完成预热的最终反应物并对其进行热蒸过程；

气液处理装置，与所述闪蒸器(11)连通，用于处理热蒸出的气液物质；

固体处理装置，与所述闪蒸器(11)连通，用于处理热蒸出的固体物质。

7.根据权利要求6所述的植物秸秆三氧化硫连续磺化系统，其特征在于，所述气液处理装置包括：

冷凝器(12)，与所述闪蒸器(11)连通，用于冷凝气液物质；

中间接收罐(13)，与所述冷凝器(12)连通，用于容纳冷凝后的气液物质；

真空泵(14)，与所述中间接收罐(13)连通。

8.根据权利要求6所述的植物秸秆三氧化硫连续磺化系统，其特征在于，所述固体处理装置包括：

螺旋出料器(15)，与所述闪蒸器(11)连通，用于固体物质的送出；

水洗釜(18)，与所述螺旋出料器(15)连通，对固体物质进行水洗过程并形成混合料；

混合料处理装置，与所述水洗釜(18)连通，对混合料进行处理；

上水装置，一端与所述混合料处理装置连通构成闭合回路，另一端与所述水洗釜(18)连通并为其输送水。

9.根据权利要求8所述的植物秸秆三氧化硫连续磺化系统，其特征在于，所述混合料处理装置包括：

离心机(19)，与所述水洗釜(18)连通，并对混合料进行离心以使混合料的水溶液析出；

水洗水储罐(20)，与所述离心机(19)连通，接收析出水溶液；

膜浓缩机组(22)，通过水洗水输送泵(21)与水洗水储罐(20)连通，对水溶液进行浓缩处理使其形成浓缩物和水；

浓缩物储罐(23)，与所述膜浓缩机组(22)连通，用于容纳并存储浓缩物。

10.根据权利要求9所述的植物秸秆三氧化硫连续磺化系统，其特征在于，所述上水装置包括：

水储罐(16)，与所述膜浓缩机组(22)连通，接收浓缩处理后的水；

水计量泵(17)，将所述水储罐(16)与所述水洗釜(18)连通。

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