[發(fā)明專利]模塊化異向雙螺桿連續(xù)式植物纖維蒸汽爆破改性裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310370177.6
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103437229A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設計）人: 馮彥洪;瞿金平;何和智;鄒新良;馬鵬濤
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學;廣州華新科實業(yè)有限公司
• 主分類號: D21B1/36
• 分類號: D21B1/36
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)原料預處理過程中的蒸汽爆破改性裝置，特別涉及一種具有較高生產(chǎn)效率的植物纖維連續(xù)式蒸汽爆破改性裝置。

背景技術(shù)

生物質(zhì)被廣泛用于造紙制漿、發(fā)酵酒精、人造板以及木塑復合材料的制備等領(lǐng)域，而適當預處理有利于植物纖維的高效利用。目前對于植物纖維的預處理技術(shù)主要有機械預處理、化學預處理、生物預處理等技術(shù)。基于物理-化學作用的蒸汽爆破技術(shù)以無污染、低成本、效果好等優(yōu)點引起了人們的注意。

蒸汽爆破裝置有間歇式和連續(xù)式兩種。當前蒸汽爆破裝置大多為間歇式，工作時將物料置于較高溫度和壓力的水蒸汽環(huán)境中，保壓一定時間，之后手動或自動打開快開閥門快速將壓力卸至常溫常壓環(huán)境下，實現(xiàn)植物纖維原料組織結(jié)構(gòu)與成份的分離。這種裝置生產(chǎn)不連續(xù)，不易實現(xiàn)連續(xù)性自動化生產(chǎn)；生產(chǎn)損失大、能量損失多；且溫度和壓力相關(guān)聯(lián)，不易分別控制，因而產(chǎn)業(yè)化推廣較困難。CN201195813Y號專利提供了一種間歇蒸汽爆裝置，包括蒸汽發(fā)生器、緩沖罐、汽爆罐和接收罐。使用時先將玉米秸稈、麥草等放入汽爆罐，通入一定溫度壓力的飽和蒸汽，保壓一段時間后快速泄壓實現(xiàn)汽爆。但是間歇式的大型汽爆罐噴放時間長，致使蒸汽釋壓速率慢且釋壓過程的釋壓速率存在差異，影響蒸汽爆破效果及其均勻性。?連續(xù)式蒸汽爆破裝置的處理能力較大，效率較高，適合于大型工業(yè)應用，但這種設備較少，價格昂貴。如加拿大的stake技術(shù)公司研制了一種連續(xù)性蒸汽爆破設備，其作用過程為：經(jīng)浸漬的木片自料斗進入變壓縮比的喂料螺旋中被壓成圓柱形料塞，出口處由反噴逆止閥將料塞頂碎。頂碎的木片料塞掉入stake?II型蒸煮器中。蒸煮器中通入壓力1.4MPa、溫度195℃的水蒸汽。木片在在蒸煮器中停留l~4min后被螺旋推進器推到末端，經(jīng)一球形噴放閥每4s自動噴放一次。該設備的進料過程實現(xiàn)了連續(xù)化，蒸煮過程也是連續(xù)的，產(chǎn)量也較間歇式設備高，但噴爆過程仍處于間歇狀態(tài)，且需要設置大型的蒸汽發(fā)生裝置，整套設備能耗大。

當前蒸汽爆破裝置主要用于飼料、發(fā)酵預處理。其目的主要是使植物纖維中半纖維素、木質(zhì)素、纖維素這三大組分部分降解并分離，從而易于消化或提高發(fā)酵效率，因此對處理后物料的形態(tài)沒有要求。如CN101525644A號專利公開了一種采用含纖維素的原料制備單糖的方法，CN101509018A號專利公開了一種采用含纖維素的原料制備乙醇的方法。蒸汽爆破處理在制漿、人造纖維板領(lǐng)域推廣應用的較少。這是由于間歇式蒸汽爆破處理過程中物料在蒸汽處理過程中是靜置于汽爆罐中，蒸汽爆破處理后雖然植物纖維的三大組分部分降解，但纖維細胞的離解程度并不高。因此目前間歇式蒸汽爆破方法在制漿、人造纖維板領(lǐng)域主要用于預處理，要使纖維細胞分離制備出具有大長徑比的纖維則需要進一步磨漿處理。

為了充分利用可再生的植物資源，進一步拓寬植物纖維的應用領(lǐng)域，得到具有特定表面特性與性能的植物纖維，可以考慮在蒸汽爆破時添加改性劑。針對不同種類的植物纖維以及不同的改性要求，可能需要選擇不同的改性劑，并對蒸汽爆破參數(shù)反應條件進行有效調(diào)控，因此對于蒸汽爆破設備能否實現(xiàn)改性劑均勻配混和反應條件有效調(diào)控提出了更高的要求，而目前的罐式蒸汽爆破裝置和單螺桿蒸汽爆破裝置很難滿足上述要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的諸多不足之處，公開了一種模塊化異向雙螺桿連續(xù)式植物纖維蒸汽爆破改性裝置，對于需要改性的植物纖維，雙螺桿蒸汽爆破單元實現(xiàn)了改性劑均勻配混，分級調(diào)控爆破參數(shù)和反應條件，實現(xiàn)高性能植物纖維的制備；本裝置自動化程度高，勞動強度低，降低成本。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

模塊化異向雙螺桿連續(xù)式植物纖維蒸汽爆破改性裝置，包括由模塊化設計的機筒和雙螺桿組成的模塊化蒸汽爆破單元，所述模塊化蒸汽爆破單元之間串聯(lián)式組合，級數(shù)可調(diào)；每級模塊化蒸汽爆破單元的機筒中安裝有兩根螺紋方向相反的螺桿且嚙合，機筒的出料口設有帶錐度孔的口模，同側(cè)所有螺桿套在一根花鍵芯軸上組合成整體，花鍵芯軸兩端有軸承支撐。?

進一步地，所述模塊化蒸汽爆破單元的螺桿可以依據(jù)不同物料及處理效果選擇螺桿類型。

進一步地，所述螺桿套在花鍵芯軸上組合成整體，花鍵芯軸的右端設有螺紋，以及與所述螺紋相連接用于將各級螺桿壓緊，實現(xiàn)平穩(wěn)、可靠傳動的螺母，花鍵芯軸兩端設有軸承支撐。

進一步地，所述口模的錐度孔尺寸大小不一，各級機筒上均有加料口。

進一步地，所述機筒由機筒上部和機筒下部上下連接而成。