[發明專利]一種木質纖維素連續式蒸汽爆破裝置及爆破方法

有效

• 申請號: 201710529646.2
• 申請日: 2017-07-02
• 公開（公告）號: CN107338665B
• 公開（公告）日: 2019-04-16
• 發明（設計）人: 孫君社;裴海生;王民敬;陳洲;楊玥
• 申請（專利權）人: 農業部規劃設計研究院
• 主分類號: D21B1/36
• 分類號: D21B1/36
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本發明主要屬于木質纖維素預處理技術領域，具體涉及一種木質纖維素連續式蒸汽爆破裝置及爆破方法。所述裝置包括外殼、轉軸、多個爆破腔體；所述外殼為圓柱形，所述轉軸設置在所述外殼的軸線上，所述爆破腔體固定設置在所述轉軸的周圍，所述轉軸用于驅動所述爆破腔體在所述殼體內繞著所述外殼的軸線轉動；在所述殼體的上部設置進料口、下部設置爆破口，并在所述殼體上設置蒸汽入口，所述蒸汽入口設置在所述進料口和所述爆破口之間；所述裝置及方法能夠實現進料、進蒸汽、爆破的連續化運轉，縮短相鄰爆破腔體之間的爆破間隙。

技術領域

本發明主要屬于木質纖維素預處理技術領域，具體涉及一種木質纖維素連續式蒸汽爆破裝置及爆破方法。

背景技術

以木質纖維素類生物質為原料可以獲取多種化學品，包括生物質燃料（乙醇、丁醇）、生物基材料、生物基化學品等。木質纖維素生物質原料中包含有纖維素、半纖維和木質素三大主要組分，其中纖維素、半纖維素是由五碳糖、六碳糖組成的多糖聚合物，木質素是有苯丙級單體組成的無定型高聚物，且三大組分交互連接形成生物質原料致密的結構，為了實現三大組分的有效分離及進一步的高效利用，通常需要通過預處理技術來破壞生物質原料固有結構。

蒸汽爆破技術主要是利用高溫高壓水蒸汽作為工作介質對纖維原料進行處理。高溫高壓的水蒸汽可以使半纖維素部分水解，同時使木質素軟化、易降解，從而使纖維細胞的橫向聯結強度下降。高溫高壓的水蒸汽進入細胞空隙中，使木質纖維素原料變的柔軟可塑。當已被高溫高壓的水蒸汽作用的木質纖維素原料在爆破設備的出口處驟然減壓時，細胞空隙中的水蒸汽驟然膨脹，產生爆破效果，從而將木材撕裂成細小的纖維素束狀，使纖維的表面屬性發生變化，達到預處理效果。蒸汽爆破法預處理技術具有成本低、能耗少、無污染等優點，是現今研究者比較青睞的預處理技術。

當前蒸汽爆破設備主要分為間歇式和連續式蒸汽爆破設備兩大類。

間歇式汽爆設備的工作原理為:主要由兩部分組成, 一部分是汽爆罐, 另一部分是噴放閥。工作時, 先將物料裝入汽爆罐內, 關閉閥門,通入蒸汽保壓一定時間后, 快速打開噴放閥, 罐內的物料短時間內噴出, 在蒸汽壓力的快速釋放下使物料內部結構得到破壞,從而達到木質素和纖維素分離的目的。間歇汽爆很難實現自動、連續生產, 且投資成本高、占地面積大等, 很難在大生產中得到應用。所以現有間歇汽爆設備主要應用于實驗室、生產少量的汽爆物料以及用于對汽爆工藝的研究和評估等方面。

另一種連續式蒸汽爆破設備能實現連續生產且出料質量穩定, 所以得到專家的廣泛認可,成為汽爆設備生產廠家主要的研究方向。加拿大桑普達公司生產的該原理最具代表性（如圖1所示）。該設備采用的是造紙工業用的連續蒸煮器原理。即采用螺桿連續進料防反噴技術(同軸喂料器）:主體由四部分組成, 即喂料器、蒸煮器、噴放器、旋風分離器。但是該設計上存在以下幾方面的技術問題：（1）蒸煮期內物料的水分含量不容易控制，而汽爆物料的含水量是汽爆生產的一項重要指標, 水分的含量直接決定著出料的質量；（2）噴放閥磨損嚴重；（3）噴放過程中物料難實現瞬間噴放，真正的意義上的汽爆，汽爆裝置的爆出口內徑應與爆腔內徑接近一致, 而現有汽爆設備其汽爆噴放過程中, 在噴放閥開啟過程中, 噴放閥后的蒸汽夾帶物料連續通過噴放閥, 不可能完全達到以上要求。因此, 現有汽爆設備不易實現真正意義上的汽爆, 能量在最短的時間內不能得到有效的釋放。

并且，目前使用的很多連續式蒸汽爆破設備大多只是部分連續，還不能實現整個蒸汽爆破過程的連續化工作。

發明內容

針對上述技術問題，本發明提供一種木質纖維素連續式蒸汽爆破裝置及爆破方法，本發明所述裝置及方法能夠實現進料、進蒸汽、噴爆連續化運轉，縮短每個爆破腔體的爆破間隙，實現爆破連續處理。本發明是通過以下技術方案實現的：

一種木質纖維素連續式蒸汽爆破裝置，所述裝置包括外殼、轉軸、多個爆破腔體；