[實(shí)用新型]一種秸稈水熱處理裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201721584445.4
• 申請(qǐng)日: 2017-11-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN207581790U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬曉建;李洪亮;王根燦;李楠;蔣清麗;韋麗瑩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州凱山生化工程有限公司
• 主分類號(hào): C12M1/00
• 分類號(hào): C12M1/00
• 代理公司: 鄭州立格知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41126
• 代理人: 田小伍

本實(shí)用新型公開(kāi)一種秸稈水熱處理裝置，包括依次相連的粉碎機(jī)、配料槽、預(yù)熱單元、加熱器、擠干機(jī)、閃蒸單元，所述預(yù)熱單元上設(shè)有物料進(jìn)口、物料出口和蒸汽進(jìn)口，閃蒸單元上設(shè)有水進(jìn)口、水出口和蒸汽出口，閃蒸單元的蒸汽出口接入預(yù)熱單元的蒸汽進(jìn)口，閃蒸單元的水出口接入配料槽。本實(shí)用新型設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方便操作，采用閃蒸單元產(chǎn)生的蒸汽接入預(yù)熱單元來(lái)加熱原料，節(jié)省加熱蒸汽，降低能量消耗；采用直接換熱的方式，傳熱系數(shù)大，設(shè)備體積小。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于秸稈生物質(zhì)資源化利用設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種秸稈水熱處理裝置。

背景技術(shù)

木質(zhì)纖維資源是地球上現(xiàn)存量最大的生物質(zhì)資源，但也是當(dāng)前利用率最低的資源，因此，成為各國(guó)新資源戰(zhàn)略的重點(diǎn)之一，農(nóng)作物秸稈是木質(zhì)纖維素資源的重要組成部分，我國(guó)現(xiàn)有可利用的農(nóng)作物秸稈資源在7億噸左右。世界各國(guó)，如美國(guó)、加拿大、德國(guó)、瑞典、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，都在致力于開(kāi)發(fā)清潔高效的生物質(zhì)資源利用技術(shù)，以達(dá)到保護(hù)礦產(chǎn)資源、保障國(guó)家能源安全、實(shí)現(xiàn)CO₂減排和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的目的。

利用農(nóng)作物秸稈、木屑、廢紙等可再生木質(zhì)纖維類原料（主要含纖維素、半纖維素和木質(zhì)素三大組分）生產(chǎn)燃料乙醇、乳酸、丁醇、糠醛、發(fā)酵沼氣是木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)工業(yè)轉(zhuǎn)化的一個(gè)重要方向，其主要生產(chǎn)工藝過(guò)程包括原料預(yù)處理、纖維素水解、五碳糖與六碳糖發(fā)酵、乙醇分離等。

由于秸稈纖維素類物質(zhì)的組成成分復(fù)雜且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，使得其生物降解難以迅速進(jìn)行。在秸稈類纖維素的微小構(gòu)成單位周圍被半纖維素及木質(zhì)素層所包圍。木質(zhì)素雖然對(duì)纖維素分解物質(zhì)（如酶等）反應(yīng)沒(méi)有阻礙作用，但它卻能阻止纖維素分解物對(duì)纖維素的作用。因此，人們不得不借助化學(xué)或物理的方法進(jìn)行預(yù)處理，使纖維素與木質(zhì)素、半纖維素等分離。

常用的秸稈原料預(yù)處理方法有稀酸預(yù)處理法、堿預(yù)處理法等。稀酸預(yù)處理法可破壞纖維素的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，使原料結(jié)構(gòu)疏松，從而有利于酶水解。按照美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室的稀硫酸工藝，約有90%的半纖維素轉(zhuǎn)化為木糖，經(jīng)過(guò)稀酸處理后可以顯著提高纖維素的水解速率，但容易產(chǎn)生抑制乙醇發(fā)酵的糠醛、乙酸等有害物質(zhì)；堿處理法是利用木質(zhì)素能夠溶解于堿性溶液的特點(diǎn)，用稀氫氧化鈉或氨溶液處理生物質(zhì)原料，破壞木質(zhì)素結(jié)構(gòu)，便于酶水解的進(jìn)行，稀氫氧化鈉處理引起木質(zhì)纖維原料潤(rùn)脹，導(dǎo)致內(nèi)部表面積增加、聚合度降低、結(jié)晶度下降，木質(zhì)素和碳水化合物之間化學(xué)鍵斷裂，木質(zhì)素結(jié)構(gòu)受到破壞。

也有通過(guò)劇烈體積變化和較高溫度來(lái)破壞纖維素、木質(zhì)素致密結(jié)構(gòu)，部分降解半纖維素的工藝，如蒸汽噴爆、氨氣處理等，但上述工藝設(shè)備大多較復(fù)雜、成本較高。

水熱處理是指通過(guò)加壓使得水在高溫條件下保持液態(tài)，利用此狀態(tài)水具有的特殊性質(zhì)，有效地對(duì)木質(zhì)纖維素生物質(zhì)資源進(jìn)行水解。該工藝優(yōu)點(diǎn)是以水為介質(zhì)，不使用其他任何化學(xué)試劑，降解產(chǎn)物少、反應(yīng)周期短、反應(yīng)可控性強(qiáng)、環(huán)境友好，預(yù)處理料的適用性較廣，適合各種生物質(zhì)，提高酶解得率，發(fā)酵抑制物生成少，可直接對(duì)水解液發(fā)酵。此外，水熱預(yù)處理可以克服其他方法存在的設(shè)備耐腐燭要求高、寡糖含量低、單糖回收率高、對(duì)纖維素破壞較大和木素溶出較多等缺陷，是目前研究最為廣泛的半纖維素抽提技術(shù)之一，也是非常有前景的酶水解預(yù)處理工藝，對(duì)秸稈進(jìn)行水熱處理的同時(shí)，也對(duì)其進(jìn)行了滅菌處理，有利于進(jìn)行再加工。但其缺點(diǎn)是預(yù)處理過(guò)程耗能太高，所以在工業(yè)上沒(méi)有大規(guī)模應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型目的在于提供一種秸稈水熱處理裝置。

基于上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案：

一種秸稈水熱處理裝置，包括依次相連的粉碎機(jī)、配料槽、預(yù)熱單元、加熱器、擠干機(jī)、閃蒸單元，所述預(yù)熱單元上設(shè)有物料進(jìn)口、物料出口和蒸汽進(jìn)口，閃蒸單元上設(shè)有水進(jìn)口、水出口和蒸汽出口，閃蒸單元的蒸汽出口接入預(yù)熱單元的蒸汽進(jìn)口，閃蒸單元的水出口接入配料槽。