生物质的连续解聚装置 |
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| 申请号 | CN202020400489.2 | 申请日 | 2020-03-25 | 公开(公告)号 | CN213012652U | 公开(公告)日 | 2021-04-20 |
| 申请人 | 中国科学技术大学先进技术研究院; | 发明人 | 许杨; 傅尧; 徐清; | ||||
| 摘要 | 本实用新型公开了一种 生物 质 的连续解聚装置，所述生物质的连续解聚装置包括进料单元、反应单元及固液分离单元，所述进料单元包括双 阀 进料器，所述反应单元包括横置反应器及竖置反应器，所述固液分离单元包括液体储罐及固体储罐，所述横置反应器上端 接口 与所述双阀进料器下端接口相连，所述横置反应器的侧端接口与所述竖置反应器连接，所述竖置反应器与液体储罐及固体储罐连接。基于本实用新型提出的生物质的连续解聚装置，利用双阀进料器，实现生物质的连续给料，提高了 水 解 工艺的自动化程度、实现了真正的连续操作，且通过横置反应器及竖置反应器提高物料的解聚效果。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种生物质的连续解聚装置，其特征在于，所述生物质的连续解聚装置包括进料单元、反应单元及固液分离单元，所述进料单元包括双阀进料器，所述反应单元包括横置反应器及竖置反应器，所述固液分离单元包括液体储罐及固体储罐，所述横置反应器上端接口与所述双阀进料器下端接口相连，所述横置反应器的侧端接口与所述竖置反应器连接，所述竖置反应器与液体储罐及固体储罐连接。 |
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| 说明书全文 | 生物质的连续解聚装置技术领域[0001] 本实用新型涉及生物质的化学工业技术设备和能源技术领域，尤其涉及一种生物质的连续解聚装置。 背景技术[0002] 石油化石燃料的大规模使用造成了严重的环境污染问题，因此开发可再生能源越来越受到人们的重视。生物质是目前被认为唯一能够转化为液体燃料和生物基新材料的可再生资源，而农作物秸秆类木质纤维素则是一种最为重要的生物质资源。 [0003] 近几年来，研究开发生物质秸秆的高效转化利用技术和设备已成为国内外研究的热点方向。秸秆水相解聚具有效率高、适应性强、产物附加值高、易与现有化工技术衔接等优势。因此，研发制备一套新型秸秆水解装置系统，实现半纤维素、木质素和纤维素三种组分的解聚、分离或转化，对于推动农作物秸秆利用具有重要意义。 [0004] 然而目前一些解聚方法是间歇式反应，物料在反应器内停留时间长，易产生较多的抑制化合物。并且该方法仅能够去除半纤维素组分，获得的纤维素中包含绝大多数的木质素，纤维素纯度低，无法做到纤维素、半纤维素、木质素的有效分离，适用范围窄，不利于木质纤维素的综合利用，且目前一些可以连续进料的水解装置系统，由于进料阀内部在运行过程中均处于常压环境，当物料旋转至进料口位置时会被反应器内的高压顶出，易造成串料、阻塞，不利于物料的连续均匀给料，影响水解效果，造成工艺重复难度大。 [0006] 本实用新型的主要目的在于提供一种生物质的连续解聚装置，旨在解决目前物料的给料不连续，导致影响解聚效果，造成工艺重复难度大的技术问题。 [0007] 为实现上述目的，本实用新型提供一种生物质的连续解聚装置，所述生物质的连续解聚装置包括进料单元、反应单元及固液分离单元，所述进料单元包括双阀进料器，所述反应单元包括横置反应器及竖置反应器，所述固液分离单元包括液体储罐及固体储罐，所述横置反应器上端接口与所述双阀进料器下端接口相连，所述横置反应器的侧端接口与所述竖置反应器连接，所述竖置反应器与液体储罐及固体储罐连接。 [0008] 可选地，所述横置反应器水平安装于装备架上，所述横置反应器的两侧端接口分别与横置伺服电机及所述竖置反应器连接，所述横置伺服电机水平安装于装备架上，并与所述横置反应器处于同一水平线，所述竖置反应器竖直安装于装备架，其中，所述装备架下端装备滚轮，以通过所述滚轮移动所述生物质的连续解聚装置。 [0009] 可选地，所述横置反应器包括水平加热套筒及水平旋转轴，所述竖置反应器包括竖向加热套筒及竖向旋转轴，所述水平加热套筒及水平旋转轴处于同一水平轴线，所述竖向加热套筒及竖向旋转轴处于同一竖向轴线，所述水平旋转轴及竖向旋转轴上均设有推进式螺杆，所述推进式螺杆的螺旋齿为中空结构，所述推进式螺杆的多个螺旋齿为等螺距和/或变螺距。 [0010] 可选地，所述推进式螺杆与所述伺服电机相连，以通过所述伺服电机给所述推进式螺杆提供动力，所述伺服电机与电控箱接通电路，以通过所述电控箱给所述伺服电机提供电力，其中，所述伺服电机包括横置伺服电机及竖置伺服电机。 [0012] 可选地，所述竖置反应器上端接口与固体储罐相连，所述竖置反应器下端接口与竖置伺服电机相连，所述固体储罐、竖置反应器及竖置伺服电机处于同一轴线。 [0013] 可选地，所述液体储罐包括水平储罐及竖直储罐，所述竖直储罐上端接口与竖置反应器底部侧端相连，所述竖直储罐与所述水平储罐底部侧端相连。 [0014] 可选地，所述水平储罐与竖直储罐的接口处设有一闸阀，以通过所述闸阀接通或隔断所述水平储罐与竖直储罐，所述水平储罐末端底部设有一放液口。 [0015] 可选地，所述横置反应器、竖置反应器及液体储罐与一液体取样器相连，所述液体取样器有三个液体取样口，所述三个液体取样口分别与横置反应器、竖置反应器及液体储罐接通。 [0016] 可选地，所述横置反应器及竖置反应器均设有温度传感器、催化剂进料口及气体发生器，以通过所述气体发生器中的气体对所述横置反应器及竖置反应器进行加压，其中，所述气体包括氮气、氧气、空气、氩气、二氧化碳、水蒸气、携酸水蒸气和/或携碱水蒸气。 [0017] 本实施例的生物质的连续解聚装置，包括进料单元、反应单元及固液分离单元，所述进料单元包括双阀进料器，所述反应单元包括横置反应器及竖置反应器，所述固液分离单元包括液体储罐及固体储罐，所述横置反应器上端接口与所述双阀进料器下端接口相连，所述横置反应器的侧端接口与所述竖置反应器连接，所述竖置反应器与液体储罐及固体储罐连接，利用双阀进料器，实现生物质的连续给料，提高了水解工艺的自动化程度、实现了真正的连续操作，且通过横置反应器及竖置反应器提高物料的解聚效果。附图说明 [0018] 图1为本实用新型生物质的连续解聚装置图。 [0019] 附图标号说明： [0020]标号 组件 标号 组件 标号 组件 1 电控箱 6 进料口 11 放液口 2 装备架 7 横置伺服电机 12 液体取样器 3 双阀进料器 8 横置反应器 13 温度传感器 4 泄压阀 9 竖置伺服电机 14 竖置反应器 5 压力传感器 10 液体储罐 15 固体储罐 [0021] 本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。 具体实施方式[0022] 应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。 [0023] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。 [0024] 需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。 [0025] 在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。 [0026] 另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。 [0027] 本实用新型提出一种生物质的连续解聚装置，在本实用新型生物质的连续解聚装置第一实施例中，生物质的连续解聚装置包括进料单元、加压单元及反应单元，所述进料单元包括进料单元、反应单元及固液分离单元，所述进料单元包括双阀进料器3，反应单元包括横置反应器8及竖置反应器14，固液分离单元包括液体储罐10及固体储罐15，其中，横置反应器8上端接口与双阀进料器3下端接口相连，横置反应器8的侧端接口与竖置反应器14连接，竖置反应器14与液体储罐10及固体储罐连接15。基于本实施例提出的连续解聚装置，利用双阀进料器3，实现生物质的连续给料，提高了水解工艺的自动化程度、实现了真正的连续操作，且通过横置反应器8及竖置反应器14提高物料的解聚效果。 [0028] 其中，参考图1，横置反应器8水平安装于装备架2上，横置反应器8的两侧端接口分别与横置伺服电机7及竖置反应器14连接，横置伺服电机7水平安装于装备架2上，并与横置反应器8处于同一水平线，竖置反应器14竖直安装于装备架2，其中，装备架2下端装备滚轮，以通过滚轮移动生物质的连续解聚装置。 [0029] 其中，横置反应器8包括水平加热套筒及水平旋转轴，竖置反应器14包括竖向加热套筒及竖向旋转轴，水平加热套筒及水平旋转轴处于同一水平轴线，竖向加热套筒及竖向旋转轴处于同一竖向轴线，水平旋转轴及竖向旋转轴上均设有推进式螺杆，以通过推进式螺杆将物料混合，比如，在物料进入横置反应器8后，利用横置反应器8的推进螺杆将物料从横置反应器的始端搅拌推进至横置反应器的末端，在推进过程中，利用推进螺杆的螺旋齿将物料与催化剂充分混合且挤压分解，其中，推进式螺杆的螺旋齿为中空结构，推进式螺杆的多个螺旋齿为等螺距和/或变螺距。 [0030] 其中，推进式螺杆与伺服电机相连，以通过伺服电机给推进式螺杆提供动力，进一步地，伺服电机与电控箱1接通电路，以通过电控箱给伺服电机提供电力，其中，伺服电机包括横置伺服电机9及竖置伺服电机14。 [0031] 其中，横置反应器8上端接口与双阀进料器3下端接口相连，双阀进料器3竖直安装于装备架2上，双阀进料器3上端分别设有一进料口6及压力组件，其中，压力组件包括压力传感器5及泄压阀，本实施例中，双阀进料器3由两个进料仓及两个蝶阀组成，具体地，下端进料仓与横置反应器8相连并处于横置反应器8上部，上端进料仓与下端进料仓相连并处于横置反应器8上部，进一步地，上端进料仓与下端进料仓接口处设有第一蝶阀，下端进料仓及横置反应器8接口处设有第二蝶阀，其中，第一蝶阀及第二蝶阀通过伺服电机提供动力，在本实施例中，在上端进料仓与下端进料仓接口处设置第一蝶阀，及在下端进料仓与横置反应器8接口处设置第二蝶阀，以通过第一蝶阀及第二蝶阀控制物料可连续的从上端进料仓进入下端进料仓，并从下端进料仓进入横置反应器8。 [0032] 竖置反应器14上端接口与固体储罐15相连，竖置反应器14下端接口与竖置伺服电机9相连，其中，固体储罐15、竖置反应器14及竖置伺服电机9 处于同一轴线。液体储罐10包括水平储罐及竖直储罐，竖直储罐上端接口与竖置反应器14底部侧端相连，竖直储罐与水平储罐底部侧端相连。其中，水平储罐与竖直储罐的接口处设有一闸阀，以通过闸阀接通或隔断水平储罐与竖直储罐，水平储罐末端底部设有一放液口11。 [0033] 进一步地，横置反应器8、竖置反应器14及液体储罐10与一液体取样器 12相连，液体取样器有三个液体取样口，其中，三个液体取样口分别与横置反应器8、竖置反应器14及液体储罐10接通。 [0034] 横置反应器8及竖置反应器14均设有温度传感器13、催化剂进料口及气体发生器，以通过气体发生器中的气体对横置反应器8及竖置反应器14进行加压，其中，气体包括氮气、氧气、空气、氩气、二氧化碳、水蒸气、携酸水蒸气和/或携碱水蒸气。 [0035] 进一步地，以玉米秸秆为原料为例，利用本实施例的生物质的连续解聚装置对玉米秸秆进行解聚，具体的，将粉碎的玉米秸秆通过往进料口6输送至双阀进料器3中，通过双阀进料器进入到高温高压的横置反应器8内，并在竖置反应器内螺杆的推动下推进。在物料行进的过程进行反应，半纤维素和纤维素组分解聚。 [0036] 当物料运行至横置反应器8的末端后，会进入竖置反应器14中。物料被竖置反应器内部的螺杆推动上升，同时继续进行解聚反应。当运行至顶端变螺距压榨段后，液体和固体残渣分离，固体残渣通过反应器顶部被输送出，并进入固体储罐15，而液体则逆流至反应器底部，倍液体储罐10收集，并可以从放液口11放出。在反应过程中，可以随时通过液体取样器12和温度传感器13进行反应的取样及监控，以便于优化反应参数。 [0037] 本实施例提出的生物质的连续解聚装置，包括进料单元、反应单元及固液分离单元，所述进料单元包括双阀进料器，所述反应单元包括横置反应器及竖置反应器，所述固液分离单元包括液体储罐及固体储罐，横置反应器上端接口与双阀进料器下端接口相连，横置反应器的侧端接口与竖置反应器连接，竖置反应器与液体储罐及固体储罐连接，利用双阀进料器，实现生物质的连续给料，提高了水解工艺的自动化程度、实现了真正的连续操作，且通过横置反应器及竖置反应器提高物料的解聚效果。 [0038] 尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。 [0039] 显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。 |
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