一种半纤维素连续水解制备木糖液的系统及其方法技术方案

本发明专利技术涉及一种半纤维素连续水解制备木糖液的系统，包括中和单元、调酸单元、进料单元、液化喷射单元、进出料换热单元、出料控制单元。中和单元包括原料罐、中和浓硫酸泵、中和管道混合器，调酸单元包括调酸浓硫酸泵、调酸管道混合器和调酸罐，进料单元包括进料罐，液化喷射单元包括液化喷射器和液化维持器，进出料换热单元包括进出料板式换热器和第一出料温度传感器，出料控制单元包括出料阀和回流阀。制备的木糖液在进出料板式换热器中与半纤维素液进行换热，使得木糖液的温度降低，而半纤维素液的温度升高。本发明专利技术还公开一种使用该系统的方法。本发明专利技术同时进料和出料换热，能够大大降低能耗，且连续进出料，提高生产效率，简化了工人操作。

A System and Method for Continuous Hydrolysis of Hemicellulose to Prepare Xylose Solution

The invention relates to a system for preparing xylose solution by continuous hydrolysis of hemicellulose, including neutralization unit, acid regulating unit, feed unit, liquefaction injection unit, feed and discharge heat exchange unit and discharge control unit. The neutralizing unit includes raw material tank, neutralizing concentrated sulfuric acid pump, neutralizing pipeline mixer, acid regulating unit includes acid regulating concentrated sulfuric acid pump, acid regulating pipeline mixer and acid regulating tank, the feeding unit includes feeding tank, the liquefaction ejector unit includes liquefaction ejector and liquefaction maintainer, the feed and output heat exchanger unit includes feeding and outgoing plate heat exchanger and the first outgoing temperature sensor, and the outgoing control unit includes feeding and outgoing control unit. Discharge valve and return valve. The xylose liquor is heat exchanged with hemicellulose liquor in the outlet plate heat exchanger, which reduces the temperature of xylose liquor and increases the temperature of hemicellulose liquor. The invention also discloses a method for using the system. The invention can simultaneously heat transfer feed and discharge, greatly reduce energy consumption, continuously feed and discharge, improve production efficiency and simplify workers'operation.

【技术实现步骤摘要】
一种半纤维素连续水解制备木糖液的系统及其方法
本专利技术属于生物质酸解制木糖
，具体涉及一种半纤维素连续水解制备木糖液的系统及其方法。
技术介绍
目前国内生产木糖的方法主要是稀酸水解玉米芯的得到木糖液，该法一般采用釜式间歇水解反应，间歇水解方法有诸多缺点：1、反应进出料操作复杂；2、不环保，能耗大，水解完成后釜内出料热能不能很好的利用，能源浪费大。由于国内木糖生产主要原料是玉米芯，水解过程中产生的残渣较多，造成设备及管道的堵塞，目前还没有很好的连续水解设备。在以化学浆（木浆、棉浆、草浆芦苇浆等植物纤维素）为原料的粘胶纤维生产过程中，为确保生产过程中纤维素含量，采用碱液对纤维素处理（浸渍、压榨），使用碱液将半纤维素溶解分离。以上半纤维素碱液通过纳滤回收碱液，剩余的半纤维素液未得利用，造成资源浪费。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种半纤维素连续水解制备木糖液的系统及其方法，自动化程度高，可以达到连续自动化调节酸度，连续进料和出料，进出料连续换热。通过自动化程序调控，可以达到连续化生产的目的，非常适用于工业化大生产。本专利技术是这样实现的，提供一种半纤维素连续水解制备木糖液的系统，包括中和单元、调酸单元、进料单元、液化喷射单元、进出料换热单元、出料控制单元，所述中和单元包括原料罐、中和浓硫酸泵、中和管道混合器，所述调酸单元包括调酸浓硫酸泵、调酸管道混合器和调酸罐，所述进料单元包括进料罐，所述液化喷射单元包括液化喷射器和液化维持器，所述进出料换热单元包括进出料板式换热器和第一出料温度传感器，所述出料控制单元包括出料阀和回流阀；所述原料罐用于存储半纤维素碱液，所述中和管道混合器用于将半纤维素碱液与从中和浓硫酸泵来的浓硫酸进行中和反应以得到的半纤维素液原料，所述调酸管道混合器用于将半纤维素液原料与从调酸浓硫酸泵来的浓硫酸混合得到半纤维素液，所述调酸罐收集混合后的半纤维素液，所述进料罐接收从调酸罐溢流的半纤维素液，所述进出料板式换热器用于调酸后的半纤维素液进料与水解得到的木糖液之间进行换热，所述液化喷射器用于将换热后的半纤维素液与外接的高压蒸汽充分混合并一同喷射进入液化维持器，所述液化维持器用于将半纤维素液和水蒸气在高温下发生水解反应后得到木糖液，第一出料温度传感器用于感应水解得到的木糖液的温度，第一出料温度传感器与出料阀和回流阀连锁，用于控制水解得到的木糖液的流向。当第一出料温度传感器感应到木糖液的温度不低于设定值时，出料控制单元的出料阀开启，回流阀关闭，木糖液正常出料，否则回流阀开启，出料阀关闭，木糖液回流到进料罐中进行再循环。进一步地，所述中和单元还包括原料开关阀、物料泵、中和硫酸开关阀、中和硫酸流量控制器和中和pH控制器，所述原料开关阀用于控制原料罐中的半纤维素碱液的流出或关闭，所述中和硫酸开关阀用于控制中和浓硫酸泵输出管道的通断，所述中和硫酸流量控制器用于控制中和浓硫酸泵输出管道中浓硫酸的流量，所述物料泵用于将中和后的半纤维素液原料输送到调酸单元，所述中和pH控制器用于控制混合后的半纤维素液原料的酸度pH值。进一步地，所述调酸单元还包括物料流量控制器和调酸硫酸流量控制器，所述物料流量控制器用于控制流经的半纤维素液原料的流量，所述调酸硫酸流量控制器用于控制调酸浓硫酸泵输送管道中浓硫酸的流量，所述物料流量控制器与调酸硫酸流量控制器之间实行联动，根据半纤维素液原料的流量来调节调酸浓硫酸泵的泵送量，使得半纤维素液原料的酸度符合设定值。进一步地，所述进料单元还包括进料泵和进料阀开关，所述进料泵用于将进料罐中的半纤维素液输送到进出料换热单元，所述进料阀开关用于控制进料泵输送管道的通断。所述液化喷射单元还包括液化温度控制器和温度调节阀，所述液化温度控制器用于控制进入液化维持器的半纤维素液的温度，所述液化温度控制器与温度调节阀联动，所述温度调节阀用于对液化喷射器的开度进行控制，保持液化维持器的温度稳定，有利于半纤维素液水解。进一步地，所述进出料换热单元还包括进料调节阀，所述进料调节阀控制管道中的半纤维素液的流量。进一步地，所述出料控制单元还包括出料板式换热器、第二出料温度控制器和出料压力调节阀，所述出料板式换热器用于给流经的木糖液通过冷却水进行换热，降低木糖液温度，所述第二出料温度控制器用于控制出料前的木糖液的温度，所述出料压力调节阀用于控制出料前的木糖液的压力。本专利技术是这样实现的，提供一种半纤维素连续水解制备木糖液的方法，该方法利用了如前所述的半纤维素连续水解制备木糖液的系统，包括如下步骤：步骤一、中和工序：存储在原料罐中的半纤维素碱液达到25%~35%时，打开原料开关阀，半纤维素碱液通过原料开关阀进入中和管道混合器，所述中和浓硫酸泵泵送的浓硫酸经过中和硫酸流量控制器后也进入中和管道混合器，与半纤维素碱液在中和管道混合器中混合进行中和反应，中和浓硫酸泵与中和硫酸控制器联锁，中和硫酸控制器与中和pH控制器联锁，控制中和浓硫酸泵泵送的浓硫酸量，使中和后的半纤维素液原料pH值稳定在设定值6.5~7.0；步骤二、调酸工序：中和后的半纤维素液原料通过物料泵输送到调酸单元的调酸管道混合器中，调酸浓硫酸泵泵送的浓硫酸经过调酸硫酸控制器也进入调酸管道混合器，与半纤维素液原料在调酸管道混合器进行混合，混合后的半纤维素液进入调酸罐中暂存，调酸硫酸控制器与物料流量控制器实行联动，根据半纤维素液原料的流量来调节调酸浓硫酸泵的泵送量，使得半纤维素液原料的酸度符合设定要求：1%~4%；步骤三、进料工序：调酸后的半纤维素液通过溢流从调酸罐进入到进料单元的进料罐中，当进料罐液位达到25%~35%时，开启进料阀开关和进料泵，半纤维素液进入后工序；步骤四、液化喷射工序：流经进出料板式换热器后的半纤维素液进入液化喷射器，与外接的高压蒸汽在液化喷射器中混合并一同喷射进入液化维持器，半纤维素液和水蒸气在液化维持器中发生水解反应后得到木糖液；液化温度控制器与温度调节阀联动，所述温度调节阀对液化喷射器的开度进行控制，保持液化维持器的温度稳定，有利于半纤维素液水解；半纤维素液在液化维持器中的水解时间维持在2.0h~3.0h；步骤五、进出料换热工序：得到的木糖液经过进出料板式换热器与从进料泵来的半纤维素液进行换热后温度降低，而半纤维素液利用半纤维素液余热后温度升高，第一出料温度传感器与出料控制单元的出料阀和回流阀连锁，当第一出料温度传感器感应到木糖液的温度不低于设定值时，出料控制单元的出料阀开启，回流阀关闭，木糖液正常出料，否则回流阀开启出料阀关闭，木糖液回流到进料罐中进行再循环；步骤六、出料控制工序：经过换热后的木糖液进入出料板式换热器与流经出料板式换热器的冷却水换热，其温度进一步降低，流经出料压力调节阀以及第二出料温度控制器后，符合压力和温度设定条件的木糖液从出料阀出料。进一步地，在步骤四中，所述液化温度控制器的感应温度设定为128℃~130℃。进一步地，在步骤五中，所述第一出料温度传感器感应温度设定为115℃~120℃。当水解后的木糖液的温度低于115℃时，回流阀开启出料阀关闭，木糖液回流到进料罐中进行再循环。进一步地，在步骤六中，木糖液的出料温度稳定在60℃~80℃，压力范围为：0.20MPa~0.30MPa。与现有技术相比，本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半纤维素连续水解制备木糖液的系统，其特征在于，包括中和单元、调酸单元、进料单元、液化喷射单元、进出料换热单元、出料控制单元，所述中和单元包括原料罐、中和浓硫酸泵、中和管道混合器，所述调酸单元包括调酸浓硫酸泵、调酸管道混合器和调酸罐，所述进料单元包括进料罐，所述液化喷射单元包括液化喷射器和液化维持器，所述进出料换热单元包括进出料板式换热器和第一出料温度传感器，所述出料控制单元包括出料阀和回流阀；所述原料罐用于存储半纤维素碱液，所述中和管道混合器用于将半纤维素碱液与从中和浓硫酸泵来的浓硫酸进行中和反应以得到的半纤维素液原料，所述调酸管道混合器用于将半纤维素液原料与从调酸浓硫酸泵来的浓硫酸混合得到半纤维素液，所述调酸罐收集混合后的半纤维素液，所述进料罐接收从调酸罐溢流的半纤维素液，所述进出料板式换热器用于调酸后的半纤维素液进料与水解得到的木糖液之间进行换热，所述液化喷射器用于将换热后的半纤维素液与外接的高压蒸汽充分混合并一同喷射进入液化维持器，所述液化维持器用于将半纤维素液和水蒸气在高温下发生水解反应后得到木糖液，第一出料温度传感器用于感应水解得到的木糖液的温度，第一出料温度传感器与出料阀和回流阀连锁，用于控制水解得到的木糖液的流向。...

【技术特征摘要】
1.一种半纤维素连续水解制备木糖液的系统，其特征在于，包括中和单元、调酸单元、进料单元、液化喷射单元、进出料换热单元、出料控制单元，所述中和单元包括原料罐、中和浓硫酸泵、中和管道混合器，所述调酸单元包括调酸浓硫酸泵、调酸管道混合器和调酸罐，所述进料单元包括进料罐，所述液化喷射单元包括液化喷射器和液化维持器，所述进出料换热单元包括进出料板式换热器和第一出料温度传感器，所述出料控制单元包括出料阀和回流阀；所述原料罐用于存储半纤维素碱液，所述中和管道混合器用于将半纤维素碱液与从中和浓硫酸泵来的浓硫酸进行中和反应以得到的半纤维素液原料，所述调酸管道混合器用于将半纤维素液原料与从调酸浓硫酸泵来的浓硫酸混合得到半纤维素液，所述调酸罐收集混合后的半纤维素液，所述进料罐接收从调酸罐溢流的半纤维素液，所述进出料板式换热器用于调酸后的半纤维素液进料与水解得到的木糖液之间进行换热，所述液化喷射器用于将换热后的半纤维素液与外接的高压蒸汽充分混合并一同喷射进入液化维持器，所述液化维持器用于将半纤维素液和水蒸气在高温下发生水解反应后得到木糖液，第一出料温度传感器用于感应水解得到的木糖液的温度，第一出料温度传感器与出料阀和回流阀连锁，用于控制水解得到的木糖液的流向。2.如权利要求1所述的半纤维素连续水解制备木糖液的系统，其特征在于，所述中和单元还包括原料开关阀、物料泵、中和硫酸开关阀、中和硫酸流量控制器和中和pH控制器，所述原料开关阀用于控制原料罐中的半纤维素碱液的流出或关闭，所述中和硫酸开关阀用于控制中和浓硫酸泵输出管道的通断，所述中和硫酸流量控制器用于控制中和浓硫酸泵输出管道中浓硫酸的流量，所述物料泵用于将中和后的半纤维素液原料输送到调酸单元，所述中和pH控制器用于控制混合后的半纤维素液原料的酸度pH值。3.如权利要求2所述的半纤维素连续水解制备木糖液的系统，其特征在于，所述调酸单元还包括物料流量控制器和调酸硫酸流量控制器，所述物料流量控制器用于控制流经的半纤维素液原料的流量，所述调酸硫酸流量控制器用于控制调酸浓硫酸泵输送管道中浓硫酸的流量，所述物料流量控制器与调酸硫酸流量控制器之间实行联动，根据半纤维素液原料的流量来调节调酸浓硫酸泵的泵送量，使得半纤维素液原料的酸度符合设定值。4.如权利要求3所述的半纤维素连续水解制备木糖液的系统，其特征在于，所述进料单元还包括进料泵和进料阀开关，所述进料泵用于将进料罐中的半纤维素液输送到进出料换热单元，所述进料阀开关用于控制进料泵输送管道的通断；所述液化喷射单元还包括液化温度控制器和温度调节阀，所述液化温度控制器用于控制进入液化维持器的半纤维素液的温度，所述液化温度控制器与温度调节阀联动，所述温度调节阀用于对液化喷射器的开度进行控制，保持液化维持器的温度稳定，有利于半纤维素液水解。5.如权利要求4所述的半纤维素连续水解制备木糖液的系统，其特征在于，所述进出料换热单元还包括进料调节阀，所述进料调节阀控制管道中的半纤维素液的流量。6.如权利要求5所述的半纤维素连续水解制备木糖液的系统，其特征在于，所述出料控制单元还包括出料板式换热器、第二出料温度控制器和出料压力...

【专利技术属性】
技术研发人员：江松涛，廖承军，罗国伟，周元，方顺成，郑毅，江雪松，郑晓阳，
申请(专利权)人：浙江华康药业股份有限公司，焦作市华康糖醇科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33