一种天然纤维素原料连续酸水解装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种天然纤维素原料连续酸水解装置，其包括具有出料口、进料口和蒸汽进口的机械膨化机（５），具有蒸汽出口、进料口和出料口且带稀酸喷淋的膨胀罐（２），及具有进料口、出料口和蒸汽进口的机械螺旋多级横管（７），所述机械膨胀机（５）的出料口与所述膨胀罐（２）的进料口相连接，所述膨胀罐（２）的出料口与所述机械螺旋多级横管（７）的进料口相连，所述膨胀罐（２）蒸汽出口与所述机械螺旋多级横管（７）的蒸汽进口相连。本装置结构简单，水解充分得率高，料液品质好，蒸汽消耗低，设备利用率高，可进行自动化、连续化大规模工业生产。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及生物质处理与利用(生物化工)设备，具体地说，涉及一种天然纤维素原料加工利用的装备。
技术介绍
当今世界同时面临粮食危机和能源危机两大突出问题。人们开始把目光投向了 农作物秸秆、玉米芯等农业废弃物，它不仅可替代粮食进行生物化工生产木糖醇、多种有机 酸、氨基酸以及它们的衍生物等，还可通过生物化工等手段生产燃料乙醇、丁醇等清洁能源 和替代部分石油资源进行化学品的生产，等等。但天然纤维素原料中的半纤维素、纤维素、木质素等组分相互结合较紧密，结晶度 高，要用生物化工方法进行有效利用，必须首先进行预处理，目前的预处理方法要么效果较 差，要么能源消耗较高，要么投资巨大、设备利用率低、劳动生产率低等。
技术实现思路
本技术的目的在于针对上述已有技术的缺陷，提供的一种天然纤维素原料连 续酸水解装置，该装置结构简单，水解充分得率高，料液品质好，安全可靠、能耗低、操作方 便。本技术的天然纤维素原料连续酸解装置，其包括具有出料口、进料口和蒸汽 进口的机械膨化机，具有蒸汽出口、进料口和出料口且带稀酸喷淋的膨胀罐，及具有进料 口、出料口和蒸汽进口的机械螺旋多级横管，所述机械膨胀机的出料口与所述膨胀罐的进 料口相连接，所述膨胀罐的出料口与所述机械螺旋多级横管的进料口相连，所述膨胀罐蒸 汽出口与所述机械螺旋多级横管的蒸汽进口相连。其中，所述膨胀罐蒸汽出口与蒸汽管进口相连，再共同与所述机。所述机械螺旋多级横管为3-6级横管。本技术所述天然纤维素原料为粉碎 (或切碎)的玉米秸秆、甘蔗渣、玉米芯或甜高梁秸渣等，不包括谷物类。所述稀酸为0. 8-1 %的稀硫酸。所述机械螺旋多级横管用于天然纤维素原料如粉碎(或切碎)的玉米秸秆、甘蔗 渣、玉米芯、甜高梁秸渣等的酸水解处理，而非其他如蒸煮等的纤维原料的处理，起到压缩、 搅拌、输送作用。经过本技术的连续酸解装置的酸水解，玉米秸秆、甘蔗渣、玉米芯、甜高粱秸 等可生产木糖、木糖醇及它们的衍生物。其酸解渣(进一步处理或不处理)进行酶解(或 和稀木糖液一起酶解)制糖生产有机酸、氨基酸、乙醇、丁醇和其他醇类。本技术的连续酸解装置，采用膨化后酸水解，其水解快而有害物质生成少，料 液品质好，水解充分得率高。热泵蒸汽回收能耗低，机械螺旋挤压了绝大部分物料间的间 隙，提高了单位设备容积的装量，实现了连续化操作。而且本技术连续酸解装置结构简 单，水解充分，得率高，料液品质好，设备利用率高，安全可靠，能耗低，操作方便，可进行自动化、连续化大规模工业生产。附图说明图1为本技术所述天然纤维素原料连续酸解装置的结构示意图。图中1稀酸进料阀门2膨胀罐3热泵4蒸汽进汽阀门5机械膨化机6膨化机进汽阀门7机械螺旋多级横管具体实施方式以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。如图1所示，本技术的天然纤维素原料连续酸解装置，包括具有出料口、进料 口和蒸汽进口的机械膨化机5，具有蒸汽出口、进料口和出料口且带稀酸喷淋的膨胀罐2， 及具有进料口、出料口和蒸汽进口的机械螺旋多级横管7 (为4级横管)，机械膨胀机5的出 料口与膨胀罐2的进料口相连接，膨胀罐2的出料口与机械螺旋多级横管7的进料口相连， 膨胀罐2蒸汽出口与蒸汽回收再利用的热泵3相连，其中蒸汽与由蒸汽阀门4控制的生蒸 汽混合后进入机械螺旋多级横管7的蒸汽进口。其中，机械螺旋多级横管7的数量可以在3-6级横管调整。本技术所用的膨化机选用饲料行业现有的膨化设备，机械螺旋多级横管选用 目前造纸行业普遍采用的连续蒸煮多级螺旋横管，热泵选用在生化行业用于热力浓缩蒸发 的热泵。其连续酸解装置的操作过程如下开启膨化机进汽阀门6，将切碎或粉碎的原料 经清洗(或不清洗)从进料口投入膨化机5，物料在蒸汽和机械力的共同作用下进行加热、 挤压、剪切、揉搓形成一定温度和压力后进入膨胀罐2，骤然减压使原料的细胞壁受到破坏。 此时打开稀酸进料阀门1，使稀酸与物料在机械螺旋连续酸水解多级横管7中充分混合进 行酸水解。机械螺旋连续酸水解多级横管7兼有调温、压缩、搅拌和输送功能，且螺旋转速 (即物料酸水解时间)也可以设置成可调节的。酸水解后的物料从出料口自动排出。膨化 机5排入膨胀罐2的蒸汽经处理(膨胀罐内或罐外)后由热泵3压缩后重新使用，进入机 械螺旋连续酸水解多级横管7的蒸汽口。应用例1、玉米秸秆粗破碎、切碎、清洗后进入本技术的连续酸解装置，进行连续酸 解，如图1所示。通入稀硫酸0.8-1%，固液比1 3.5，110-130°C条件下物料停留(酸水 解)时间1-2小时，物料酸水解率大于90%。固液分离后得稀酸和木糖等的混合溶液，溶液 经去酸、净化可生产木糖、木糖醇等。物料经膨化机膨化后，在膨胀罐内调0. 8-1%的稀硫 酸，在机械螺旋连续酸水解多级横管内维持110-130°C的条件下，蒸煮1-2小时出料，进行 固液分离后得到木糖液。2、经过上述酸解处理后，将固液分离后得的酸解渣与去酸、净化的溶液一起酸水 解(减少用水量提高糖浓度)制糖发酵生产乙醇，酶解率大于85%，糖醇转化率大于80%。3、将固液分离后得的酸解渣酶水解得糖液发酵生产柠檬酸，糖酸转化率大于 85%。4、将固液分离后得的酸解渣用3-5% NaOH溶液蒸煮去除木质素和残杂的半纤维等，所得纤维酶水解生产乳酸，糖酸转化率大于92%。综上所述，玉米秸秆、甘蔗渣、玉米芯、甜高粱秸等经过本技术的连续酸解装 置处理后，由于其水解充分，得率高，料液品质好，因此，酸解后的物料酶解率高，产品转化率高。虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本技术作了详尽的描述， 但在本技术基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易 见的。因此，在不偏离本技术精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本技术 要求保护的范围。权利要求一种天然纤维素原料连续酸解装置，其特征在于，其包括具有出料口、进料口和蒸汽进口的机械膨化机(5)，具有蒸汽出口、进料口和出料口且带稀酸喷淋的膨胀罐(2)，及具有进料口、出料口和蒸汽进口的机械螺旋多级横管(7)，所述机械膨胀机(5)的出料口与所述膨胀罐(2)的进料口相连接，所述膨胀罐(2)的出料口与所述机械螺旋多级横管(7)的进料口相连，所述膨胀罐(2)蒸汽出口与所述机械螺旋多级横管(7)的蒸汽进口相连。2 根据权利要求1所述天然纤维素原料连续酸解装置，其特征在于，所述膨胀罐(2)蒸 汽出口与蒸汽管进口相连，再共同与所述机械螺旋多级横管(7)的蒸汽进口相连。3.根据权利要求1或2所述天然纤维素原料连续酸解装置，其特征在于，所述机械螺旋 多级横管为3-6级横管。专利摘要本技术提供了一种天然纤维素原料连续酸水解装置，其包括具有出料口、进料口和蒸汽进口的机械膨化机(5)，具有蒸汽出口、进料口和出料口且带稀酸喷淋的膨胀罐(2)，及具有进料口、出料口和蒸汽进口的机械螺旋多级横管(7)，所述机械膨胀机(5)的出料口与所述膨胀罐(2)的进料口相连接，所述膨胀罐(2)的出料口与所述机械螺旋多级横管(7)的进料口相连，所述膨胀罐(2)蒸汽出口与所述机械螺旋多级横管(7)的蒸汽进口相连。本装置结构简单，水解充分得率高，料液品质好，蒸汽消耗低，设备利用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然纤维素原料连续酸解装置，其特征在于，其包括具有出料口、进料口和蒸汽进口的机械膨化机（５），具有蒸汽出口、进料口和出料口且带稀酸喷淋的膨胀罐（２），及具有进料口、出料口和蒸汽进口的机械螺旋多级横管（７），所述机械膨胀机（５）的出料口与所述膨胀罐（２）的进料口相连接，所述膨胀罐（２）的出料口与所述机械螺旋多级横管（７）的进料口相连，所述膨胀罐（２）蒸汽出口与所述机械螺旋多级横管（７）的蒸汽进口相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李荣杰，宋家林，黄之文，
申请(专利权)人：安徽丰原发酵技术工程研究有限公司，
类型：实用新型
国别省市：34[中国|安徽]