專利名稱：低能耗木質纖維素高效水解裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于化工分離設備技術領域，具體涉及一種適用于磁性納米固體催化 劑的制備的，基于電磁場分離技術的低能耗木質纖維素高效水解裝置。
背景技術：
為了維持經濟可持續發展對能源的需求，利用生物能源替代石化燃料油，促進能 源消費結構從單一化向多元化轉變，成為國際上開發新能源的大趨勢，作為可再生能源重 要的替代品，燃料乙醇的研究、開發和應用成為國內外研究的熱點。目前燃料乙醇主要以糧 食作物或糖類為原料發酵所得，其原料成本高達40%，基于中國地少人多的國情現狀，以糧 食作為或糖類為原料制備原料乙醇必將導致“與人爭糧，與糧爭地”的不利局面。木質纖維 素由于資源豐富成為燃料乙醇的重要生產來源，術質纖維素轉化為燃料乙醇分兩步進行 木質纖維素水解和水解后糖化發酵。術質纖維素不同的水解方法對木質纖維素水解液后續 糖化發酵過程影響顯著。因次，尋求一種高效低能耗水解木質纖維素的方法是燃料乙醇工 業化生產關鍵技術。木質纖維素的水解方法主要有濃酸水解、稀酸水解和生物酶水解。濃酸水解反 應條件溫和、能耗低、速度快、糖化率高，但濃酸腐蝕性強，回收處理工藝復雜，成本高。稀 酸水解不需要回收酸，直接中和就可以滿足需求，但其反應溫度和壓強比較高，對設備要求 高，水解物易發生二次分解。生物酶水解包括木質纖維素預處理和酶水解兩部分，且木質 纖維素預處理是生物酶水解的關鍵。現有生物酶水解技術其木質纖維素預處理復雜、能耗 高，且水解酶價格高，不易回收，耐受性差，水解周期長。針對現有技術的不足，中國專利 CN101638442A和CN101638441A提供一種快速、低成本水解木質纖維素的新方法。微波協同 磁性固體催化劑水解木質纖維素，在分散劑和微電荷作用下，磁性固體催化劑懸浮于水解 液，木質纖維素水解率高，水解液葡萄糖的相對濃度高，同時磁性固體催化劑與木質纖維素 水解液易分離，且可以重復使用，能有效降低生產成本，具有良好的市場應用前景。但目前 還沒有與之配套的生產設備。
實用新型內容本實用新型的目的在于針對現有技術的不足，提供了一種結構簡單，適用于磁性 納米固體催化劑的制備的，基于電磁場分離技術的低能耗木質纖維素高效水解裝置。本實用新型的目的通過以下技術方案予以實現，包括底座、主支架、升降臺、釜體、 釜蓋、加熱器、釜體旋轉閥、數據采集器、電動攪拌機和外接電源，主支架固定于底座上，升 降臺和釜體支架與主支架動配合，釜蓋支架固定于主支架上，釜體、釜蓋分別與釜體支架、 釜蓋支架連接，電動攪拌機固定于釜蓋上，加熱器與釜體相連，數據采集器測轉速部分與電 動攪拌機相連，數據采集器溫控部分與傳感器相連。本實用新型結構簡單，操作方便，磁性固體催化劑水解木質纖維素，在分散劑和微 電荷作用下，磁性固體催化劑懸浮于水解液，可顯著提高反應速率，降低能耗。該裝置的木質纖維素水解率高，且水解液葡萄糖的相對濃度高，磁性固體催化劑與木質纖維素水解液 易分離，且可以重復使用，能有效降低生產成本，具有良好的市場應用前景。
圖1為本實用新型整體結構示意圖。圖2為圖1之左視圖。圖3為釜蓋整體結構示意圖。圖4為釜體整體結構示意圖。圖中1、底座，2、主支架，3、升降臺，4、釜體支架，5、釜蓋支架，6、釜體，7、釜蓋，8、 加熱器，9、釜體旋轉手柄，10、數據采集器，11、電動攪拌機，12、溫度傳感器，13、冷卻水進 口，14、冷卻水出口，15、爆破口，16、壓力表，17、進氣口，18、進液口，19、備用口，20、測溫口， 21、電磁材料，22、外接電源和23、升降臺旋轉手柄。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明，但不以任何方式對本實用新型加以 限制，基于本實用新型教導所作的任何變換，均落入本實用新型的保護范圍。如圖1、圖2所示，本實用新型包括底座1、主支架2、升降臺3、釜體6、釜蓋7、加熱 器8、釜體旋轉手柄9、數據采集器10、電動攪拌機11和外接電源22，主支架2固定于底座 1上，升降臺3和釜體支架4與主支架2動配合，釜蓋支架5固定于主支架2上，釜體6、釜 蓋7分別與釜體支架4、釜蓋支架5連接，電動攪拌機11固定于釜蓋7上，加熱器8與釜體 6相連，數據采集器10測轉速部分與電動攪拌機11相連，數據采集器10溫控部分與溫度傳 感器12相連。圖3示出了釜蓋的結構特征，所述的釜蓋7上依次設置冷卻水進口 13、冷卻水出口 14、爆破口 15、壓力表16、進氣口 17、進液口 18、備用口 19和測溫口 20。所述的釜體6內壁附著一層電磁材料21，并與外接電源22相連。所述的升降臺旋轉手柄23通過螺桿連接升降臺，通過旋轉升降臺旋轉手柄23可 使釜體6和加熱器8沿主支架2上下移動。所述的釜體旋轉手柄9固定在釜體支架4上，調節釜體旋轉手柄9可使釜體6左 右旋轉。所述的釜體6與釜蓋7通過螺紋結構連接，以承受最高溫度350°C，最高壓力 30Mpa，最大攪拌轉速1500rpm。同時能承受體積比0-10%的酸堿溶液腐蝕。應用實例1木質纖維素粉末與水均勻混合，制成勻漿液，加入聚乙二醇400和磁性固體催化 劑，溫度160°C，壓力1.2Mpa，攪拌速率300 rpm，催化水解木質纖維素，磁性固體催化劑在 外加電場作用下與木質纖維素水解液分離。高效液相色譜測定水解液中葡萄糖相對含量， 水解液葡萄糖相對含量75. 7%，TOC測定木質纖維素水解率45. 8%。應用實例2木質纖維素粉末與水均勻混合，制成勻漿液，加入吐溫60和磁性固體催化劑，溫 度180°C，壓力2.0 Mpa，攪拌速率500rpm，催化水解木質纖維素，磁性固體催化劑在外加電場作用下與木質纖維素水解液分離。高效液相色譜測定水解液中葡萄糖相對含量，水解液 葡萄糖相對含量72. 9%, TOC測定木質纖維素水解率50. 3%。
權利要求1.一種低能耗木質纖維素高效水解裝置，包括底座(1)、主支架O)、升降臺(3)、釜體 (6)、釜蓋(7)、加熱器(8)、釜體旋轉手柄(9)、數據采集器(10)、電動攪拌機(11)和外接電 源(22)，其特征是主支架( 固定于底座(1)上，升降臺C3)和釜體支架(4)與主支架(2) 動配合，釜蓋支架(5)固定于主支架( 上，釜體(6)、釜蓋(7)分別與釜體支架、釜蓋 支架(5)連接，電動攪拌機(11)固定于釜蓋(7)上，加熱器⑶與釜體(6)相連，數據采集 器(10)測轉速部分與電動攪拌機(11)相連，數據采集器(10)溫控部分與溫度傳感器(12) 相連。
2.如權利要求1所述的低能耗木質纖維素高效水解裝置，其特征是所述的釜蓋(7) 上依次設置冷卻水進口(13)、冷卻水出口(14)、爆破口(15)、壓力表(16)、進氣口(17)、進 液口(18)、備用口 (19)和測溫口 (20)。
3.如權利要求1所述的低能耗木質纖維素高效水解裝置，其特征是所述的釜體(6) 內壁附著一層電磁材料(21)，并與外接電源02)相連。
4.如權利要求1所述的低能耗木質纖維素高效水解裝置，其特征是所述的升降臺旋 轉手柄通過螺桿連接升降臺(3)。
5.如權利要求1所述的低能耗木質纖維素高效水解裝置，其特征是所述的釜體旋轉 手柄(9)固定在釜體支架(4)上，調節釜體旋轉手柄(9)可使釜體(6)左右旋轉。
6.如權利要求1所述的低能耗木質纖維素高效水解裝置，其特征是所述的釜體(6) 與釜蓋(7)通過螺紋結構連接。
專利摘要本實用新型公開了一種低能耗木質纖維素高效水解裝置，包括底座1、主支架2、升降臺3、釜體6、釜蓋7、加熱器8、釜體旋轉手柄9、數據采集器10、電動攪拌機11和外接電源22，主支架2固定于底座1上，升降臺3和釜體支架4與主支架動配合，釜蓋支架5固定于主支架上，釜體6、釜蓋7分別與釜體支架、釜蓋支架5連接，電動攪拌機11固定于釜蓋7上，加熱器8與釜體6相連，數據采集器10測轉速部分與電動攪拌機相連，數據采集器溫控部分與溫度傳感器12相連。本實用新型結構簡單，操作方便，可顯著提高反應速率，降低能耗。該裝置的木質纖維素水解率高，且水解液葡萄糖的相對濃度高，磁性固體催化劑與木質纖維素水解液易分離，且可以重復使用，能有效降低生產成本，具有良好的市場應用前景。
文檔編號C13K1/02GK201850280SQ20102056230
公開日2011年6月1日 申請日期2010年10月15日 優先權日2010年10月15日
發明者方真, 鄧欣 申請人:中國科學院西雙版納熱帶植物園