[发明专利]可在线取料的生物质连续解聚装置及方法

说明书

一种可在线取料的生物质连续解聚装置及方法，该装置包括第一反应器，其上设有进料口，用于生物质中的半纤维素解聚；以及第二反应器，其上设有残渣出口和水解液出口，第二反应器起始端与第一反应器末端串联设置，用于半纤维素解聚后剩余的纤维素解聚。本发明采用了往复式连续进料器和两个串联的反应器，可以实现生物质连续进料及解聚，提高了生物质的利用效率，并且水解产物易于分离。

技术领域

本发明属于生物质的化学工业技术设备和能源技术领域，具体涉及一种可在线取料的生物质连续解聚装置及方法。

背景技术

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。

木质纤维素是由纤维素、半纤维素和木质素组成的复杂刚性结构。从化学成分上分析，纤维素是由葡萄糖组成的聚合物，可以用来制造纺织品、纤维素基的化学品(CMC/HEC等)、微晶纤维素、葡萄糖等，并且也可以直接用纤维素来发酵制取纤维乙醇等。半纤维素是由木聚、甘露糖醇等组成的杂多糖聚合物，可以降解得到木糖、阿拉伯糖、甘露糖等，其中木糖含量最高。与前两种组分不同的是，木质素是一种构成复杂、没有明确结构的组分，可以用做橡胶补强剂、混凝土减水剂等。

与石油的利用类似(分馏)，成规模的利用木质纤维素资源的关键是如何高效的分离上述三种组分，及获得纯化后的组分或者对应的单体化合物。

当前，我国农业秸秆的年产量超过10亿吨。但是我国的秸秆转化利用水平仍处于较低水平，大量的秸秆无法得到有效利用而被直接废弃焚烧，这不仅带来了严重的环境污染问题，更是一种生物质资源的浪费。因此，秸秆的高效解聚分离和转化利用对于解决环境污染和优化能源结构具有非常重要的意义。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。

间歇法是木质纤维素类生物质解聚的常见方法，然而不管如何优化工艺流程，采用间歇法就会导致物料在反应器内停留时间过长，进而容易产生大量副产物、抑制物。目前的木质纤维素连续解聚装置虽然能够使物料在反应器内的停留时间缩短，然而由于反应器内部存在压力，导致了无法连续进料和难以在线取料等问题，均影响了连续反应装置的工业化实施。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提出一种可在线取料的生物质连续解聚装置及方法，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种可在线取料的生物质连续解聚装置，包括：

第一反应器，其上设有进料口，用于生物质中的半纤维素解聚；以及

第二反应器，其上设有残渣出口和水解液出口，第二反应器起始端与第一反应器末端串联设置，用于半纤维素解聚后剩余的纤维素解聚。

作为本发明的另一个方面，还提供了一种采用如上所述生物质连续解聚装置解聚生物质的方法，包括如下步骤：

(1)将生物质物料、水、催化剂加入到第一反应器内混合反应；

(2)步骤(1)中反应后的物料输送到第二反应器内反应并收集固体残渣和水解液；

基于上述技术方案可知，本发明的可在线取料的生物质连续解聚装置及方法相对于现有技术至少具有以下优势之一：

1、本发明采用了往复式连续进料器和两个串联的反应器，可以实现生物质连续进料及解聚，提高了生物质的利用效率，并且水解产物易于分离；