[发明专利]一种干爆破试验台及试验方法

说明书

本发明属于干爆破试验技术领域，尤其涉及一种干爆破试验台，包括承压单元、物料反应单元、加热单元及控制单元；所述承压单元包括机架1、承压腔3、压盖4、卸压杆5、压环6和压盖螺杆7；所述物料反应单元包括了筛网筒端盖8、筛网筒9和筛网筒支架10；所述加热单元包括加热圈2，片式热电偶16；所述控制单元包括计算机11、数据采集器12、温度传感器14，压力变送器15和温度控制器17；本发明还涉及一种干爆破试验方法。本发明的干爆破试验台及实验方法操作步骤简单，时间短，能耗低，为低耗高效破坏处理木质纤维素生物质的纤维结构提供了绿色、经济、快捷的理论支持和解决途径。

技术领域

本发明属于干爆破试验技术领域，特别涉及一种干爆破试验台及试验方法，尤其涉及一种木质纤维素生物质的干爆破试验台及试验方法。

背景技术

木质纤维素是地球上最丰富的可再生资源，通过预处理、酶解糖化和发酵等生物炼制过程生产燃料及其他高附加值化学品，可在一定程度上缓解能源短缺和石油资源过度开发的问题。作为生物质利用过程的关键步骤，预处理技术目前还拥有很大的发展空间，因而对预处理技术进行进一步研究并探索新的预处理方法具有重要意义。

现有技术中，蒸汽爆破处理方法主要利用高温高压水蒸汽作为介质使半纤维素部分水解，并使木质素软化和降解。在突然减压后，物料内的高温液态水急速沸腾形成闪蒸使物料解离，破坏纤维结构，是较常用的木质纤维素生物质预处理技术，但在应用方面仍存在环境、经济等制约性问题。蒸汽爆破会导致处理产物含水率较高，需进行干燥处理以便于下一步的转化，由此增加了蒸汽爆破处理工艺的总体能耗水平。过高的水分含量还会降低热量传递效率，抑制物料中气体产物的挥发，抑制处理效率的提升。此外，蒸汽爆破处理物料易产生乙酸、糠醛和羟甲基糠醛等抑制水解发酵的产物，降低生物质利用效率。

发明内容

为了克服现有技术存在的一系列缺陷，本发明的目的在于提供一种干爆破试验台及试验方法，基于蒸汽爆破与高压烘焙技术，通过在密闭容器内高温加热物料，使物料在高温高压条件下发生组分的部分分解与软化，且机械强度下降；在高压下，瞬间打开容器以实现爆炸性卸压，以实现对物料的机械破坏。

为实现上述目的，本发明提供了如下装置及方法：

本发明的一种干爆破试验台，包括承压单元、物料反应单元、加热单元及控制单元，其中，

所述承压单元包括机架1、承压腔3、压盖4、卸压杆5、压环6和压盖螺杆7；所述承压腔3放置在机架1内，所述压盖螺杆7的支撑作用点使得压盖4与承压腔3密封连接，卸压杆5与压环6之间密封连接，在反应容器内气体压力增大时保持其密封性；

所述物料反应单元包括筛网筒端盖8、筛网筒9和筛网筒支架10；所述筛网筒9与筛网筒端盖8通过螺纹连接，二者均设置于筛网筒支架10内；

所述加热单元包括加热圈2和片式热电偶16，所述加热圈2位于机架1与承压腔3之间，所述片式热电偶16设置在加热圈2的表面以控制加热温度；

所述控制单元包括计算机11、数据采集器12、温度传感器14，压力变送器15、温度控制器17，所述温度传感器14用于测定物料反应单元内的温度，所述压力变送器15用于测定物料反应单元内的压力，所述数据采集器12用于将温度和压力信号传输至计算机11；

优选地，所述筛网筒9壁上均布开孔，以阻止卸压时物料喷溅出，使物料不会漏落筒外，并确保物料所处环境与承压腔内环境一致；

优选地，所述筛网筒支架10上设置有的三个外部金属块，三个所述外部金属块分别与设置在承压腔3上的三个内部金属块对应嵌合；当将筛网筒支架10放入承压腔3时，需要错开三个对应金属块，放入后旋转筛网筒支架10使其与承压腔3嵌合固定。

优选地，所述温度传感器14与压力变送器15通过三通13与主体机架1连接；所述温度控制器17通过与片式热电偶16连接以控制物料反应单元的加热温度。