[发明专利]木质纤维素材料的液化装置

说明书

技术领域

本发明属一种液化装置，尤其是在常压下将固体农林木质纤维素材料转化为液态物质的木质纤维素材料的液化装置。

背景技术

当今，由于石油、煤等传统资源的日渐枯竭，人们越来越倾向于开发环保、可持续利用的新能源，以满足未来的能源及工业生产需求。生物质资源被认为是21世纪最有发展前景的可再生资源。它包括林业生物质、农业废弃物、水生植物、能源植物、城市垃圾、有机废水和人畜粪便等。其中的农林木质纤维素材是世界上储存量最大的生物质材料，也是一种丰富的潜在化工原材料。木质纤维素材料的液化正是充分挖掘天然木质原料潜在价值的一个有效途径。通过液化，可使木质纤维素材料转化为醇类、可燃性油或其它带有特定官能团的化合物，从而可作为燃料或化工原料使用。木质纤维素材料液化，一方面可为人类提供环保可再生的优质能源及化工原料，拓宽木质纤维素材料的利用领域，提高了木质纤维素材料利用率；另一方面，可解决废旧及有毒木制品的处理问题，能减少污染，改善生态环境，因此具有广泛的应用前景。

目前常说的液化指的是热化学液化方法，是将原料经过粉碎等加工处理后，在高温催化剂作用下热解或与其它化学品反应生成可燃性气体和液体。1983年版的《今日科技》曾披露，美国矿山局利用一套液化装置，工作温度在350～400℃，罐内压力为4000Psig(约280个大气压)，平均每天能处理1000吨干材料，可生成1750×32^-2加仑原油。该种方法虽能实现将木质纤维素材料的液化，但反应条件过于剧烈，生产不安全，能量消耗大，生产成本十分昂贵。后来人们先后探索出多种相对温和的液化方法，反应温度也大为降低。研究表明，在酚存在条件下，以酸为催化剂，在80～150℃即可实现木质纤维素材料液化；但液化设备的研制却相对落后，缺乏能高效低成本实现木质纤维素材料液化的设备，有碍于木质纤维素材料液化的工业化生产。

发明内容

本发明要求解决的技术问题是提供一种结构简单、操作方便、能在常压下将固体木质纤维素材料转化为液态物质的木质纤维素材料液化装置。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

锅体内装有反应容器、加热器和第二温度计，搅拌棒从反应容器的顶部插入反应容器内，搅拌棒的上端接电机，下端有搅拌叶，电机与速度调节装置电连接；在搅拌棒的外围，有冷凝器、第一温度计和物料的进出口；冷凝器的下端口与反应容器相通，内部有蛇形冷却水管，冷却水管的两端分别接进出水管；第一温度计的测温端在反应容器内，第二温度计的测温端低于锅体内的导热油面，另一端与控温器电连接。

锅体置于隔热垫上。

本发明的木质纤维素材料液化装置，液化木质纤维素材料无需高压高温，物料消耗少，结构简单，利于推广。

附图说明

图1是本发明木质纤维素材料液化装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合图1对本发明作进一步的详细说明：

锅体2内装有反应容器4、加热器3和第二温度计9，反应容器4装在锅体2内腔的上部，加热器3设置在锅体内腔的下部；位于反应容器中轴线的搅拌棒5从反应容器的顶部插入反应容器内，搅拌棒的上端接电机6，下端有搅拌叶，电机与速度调节装置电连接，搅拌叶工作时可带动物料转动，使物料混合均匀。在搅拌棒的外围，有在圆周上分布的冷凝器7、第一温度计10和物料进出反应容器的进出口(图中未示出本进出口)；冷凝器7的下端口与反应容器相通，内部有蛇形冷却水管，冷却水管8的两端分别接进出水管；由于冷凝器7与反应容器相通，反应容器内的物料在被加热后所生成的挥发物会在冷凝器7内受到冷却并液化，流回反应容器内，从而大大减少了物料的流失、尤其是药物的流失。

测反应容器内温度的第一温度计10测温端在反应容器内；测导热油温的第二温度计9的测温端低于锅体内的导热油面，测量导热油的实时温度，另一端与控温器电连接。

锅体4可以置于隔热垫1上，防止高温对地面支撑物的灼伤。

反应容器4、冷凝器7、搅拌棒5、电机6及第二温度计9均由铁架台13及相关杆件支撑定位。图1示出：反应容器4、冷凝器7、电机6分别经杆件12、杆件14、杆件15夹持、定位，第二温度计9同时由杆件14定位。

在开始液化木质纤维素材料之前，锅体中注入相当于其容积3/4的导热油；反应容器4浸没入锅体内的导热油中至适宜深度后，由带铁夹的杆件12固定在铁架台13上，冷凝管7与反应容器连接后由带铁夹的杆件14固定在铁架台13上，电动机6与搅拌棒5连接后将搅拌棒伸入到反应容器内达适宜高度时，由杆件15固定在铁架台13上；温度计9悬挂在杆件14上，测温端垂直没入导热油中。完成上述安装后，将粉碎后的木质纤维素材料及助熔的药料经进出口放入反应容器4内，将第一温度计10伸入反应容器4内至物料表面以下；接通加热器及电机开关，打开冷凝水阀门，调节温度及转速至反应所需的工艺参数，加热器3即开始加热导热油，反应容器4及其中的物料受到导热油传来的热量后开始被加热和液化；所加物料完全液化后，关停电源，取下反应容器，卸出液化产物。