[发明专利]一种生物质亚临界或超临界水解装置及方法

说明书

本发明提供了一种生物质亚临界或超临界水解装置，包括水解釜、喷淋器、仪表检测控制系统、加热炉、亚临界或超临界水发生器、储水装置、高压给水泵和压力调节阀，所述储水装置的出水口与所述高压给水泵的进水口连通，所述高压给水泵的出水口与所述加热炉的进水口连通，所述压力调节阀设置在所述高压给水泵和所述加热炉之间的管路上，所述亚临界或超临界水发生器设置在所述加热炉的内部，所述加热炉的出水口与所述喷淋器的进水口连通，所述喷淋器设置在所述水解釜的顶部；所述仪表检测控制系统与所述加热炉和所述压力调节阀通信连接。采用本发明提供的装置能够实现大规模工业化生物质亚临界或超临界连续水解生产。

技术领域

本发明涉及生物质水解技术领域，特别涉及一种生物质亚临界或超临界水解装置及方法。

背景技术

我国每年产生8亿吨秸秆，3亿吨生活垃圾，2亿吨树枝、树叶和干草。我国和世界发达国家已经用秸秆及其它生物质生产了大量的工业产品，包括沼气、生物质汽油、柴油、压缩天然气、液化天然气、甲醇、乙醇、丁醇等，同时生物质的渣滓可以生产肥料。因此，生物质利用技术在清洁能源、废物处理、环保、生态养殖和生态农业中都有十分重要的社会价值和经济价值。对于生物质利用技术的研究，我国和全世界无论是在研究领域上还是在工业领域上都出现了前所未有的热潮。

由于生物质内含有大量的木质纤维素、蛋白、生物细胞等，其结构十分复杂，并难于降解限。这些因素极大地限制了生物质的应用。比如，采用常规方法发酵，生物质的发酵周期长达一个月以上，有的甚至需要半年，生物质能源转换效率都在40％以下，有的甚至只有20％左右。因此，生物质的预处理成为生物质利用技术的关键所在。

近年来，国内外有报道采用亚临界或超临界水对生物质进行预处理，具有环保、处理时间短以及转化率高的优势。这是因为水在亚临界或超临界状态时，溶剂化能力增强，电离程度随之增大，可打破木质素的包裹作用，也降低纤维素的聚合度，使纤维素迅速分解成低聚糖最后转化成葡萄糖。正是由于亚临界或超临界水的特殊作用机理，它不仅可以处理一般的生物质，如，秸秆或生活垃圾，还可以处理其它工艺非常难于处理的生物质，比如巨草、树枝，甚至木材等。但是，目前生物质亚临界或超临界水解方法仍限于研究阶段，至今还没有一种完整的、能够应用于实际大规模生产的生物质亚临界或超临界水解装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种生物质亚临界或超临界水解装置及方法，采用本发明提供的装置能够实现大规模工业化生物质亚临界或超临界连续水解生产。

本发明提供了一种生物质亚临界或超临界水解装置，其特征在于，包括水解釜、喷淋器、仪表检测控制系统、加热炉、亚临界或超临界水发生器、储水装置、高压给水泵和压力调节阀，所述储水装置的出水口与所述高压给水泵的进水口连通，所述高压给水泵的出水口与所述加热炉的进水口连通，所述压力调节阀设置在所述高压给水泵和所述加热炉之间的管路上，所述亚临界或超临界水发生器设置在所述加热炉的内部，所述加热炉的出水口与所述喷淋器的进水口连通，所述喷淋器设置在所述水解釜的顶部；所述仪表检测控制系统与所述加热炉和所述压力调节阀通信连接，所述仪表检测控制系统对所述加热炉和所述压力调节阀的工作状态进行控制和调节。

优选的，还包括粉碎机、料斗和给料机，所述粉碎机通过所述料斗与所述给料机连接，所述给料机的出料口与所述水解釜侧壁的下端部设置的入料口连通。

优选的，还包括出料装置和成品储存罐，所述成品储存罐通过所述出料装置与所述水解釜的底部设置的出料口连通。

优选的，所述水解釜的顶部设有搅拌器。

优选的，所述水解釜为能够承受至少30MPa压力和至少500℃温度的容器。

优选的，所述加热炉包括燃煤炉、燃气炉、燃油炉、电加热炉、天然气炉或沼气炉。

优选的，所述亚临界或超临界水发生器能够产生至少30MPa压力的饱和水和/或饱和蒸汽。