[实用新型]脱除木质素的系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种脱除木质素的系统。

背景技术

燃料乙醇是以生物质为原料通过生物发酵等途径获得的可作为燃料用的乙醇，是一种环境友好且可再生能源。目前，燃料乙醇的生产原料主要以糖质和淀粉质作物为主，即第一代燃料乙醇技术，其工艺流程一般分为4个阶段，即液化、糖化、发酵、精制。但是一代燃料乙醇技术存在着“与人争粮，与粮争地”的缺点。因此，近年来，以农业废弃物秸秆，即木质纤维素为原料的二代燃料乙醇技术引起了各国科学家的关注。与一代技术相比，二代燃料乙醇技术首先应进行预处理，即脱去木质素，增加原料的疏松性以增加各种酶与纤维素的接触，提高酶效率；待原料分解为可发酵糖类后，再进行发酵、蒸馏和脱水。

目前，木质纤维素预处理方法大致可分为物理法、化学法及生物法。

其中，化学法中的碱法预处理是指利用NaOH、KOH、Ca(OH)₂和氨水等处理木质纤维素原料，去除木质素，是目前应用广泛和备受关注的预处理方法。但是碱处理(即上述碱法预处理)的主要缺点在于NaOH、KOH的成本较高且不易回收，废液会造成环境污染，Ca(OH)₂和氨水的条件温和，易于回收，但预处理时间过长。

微波是一种波长在1mm～100cm范围内(频率300MHz～300KMHz)的电磁波，能使纤维素的分子间氢键发生变化，能提高纤维素的比表面积可及性，提高纤维素酶水解效率，但微波预处理仅能部分破坏木质纤维素结构，使之更为疏松，无法去除木质素。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种处理周期短、处理能力与效率高的脱除木质素的系统。

为实现上述目的，提供一种脱除木质素的系统，包括：反应器，具有以碱性溶液脱除木质素的反应段；以及微波装置，其中，反应器的反应段容纳于微波装置的微波场中。

根据本实用新型，还包括：对由反应器排出的水解液进行气液分离的分离器、以及为气液分离供热的供热装置；其中分离器的入口，连通于反应器的供水解液排出的水解液出口。

根据本实用新型，还包括：利用气液分离得到的气相产物制备碱性溶液的储罐，具有供分离器排出的气相产物进入的气体入口、以及用以排出碱性溶液的碱性溶液出口；碱性溶液出口与反应器彼此连通。

根据本实用新型，供热装置为套设在分离器的外壁的换热夹套。

根据本实用新型，还包括：用于从分离器的液相产物中分离出木质素的过滤装置；其中，分离器的供液相产物排出的液相产物出口连通于过滤装置。

根据本实用新型，反应器的内、外表面分别设置有聚四氟乙烯内衬和聚四氟乙烯外衬。

根据本实用新型，分离器设置有聚四氟乙烯内衬。

根据本实用新型，储罐设置有聚四氟乙烯内衬。

根据本实用新型，反应器具有依次连通的进料段、反应段和出料段，其中进料段和反应段均位于微波装置的微波场中。

根据本实用新型，反应器的碱性溶液入口设置于进料段，反应器的水解液出口、以及反应器的供脱除木质素后的固体产物排出的固体产物出口均设置于出料段。

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型将反应器的以碱性溶液脱除木质素的反应段容纳于微波装置的微波场中，以对原料颗粒同时进行碱处理和微波处理。其中，微波通过高频电场，使原料颗粒的内部与表面同时升温，加热速度快且均匀，能量利用率高，部分破坏木质纤维素结构，使之更为疏松。与此同时，使用碱处理去除木质素。由此，综合并同时使用碱处理和微波处理，缩短预处理时间、降低了能耗以及试剂和酶的用量、提高处理能力及效率。并且，将上述原料颗粒除去木质素后得到的固体产物和生成的包含木质素的水解液分离，可得到固体产物以用作后续工艺的原料，例如生产乙醇。

2、本实用新型设置有对由反应器排出的水解液进行气液分离的分离器、为气液分离供热的供热装置以及利用气液分离得到的气相产物制备碱性溶液的储罐。由此可从水解液中分离出气相产物，并利用分离出的气相产物制备碱性溶液并将该碱性溶液送回反应器中。从而，通过碱性溶液的循环再利用，降低碱性溶液的用量，减少技术对环境的影响，并降低了生产成本。

3、本系统的反应器及储罐设置有聚四氟乙烯内衬，可有效地解决碱处理对反应器及储罐的腐蚀问题。

附图说明

图1是本实用新型的脱除木质素的系统的一个实施例的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型具体实施方式进行描述。