[发明专利]蒸汽节省装置

说明书

本发明提供了一种用于生物质的水热预处理的蒸汽爆炸系统的蒸汽节省装置，其包括具有第一开口端(32)和第二开口端(34)的管状体(30)。第一开口端(32)适于联接至蒸汽爆炸反应器容器(10)的出口开口(14)，第二开口端(34)适于联接至泄放管线(18)。喷嘴(16)的管状体(30)的内表面(36)可包括雕刻螺旋结构(38)。

技术领域

本发明涉及一种蒸汽节省装置。

背景技术

常规的蒸汽爆炸系统通常包括具有入口和出口的反应器容器、管道系统和用于从经预处理的生物质分离蒸汽和其他气体的分离装置。反应器容器包括用于装载生物质和蒸汽的入口。生物质/蒸汽混合物在反应器容器中被加压达预定的时间段。浸渍了蒸汽的生物质材料然后被迅速减压并经由管道系统传送至分离装置。然后使如此获得的生物质经受进一步的处理步骤。

具有上述元件的蒸汽爆炸系统可例如从EP 2389480和EP2389445获知。

发明内容

本发明解决了减少生物质的水热预处理中的蒸汽消耗的问题。

该问题通过提供根据权利要求1所述的蒸汽节省装置或喷嘴得以解决。

所述喷嘴包括具有第一开口端和第二开口端的管状体。所述喷嘴适于插入并且联接至蒸汽爆炸反应器的出口开口，其中第二开口端联接至用于将经预处理的生物质传送到优选包括分离器的至少一个第二装置的导管，并且第一开口端与反应器容器的内壁对齐或伸入到反应器容器中。喷嘴的管状体的内表面包括雕刻螺旋结构。

本发明人惊奇地发现，喷嘴的雕刻螺旋结构将显著地减少水热预处理系统的蒸汽消耗。

喷嘴的尺寸取决于工艺参数和待处理的生物质材料。因此，喷嘴的尺寸通常必须适应特定的工艺条件。

在一个优选的实施方案中，雕刻螺旋结构的螺距在1至300mm的范围内，优选10至150mm，更优选20至100mm，最优选30至60mm。特别优选的是30、40、50和60mm。

喷嘴的长度在1至3500mm的范围内，优选10至1000mm，更优选30至600mm，还更优选60至500mm。最优选的是50、60、80、100、200、300、400和500mm的长度。可合适地选择雕刻螺旋结构的长度和螺距，使得获得约1至5个完整的回旋(convolution)、优选2个完整的回旋。

喷嘴的内表面的横截面积在10至9000mm²的范围内，优选20至8000mm²，更优选50至700mm²，还优选60至5000mm²。进一步优选的范围为10至150mm²、30至100mm²和50至80mm²以及1000mm²至8000mm²、1500至7000mm²和2000至6000mm²的范围。喷嘴的内表面的横截面积越小，总的蒸汽消耗将越小。

喷嘴可具有任何合适的形状。然而，优选喷嘴的内表面的横截面形状为圆形或椭圆形，使得生物质材料流的湍流减少。

雕刻螺旋结构的深度在0.1至15mm的范围内，优选0.5至10mm，更优选1至5mm，然而也优选1.5至3mm。

雕刻螺旋结构的宽度在0.1至3mm的范围内，优选0.5至2mm，更优选1.0至1.5mm。

喷嘴通常可由本领域技术人员已知适用于本发明目的的任何材料制成。喷嘴优选由高耐磨性材料如陶瓷材料如氧化铝制成，更优选由高纯度氧化铝材料制成，最优选由纯度高于92％、更优选纯度为99.7％、特别优选纯度为99.50至99.99％的氧化铝制成。优选维氏硬度为至少1800MPa的耐磨性。特别优选的是至少2000MPa维氏硬度的耐磨性，其中最优选至少2500MPa。