一種用于半纖維素提取液脫鹽的裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種用于半纖維素提取液脫鹽的裝置。其基本結(jié)構(gòu)包括：物料連續(xù)輸入系統(tǒng)，固液分離系統(tǒng)，物料濃度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，膜脫鹽系統(tǒng)，脫鹽后的物料輸出系統(tǒng)。本發(fā)明專利技術(shù)通過進(jìn)料漏斗輸送物料，并通過物料濃度調(diào)節(jié)系統(tǒng)將物料調(diào)整在合適的濃度范圍內(nèi)，在膜脫鹽系統(tǒng)內(nèi)通過對流量和壓力的控制實現(xiàn)穩(wěn)定脫鹽，再經(jīng)脫鹽后的物料輸出系統(tǒng)選擇提取液流向，實現(xiàn)對半纖維素提取液的脫鹽處理。本發(fā)明專利技術(shù)相對于傳統(tǒng)半纖維素提取液脫鹽的裝置，增加了提取液預(yù)處理過程，有效的抑制了提取液中大分子不溶聚合物對膜組件的污染，極大提高了半纖維素的回收率和脫鹽效率。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于木質(zhì)纖維素生物煉制的分離純化技術(shù)，特別涉及一種用于半纖維素提取液脫鹽的裝置。
技術(shù)介紹
半纖維素是自然界中產(chǎn)量第二大的碳水化合物，產(chǎn)量僅次于纖維素。半纖維素主要由木糖，阿拉伯糖等五碳糖通過糖苷鍵連接，形成雜多糖。半纖維素可以轉(zhuǎn)化為低聚木糖、阿魏酰木寡糖、阿拉伯糖和木糖醇等多種高附加值產(chǎn)品。低聚木糖的高附加值產(chǎn)品的生產(chǎn)首先需要將其從復(fù)雜的木質(zhì)纖維素大分子結(jié)構(gòu)中提取出來。目前常用的提取方法為堿提。經(jīng)堿提得到的半纖維素溶液中，其中主要的目標(biāo)產(chǎn)物是木聚糖，但同時也有少量的單糖、色素、大量的無機(jī)鹽(堿液經(jīng)酸中和后產(chǎn)生)以及可溶性非糖聚合物等雜質(zhì)。而鹽的存在對木聚糖的后續(xù)轉(zhuǎn)化有一定的不利影響，例如對木聚糖酶產(chǎn)生抑制作用，因此，有必要對料液進(jìn)行脫鹽處理。木聚糖提取液中鹽分的脫除一般有離子交換、膜技術(shù)等手段。采用離子交換樹脂脫鹽，脫鹽率高，但是會消耗大量的酸、堿，產(chǎn)生大量的再生廢水，給環(huán)境帶來巨大的環(huán)保壓力。納濾是介于反滲透和超濾之間的一種新型膜分離技術(shù)，其截留分子量為150～1000Da，能去除小分子有機(jī)物和無機(jī)鹽類，保留大分子的木聚糖分子。由于納濾膜在脫鹽過程中讓部分木糖、葡萄糖選擇性透過，因而該過程中部分單糖也被脫除，使得木聚糖的純度有較大提高。
技術(shù)實現(xiàn)思路
【專利技術(shù)目的】本專利技術(shù)的目的在于專利技術(shù)一種用于半纖維素提取液脫鹽的裝置，有效抑制提取液中大分子不溶聚合物對膜組件的污染，提高半纖維素的回收率和脫鹽效率。【本專利技術(shù)的構(gòu)思】半纖維素分子量較大，它們在堿提液中雖然溶解性較好，但是當(dāng)用酸中和后，就有部分半纖維素開始變?yōu)閼腋∥铮踔翉娜芤褐形龀龀恋怼０肜w維素提取液在脫鹽過程中，由于鹽濃度逐漸降低，也會促使部分半纖維素大分子的溶解狀態(tài)發(fā)生改變而析出為懸浮物或沉淀。這些析出的半纖維素(木聚糖)由于分子量較大，使提取液的粘度變大，析出物易于吸附在膜片表面，這種吸附污染對膜系統(tǒng)的影響有：降低膜通量，改變產(chǎn)品組分，增加膜阻力，縮短膜使用壽命等，因此對進(jìn)入膜分離裝置的分離液要求較高，預(yù)處理較為嚴(yán)格，需提前去除水中的不溶物。除去半纖維素提取液中的不溶、難溶的物質(zhì)一般使用離心或者過濾的方式。當(dāng)使用過濾時，對濾布的要求較高，濾速較慢。使用普通的離心機(jī)時，一般難以連續(xù)操作。而且通過一次離心也難以去除提取液中的全部不溶、難溶物質(zhì)，這些物質(zhì)在后續(xù)的膜過程中隨著過濾條件的變化而有可能再次析出，影響納濾除鹽過程。臥式螺旋沉降離心機(jī)是一種廣泛應(yīng)用的高效離心分離設(shè)備，它具有連續(xù)操作、處理量大、適應(yīng)性強(qiáng)的特點，主要應(yīng)用于固液混合物的濃縮、分級和分離等操作。若將臥式螺旋沉降離心機(jī)聯(lián)合膜分離設(shè)備應(yīng)用到半纖維素提取液脫鹽過程中，能解決單獨使用膜設(shè)備的問題。結(jié)合對半纖維素提取液脫鹽過程的實際問題的分析和現(xiàn)有設(shè)備性能的了解。將臥式螺旋沉降離心機(jī)和納濾除鹽系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)組合，可能會形成專用設(shè)備，大幅提高現(xiàn)有半纖維素提取液脫鹽工藝的效率。臥式螺旋沉降離心機(jī)主要由轉(zhuǎn)鼓、螺旋和差速器組成。高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)鼓內(nèi)裝有輸料螺旋，其旋轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)鼓相同，但兩者之間有差速器產(chǎn)生一定的速度差。半纖維素提取液從進(jìn)料管進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)，在離心力的作用下，懸濁液固相被沉降在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁，由輸料螺旋推送到轉(zhuǎn)鼓小端，從固相出口排出，澄清后的的分離液從轉(zhuǎn)鼓大端的液相出口進(jìn)入膜分離設(shè)備。在納濾除鹽過程中料液通過泵加壓，料液以一定流速沿著膜表面流過，大于膜截留分子量的大分子半纖維素不透過膜，形成截留液；小于膜截留分子量的無機(jī)鹽透過膜，形成主要含鹽的透過液。根據(jù)透過液的濾出速度向分離體系中補(bǔ)充相應(yīng)體積的去離子水，待截留液中的鹽濃度低于設(shè)定值時，即可放出部分含鹽量達(dá)標(biāo)的提取液，加入部分初始提取液，設(shè)備運行即可連續(xù)、自動將提取液脫鹽，得到脫鹽的木聚糖提取液。【本專利技術(shù)技術(shù)方案】本裝置的基本構(gòu)造如附圖1：主電機(jī)皮帶輪(2)使轉(zhuǎn)鼓(6)高速回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)鼓(6)旋轉(zhuǎn)通過差速器(7)傳遞給螺旋(5)，由于差速器(7)的差動作用而形成螺旋輸送機(jī)構(gòu)。進(jìn)液漏斗(1)中的半纖維素提取液通過進(jìn)料管(3)加到含螺旋(5)的轉(zhuǎn)鼓(6)內(nèi)，半纖維素提取液被置于強(qiáng)大的離心力場中，由于懸浮物和不溶物的體積質(zhì)量大，所受的離心力也大，使之沉降在轉(zhuǎn)鼓(6)的內(nèi)壁上，由螺旋(5)輸送到固相出口(11)，得到大分子的難溶或不溶的半纖維素組分(或木聚糖組分)。被澄清的液相則通過導(dǎo)液管(14)輸送到液槽(15)經(jīng)木聚糖溶液出口(12)進(jìn)入到木聚糖溶液儲槽(16)。通過高壓泵(17)，木聚糖溶液被打入到膜組件(21)中進(jìn)行納濾脫鹽，壓力調(diào)節(jié)閥(18)和進(jìn)口壓力表(19)用于調(diào)節(jié)和觀察膜組件(21)的進(jìn)口壓力，高鹽滲濾液收集器(22)收集透過膜的高鹽滲濾液，根據(jù)高鹽滲濾液的收集量，控制流量控制計(20)補(bǔ)充同體積的去離子水以維持半纖維提取液的合適濃度。鹽度傳感器(25)測定脫鹽后的木聚糖提取液的鹽濃度，若鹽濃度大于設(shè)定值，則控制三通電磁閥(26)將提取液輸送至進(jìn)液漏斗中再次進(jìn)行液固分離和納濾脫鹽。若鹽濃度小于設(shè)定值，則控制三通電磁閥(26)將脫鹽后的提取液輸送至脫鹽木聚糖溶液儲槽(27)。流量計(23)和出口壓力表(24)用于監(jiān)控膜組件的出口流量和壓力。半纖維素提取液儲槽(28)用于儲存待脫鹽的半纖維素提取液，設(shè)備運行過程中根據(jù)單位時間的脫鹽木聚糖溶液儲槽增加量向進(jìn)液漏斗中輸送半纖維素提取液。該裝置可以人工操作，也可以通過PLC等自動控制設(shè)備進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)半纖維素提取液的連續(xù)脫鹽。本專利技術(shù)具有以下特點和優(yōu)勢：1.該裝置實現(xiàn)了半纖維素提取液脫鹽的連續(xù)化操作，提高了操作效率；2.該裝置可脫鹽過程中實現(xiàn)對半纖維素的分級，將高分子半纖維素和水溶性半纖維素進(jìn)行分離；3.通過對液固分離和納濾的組合，提高了納濾膜的分離效率和延長了膜組件的使用時間，降低了脫鹽的操作成本；4.該裝置可適用于來自多種生物質(zhì)原料半纖維素提取液的處理。附圖說明圖1一種用于半纖維素提取液脫鹽的裝置。1，進(jìn)液漏斗；2，主電機(jī)皮帶輪；3，進(jìn)料管；4，機(jī)殼；5，螺旋；6，轉(zhuǎn)鼓；7，差速器；8，副電極皮帶輪；9，軸承座；10，減震座；11，難溶性木聚糖出口；12，木聚糖溶液出口；13，機(jī)座；14，導(dǎo)液管；15，液槽；16，木聚糖溶液儲槽；17，高壓泵；18，壓力調(diào)節(jié)閥；19，進(jìn)口壓力表；20，流量控制計；21，膜組件；22，高鹽滲濾液收集器；23，流量計；24，出口壓力表；25，鹽度傳感器；26，三通電磁閥；本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種用于半纖維素提取液脫鹽的裝置，其特征在于此反應(yīng)器的構(gòu)造和操作方式如下：a,主電機(jī)皮帶輪(2)使轉(zhuǎn)鼓(6)高速回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)鼓(6)旋轉(zhuǎn)通過差速器(7)傳遞給螺旋(5)，由于差速器(7)的差動作用而形成螺旋輸送機(jī)構(gòu)；b,進(jìn)液漏斗(1)中的半纖維素提取液通過進(jìn)料管(3)加到含螺旋(5)的轉(zhuǎn)鼓(6)內(nèi)，半纖維素提取液被置于強(qiáng)大的離心力場中，由于懸浮物和不溶物的體積質(zhì)量大，所受的離心力也大，使之沉降在轉(zhuǎn)鼓(6)的內(nèi)壁上，由螺旋(5)輸送到固相出口(11)，得到大分子的難溶或不溶的半纖維素組分(或木聚糖組分)；c,被澄清的液相則通過導(dǎo)液管(14)輸送到液槽(15)經(jīng)木聚糖溶液出口(12)進(jìn)入到木聚糖溶液儲槽(16)；d,通過高壓泵(17)，木聚糖溶液被打入到膜組件(21)中進(jìn)行納濾脫鹽，壓力調(diào)節(jié)閥(18)和進(jìn)口壓力表(19)用于調(diào)節(jié)和觀察膜組件(21)的進(jìn)口壓力，高鹽滲濾液收集器(22)收集透過膜的高鹽滲濾液，根據(jù)高鹽滲濾液的收集量，控制流量控制計(20)補(bǔ)充同體積的去離子水以維持半纖維提取液的合適濃度；e,鹽度傳感器(25)測定脫鹽后的木聚糖提取液的鹽濃度，若鹽濃度大于設(shè)定值，則控制三通電磁閥(26)將提取液輸送至進(jìn)液漏斗中再次進(jìn)行液固分離和納濾脫鹽；f,若鹽濃度小于設(shè)定值，則控制三通電磁閥(26)將脫鹽后的提取液輸送至脫鹽木聚糖溶液儲槽(27),流量計(23)和出口壓力表(24)用于監(jiān)控膜組件的出口流量和壓力；g,半纖維素提取液儲槽(28)用于儲存待脫鹽的半纖維素提取液，設(shè)備運行過程中根據(jù)單位時間的脫鹽木聚糖溶液儲槽增加量向進(jìn)液漏斗中輸送半纖維素提取液；h,該裝置可以人工操作，也可以通過PLC等自動控制設(shè)備進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)半纖維素提取液的連續(xù)脫鹽。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于半纖維素提取液脫鹽的裝置，其特征在于此反應(yīng)器的構(gòu)造和操
作方式如下：
a,主電機(jī)皮帶輪(2)使轉(zhuǎn)鼓(6)高速回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)鼓(6)旋轉(zhuǎn)通過差速器(7)
傳遞給螺旋(5)，由于差速器(7)的差動作用而形成螺旋輸送機(jī)構(gòu)；
b,進(jìn)液漏斗(1)中的半纖維素提取液通過進(jìn)料管(3)加到含螺旋(5)的
轉(zhuǎn)鼓(6)內(nèi)，半纖維素提取液被置于強(qiáng)大的離心力場中，由于懸浮物和不溶物
的體積質(zhì)量大，所受的離心力也大，使之沉降在轉(zhuǎn)鼓(6)的內(nèi)壁上，由螺旋(5)
輸送到固相出口(11)，得到大分子的難溶或不溶的半纖維素組分(或木聚糖組
分)；
c,被澄清的液相則通過導(dǎo)液管(14)輸送到液槽(15)經(jīng)木聚糖溶液出口(12)
進(jìn)入到木聚糖溶液儲槽(16)；
d,通過高壓泵(17)，木聚糖溶液被打入到膜組件(21)中進(jìn)行納濾脫鹽，
壓力調(diào)節(jié)閥(18)和進(jìn)口壓力表(19)用于調(diào)節(jié)和觀察膜...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐建，李宏強(qiáng)，李京，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院過程工程研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11