螺杆挤压连续汽爆装置预处理秸秆试验研究

本研 究采 用北 京 大兴 区 当地收 集 的玉米 秸秆 ，表 ｌ为试验 用玉 米秸 秆干 物 各组 分含 量 。
表 １ 玉 米秸 秆 干物 组 分 含 量
１３ 试验 分组 －
本研 究 为 了考 察温 度 、停 留时 间和浸 渍条 件 ，共 进 行 了 ９组 试验 ，表 ２为 各组试 验 的预 处理 条件 。试 验采 用 三种 浸渍 条件 ：１ ）预 喷淋 浸 渍 。粉碎 后 的玉米 秸 秆进 入单 螺杆 ，同时 喷淋 中性 水或 稀 Ｈ Ｓ ４ ２Ｏ 溶液 ，经 过单 螺杆 的脱 水挤 压后 取 出风干 １ ，再进 入 螺杆 挤压 连 ２ｈ
开喷放 阀，瞬 间减 压 ，使压 力 从 Ｏ７ ａ瞬 间减 小至一 个标 准大 气压 ，从 而 实现 闪蒸 的 ．～２ ＭＰ
作用 ，物 料 内部结 构被 破坏 ，纤维 素 、半纤 维素 和木 质素 分离 。
防反喷 阀 单螺杆机 进料
出 料
图 １ 螺 杆 挤 压 连续 汽 爆 装 置
１ ． 试验 材料 ２
淋 的稀硫 酸 溶液 一起 进 入单 螺杆 挤 出机 ，在 防反 喷 阀的作 用下 形成 料塞 ， 塞 在单 螺杆 挤 出 料 机 的推 动下 向前 移动 。当 料塞进 入 滞 留器上 方 时 ，高 温 高压 的蒸汽 由入 口处进 入 ，迅 速 渗透
到物料 内部 ， 使物料温度迅速上升，物料组织内部压力与滞留器压力平衡 。 物料散落到滞留
接 喷 淋 ； 采 用 螺 杆 挤 压 连 续 汽 爆 装 置 处 理 玉 米 秸 秆 ， 在直 接 喷 淋 ３ ％稀 Ｈ Ｓ 液 、 ２Ｏ 溶
温度 １０Ｃ、停 留时间 ２ ｎ的预处理条件下 ，半纤维素水解成戊糖的效果最好， ７￣ ５ｍｉ
戊糖得率最高为 ７７ ％。 ．５ 关键 词：螺杆挤压连续汽爆 ；玉米秸秆 ；组分含量
第１ ９卷第 ４期
２１ ０ １年 １ ２月
纤 维 素 科 学 与 技 术
Ｊ ｕｒ ｌｏ ｌｕ ｏ ｅＳｃｅ ｃ ｎ Ｔ ｃ ｎｏｏ ｙ ｏ ｎａ ｆＣｅｌｌ ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ ｅ ｈ ｌｇ
Ｖ ． ９ Ｎｏ． １１ ４ Ｄｅ ． １ ｃ ２０ ｌ
文章编号 ：１０ —４ ５２ １）４பைடு நூலகம் ５ ．６ ０ ４８ ０ （０ １０ ．０ ６０
通讯作 者：张秋 翔 ，高级工程 师；主要从 事化 工过程 装备 和流体 密封技术等方 面的研 究。
第４ 期
陈 杰等 ：螺杆挤 压 连续 汽爆 装置 预 处理 秸秆 试验研 究
５ ７
时 间。在 输送 过程 中，经 过一 定 的滞 留时 间 ，使半 纤维 素充 分水 解 。物料 到达 喷放 阀后 ，打
器 内 ，由滞 留器 内 的螺 带推 动前 进 ，通过 控制 螺 带 的转速 ，可 以调 节物 料在 滞 留器 内的停 留
收 稿 日期 ：２ １－６ １ ０ １０ ．３
基 金 项 目 ：中 国石 油 化 工 股 份 有 限公 司 资助 项 目 （ １０ ２ 。 ２０４ ） 作者 简介 ：陈 杰 （ ９ ７ ） １８ ～ ，男 ，硕士 ；主要从 事螺杆挤 压连续汽爆技术的研究 。
中图分类号 ：Ｔ ５ Ｑ３ ２
文献标识码 ：Ａ
秸 秆是 木质 纤 维素 的一 种 ，我 国每年 的产 量 为 ７亿 吨左右 。但 这 些秸 秆仅 有一 小 部分 ］ 经过 技术 处 理被 利用 ，大 部分被 废 弃或 随意 焚烧 ，严 重污 染 了环境 ，同时也造 成 了大 量 的浪
费Ｌ。近年 来 ，玉 米秸 秆制 乙醇 技 术发 展迅 速 ，其 中蒸 汽爆 破 技术 作 为玉米 秸秆 生产 乙醇 的 ２ Ｊ 关键 环 节 ，越来 越 受人们 的重视 【 ］ ３。 在 国内 ， 于 蒸汽 爆破 技术 的研 究 ， 部 分都 是在 间歇 式 实验室 级 别 的蒸爆 机上 进行 的， 对 大 而在 连 续汽 爆装 置上 进行 试 验 的研 究 却少 有报 道 。 本课 题 组受 中石 化委 托 ， 制 出了适用 于 研 工 业化 生产 的螺 杆挤 压 连续 汽爆 装置 。 文 以该装 置 为载 体 ，结合 化学 试剂 对玉 米秸 秆进 行 本
螺杆挤压 连续汽爆 装置预处理秸秆试验研 究
陈 杰， 张秋翔 水 ， 蔡 纪宁 ， 李双喜 ， 冯 坤
（ 京 化 工 大 学 机 电工 程 学 院 ， 北 京 １０ ２ ） 北 ０ ０ ９
摘
要： 以玉米秸秆为原料 ，用螺杆挤压连 续汽爆装 置进 行 ９组试验 ，考察 了浸渍
条件、温度和停 留时间对 汽爆物组分含量 的影响 。试验结果表 明：从半纤维素水解 程度以及汽爆物 ｐ 考察不 同浸渍条件 的浸 渍效果排序为预浸渍 ＞预喷淋浸渍 ＞直 Ｈ，
预 处理 ，研 究螺 杆挤 压连 续汽 爆装 置 处理秸 秆 的效 果 ，为制 定玉 米秸 秆 制 乙醇工 艺提 供试 验
数据 。
１ 材 料 与 方 法
１１ 螺杆 挤压 连 续汽 爆装 置 ． 螺杆 挤 压连 续汽 爆装 置 如 图 １ 示 ， 工 作原 理 是 ： 碎后 的玉 米 秸秆 在进 料 口处 与喷 所 其 粉
续汽 爆装 置 ；２ ）预浸 渍 。在装 有稀 Ｈ２Ｏ４ 液 的容器 中加 入 粉碎 后 的玉米 秸秆 浸泡 ２ Ｓ 溶 ～３ｈ 后取 出风 干 １ ，再进 入螺 杆 挤压连 续汽 爆装 置 ；３ ２ｈ ）直接 喷淋 。粉 碎 后 的玉米 秸秆进 入 螺 杆挤 压连 续汽 爆装 置 的 同时喷 淋 中性水 或稀 Ｈ２Ｏ４ 液 。 Ｓ 溶
表 ２ 预 处 理 条 件
５ ８
纤 维 素 科 学 与 技 术
第 １ 卷 ９
１ 试验 指标 ． ４
本试 验 主要 研 究玉 米秸 秆 螺杆挤 压连 续汽 爆 处理 后 纤维 素和 半纤 维水 解 成糖 分 的含量 ， 故测 定汽 爆 物 中 的纤维 素 、半纤 维素 、 己糖 和戊 糖 的含量 。