一种秸秆制取植物纤维的方法及设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种秸秆制取植物纤维的方法，其特征在于：包括下述步骤：第一步：将秸秆置于拆解容器中与过热蒸汽接触使其软化；第二步：保持拆解容器的温度，同时加压至设定的压力；第三步：0.4～0.8S开始拆解，继续保持温度、压力达到设定的时间，完成拆解；一种制备上述秸秆制取植物纤维的设备，包括底座，所述的底座上设置拆解腔，拆解腔分别设有进料口和出料口；所述的底座还设置有与拆解腔相通的供压装置和过热蒸汽供给装置；采用本发明的技术方案，不仅带来了收益，也解决了收获季节燃烧秸秆给环境和航空带来的危害，拆解直接在田间进行，最大限度的降低了收集运输秸秆的成本。
【专利说明】一种秸秆制取植物纤维的方法及设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及废弃物秸杆进行资源化利用领域，具体的涉及秸杆制取植物纤维的方法及设备。
【背景技术】
[0002]到了秋季，禁烧秸杆是多年不治的“顽疾”，秸杆焚烧严重污染环境，同时给交通、民航带来安全隐患；如果将秸杆就地掩埋，会妨碍下一茬庄稼的种植，一把火烧掉显然比运回家以及掩埋在田里面更省心省力；如果使用秸杆产沼气，需要建设沼气池，产生的沼气需通过管道运输，费用较大，无法普及；如果利用秸杆燃烧产生的热量发电，但秸杆的燃烧值较低，同时收集、运输成本过高，很难达到理想的效果；如果提取秸杆纤维，然后发酵制乙醇，但秸杆收集运输成本高很难实现。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种降低秸杆收集运输成本的秸杆制取植物纤维的方法及设备。
[0004]为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案:一种秸杆制取植物纤维的方法，包括下述步骤:
[0005]第一步:将秸杆置于拆解容器中与过热蒸汽接触使其软化；
[0006]第二步:保持拆解容器的温度，同时加压至设定的压力；
[0007]第三步:0.4?0.8S开始拆解，继续保持温度、压力达到设定的时间，完成拆解。
[0008]优选的过热蒸汽的温度为140?200°C。
[0009]优选的拆解容器的压力为2?3MPa。
[0010]优选的设定的时间为3?lOmin。
[0011]优选的设定的时间为4?6min。
[0012]一种秸杆制取植物纤维的设备，包括底座，所述的底座上设置拆解腔，拆解腔分别设有进料口和出料口 ；所述的底座还设置有与拆解腔相通的供压装置和过热蒸汽供给装置。
[0013]优选的供压装置为与拆解腔联通的空压机和置于拆解腔顶部的压力表。
[0014]优选的过热蒸汽供给装置包括蒸汽发生器、加热装置和与拆解腔联通的管道。
[0015]优选的加热装置为加热棒。
[0016]优选的拆解腔还设有温度表、止回阀和金属铜闸阀。
[0017]研究发现，秸杆中含有的主要成分为纤维素、半纤维素和木质素，其中一般纤维素含量为30% -35%，半纤维素含量为25% -30%，木质素的含量为10%左右，通过电子显微镜观察秸杆的组织结构，植物秸杆是多孔性物体，在植物秸杆内部和纤维之间存在着许多孔隙，孔隙内充满着空气，这些天然纤维素的纤维大分子结构都是直线形长链结构，其链节特征是完全相同的或者是基本相同的，这些链节单基是葡萄糖剩基，是制取工业乙醇的最好原材料，通过对秸杆纤维的组织结构分析得知，在天然纤维素中其内部大分子结合力主要表现的是吸引力，纤维大分子之间依靠这些结合力的互相联系，形成各种凝聚状态，组成整根纤维组织，在常温下主要表现为两大状态，一类是排列整齐的结晶态，一类是无规则排列非晶态，秸杆纤维中大分子排列堆砌同时就存在着这两种状态，即某些局部区域呈结晶态，另一些局部区域呈现非晶态；纤维的各种力学性质都和植物秸杆内部纤维这些具体结构有着特种的关系，通过升温可以使植物秸杆内部结晶区等联接部分发生软化，结合力降低，经过加压可以将压缩的空气渗进植物秸杆纤维组织内部缝隙和孔洞之间，这样被压进在植物秸杆纤维组织内部的气体在超过音速的短时间突发性释放后，其能量达到拆解植物秸杆纤维的分子间的结合，压力在秸杆内部最薄弱的强度地方分离成纤维，使抱团的整体植物秸杆纤维被分离成绒球状的纤维，而这样的整体秸杆状态恰是木质素、纤维素、半纤维素等组织的分离生成一种理想的秸杆纤维状态，供转化工业酒精用的重要纤维材料，所以短时间突发性释放加压空气是拆解植物秸杆纤维最有效的方法。
[0018]采用本发明的技术方案，秸杆制取植物纤维的设备装在收割机、拖拉机等传统农用机械上，或者制作成手推车的形式，直接在收割完成的田中，将植物秸杆置于拆解腔中，过热蒸汽发生器加热到规定温度，打开蒸汽阀门，秸杆与过热蒸汽接触，使得秸杆软化，关闭拆解腔阀门，并关闭蒸汽阀门，打开加压装置给拆解腔加压，当压力达到规定压力后，维持这个温度、压力至规定的时间，开启拆解腔阀门，完成拆解过程，取出拆解物质，分离拆解后纤维和半纤维分别进行分装，剩余的木质素等已经变成细小的颗粒，可以直接返田，作为肥料，实现了秸杆的完全资源化利用，也解决了焚烧对环境污染的问题，秸杆制取植物纤维的生产周期为5?10分钟，3升的拆解腔可以容纳3公斤左右的秸杆，则一个小时可以拆解18?36公斤的秸杆，收购I吨秸杆的价格为500元，收购I吨纤维或半纤维的价格为3000元，I吨秸杆可以拆解0.7吨纤维或半纤维，一吨秸杆大约带来1600元左右的利润，由此可见，采用本发明的技术方案，不仅带来了收益，也解决了收获季节燃烧秸杆给环境和航空带来的危害，拆解直接在田间进行，最大限度的降低了收集运输秸杆的成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明一种秸杆制取植物纤维的设备的示意图；
[0020]图2是本发明一种秸杆制取植物纤维的方法工作原理图。
[0021]图中标记为:1、拆解腔；2、进料口 ；3、出料口 ；4、底座；5、过热蒸汽供给装置；6、供压装置；7、管道；8、温度表；9、压力表。
【具体实施方式】
[0022]下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的【具体实施方式】如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明有更完整、准确和深入的理解。
[0023]图1为本发明一种秸杆制取植物纤维的设备的示意图；如图所示的本发明一种秸杆制取植物纤维的设备，包括底座4，底座4上设置拆解腔I，拆解腔分别设有进料口 2和出料口 3 ;底座4还设置有与拆解腔I相通的供压装置6和过热蒸汽供给装置5 ;供压装置6为与拆解腔I联通的空压机和置于拆解腔顶部的压力表9 ;过热蒸汽供给装置5包括蒸汽发生器、加热装置和与拆解腔I联通的管道7 ;加热装置为加热棒；拆解腔I还设有温度表
8、止回阀和金属铜闸阀。
[0024]如图2所示的本发明一种使用上述设备制取秸杆植物纤维的方法，包括下述步骤:
[0025]1、分别用天平称取稻草秸杆200g、100g、50g，放入拆解腔；
[0026]2、打开拆解腔阀门，并打开蒸汽阀门，过热蒸汽发生器加热到规定温度，软化秸杆；
[0027]3、关闭拆解腔阀门，并关闭蒸汽阀门，再给拆解腔加压，当压力达到规定压力后，维持这个温度、压力至一定时间，开启拆解腔阀门，完成拆解过程；
[0028]4、取出拆解物质，分离拆解后纤维和其他物质分别进行称量。
[0029]采用上述步骤，分别对稻草、麦草、竹子和霸王草(五节芒)几种植物的秸杆进行拆解，实验结果如下:
[0030]实施例1
[0031]1、分别称取稻草秸杆200g、100g、50g，放入拆解腔中，
[0032]2、打开拆解腔I阀门，并打开蒸汽阀门，过热蒸汽发生器加热到规定温度，软化秸杆；
[0033]3、关闭拆解腔I阀门，并关闭蒸汽阀门，再给拆解腔加压，当压力达到规定压力后，维持这个温度、压力至一定时间，开启拆解腔阀门，完成拆解过程；
[0034]4、取出拆解物质，分离拆解后纤维和其他物质分别进行称量。
[0035]
【权利要求】
1.一种秸杆制取植物纤维的方法，其特征在于:包括下述步骤: 第一步:将秸杆置于拆解容器中与过热蒸汽接触使其软化； 第二步:保持拆解容器的温度，同时加压至设定的压力； 第三步:0.4?0.8S开始拆解，继续保持温度、压力达到设定的时间。
2.按照权利要求1所述的一种秸杆制取植物纤维的方法，其特征在于:所述的过热蒸汽的温度为140?200°C。
3.按照权利要求1所述的一种秸杆制取植物纤维的方法，其特征在于:所述的拆解容器的压力为2?3MPa。
4.按照权利要求1所述的一种秸杆制取植物纤维的方法，其特征在于:所述的设定的时间为3?IOmin。
5.按照权利要求4所述的一种秸杆制取植物纤维的方法，其特征在于:所述的设定的时间为4?6min。
6.一种制备权利要求1至5所述的秸杆制取植物纤维的设备，包括底座，其特征在于:所述的底座上设置拆解腔，拆解腔分别设有进料口和出料口 ；所述的底座还设置有与拆解腔相通的供压装置和过热蒸汽供给装置。
7.按照权利要求6所述的一种秸杆制取植物纤维的设备，其特征在于:所述的供压装置为与拆解腔联通的空压机和置于拆解腔顶部的压力表。
8.按照权利要求6所述的一种秸杆制取植物纤维的设备，其特征在于:所述的过热蒸汽供给装置包括蒸汽发生器、加热装置和与拆解腔联通的管道。
9.按照权利要求8所述的一种秸杆制取植物纤维的设备，其特征在于:所述的加热装置为加热棒。
10.按照权利要求6所述的一种秸杆制取植物纤维的设备，其特征在于:所述的拆解腔还设有温度表、止回阀和铜闸阀。
【文档编号】D21C1/02GK103572630SQ201210262326
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年7月26日 优先权日:2012年7月26日
【发明者】杨泓 申请人:杨泓