糖化液制造装置以及连续式反应器的制造方法_3

文档序号:9989034阅读:来源:国知局
0077]6、10、26 路径;
[0078]7减压阀;
[0079]8闪蒸罐;
[0080]9闪蒸路径;
[0081]11固液分离装置;
[0082]22搅拌装置(针状叶片);
[0083]23破碎装置;
[0084]24筛;
[0085]25破碎刀;
[0086]27糖化液供给配管;
[0087]28糖化浆液供给配管;
[0088]31混合室;
[0089]32搅拌装置;
[0090]34糖化浆液入口 ;
[0091]35糖化液入口 ;
[0092]36破碎装置的出口;
[0093]37旋转轴支持构件;
[0094]41间接加热型壳管式反应器;
[0095]42原料浆液加热管;
[0096]43间接加热型壳管式反应器的入口(投入口);
[0097]44间接加热型壳管式反应器的出口(取出口);
[0098]45蒸汽入口 ;
[0099]46冷凝水出口;
[0100]51前段部;
[0101]52前段部的出口;
[0102]53移送路径;
[0103]54后段部的入口 ;
[0104]55后段部;
[0105]56连续式反应器;
[0106]57旋转轴;
[0107]M、Ml、Mla、Mlb、M2 马达。
【具体实施方式】
[0108]关于本实用新型的实施形态,适当地参照附图进行说明。本实用新型不限于以下的记载。
[0109][比较例I/预备试验]
[0110]将稻草作为纤维素系生物质使用。首先,将稻草通过粉碎机粉碎成平均粒径100?200 μ m。在粉碎的稻草中加入水并混合,配制成固形物浓度为7质量%的生物质的原料浆液。将该原料浆液使用高压栗供给至间接加热型壳管式反应器41 (本公司制造)的入口 43中。间接加热型壳管式反应器41内部调节为温度180°C、压力2MPa。图1示出比较例I的糖化液制造装置的示意图。在间接加热型壳管式反应器41的内部设置有浆液加热管42,但是未设置有搅拌装置。从间接加热型壳管式反应器41的出口 44取出的糖化浆液经过路径6、减压阀7供给至闪蒸罐8。
[0111]在试验开始后,从经过24小时后起反应器内的压力损失逐渐增加,在经过72小时后继续运行变得困难。在该时刻中止运行,进行打开检查时,反应器内部被附着物堵塞。在使原料浆液的固形物浓度为3质量%时也得到大致相同的结果。
[0112]由此判断为在反应器内部需要设置用于去除附着物的搅拌单元(搅拌机),在反应器出口侧或其下游侧需要设置破碎从反应器剥离的附着物(原料浆液中含有的固形物烤焦而固化的固化体)的破碎机。判断为在与以往相比提高原料浆液的固形物浓度时,更加需要上述结构。
[0113][实施例]
[0114]使用与预备试验相同的稻草,配制固形物浓度为30质量%的原料浆液。使用该原料浆液,通过图2所示的糖化液制造装置制造糖化液。原料浆液被供给至连续式反应器21的入口 2。还向连续式反应器21的入口 2供给蒸汽,这是为了加热原料浆液而使用的。
[0115]连续式反应器21内部具备两种搅拌装置,其旋转轴3通过马达Ml驱动。前段部的搅拌装置4是螺旋桨(screw)、桨叶(paddle)、椭圆形翼或捏合器(kneader)。后段部的搅拌装置22是针状叶片或板状叶片。在图2中旋转轴画出一个,但是实际上旋转轴在水平方向上并列设置两个,各自配备搅拌装置4以及搅拌装置22。S卩,搅拌装置4以及搅拌装置22在图2中为二轴式。
[0116]从连续式反应器21的入口 2投入的原料浆液通过前段部的搅拌装置4与蒸汽剧烈混合,在被加热至规定温度并且被加压的同时向出口 5方向(在图2中右侧)移动。变成高温高压的原料浆液在向后段部移动的期间,所含有的纤维素或半纤维素的一部分水解而分解为糖,粘度也降低(糖化浆液)。在试图将糖化浆液通过搅拌装置4搬运至出口 5时,尽管搅拌装置4附近的糖化浆液向出口 5前进,但是远离搅拌装置4的连续式反应器21内壁附近的糖化浆液会后退,其结果是,导致糖化浆液的活塞流崩溃。
[0117]在活塞流崩溃的情况下,搅拌装置4附近的糖化浆液其热水处理时间比规定时间短,纤维素或半纤维素向糖类的水解并不充分。另一方面,反应容器内壁附近的糖化液浆液其热水处理时间比规定时间长,导致通过纤维素或半纤维素的水解得到的糖类变化为如有机酸那样的过分解物。
[0118]因此,在连续式反应器21中设置有作为后段部的搅拌装置22的针状叶片或板状叶片。针状叶片或板状叶片与螺旋桨、桨叶、椭圆形翼或捏合器相比,搅拌物的推进力小,因此即使为了通过前段部的搅拌机4剧烈地混合原料浆液与蒸汽,而通过马达Ml增大旋转轴的转速,糖化浆液的活塞流也不容易崩溃。其结果是,容易控制在后段部中进行搬运的糖化浆液的热水处理时间,获得能够改善糖化收率的效果。后段部的搅拌装置22的周速优选的是调节为0.5m/秒以上。
[0119]从连续式反应器21的出口 5取出的高温高压的糖化浆液大多含有从反应器剥离的附着物。此外,原料浆液的固形物浓度越高,固形物浓度以及粘度越高。因此,在试图将其直接供给至闪蒸罐8而进行闪蒸时,在减压阀7 (通常是角阀)中附着物和/或固形物容易堵住孔眼。因此,本实用新型中优选的是在糖化浆液中混合通过后段的糖化浆液的固液分离得到的糖化液的一部分而进行稀释,使粘度进一步降低后,使用破碎装置23细细地破碎稀释的糖化浆液中所含的固形物。
[0120]图3示出连续式反应器的结构的另一示例。在增大连续式反应器的所需容量时,优选的是形成为前段部51与后段部55相分离的结构。在图3中,具备搅拌装置4的前段部51、和具备搅拌装置22的后段部55成为独立的壳体,由两者构成连续式反应器56。搅拌装置4的旋转轴3由马达Mla驱动,搅拌装置22的旋转轴57由马达Mlb驱动。
[0121]前段部51以及后段部55的功能与图2所示的连续式反应器21的前段部以及后段部相同。从前段部51的入口 2投入的原料浆液通过搅拌装置4与蒸汽剧烈混合,在被加热至规定温度并且被加压的同时向出口 52移动。达到高温高压的原料浆液经过移送路径53供给至后段部55的入口 54。移送路径53是密闭系统。
[0122]在连续式反应器56中,优选的是使后段部55的内容积比前段部51的内容积大。后段部55的搅拌机22可以是二轴式,也可以是一轴式。
[0123]图4示出破碎装置23的一个示例的示意图。破碎装置23具有混合室31、破碎刀25和筛24。在混合室31内具备搅拌装置32。搅拌装置32的旋转轴33由马达M2驱动。破碎刀25也与旋转轴33连接。糖化浆液入口 34与糖化浆液供给配管28连接,并且被供给从连续式反应器21的出口 5取出的糖化浆液。糖化液入口 35与糖化液供给配管27连接,并且被供给从后述的固液分离装置得到的糖化液的一部分。也可以使糖化浆液入口 34与糖化液入口 35 —体化。
[0124]将供给至混合室31的糖化浆液与糖化液通过搅拌装置32进行搅拌,从而使糖化浆液被稀释。搅拌装置32优选的是螺旋桨或桨叶。使稀释的糖化浆液在通过破碎刀25粉碎固形物的同时在混合室
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