专利名称：实验室汽爆机的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种汽爆装置，特别涉及到供实验室作汽爆理论研究分析的装置。
背景技术：
汽爆预处理是近年来发展起来的一种预处理方法。原料用蒸汽加热至180_235°C， 维压一定时间，在突然减压喷放时，液态水迅速闪蒸，产生大量蒸汽，原料组织或细胞体积猛增，受机械力的作用，其结构被破坏；另外，在维压过程中，还有原料本身的自催化作用， 其主要组分部分降解。汽爆技术最早始于1拟6年，当时为间歇生产，主要是用于生产人造纤维板。从20 世纪70年代开始，此项技术也被广泛用于动物饲料的生产和从木材纤维中提取乙醇和特殊化学品。80年代后，此项技术有很大的发展，使用领域也逐步扩大，出现了连续汽爆生产技术和设备，即加拿大乂吐6 Technology公司，将此项技术应用于制浆造纸领域，它与加拿大魁北克大学共同研究，首先对杨木、后对许多非木材纤维原料进行了大量的汽爆试验，取得了很好的效果。在此基础上，开发研制了汽爆制浆技术和设备，并在制浆废液用于生产动物饲料技术方面也有深入的研究。汽爆技术经过几十年的研究，已经发展到不同国家用于不同原料的预处理上，并用于众多领域。比如在食品工业、制药行业、生物能源、材料、化学品和环境保护等领域均有广泛的应用。其应用前景和优势日益突显，但目前对汽爆技术的机理研究明显落后于其应用，对汽爆效果的主要影响参数和原理不甚明确，也缺乏相应的工程放大理论和模型，这不利于汽爆技术的工程放大及设备的优化设计，也限制了其应用领域的进一步拓展。因此，针对以上问题，本发明提出了全新的汽爆技术原理的研究思路在原来罐体的基础上(只有压力表、温度表)，在维压罐上添加设置压力、温度、PH传感器及视镜窗口和图像采集设备，在出料口设置固体流量计，①通过动态数据采集系统，采集卸料瞬间的压力、温度变化，从而进行汽爆过程的能量、质量、动量横算；②通过PH的在线监测，可知维压过程中物料中的氢离子浓度变化，从而间接可知各组分的降解情况；③通过视镜窗口和图像采集设备，可连续监测维压及卸料瞬间物料的形态变化和水汽的汽化情况，更加直观的了解汽爆效果；④通过出料口的固体流量计，可动态监测卸料瞬间的多相物料瞬时质量流量、瞬时密度、累计质量流量等参数，便于三传的横算。联合三传和一反，可知汽爆过程中的主要影响参数以及汽爆效果和参数间的动力学模型，从而便于汽爆设备的工程放大设计和应用领域的拓展。
发明内容
本发明的目的是针对现有的汽爆技术和设备无法监测汽爆过程物料的能量和形态变化，缺乏对汽爆效果的主要的影响参数和原理的研究，也缺乏相应的工程放大理论和模型，不利于汽爆技术的工程放大及设备的优化设计等问题，提出一套供理论研究的实验室小型汽爆机，通过在维压罐上添加设置压力、温度、PH传感器及视镜窗口和图像采集设备，在出料口设置固体流量计，通过动态数据采集和分析系统，获得升压、维压和泄压瞬时的压力、温度、PH的变化，进行三传和一反横算，便可求得汽爆过程中的主要影响参数以及汽爆效果和参数间的动力学模型，从而便于汽爆设备的工程放大设计和应用领域的拓展。本发明的技术方案本发明的基本构造如附图1 :物料从进料口进入维压罐21，关闭进料口球阀2，打开蒸汽阀1，通蒸汽维压一定时间，打开出料口阀门3，物料和蒸汽一同进入缓冲罐14后，汽固分离，蒸汽进入气体冷凝及回收系统16，打开缓冲罐下端阀门15即可得到汽爆物料。维压及泄压瞬间汽相、物料的液相中的温度、压力等变化参数均可通过温度传感器(6、9、1；3)及压力传感器(5、8、12) 监测，高频压力传感器(5、8、12)压力测量范围0 5MPa，自振频率> 400KHz，工作温度-40°C 250°C，高精度顶红外非接触式温度传感器(6、9、13)，安装温度_20°C -60°C, 测量温度范围0-400°C，精度士 1°C，响应时间为5ms-600s，然后送至数据分析系统，动态数据采集系统17每台8/16个并行采集通道，每通道最高200K的采样率(向下可调)，集信号放大、滤波、传感器供电、数据采集、数据存储为一体，参数程控设置，直接接收毫伏级信号，数据通过RJ45以太网口或USB接口与计算机18进行通讯。维压过程中物料的pH值变化可通过在线PH传感器监测，采样的数据也进入数据分析系统17，在线pH传感器7测量范围0 14PH任选，测量误差士0. 1PH，测量介质温度-10 220°C，温度补偿范围-10 220°C。卸料瞬间的多相物料瞬时质量流量、瞬时密度、累计质量流量等参数可通过固体流量计4监测，采样数据进入数据分析系统17，固体流量计4通径DN为25-100mm，测量范围为 12-150T/h，工作压力0-4MPa，4-20mA电流输出，O-IOKHz频率输出，和瞬时流量对应，RS485 输出，采用modus协议，可与计算机18通讯，同时传输质量流量、体积流量、密度、介质温度。 通过视镜窗口 11，采用高速摄像机22可记录维压过程中固体物料的形态变化，视镜窗口 11为前后对称设计，自罐体底部安装，长100-200mm，宽30-70mm，可观察整个视野范围的物料，图像采集设备22为高速摄像机，全分辨率高速记录1000 lOOOOOfps，可以拍摄弱光， 50ns曝光时间，急速快门，记录连续图片或单张图片。本发明的有益效果①通过动态数据采集系统，采集卸料瞬间的压力、温度变化， 从而进行汽爆过程的能量、质量、动量横算；②通过PH的在线监测，可知维压过程中物料中的氢离子浓度变化，从而间接可知各组分的降解情况；③通过视镜窗口和图像采集设备，可连续监测维压及卸料瞬间物料的形态变化和水汽的汽化情况，更加直观的了解汽爆效果； ④通过出料口的固体流量计，可动态监测卸料瞬间的多相物料瞬时质量流量、瞬时密度、累计质量流量等参数，便于三传的横算。联合三传和一反，可知汽爆过程中的主要影响参数以及汽爆效果和参数间的动力学模型，从而便于汽爆设备的工程放大设计和应用领域的拓展。
图1为实验室汽爆机装置图。图面说明如下1蒸汽阀，2进料口球阀，3出料口阀门，4固体流量计，温度传感器(6、9、13)，高频压力传感器(5、8、12)，7在线pH传感器，11视镜窗口，14缓冲罐，15阀门，16气体冷凝及回收系统，动态数17据采集和分析系统，18计算机，19温度表，20压力表，维压罐21，便携式
4图像采集设备22。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明做进一步说明。实施例1维压罐体积为2L，高250mm，筒体直径为100mm。进料前，已将打开蒸汽发生器电源，得到220°C的饱和蒸汽。将室外风干的玉米秸秆切成l-2cm块状(其中含水量为14% )，称取IOOg(湿重)， 补加32g水使其含水量为35%，待水分均勻吸收后，投入到维压罐21中。关闭进料口球阀 2，打开蒸汽阀1，通入一定量蒸汽，使维压罐21内压力在1.2MI^维持8min，关闭蒸汽阀1， 迅速打开出料口阀门3，多相物料一同进入缓冲罐14经汽固分离后蒸汽进入冷凝系统16， 收集冷凝下来的液体，固体物料则从缓冲罐下端阀门15放出。测定汽爆玉米秸秆半纤维素回收率为86. 5%，纤维素酶解率为72%。分析检测到的温度、压力、pH变化，以及泄压瞬间出料口多相物料的流量、密度等参数，可进行三传及一反横算。实施例2维压罐体积为2L，高250mm，筒体直径为100mm。进料前，已将打开蒸汽发生器电源，得到220°C的饱和蒸汽。将室外风干的玉米秸秆切成l-2cm块状(其中含水量为14% )，称取IOOg(湿重)， 补加32g水使其含水量为35%，待水分均勻吸收后，投入到维压罐21中。关闭进料口球阀 2，打开蒸汽阀1，通入一定量蒸汽，使维压罐21内压力在1.5MI^维持5min，关闭蒸汽阀1， 迅速打开出料口阀门3，多相物料一同进入缓冲罐14经汽固分离后蒸汽进入冷凝系统16， 收集冷凝下来的液体，固体物料则从缓冲罐下端阀门15放出。测定汽爆玉米秸秆半纤维素回收率为85. 4%，纤维素酶解率为70. 1%。分析检测到的温度、压力、pH变化，以及泄压瞬间出料口多相物料的流量、密度等参数，可进行三传及一反横算。实施例3维压罐体积为2L，高250mm，筒体直径为100mm。进料前，已将打开蒸汽发生器电源，得到220°C的饱和蒸汽。将室外风干的玉米秸秆切成l-2cm块状(其中含水量为14% )，称取IOOg(湿重)， 补加32g体积浓度为1. 43%的稀硫酸，使秸秆含水量为35%，酸浓度为0. 5% (ml硫酸/g 秸秆干重)，待水分均勻吸收后，投入到维压罐21中。关闭进料口球阀2，打开蒸汽阀1，通入一定量蒸汽，使维压罐21内压力在1.5MI^维持5min，关闭蒸汽阀1，迅速打开出料口阀门3，多相物料一同进入缓冲罐14经汽固分离后蒸汽进入冷凝系统16，收集冷凝下来的液体，固体物料则从缓冲罐下端阀门15放出。测定汽爆玉米秸秆半纤维素回收率为88. 5%, 纤维素酶解率为75. 4%。分析检测到的温度、压力、pH变化，以及泄压瞬间出料口多相物料的流量、密度等参数，可进行三传及一反横算。
权利要求
1.供实验室作理论研究分析的小型汽爆装置，其特征是在维压罐21上设置高频压力传感器(5、8、12)、温度传感器(6、9、13)、在线pH传感器7及视镜窗口 11，配备便携式图像采集设备22，在出料口设置固体流量计4，通过动态数据采集和分析系统17和计算机18获得升压、维压和泄压瞬时的压力、温度、PH的变化。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的动态数据采集系统17每台8/16个并行采集通道，每通道最高200K的采样率(向下可调)，集信号放大、滤波、传感器供电、数据采集、数据存储为一体，参数程控设置，直接接收毫伏级信号，数据通过RJ45以USB接口与计算机18进行通讯。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的高频压力传感器(5、8、1幻压力测量范围0 5MPa，自振频率> 400KHz，工作温度-40°C 250°C。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的温度传感器(6、9、1；3)为高精度顶红外非接触式温度传感器，安装温度-20°C -600C，测量温度范围0-400°C，精度士 1 °C，响应时间为5ms-600s。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的在线PH传感器7测量范围0 14PH 任选，测量误差士0. 1PH，测量介质温度-10 220°C，温度补偿范围-10 220°C。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的视镜窗口11为前后对称设计，自罐体底部安装，长100-200mm，宽30_70mm。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的图像采集设备22为高速摄像机，全分辨率高速记录1000 100000fps，50ns曝光时间，急速快门，记录连续图片或单张图片。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述的固体流量计4通径DN为25-100mm， 测量范围12-150T/h，工作压力0-4MPa，4-20mA电流输出，O-IOKHz频率输出，和瞬时流量对应，RS485输出，采用modus协议，与计算机18通讯，同时传输质量流量、体积流量、密度、介质温度。
全文摘要
本发明涉及一种供实验室作理论研究分析的小型汽爆装置，其结构特征为在维压罐上设置压力传感器、温度传感器、pH传感器及视镜窗口和图像采集设备；在出料口设置固体流量计；配备动态数据采集和分析系统和计算机。该装置提供的数据，可方便进行三传和一反的横算，求得汽爆过程中的主要影响参数以及汽爆效果和参数间的动力学模型，从而便于汽爆设备的工程放大设计和应用领域的拓展。
文档编号B01J3/00GK102166497SQ201110069290
公开日2011年8月31日 申请日期2011年3月22日 优先权日2011年3月22日
发明者张玉针, 陈洪章 申请人:中国科学院过程工程研究所