一種秸稈制取植物纖維的方法及設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種秸稈制取植物纖維的方法，其特征在于：包括下述步驟：第一步：將秸稈置于拆解容器中與過熱蒸汽接觸使其軟化；第二步：保持拆解容器的溫度，同時(shí)加壓至設(shè)定的壓力；第三步：0.4～0.8S開始拆解，繼續(xù)保持溫度、壓力達(dá)到設(shè)定的時(shí)間，完成拆解；一種制備上述秸稈制取植物纖維的設(shè)備，包括底座，所述的底座上設(shè)置拆解腔，拆解腔分別設(shè)有進(jìn)料口和出料口；所述的底座還設(shè)置有與拆解腔相通的供壓裝置和過熱蒸汽供給裝置；采用本發(fā)明的技術(shù)方案，不僅帶來了收益，也解決了收獲季節(jié)燃燒秸稈給環(huán)境和航空帶來的危害，拆解直接在田間進(jìn)行，最大限度的降低了收集運(yùn)輸秸稈的成本。
【專利說明】一種秸稈制取植物纖維的方法及設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及廢棄物秸桿進(jìn)行資源化利用領(lǐng)域，具體的涉及秸桿制取植物纖維的方法及設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]到了秋季，禁燒秸桿是多年不治的“頑疾”，秸桿焚燒嚴(yán)重污染環(huán)境，同時(shí)給交通、民航帶來安全隱患；如果將秸桿就地掩埋，會妨礙下一茬莊稼的種植，一把火燒掉顯然比運(yùn)回家以及掩埋在田里面更省心省力；如果使用秸桿產(chǎn)沼氣，需要建設(shè)沼氣池，產(chǎn)生的沼氣需通過管道運(yùn)輸，費(fèi)用較大，無法普及；如果利用秸桿燃燒產(chǎn)生的熱量發(fā)電，但秸桿的燃燒值較低，同時(shí)收集、運(yùn)輸成本過高，很難達(dá)到理想的效果；如果提取秸桿纖維，然后發(fā)酵制乙醇，但秸桿收集運(yùn)輸成本高很難實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種降低秸桿收集運(yùn)輸成本的秸桿制取植物纖維的方法及設(shè)備。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下的技術(shù)方案:一種秸桿制取植物纖維的方法，包括下述步驟:
[0005]第一步:將秸桿置于拆解容器中與過熱蒸汽接觸使其軟化；
[0006]第二步:保持拆解容器的溫度，同時(shí)加壓至設(shè)定的壓力；
[0007]第三步:0.4?0.8S開始拆解，繼續(xù)保持溫度、壓力達(dá)到設(shè)定的時(shí)間，完成拆解。
[0008]優(yōu)選的過熱蒸汽的溫度為140?200°C。
[0009]優(yōu)選的拆解容器的壓力為2?3MPa。
[0010]優(yōu)選的設(shè)定的時(shí)間為3?lOmin。
[0011]優(yōu)選的設(shè)定的時(shí)間為4?6min。
[0012]一種秸桿制取植物纖維的設(shè)備，包括底座，所述的底座上設(shè)置拆解腔，拆解腔分別設(shè)有進(jìn)料口和出料口 ；所述的底座還設(shè)置有與拆解腔相通的供壓裝置和過熱蒸汽供給裝置。
[0013]優(yōu)選的供壓裝置為與拆解腔聯(lián)通的空壓機(jī)和置于拆解腔頂部的壓力表。
[0014]優(yōu)選的過熱蒸汽供給裝置包括蒸汽發(fā)生器、加熱裝置和與拆解腔聯(lián)通的管道。
[0015]優(yōu)選的加熱裝置為加熱棒。
[0016]優(yōu)選的拆解腔還設(shè)有溫度表、止回閥和金屬銅閘閥。
[0017]研究發(fā)現(xiàn)，秸桿中含有的主要成分為纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，其中一般纖維素含量為30% -35%，半纖維素含量為25% -30%，木質(zhì)素的含量為10%左右，通過電子顯微鏡觀察秸桿的組織結(jié)構(gòu)，植物秸桿是多孔性物體，在植物秸桿內(nèi)部和纖維之間存在著許多孔隙，孔隙內(nèi)充滿著空氣，這些天然纖維素的纖維大分子結(jié)構(gòu)都是直線形長鏈結(jié)構(gòu)，其鏈節(jié)特征是完全相同的或者是基本相同的，這些鏈節(jié)單基是葡萄糖?；侵迫」I(yè)乙醇的最好原材料，通過對秸桿纖維的組織結(jié)構(gòu)分析得知，在天然纖維素中其內(nèi)部大分子結(jié)合力主要表現(xiàn)的是吸引力，纖維大分子之間依靠這些結(jié)合力的互相聯(lián)系，形成各種凝聚狀態(tài)，組成整根纖維組織，在常溫下主要表現(xiàn)為兩大狀態(tài)，一類是排列整齊的結(jié)晶態(tài)，一類是無規(guī)則排列非晶態(tài)，秸桿纖維中大分子排列堆砌同時(shí)就存在著這兩種狀態(tài)，即某些局部區(qū)域呈結(jié)晶態(tài)，另一些局部區(qū)域呈現(xiàn)非晶態(tài)；纖維的各種力學(xué)性質(zhì)都和植物秸桿內(nèi)部纖維這些具體結(jié)構(gòu)有著特種的關(guān)系，通過升溫可以使植物秸桿內(nèi)部結(jié)晶區(qū)等聯(lián)接部分發(fā)生軟化，結(jié)合力降低，經(jīng)過加壓可以將壓縮的空氣滲進(jìn)植物秸桿纖維組織內(nèi)部縫隙和孔洞之間，這樣被壓進(jìn)在植物秸桿纖維組織內(nèi)部的氣體在超過音速的短時(shí)間突發(fā)性釋放后，其能量達(dá)到拆解植物秸桿纖維的分子間的結(jié)合，壓力在秸桿內(nèi)部最薄弱的強(qiáng)度地方分離成纖維，使抱團(tuán)的整體植物秸桿纖維被分離成絨球狀的纖維，而這樣的整體秸桿狀態(tài)恰是木質(zhì)素、纖維素、半纖維素等組織的分離生成一種理想的秸桿纖維狀態(tài)，供轉(zhuǎn)化工業(yè)酒精用的重要纖維材料，所以短時(shí)間突發(fā)性釋放加壓空氣是拆解植物秸桿纖維最有效的方法。
[0018]采用本發(fā)明的技術(shù)方案，秸桿制取植物纖維的設(shè)備裝在收割機(jī)、拖拉機(jī)等傳統(tǒng)農(nóng)用機(jī)械上，或者制作成手推車的形式，直接在收割完成的田中，將植物秸桿置于拆解腔中，過熱蒸汽發(fā)生器加熱到規(guī)定溫度，打開蒸汽閥門，秸桿與過熱蒸汽接觸，使得秸桿軟化，關(guān)閉拆解腔閥門，并關(guān)閉蒸汽閥門，打開加壓裝置給拆解腔加壓，當(dāng)壓力達(dá)到規(guī)定壓力后，維持這個(gè)溫度、壓力至規(guī)定的時(shí)間，開啟拆解腔閥門，完成拆解過程，取出拆解物質(zhì)，分離拆解后纖維和半纖維分別進(jìn)行分裝，剩余的木質(zhì)素等已經(jīng)變成細(xì)小的顆粒，可以直接返田，作為肥料，實(shí)現(xiàn)了秸桿的完全資源化利用，也解決了焚燒對環(huán)境污染的問題，秸桿制取植物纖維的生產(chǎn)周期為5?10分鐘，3升的拆解腔可以容納3公斤左右的秸桿，則一個(gè)小時(shí)可以拆解18?36公斤的秸桿，收購I噸秸桿的價(jià)格為500元，收購I噸纖維或半纖維的價(jià)格為3000元，I噸秸桿可以拆解0.7噸纖維或半纖維，一噸秸桿大約帶來1600元左右的利潤，由此可見，采用本發(fā)明的技術(shù)方案，不僅帶來了收益，也解決了收獲季節(jié)燃燒秸桿給環(huán)境和航空帶來的危害，拆解直接在田間進(jìn)行，最大限度的降低了收集運(yùn)輸秸桿的成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明一種秸桿制取植物纖維的設(shè)備的示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明一種秸桿制取植物纖維的方法工作原理圖。
[0021]圖中標(biāo)記為:1、拆解腔；2、進(jìn)料口 ；3、出料口 ；4、底座；5、過熱蒸汽供給裝置；6、供壓裝置；7、管道；8、溫度表；9、壓力表。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面對照附圖，通過對實(shí)施例的描述，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】如所涉及的各構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，以幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員對本發(fā)明有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0023]圖1為本發(fā)明一種秸桿制取植物纖維的設(shè)備的示意圖；如圖所示的本發(fā)明一種秸桿制取植物纖維的設(shè)備，包括底座4，底座4上設(shè)置拆解腔I，拆解腔分別設(shè)有進(jìn)料口 2和出料口 3 ;底座4還設(shè)置有與拆解腔I相通的供壓裝置6和過熱蒸汽供給裝置5 ;供壓裝置6為與拆解腔I聯(lián)通的空壓機(jī)和置于拆解腔頂部的壓力表9 ;過熱蒸汽供給裝置5包括蒸汽發(fā)生器、加熱裝置和與拆解腔I聯(lián)通的管道7 ;加熱裝置為加熱棒；拆解腔I還設(shè)有溫度表
8、止回閥和金屬銅閘閥。
[0024]如圖2所示的本發(fā)明一種使用上述設(shè)備制取秸桿植物纖維的方法，包括下述步驟:
[0025]1、分別用天平稱取稻草秸桿200g、100g、50g，放入拆解腔；
[0026]2、打開拆解腔閥門，并打開蒸汽閥門，過熱蒸汽發(fā)生器加熱到規(guī)定溫度，軟化秸桿；
[0027]3、關(guān)閉拆解腔閥門，并關(guān)閉蒸汽閥門，再給拆解腔加壓，當(dāng)壓力達(dá)到規(guī)定壓力后，維持這個(gè)溫度、壓力至一定時(shí)間，開啟拆解腔閥門，完成拆解過程；
[0028]4、取出拆解物質(zhì)，分離拆解后纖維和其他物質(zhì)分別進(jìn)行稱量。
[0029]采用上述步驟，分別對稻草、麥草、竹子和霸王草(五節(jié)芒)幾種植物的秸桿進(jìn)行拆解，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:
[0030]實(shí)施例1
[0031]1、分別稱取稻草秸桿200g、100g、50g，放入拆解腔中，
[0032]2、打開拆解腔I閥門，并打開蒸汽閥門，過熱蒸汽發(fā)生器加熱到規(guī)定溫度，軟化秸桿；
[0033]3、關(guān)閉拆解腔I閥門，并關(guān)閉蒸汽閥門，再給拆解腔加壓，當(dāng)壓力達(dá)到規(guī)定壓力后，維持這個(gè)溫度、壓力至一定時(shí)間，開啟拆解腔閥門，完成拆解過程；
[0034]4、取出拆解物質(zhì)，分離拆解后纖維和其他物質(zhì)分別進(jìn)行稱量。
[0035]
【權(quán)利要求】
1.一種秸桿制取植物纖維的方法，其特征在于:包括下述步驟: 第一步:將秸桿置于拆解容器中與過熱蒸汽接觸使其軟化； 第二步:保持拆解容器的溫度，同時(shí)加壓至設(shè)定的壓力； 第三步:0.4?0.8S開始拆解，繼續(xù)保持溫度、壓力達(dá)到設(shè)定的時(shí)間。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種秸桿制取植物纖維的方法，其特征在于:所述的過熱蒸汽的溫度為140?200°C。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種秸桿制取植物纖維的方法，其特征在于:所述的拆解容器的壓力為2?3MPa。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種秸桿制取植物纖維的方法，其特征在于:所述的設(shè)定的時(shí)間為3?IOmin。
5.按照權(quán)利要求4所述的一種秸桿制取植物纖維的方法，其特征在于:所述的設(shè)定的時(shí)間為4?6min。
6.一種制備權(quán)利要求1至5所述的秸桿制取植物纖維的設(shè)備，包括底座，其特征在于:所述的底座上設(shè)置拆解腔，拆解腔分別設(shè)有進(jìn)料口和出料口 ；所述的底座還設(shè)置有與拆解腔相通的供壓裝置和過熱蒸汽供給裝置。
7.按照權(quán)利要求6所述的一種秸桿制取植物纖維的設(shè)備，其特征在于:所述的供壓裝置為與拆解腔聯(lián)通的空壓機(jī)和置于拆解腔頂部的壓力表。
8.按照權(quán)利要求6所述的一種秸桿制取植物纖維的設(shè)備，其特征在于:所述的過熱蒸汽供給裝置包括蒸汽發(fā)生器、加熱裝置和與拆解腔聯(lián)通的管道。
9.按照權(quán)利要求8所述的一種秸桿制取植物纖維的設(shè)備，其特征在于:所述的加熱裝置為加熱棒。
10.按照權(quán)利要求6所述的一種秸桿制取植物纖維的設(shè)備，其特征在于:所述的拆解腔還設(shè)有溫度表、止回閥和銅閘閥。
【文檔編號】D21C1/02GK103572630SQ201210262326
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月26日
【發(fā)明者】楊泓 申請人:楊泓