CN105670677A - 一种微藻与稻壳混合连续水热法制油的装置及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明属于生物质能领域，具体涉及一种微藻与稻壳混合连续水热法制油的装置及工艺。微藻与稻壳进入搅拌罐后搅拌至浆态化，随着吹扫气氮气先进入上级储料罐，再进入下级储料罐，通过下级储料罐底部的螺旋给料装置进入水热反应釜中高温高压水解液化，产物分为气液固三相反应完成后，将高温蒸汽；气相和液相分别从反应釜顶部和底部进送入气液分离器，分离得到的液态产物低压下分为油相和水相，水相直接排出，油相则收集利用；固相水热反应釜中的固态残渣从反应釜底部排出。

Description

一种微藻与稻壳混合连续水热法制油的装置及工艺
技术领域
本发明属于生物质能领域，具体涉及一种微藻与稻壳混合连续水热法制油的装置及工艺。
技术背景
生物质能源有着清洁，可再生等诸多优点。合理开发利用生物质能源，不仅能降低对传统化石燃料的依赖，还能减少环境污染，缓解温室效应。生物质液化的利用方式可以分为热解液化和水解液化。热解液化适用于秸秆，稻壳等含水量低的陆生生物质，而水解液化适用于海藻，微藻等含水量高的水生生物质。含水量高的生物质水解液化，无需进行脱水干燥，可以达到节省能源的目地。由于目前的水解液化几乎都是高压反应釜的间歇式操作，难以实现大规模的生产利用，所以研究开发连续水热反应的装置显得尤为重要。
发明内容
本发明的目地就是提供微藻与稻壳混合连续水热法的液化装置，该装置水解含水量高的生物质无需再脱水干燥，可以根据反应所需要的最佳温度和压力条件控制温度，易于操作，水解率高，耗能低，方便大规模工业化生产。
本发明的技术方案：
一种微藻与稻壳混合连续水热法制油的装置，包括微藻加料仓、稻壳加料仓、搅拌罐、上级储料罐、下级储料罐、水热反应釜、气液分离器，它们的连接方式为：所述微藻加料仓与稻壳加料仓并联之后与搅拌罐相连，搅拌罐与上级储料罐相连，上级储料罐与下级储料罐相连，下级储料罐通过螺旋给料装置与水热反应釜相连，水热反应釜的出气口与气液分离器的进气口连接，气液分离器的出气口和出料口均与外部装置连接。
所述上级储料罐和下级储料罐之间有电子阀门，所述下级储料罐的底部和水热反应釜的进料口均有电子阀门；
所述水热反应釜底部的排渣口形状为60度的锥形，便于固体残渣的排出。
利用本发明所述装置进行微藻与稻壳混合连续水热法制油的工艺，具体步骤包括：
步骤1：微藻与稻壳混合后搅拌至浆态化后,在氮气吹扫下进入上级储料罐；
步骤2：上级储料罐储料完毕后打开上级储料罐和下级储料罐之间的电子阀门，让混合浆液进入下级储料罐。
步骤3：下级储料罐储料完毕后，打开下级储料罐底部的电子阀门，混合浆液进入螺旋给料装置。
步骤4：水热反应釜进料口的电子阀门打开，螺旋给料装置启动，混合浆液被推入水热反应釜中反应。
步骤5：反应完毕后，打开水热反应釜出气口将高温高压蒸汽送入气液分离器，再打开水热反应釜底部排渣口排出固态残渣，保持水热反应釜的温度，然后进料，开始下一次反应。
稻壳粉碎成2mm～5mm大小的粉末状，与微藻进行混合，所述稻壳和微藻的质量比为1:3～3:1的混合，搅拌时间5～15分钟。
下级储料罐底部的螺旋给料装置每次启动15s，每次进料达到水热反应釜体积的2/5～4/5，水热反应釜的操作温度280℃～380℃，操作压力22MPa～25MPa，操作时间30分钟。
下级储料罐底部和水热反应釜进料口均设有自动阀门，当螺旋给料装置启动15s后，水热反应釜进料口的电子阀门关闭，停止进料，下级储料罐底部的电子阀门打开，填料至螺旋给料装置，当水热反应釜再次进料时，下级储料罐底部的电子阀门关闭，防止压力反噬，水热反应釜进料口的电子阀门打开，启动螺旋给料装置进料至水热反应釜。
每次进料至水热反应釜后，对水热反应釜中充氮气，充至水热反应釜压力达到3MPa～5MPa，停止充气，升温，根据压力确定温度，当水热反应釜压力达到22MPa～25MPa时，停止加热。
上级储料罐与下级储料罐之间有电子阀门，物料从搅拌罐进入上级储料罐内采用氮气吹扫保护送料，送料时上级储料罐与下级储料罐之间的电子阀门关闭。
本发明的有益效果：
（1）微藻与稻壳有协同机理，混合水解可以提高生物油的产量；
（2）微藻自身含水率高，与稻壳混合后无需再加水，可以直接搅拌后进行反应；
（3）该装置可以实现连续水解反应，节省人力物力；
（4）对水热反应釜充氮气可以解决反应物水分质量不定导致的压力达不到要求的问题；
（5）能够根据反应所需最佳压力条件控制反应温度，简单方便，节省能源；
（6）水解出的生物油含氧量低，热值高，质量好；
（7）两级储料罐的设置，第一可以避免氮气吹扫物料时，氮气会进入反应釜，第二可以防止反应釜中气体的逆流。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
附图标记说明：
1.微藻加料仓、2.稻壳加料仓、3.搅拌罐、4.上级储料罐、5.下级储料罐、6.水热反应釜、7.气液分离器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的介绍：一种微藻与稻壳混合连续水热法制油的装置及工艺，装置包括微藻加料仓1、稻壳加料仓2、搅拌罐3、上级储料罐4、下级储料罐5、水热反应釜6、气液分离器7。它们的连接方式为微藻加料仓1与稻壳加料仓2并联之后与搅拌罐3相连，搅拌罐3与上级储料罐4相连，上级储料罐4与下级储料罐5相连，下级储料罐5通过螺旋给料装置与水热反应釜6相连，水热反应釜6顶部与气液分离器7顶部相连，水热反应釜6底部与气液分离器7中部相连。
上级储料罐4和下级储料罐5之间有电子阀门，下级储料罐5底部和水热反应釜6的进料口也有电子阀门，水热反应釜6底部的排渣口形状为60度的锥形。
上级储料罐4与下级储料罐5之间的电子阀门关闭，微藻与稻壳分别从微藻加料仓1和稻壳加料仓2按质量比为1:3～3:1进入搅拌罐3中搅拌，搅拌时间5～15分钟，搅拌至浆化后，在氮气吹扫下进入上级储料罐4，待上级储料罐4满后，打开上级储料罐4与下级储料罐5之间的电子阀门，物料进入下级储料罐5，下级储料罐5满仓后，关闭上级储料罐4与下级储料罐5之间的电子阀门，打开下级储料罐5底部的电子阀门，物料进入下级储料罐5底部的螺旋给料装置之后，关闭下级储料罐5底部的电子阀门，打开水热反应釜6进料口的电子阀门，启动螺旋给料装置，15s后，水热反应釜6进料口的电子阀门关闭，螺旋给料装置停止转动，进料完毕，进料达到水热反应釜6的2/5～4/5，对水热反应釜6中充氮气，充至水热反应釜6压力达到3MPa～5MPa，停止充气，升温，根据压力确定温度，当水热反应釜6压力达到22MPa～25MPa，温度达到280℃～380℃时，停止加热，反应时间为25～35分钟，反应完成后，将高温蒸汽从反应釜顶部送入气液分离器，分离得到的液态产物低压下为油相和水相，水相直接排出，油相则收集利用；水热反应釜中的固态残渣从反应釜底部排出。产物排出后，保持水热反应釜6的温度，然后进料，开始下一次反应。

Claims (9)

1.一种微藻与稻壳混合连续水热法制油的装置，其特征在于，包括微藻加料仓（1）、稻壳加料仓（2）、搅拌罐（3）、上级储料罐（4）、下级储料罐（5）、水热反应釜（6）、气液分离器（7），所述微藻加料仓（1）与稻壳加料仓（2）并联之后与搅拌罐（3）相连，搅拌罐（3）与上级储料罐（4）相连，上级储料罐（4）与下级储料罐（5）相连，下级储料罐（5）通过螺旋给料装置与水热反应釜（6）相连，水热反应釜（6）的出气口与气液分离器（7）的进气口连接，气液分离器（7）的出气口和出料口均与外部装置连接。
2.根据权利要求书1所述的微藻与稻壳混合连续水热法制油的装置，其特征在于，所述上级储料罐（4）和下级储料罐（5）之间有电子阀门，所述下级储料罐（5）的底部和水热反应釜（6）的进料口均有电子阀门。
3.根据权利要求书1所述的微藻与稻壳混合连续水热法制油的装置，其特征在于，所述水热反应釜（6）底部的排渣口形状为60度的锥形。
4.采用权利要求1至3中任一项所述的装置进行微藻与稻壳混合连续水热法制油的工艺，其特征在于，具体步骤包括：
步骤1：微藻与稻壳混合后搅拌至浆态化后；在氮气吹扫下进入上级储料罐（4）；
步骤2：上级储料罐（4）储料完毕后打开上级储料罐（4）和下级储料罐（5）之间的电子阀门，让混合浆液进入下级储料罐（5）；
步骤3：下级储料罐（5）储料完毕后，打开下级储料罐（5）底部的电子阀门，混合浆液进入螺旋给料装置；
步骤4：水热反应釜（6）进料口的电子阀门打开，螺旋给料装置启动，混合浆液被推入水热反应釜（6）中反应；
步骤5：反应完毕后，打开水热反应釜（6）出气口将高温高压蒸汽送入气液分离器（7），再打开水热反应釜（6）底部排渣口排出固态残渣，保持水热反应釜（6）的温度，然后进料，开始下一次反应。
5.根据权利要求4所述的微藻与稻壳混合连续水热法制油的工艺，其特征在于，稻壳粉碎成2mm～5mm大小的粉末状，与微藻进行混合，所述稻壳和微藻的质量为1:3～3:1，搅拌时间5～15分钟。
6.根据权利要求4所述的微藻与稻壳混合连续水热法制油的工艺，其特征在于，下级储料罐（5）底部的螺旋给料装置每次启动15s，每次进料达到水热反应釜体积的2/5～4/5，水热反应釜（6）的操作温度280℃～380℃，操作压力22MPa～25MPa，操作时间30分钟。
7.根据权利要求4所述的微藻与稻壳混合连续水热法制油的工艺，其特征在于，下级储料罐（5）底部和水热反应釜（6）进料口均设有自动阀门，当螺旋给料装置启动15s后，水热反应釜（6）进料口的电子阀门关闭，停止进料，下级储料罐（5）底部的电子阀门打开，填料至螺旋给料装置，当水热反应釜（6）再次进料时，下级储料罐（5）底部的电子阀门关闭，防止压力反噬，水热反应釜（6）进料口的电子阀门打开，启动螺旋给料装置进料至水热反应釜（6）。
8.根据权利要求4所述的微藻与稻壳混合连续水热法制油的工艺，其特征在于，每次进料至水热反应釜（6）后，对水热反应釜（6）中充氮气，充至水热反应釜（6）压力达到3MPa～5MPa，停止充气，升温，根据压力确定温度，当水热反应釜（6）压力达到22MPa～25MPa时，停止加热。
9.根据权利要求4所述的微藻与稻壳混合连续水热法制油的工艺，其特征在于，上级储料罐（4）与下级储料罐（5）之间有电子阀门，物料从搅拌罐（3）进入上级储料罐（4）内采用氮气吹扫保护送料，送料时上级储料罐（4）与下级储料罐（5）之间的电子阀门关闭。
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