一種超聲波乙醇－水體系的生物質生物油制取系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種超聲波乙醇－水體系的生物質生物油制取系統，包括超聲波高壓反應罐、離心分離機、固體燃料回收倉、第一蒸餾裝置、第二蒸餾裝置、第一離心萃取器、第二離心萃取器、第三離心萃取器、第四離心萃取器、第一輸送泵、第二輸送泵、壓縮泵、無水乙醇儲存罐，萃取劑儲存罐、無水乙醇回收罐、萃取劑回收罐、氣體儲存罐、氣體回收罐和廢液回收罐等。本系統在亞/超臨界條件下，超聲波高壓反應罐利用超聲波的空化效應與乳化效應，配合乙醇/水溶液對生物質進行液化，可用于多種生物質的生物油提取。產生的固液混合物通過離心分離機分離、第一蒸餾裝置蒸餾、離心萃取器萃取、第二蒸餾裝置蒸餾后制備出生物油。
【專利說明】
一種超聲波乙醇一水體系的生物質生物油制取系統
技術領域
[0001]本實用新型涉及生物質生物油制取領域，尤其涉及一種超聲波乙醇一水體系的生物質生物油制取系統。
【背景技術】
[0002]隨著快速發展，人類對石油的需求日益加劇，石油的供需關系制約著全世界的經濟發展。目前，全球石油資源日益減少，逐漸枯竭。因而，大力發展可再生清潔燃料至關重要，也是必然的趨勢。生物油是未來值得大力推廣到可再生能源之一，生物油有望取代天然氣、汽柴油等化石燃料成為未來主要的交通燃料，具有廣闊的應用前景。地球生物每年通過光合作用生產的生物質總量達到1440?1800億噸(干重)，其能量是全球能源消耗總量的10?20倍。而我國生物質資源豐富，從長遠角度看，生物質是我國生物油的理想原料。
[0003]液化制取生物質生物油是先將生物質分解成小分子，然后重聚成油性化合物。在液化過程，作為供氫溶劑的溶液，通過傳遞氫自由基，達到降低液化產物的含氧量的目的，同時還起到穩定中間產物的作用，防止液化中間產物聚合成大分子化合物(如殘渣、瀝青質等)，目前常用的供氫溶劑為醇-水混合溶劑;另一方面，生物質原料無需干燥就可以進行液化處理。同時設置反應在亞-超臨界溶液的條件下可得到熱值更高的生物油。
[0004]為了提高生物質生物油產量，目前大多數技術方法都會在前期對生物質進行破壁以及在反應過程中進行攪拌均一化，其主要手段是機械粉碎和磁力攪拌。這種方法大多用于實驗室研究，不利于工業生產。
【發明內容】
[0005]本實用新型的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種超聲波乙醇一水體系的生物質生物油制取系統。在超聲波高壓反應罐中，以乙醇/水混合溶劑為介質，利用超聲波對生物質細胞壁的破壞作用，提高生物質油脂提取率，本實用新型處理量大，可實現工業化生產。
[0006]本實用新型通過下述技術方案實現:
[0007]—種超聲波乙醇一水體系的生物質生物油制取系統，包括超聲波高壓反應罐8、離心分離機22、固體燃料回收倉23、第一蒸餾裝置25、第二蒸餾裝置34、第一離心萃取機28、第二離心萃取機29、第三離心萃取機30、第四離心萃取劑31、第一輸送栗21、第二輸送栗27、無水乙醇儲存罐7、萃取劑儲存罐35、無水乙醇回收罐24、萃取劑回收罐33、儲料罐6、儲油罐36、氣體儲存罐2、氣體回收罐1、第一廢液回收罐26、第二廢液回收罐32 ；
[0008]所述超聲波高壓反應罐8上設置有高壓反應罐物料入口9、高壓反應罐醇/水入口
11、超聲波反應器與超聲波換能器18、高壓反應罐料液出口 19、高壓反應罐料液出口閥門20、高壓反應罐溢流口 13、高壓反應罐進氣口 14、高壓反應罐排氣口 15;
[0009]所述離心分離機22上設置有離心分離機入口 37、離心分離機液體出口 39、離心分咼機固體出口 38;
[0010]所述第一蒸餾裝置25設置有第一蒸餾裝置入口40、第一蒸餾裝置有機溶液出口42、第一蒸餾裝置水-生物油出口 41;
[0011]所述第一離心萃取機28、第二離心萃取機29、第三離心萃取機30和第四離心萃取劑31分別設置有:萃取母液入口47、48、49、50，以及有機溶液入口55、56、57、58，以及萃殘液出口43、44、45、46，還設有萃取劑相生物油出口51、52、53、54;
[0012]所述第二蒸餾裝置34設置有第二蒸餾裝置入口59、第二蒸餾裝置有機溶液出口60，第二蒸餾裝置生物油出口 61;
[0013]所述氣體儲存罐2通過閘閥二5連接高壓反應罐進氣口 14，所述高壓反應罐排氣口15通過閘閥一 3依次連接壓縮栗4、氣體回收罐I;儲料罐6與高壓反應罐物料入口 9連接;無水乙醇儲存罐7與高壓反應罐醇/水入口 11連接；
[0014]所述高壓反應罐料液出口19依次與第一輸送栗21、離心分離機22連接、第一蒸餾裝置入口 40相連；
[0015]所述離心分離機22的離心分離機固體出口38與固體燃料回收倉23連接;所述第一蒸餾裝置25的第一蒸餾裝置水-生物油出口 41與第二輸送栗27連接，之后分兩路分別與第一離心萃取機28和第二離心萃取機29連接；
[0016]所述第一離心萃取機28與第三離心萃取機30連接，所述第二離心萃取機29與第四離心萃取機31連接;第四離心萃取機有機溶液入口 58和第三離心萃取機有機溶液入口 57分別與萃取劑儲存罐35連接；
[0017]第三離心萃取機萃取劑相生物油出口53和第四離心萃取機萃取劑物油出口 54并聯后，依次連接第二蒸餾裝置入口 59、儲油罐36;第一蒸餾裝置有機溶液出口 42與無水乙醇回收罐24連接，第二蒸餾裝置有機溶液出口 60與萃取劑回收罐33連接。
[0018]所述超聲波高壓反應罐8還包括壓力表10、熱電偶17、攪拌裝置16、操作面板12;所述壓力表10、操作面板12設置于超聲波高壓反應罐8頂壁上部，所述熱電偶17、攪拌裝置16設置于超聲波高壓反應罐8內部，所述攪拌裝置16槳葉為同軸兩層長方形平板，呈90°分布，攪拌裝置16可階段性順時針逆時針轉動，所述熱電偶17由超聲波高壓反應罐8的頂壁伸入超聲波高壓反應罐8內部。
[0019]高壓反應罐物料入口9與高壓反應罐醇/水入口 11分別設置在超聲波高壓反應罐8罐頂壁上部的兩側，構成該反應區域的入口 ；高壓反應罐料液出口 19設置于超聲波高壓反應罐8下端底部，構成該反應區域的出口 ；高壓反應罐進氣口 14、高壓反應罐排氣口 15設置在超聲波高壓反應罐8的側壁，且高壓反應罐排氣口 15布置位置高于高壓反應罐進氣口 14。
[0020]所述第一離心萃取機28萃殘液出口43連接第一廢液回收罐26。
[0021]所述第二離心萃取機29的萃殘液出口44連接第二廢液回收罐32。
[0022]本實用新型相對于現有技術，具有如下的優點及效果:
[0023]本實用新型可用于多種生物質的生物油提取，超聲波高壓反應罐中的超聲波發生器產生高頻振蕩信號由超聲波換能器產生高頻機械振蕩波傳播到反應混合液中，利用超聲波空化效應與乳化效應加速化學反應速率。同時超聲波高壓反應罐采用兩層攪拌器攪拌，使料液溫度均勻升高，液化完畢后通過離心分離機固體燃料與含有生物油的液體分離，分離完畢后由蒸饋裝置分離有機溶液與水-生物油，蒸饋完畢后用兩套萃取裝置萃取，旨在確保工藝流程的連續進行萃取方式為連續逆流萃取，使得溶質與溶劑的混合更徹底，分離的效果也比普通逆流萃取依靠萃取動力學和栗的渦轉所產生的吸力進行逆流萃取好的多，萃取劑可使用二氯甲烷，萃取完畢后用蒸餾裝置分離有機溶液與生物油，本實用新型充分利用沿海海洋生物資源的優勢，實現生物質生物油制取工業化，具有工藝簡單、反應條件溫和、環境友好等優點。
【附圖說明】
[0024]圖1為本實用新型超聲波乙醇一水體系的生物質生物油制取系統結構示意圖。
[0025]圖2為圖1中所不超聲波尚壓反應觸8結構不意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結合具體實施例對本實用新型作進一步具體詳細描述。
[0027]實施例
[0028]如圖1、2所示。本實用新型公開了一種超聲波乙醇一水體系的生物質生物油制取系統，其特征在于包括超聲波高壓反應罐8、離心分離機22、固體燃料回收倉(23)、第一蒸餾裝置25、第二蒸餾裝置34、第一離心萃取機28、第二離心萃取機29、第三離心萃取機30、第四離心萃取劑31、第一輸送栗21、第二輸送栗27、無水乙醇儲存罐7、萃取劑儲存罐35、無水乙醇回收罐24、萃取劑回收罐33、儲料罐6、儲油罐36、氣體儲存罐2、氣體回收罐1、第一廢液回收罐26、第二廢液回收罐32;
[0029]所述超聲波高壓反應罐8上設置有高壓反應罐物料入口9、高壓反應罐醇/水入口
11、超聲波反應器與超聲波換能器18、高壓反應罐料液出口 19、高壓反應罐料液出口閥門20、高壓反應罐溢流口 13、高壓反應罐進氣口 14、高壓反應罐排氣口 15;
[0030]所述離心分離機22上設置有離心分離機入口 37、離心分離機液體出口 39、離心分咼機固體出口 38;
[0031]所述第一蒸餾裝置25設置有第一蒸餾裝置入口40、第一蒸餾裝置有機溶液出口42、第一蒸餾裝置水-生物油出口 41;
[0032]所述第一離心萃取機28、第二離心萃取機29、第三離心萃取機30和第四離心萃取劑31分別設置有:萃取母液入口47、48、49、50，以及有機溶液入口55、56、57、58，以及萃殘液出口43、44、45、46，還設有萃取劑相生物油出口51、52、53、54;
[0033]所述第二蒸餾裝置34設置有第二蒸餾裝置入口59、第二蒸餾裝置有機溶液出口60，第二蒸餾裝置生物油出口 61;
[0034]所述氣體儲存罐2通過閘閥二5連接高壓反應罐進氣口 14，所述高壓反應罐排氣口15通過閘閥一 3依次連接壓縮栗4、氣體回收罐I;儲料罐6與高壓反應罐物料入口 9連接;無水乙醇儲存罐7與高壓反應罐醇/水入口 11連接；
[0035]所述高壓反應罐料液出口19依次與第一輸送栗21、離心分離機22連接、第一蒸餾裝置入口 40相連；
[0036]所述離心分離機22的離心分離機固體出口38與固體燃料回收倉23連接;所述第一蒸餾裝置25的第一蒸餾裝置水-生物油出口 41與第二輸送栗27連接，之后分兩路分別與第一離心萃取機28和第二離心萃取機29連接；
[0037]所述第一離心萃取機28與第三離心萃取機30連接，所述第二離心萃取機29與第四離心萃取機31連接;第四離心萃取機有機溶液入口 58和第三離心萃取機有機溶液入口 57分別與萃取劑儲存罐35連接；
[0038]第三離心萃取機萃取劑相生物油出口53和第四離心萃取機萃取劑物油出口 54并聯后，依次連接第二蒸餾裝置入口 59、儲油罐36;第一蒸餾裝置有機溶液出口 42與無水乙醇回收罐24連接，第二蒸餾裝置有機溶液出口 60與萃取劑回收罐33連接。
[0039]所述超聲波高壓反應罐8還包括壓力表10、熱電偶17、攪拌裝置16、操作面板12;所述壓力表10、操作面板12設置于超聲波高壓反應罐8頂壁上部，所述熱電偶17、攪拌裝置16設置于超聲波高壓反應罐8內部，所述攪拌裝置16槳葉為同軸兩層長方形平板，呈90°分布，攪拌裝置16可階段性順時針逆時針轉動，所述熱電偶17由超聲波高壓反應罐8的頂壁伸入超聲波高壓反應罐8內部。
[0040]高壓反應罐物料入口9與高壓反應罐醇/水入口 11分別設置在超聲波高壓反應罐8罐頂壁上部的兩側，構成該反應區域的入口 ；高壓反應罐料液出口 19設置于超聲波高壓反應罐8下端底部，構成該反應區域的出口 ；高壓反應罐進氣口 14、高壓反應罐排氣口 15設置在超聲波高壓反應罐8的側壁，且高壓反應罐排氣口 15布置位置高于高壓反應罐進氣口 14。
[0041]所述第一離心萃取機28萃殘液出口43連接第一廢液回收罐26。
[0042]所述第二離心萃取機29的萃殘液出口44連接第二廢液回收罐32。
[0043]采用本實用新型超聲波乙醇一水體系的生物質生物油制取系統，制取生物質生物油的方法，可通過如下步驟實現:
[0044]打開高壓反應罐物料入口9加入未經干燥研磨的原始生物質，打開高壓反應罐醇/水入口 11加入醇/水溶液，根據具體工藝條件和生物質處理量設置超聲波高壓反應罐8的加熱溫度，打開閘閥一3，同時打開閘閥二5并啟動壓縮栗4連通超聲波高壓反應罐8與氣體回收罐I，當超聲波高壓反應罐8內部壓力達到額定值后關閉閘閥一3、閘閥二5和壓縮栗4，運行超聲波高壓反應罐8，超聲波高壓反應罐8工作完畢后打開高壓反應罐料液出口閥門20，啟動第一輸送栗21將固液混合物送入離心分離機22，離心分離完畢后關停離心分離機22，固體燃料由離心分離機固體出口 28排至固體燃料回收倉23，液體由離心分離機液體出口 39排出送入第一蒸餾裝置入口 40，蒸餾完畢后有機溶液由第一蒸餾裝置有機溶液出口 42排入無水乙醇回收罐24，水-生物油由第一蒸餾裝置水-生物油出口41排出，打開第二輸送栗27，分兩路將混合溶液送入第一離心萃取器萃取母液入口 47、第二離心萃取器萃取母液入口48，萃取劑溶液由萃取劑儲存罐35排出經第三離心萃取器有機溶液入口 57、第四離心萃取器有機溶液入口 58分別送入第三離心萃取機30、第四離心萃取機31，萃殘液由第一離心萃取器萃殘液出口 43、第二離心萃取器萃殘液出口 44分別送入第一廢液回收罐24、第二廢液回收罐32，萃取劑相生物油由第三離心萃取器萃取劑相生物油出口 53、第四離心萃取器萃取劑相生物油出口 54經第二蒸餾裝置入口 59送入第二蒸餾裝置34，蒸餾完畢后有機溶液由第二蒸餾裝置有機溶液出口 60送入萃取劑回收罐33，生物油由第二蒸餾裝置生物油出口 61送入儲油罐36。
[0045]如上所述，便可較好地實現本實用新型。
[0046]本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種超聲波乙醇一水體系的生物質生物油制取系統，其特征在于包括超聲波高壓反應罐(8)、離心分離機(22)、固體燃料回收倉(23)、第一蒸餾裝置(25)、第二蒸餾裝置(34)、第一離心萃取機(28)、第二離心萃取機(29)、第三離心萃取機(30)、第四離心萃取機(31)、第一輸送栗(21)、第二輸送栗(27)、無水乙醇儲存罐(7)、萃取劑儲存罐(35)、無水乙醇回收罐(24)、萃取劑回收罐(33)、儲料罐(6)、儲油罐(36)、氣體儲存罐(2)、氣體回收罐(I)、第一廢液回收罐(26)、第二廢液回收罐(32); 所述超聲波高壓反應罐(8)上設置有高壓反應罐物料入口(9)、高壓反應罐醇/水入口(11)、超聲波反應器與超聲波換能器(18)、高壓反應罐料液出口( 19)、高壓反應罐料液出口閥門(20)、高壓反應罐溢流口( 13)、高壓反應罐進氣口( 14)、高壓反應罐排氣口( 15); 所述離心分離機(22)上設置有離心分離機入口(37)、離心分離機液體出口( 39)、離心分咼機固體出口(38)； 所述第一蒸餾裝置(25)設置有第一蒸餾裝置入口(40)、第一蒸餾裝置有機溶液出口(42)、第一蒸餾裝置水-生物油出口(41); 所述第一離心萃取機(28)、第二離心萃取機(29)、第三離心萃取機(30)和第四離心萃取機(31)分別設置有:萃取母液入口( 47、48、49、50)，以及有機溶液入口( 55、56、57、58)，以及萃殘液出口(43、44、45、46)，還設有萃取劑相生物油出口(51、52、53、54)； 所述第二蒸餾裝置(34)設置有第二蒸餾裝置入口(59)、第二蒸餾裝置有機溶液出口(60),第二蒸餾裝置生物油出口(61); 所述氣體儲存罐(2)通過閘閥二(5)連接高壓反應罐進氣口(14)，所述高壓反應罐排氣口(15)通過閘閥一 (3)依次連接壓縮栗(4)、氣體回收罐(I);儲料罐(6)與高壓反應罐物料入口9連接;無水乙醇儲存罐(7)與高壓反應罐醇/水入口(11)連接； 所述高壓反應罐料液出口(19)依次與第一輸送栗(21)、離心分離機(22)、第一蒸餾裝置入口(40)相連； 所述離心分離機(22)的離心分離機固體出口(38)與固體燃料回收倉(23)連接;所述第一蒸餾裝置(25)的第一蒸餾裝置水-生物油出口(41)與第二輸送栗(27)連接，之后分兩路分別與第一離心萃取機(28)和第二離心萃取機(29)連接； 所述第一離心萃取機(28)與第三離心萃取機(30)連接，所述第二離心萃取機(29)與第四離心萃取機(31)連接;第四離心萃取機有機溶液入口(58)和第三離心萃取機有機溶液入口(57)分別與萃取劑儲存罐(35)連接； 第三離心萃取機萃取劑相生物油出口(53)和第四離心萃取機萃取劑物油出口(54)并聯后，依次連接第二蒸餾裝置入口(59)、儲油罐(36);第一蒸餾裝置有機溶液出口(42)與無水乙醇回收罐(24)連接，第二蒸餾裝置有機溶液出口(60)與萃取劑回收罐(33)連接。2.根據權利要求1所述超聲波乙醇一水體系的生物質生物油制取系統，其特征在于，所述超聲波高壓反應罐(8)還包括壓力表(10)、熱電偶(17)、攪拌裝置(16)、操作面板(12);所述壓力表(10)、操作面板(12)設置于超聲波高壓反應罐(8)頂壁上部，所述熱電偶(17)、攪拌裝置(16)設置于超聲波高壓反應罐(8)內部，所述攪拌裝置(16)槳葉為同軸兩層長方形平板，呈90°分布，攪拌裝置(16)可階段性順時針逆時針轉動，所述熱電偶(17)由超聲波高壓反應罐(8)的頂壁伸入超聲波高壓反應罐(8)內部。3.根據權利要求1所述超聲波乙醇一水體系的生物質生物油制取系統，其特征在于，高壓反應罐物料入口(9)與高壓反應罐醇/水入口(11)分別設置在超聲波高壓反應罐(8)罐頂壁上部的兩側，構成該反應區域的入口；高壓反應罐料液出口(19)設置于超聲波高壓反應罐(8)下端底部，構成該反應區域的出口；高壓反應罐進氣口(14)、高壓反應罐排氣口(15)設置在超聲波高壓反應罐(8)的側壁，且高壓反應罐排氣口(15)布置位置高于高壓反應罐進氣口(14)。4.根據權利要求1所述超聲波乙醇一水體系的生物質生物油制取系統，其特征在于，所述第一離心萃取機(28)萃殘液出口(43)連接第一廢液回收罐(26)。5.根據權利要求1所述超聲波乙醇一水體系的生物質生物油制取系統，其特征在于，所述第二離心萃取機(29)的萃殘液出口(44)連接第二廢液回收罐(32)。
【文檔編號】C10G7/00GK205473596SQ201620096908
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年1月29日
【發明人】楊承, 王旭升, 馬曉茜, 彭曉為
【申請人】華南理工大學