[發(fā)明專利]一種利用電廠抽汽微藻水熱液化制取生物油的裝置和工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610003104.7
• 申請(qǐng)日: 2016-01-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105647594B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王爽;孫超群;曹斌;王謙;何志霞;胡亞敏
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): C10L1/00
• 分類號(hào): C10L1/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于能源利用領(lǐng)域，涉及到微藻水熱液化制取生物油的工藝和裝置，特別涉及利用電廠汽輪機(jī)做過(guò)功的部分高溫高壓水蒸汽實(shí)現(xiàn)水熱液化的反應(yīng)條件。

背景技術(shù)

為解決能源問(wèn)題，我國(guó)對(duì)生物質(zhì)能的研究陸續(xù)展開(kāi)。目前，生物質(zhì)原料來(lái)源多種多樣，但多面臨著原料供應(yīng)不足，原料成本高，原料與糧食作物的沖突以及轉(zhuǎn)化工藝缺陷的問(wèn)題。微藻是一種光合速率、生長(zhǎng)速率高的碳三植物。在生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化領(lǐng)域中，相比于其他生物質(zhì)，微藻養(yǎng)殖不與糧食作物爭(zhēng)奪陸地空間，光合速率高、可積累大量油脂。對(duì)生物質(zhì)的利用方式中，生物油是近年來(lái)大規(guī)模發(fā)展的生物液體燃料之一，具有無(wú)污染、可再生、來(lái)源廣泛等一系列優(yōu)點(diǎn)。快速熱裂解制油是一種較多采用的工藝。但熱裂解工藝只能轉(zhuǎn)化低水分含量的物料，對(duì)于高含水率的生物質(zhì)，需進(jìn)行干燥處理，成本高。

水熱液化相比于快速熱裂解工藝，雖然水熱液化工藝生物油產(chǎn)率相對(duì)較低，但適用于高含水量的生物質(zhì)原料，生物質(zhì)的水熱液化反應(yīng)一般采用臨界狀態(tài)的水作為溶劑，在臨界狀態(tài)下水具有類似于有機(jī)溶劑的性質(zhì)，與生物質(zhì)發(fā)生熱化學(xué)轉(zhuǎn)化反應(yīng)制取生物油。但常規(guī)水熱液化制取生物油工藝加熱速率低，能耗高。

因此，希望提供一種原料來(lái)源充足，不與糧征地，工藝能耗、成本低的裝置及工藝。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種利用電廠汽輪機(jī)抽汽進(jìn)行微藻水熱液化制取生物油的裝置，完全適配于類似微藻的高含水率生物質(zhì)，并降低傳統(tǒng)工藝對(duì)于實(shí)現(xiàn)反應(yīng)條件的高能耗及成本。

發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種利用電廠汽輪機(jī)抽汽進(jìn)行微藻水熱液化制取生物油的裝置，包括：高壓釜內(nèi)隔層、高壓釜外隔層、汽輪機(jī)四抽水蒸汽入口、高壓釜內(nèi)隔層給汽閥門，高壓釜外隔層給汽閥門、一級(jí)給料閥門、二級(jí)給料閥門、冷凝罐；

汽輪機(jī)四抽水蒸汽入口分為兩路，一路通過(guò)高壓釜內(nèi)隔層給汽閥門連接高壓釜內(nèi)隔層，所述高壓釜內(nèi)隔層的出口處通過(guò)第一閥門與冷凝罐相連；另一路通過(guò)高壓釜外隔層給汽閥門連接高壓釜外隔層；所述高壓釜外隔層的出口處通過(guò)第二閥門與冷凝罐相連；

所述高壓釜內(nèi)隔層還設(shè)有給料段，且給料段與高壓釜內(nèi)隔層給汽閥門位于高壓釜同側(cè)，所述給料段上由外側(cè)向內(nèi)側(cè)依次設(shè)有一級(jí)給料閥門和二級(jí)給料閥門；

所述一級(jí)給料閥門處有氣力輸送端口，所述氣力輸送端口連接外部裝置進(jìn)行通氣。

抽取電廠汽輪機(jī)四抽1MPa-1.2MPa、360℃-400℃水蒸汽，通過(guò)汽輪機(jī)四抽水蒸汽入口送入高壓釜中。

所述高壓釜內(nèi)隔層的進(jìn)口與出口之間設(shè)有催化劑濾層，放置HZSM-5催化劑。

高壓釜內(nèi)隔層進(jìn)行水熱液化反應(yīng)，高壓釜外隔層通入分流的汽輪機(jī)四抽水蒸汽作為高壓釜熱源，所述高壓釜內(nèi)隔層與高壓釜外隔層內(nèi)均設(shè)有測(cè)溫與測(cè)壓點(diǎn)。

所述給料段為角度向上傾斜設(shè)置，與水平面呈30°~45°。

采用上述的裝置進(jìn)行微藻水熱法制取生物油，具體步驟包括：

步驟1：將微藻和乙醇按1:8-1:12的配比調(diào)制，制得微藻藻漿；

步驟2：給料：打開(kāi)一級(jí)給料閥門，進(jìn)行第一段給料，給料結(jié)束后關(guān)閉一級(jí)給料閥門，打開(kāi)二級(jí)給料閥門將原料送入高壓釜內(nèi)隔層；

步驟3：兩段給料完成后，通過(guò)氣力輸送端口通入高壓釜內(nèi)隔層氫氣，對(duì)高壓釜內(nèi)隔層的空氣進(jìn)行2-3次置換，排出空氣；

步驟4：打開(kāi)高壓釜內(nèi)隔層給汽閥門與高壓釜外隔層給汽閥門，汽輪機(jī)四抽水蒸汽分為兩路輸送，通入高壓釜內(nèi)隔層與高壓釜外隔層，高壓釜內(nèi)層內(nèi)水蒸汽達(dá)到壓力平衡后即關(guān)閉高壓釜內(nèi)隔層閥門停止給汽輸送；另一路汽輪機(jī)四抽水蒸汽通入高壓釜外隔層中作為加熱熱源，壓力平衡后關(guān)閉高壓釜外隔層給汽閥門停止輸送，在高壓釜外隔層溫度降低至330℃-360℃以下時(shí)繼續(xù)置換通汽；

步驟5；反應(yīng)10-90min后反應(yīng)停止，關(guān)閉汽輪機(jī)四抽水蒸汽入口閥門、11，打開(kāi)高壓釜內(nèi)隔層的第一閥門，將高壓氣體排入冷凝罐中，冷凝后進(jìn)一步分離。

步驟1中，每次進(jìn)料量在高壓釜內(nèi)隔層容積的1/3-2/3；

本發(fā)明工藝中，給料前還包括在高壓釜內(nèi)隔層的進(jìn)口與出口之間設(shè)置催化劑濾層，并在催化劑濾層上放置HZSM-5催化劑的步驟。

與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）微藻水熱液化制取生物油的工藝中，利用了電廠汽輪機(jī)做過(guò)部分功的第四級(jí)抽汽，以此實(shí)現(xiàn)液化的高溫高壓反應(yīng)條件。一方面利用了汽輪機(jī)四抽的能量，節(jié)約了一般工藝用電加熱達(dá)到臨界條件的巨大能耗；另一方面實(shí)現(xiàn)了快速升溫，提升了制取生物油的品質(zhì)。