[發明專利]蒸汽再壓縮和熱量交換集成的微藻油脂萃取系統

在審

• 申請號: 201710394226.8
• 申請日: 2017-05-28
• 公開（公告）號: CN107189854A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 宋春風;謝美連;孫亞偉;劉慶嶺;紀娜;付連文;溫宏偉
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C11B1/10
• 分類號: C11B1/10;C11B1/04;C11B3/00;C11B3/12
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 程小艷

技術領域

本發明涉及微藻高能效處理技術領域，具體涉及一種蒸汽再壓縮和熱量交換集成的微藻油脂萃取系統。

背景技術

化石燃料的逐漸衰竭及其導致的溫室效應等問題促進了可再生能源的快速發展。生物能源展現了可持續性、環境友好性以及很好地適應性，此外，生物能源還可以降低CO₂的排放，是一種很好的化石燃料替代品。生物能源按其原料不同大致可分為三代。第一代生物能源其原料包括糖、谷物以及油料作物種子等，但是由于其對耕地的占用，利用以可食用生物質為原料的生物能源是不切實際的；第二代生物能源原料是非食用性纖維素生物質，包括農林廢棄物以及非食用性生物質，但是對第二代生物能源的利用還存在一系列的技術問題；第三代生物能源原料則以微藻為主。一些微藻在適宜的環境條件下，每單位質量的干藻最高可以生產50_～70％的油脂。然而，在工業化生產之前，必須解決技術和經濟問題。微藻復雜的生產路線(包括培養、收獲、干燥、油脂萃取和酯基轉移)導致了生物柴油的高生產費用。

干燥和油脂萃取是油脂萃取一系列生產路線中耗能最大的部分，占用了大約90％的能量。傳統工藝中油脂萃取時僅將分餾柱頂部的溶劑回收，沒有充分利用熱能。

因此，有必要研究高能效的微藻干燥和油脂萃取過程。盡管微藻干燥中的熱循環技術以及用有機溶劑進行油脂萃取等技術一直在不斷發展，對于微藻干燥和油脂萃取的綜合能量評估仍舊缺乏。

發明內容

為了克服現有技術不足，本發明提供了一種蒸汽再壓縮和熱量交換集成的微藻油脂萃取系統。

本發明的技術方案是蒸汽再壓縮和熱量交換集成的微藻油脂萃取系統，包括油脂萃取和溶劑回收兩個部分，所述油脂萃取部分包括混合器，所述混合器內由干藻與溶劑匯入，所述混合器的出口管路依次連接裂解反應器、分離器Ⅰ、換熱器Ⅰ以及分餾柱，所述分餾柱的底部出口管經換熱器Ⅱ連接分離器Ⅱ分離出藻油；

所述溶劑回收部分包括在所述分餾柱的頂部出口管上連接壓縮機和分流器，分流器分流成兩路熱交換：一路泵入換熱器Ⅰ、另一路連接換熱器Ⅱ，所述換熱器Ⅰ和換熱器Ⅱ分別為所述分餾柱前混合物和所述分餾柱底部油脂/溶劑混合物加熱，兩路熱交換后匯合至所述混合器的入口。

所述裂解反應器的頂部設置有廢氣排放口。

所述分離器Ⅰ的底部設置有固體廢物排放管。

所述換熱器Ⅰ經冷卻器連接至所述混合器的入口。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

1、溶劑回收階段，通過對分餾柱頂部能量回收以及引入壓縮機，回收分餾柱頂部氣流的能量，用于蒸餾前混合物和分餾柱底部油脂/溶劑加熱，提高能效，免去設置預熱器和重沸器。

2、相對傳統的微藻油脂萃取系統而言，該過程蒸餾柱中得到的餾出物進行了蒸汽再壓縮，一部分再壓縮的氣流回到換熱器和油脂/溶劑混合物交換能量，另一部分再壓縮的氣流進入換熱器用于加熱底部氣流(精油)。

3、本發明結構簡單，易于實現，相對傳統工藝節約了9.3％的能量，整過程很好地降低了操作費用，并實現了對微藻干燥和油脂萃取的綜合分析。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。

附圖標記：1—混合器，2—冷卻器，3—裂解反應器，4—分離器Ⅰ，5—換熱器Ⅰ，6—分餾柱，7—分離器，8—壓縮機Ⅱ，9—分流器，10—換熱器Ⅱ。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案進行進一步描述。

本發明蒸汽再壓縮和熱量交換集成的微藻油脂萃取系統，包括油脂萃取和溶劑回收兩個部分，所述油脂萃取部分包括混合器1，干藻與溶劑一起匯入混合器1內，所述混合器1的出口管路依次連接裂解反應器3、分離器Ⅰ4、換熱器Ⅰ5以及分餾柱6，所述分餾柱6的底部出口管經換熱器Ⅱ10連接分離器Ⅱ7分離出藻油；所述裂解反應器 3從微藻中萃取油脂并輸送至所述分離器Ⅰ4，所述分離器Ⅰ4的底部分離排出固體廢物，所述分離器Ⅰ4中部出口管經換熱器Ⅰ5連接至分餾柱6的入口，；所述分餾柱6分離化學溶劑和微藻油脂，回收化學溶劑；所述裂解反應器3的頂部排出廢氣；所述分餾柱6的頂部出口管上設置有壓縮機8，所述壓縮機8出口管上連接分流器9，再分別泵入換熱器Ⅰ5和換熱器Ⅱ10熱交換，所述換熱器Ⅰ5和換熱器Ⅱ 10分別為所述分餾柱6前混合物和所述分餾柱6底部油脂/溶劑混合物加熱；所述換熱器Ⅰ5，經冷卻器2匯合至所述混合器1。