[發明專利]一種降低生物質熱解油腐蝕性并回收有機酸的裝置及方法

有效

• 申請號: 202011009596.3
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112174806B
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 汪一;汪雪棚;鄧偉;熊依旻;鄧增通;任強強;熊哲;向軍;胡松;蘇勝;江龍;徐俊
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: C07C51/42
• 分類號: C07C51/42;C07C53/02;C07C53/08;C10G32/00;C25B3/07;C25B15/00;C25B15/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 孔娜;李智

1.一種降低生物質熱解油腐蝕性并回收有機酸的裝置，其特征在于，該裝置包括電解機構(11)、供電機構(19)、陽極液輸送單元、陰極液輸送單元、電解質輸送單元和回收單元，其中：

所述電解機構(11)中設置有陽極室(22)、陰極室(210)和設置在陽極室和陰極室之間的反應室(26)，所述陽極室中設置有陽極電極，所述陰極室中設置有催化電極，所述陽極液輸送單元與所述陽極室連接，用于向該陽極室(22)輸送陽極液，所述陰極液輸送單元與所述陰極室(210)連接，用于向該陰極室輸送陰極液，所述電解質輸送單元與所述反應室(26)連接，用于向所述反應室中輸送電解質；

所述供電機構(19)提供的電流范圍為50mA～600mA，該供電機構同時與所述陽極室(22)和陰極室(210)的電極連接，為三個腔室電解反應提供電源；所述陽極室(22)和所述反應室(26)之間采用質子交換膜(25)隔開，所述陰極室和所述反應室之間采用陰離子交換膜(27)隔開，供電機構(19)打開后，所述陽極液在所述陽極室(22)中在電流作用下發生氧化反應產生質子，所述陰極液在所述陰極室(210)中在電流作用下發生還原反應產生陰離子，所述質子和陰離子分別經過所述質子交換膜和陰離子交換膜進入所述反應室(26)中，在反應室中反應生成有機酸，所述回收單元與所述反應室連接，用于回收反應后反應室中的有機酸，其中，所述電解質輸送單元輸入至所述反應室中的電解質還用于降低所述反應室中的滲透壓，使得所述質子和陰離子源源不斷的進入所述反應室中。

2.如權利要求1所述的一種降低生物質熱解油腐蝕性并回收有機酸的裝置，其特征在于，所述陰極輸送單元中設置有陰極液儲罐(15)和冷卻器(14)，所述冷卻器與所述陰極液儲罐連接，用于冷卻所述陰極液。

3.如權利要求2所述的一種降低生物質熱解油腐蝕性并回收有機酸的裝置，其特征在于，所述陰極室(210)中設置有溫度傳感器(12)，用于檢測所述陰極液的溫度，該溫度傳感器(12)與所述冷卻器(14)連接，當檢測所述陰極室中的溫度高于預設溫度時，所述冷卻器開始冷卻輸入所述陰極室的陰極液。

4.如權利要求2所述的一種降低生物質熱解油腐蝕性并回收有機酸的裝置，其特征在于，所述陰極液儲罐(15)的一端連接有氮氣儲罐(16)，通過向所述陰極液儲罐中通入氮氣，避免陰極液在陰極液儲罐中氧化。

5.如權利要求1所述的一種降低生物質熱解油腐蝕性并回收有機酸的裝置，其特征在于，所述陰極室(210)中設置有催化電極(28)，用于催化陰極液反應生成陰離子。

6.如權利要求1所述的一種降低生物質熱解油腐蝕性并回收有機酸的裝置，其特征在于，所述陰極室(210)和陽極室(22)中均設置有多個蛇形擾流隔板，分別用于均勻混合陰極室和陽極室中的陰極液和陽極液。

7.一種權利要求1-6任一項所述的裝置進行去除生物質熱解油腐蝕性并回收有機酸的方法，其特征在于，該方法包括下列步驟：

S1將待處理生物質熱解油配置成陰極液，選取質子性溶劑作為陽極液，中性或酸性溶液作為電解質溶液；

S2打開供電機構，待處理生物質熱解油進入所述陰極室進行還原反應生成陰離子，所述陽極液進入所述陽極室進行氧化反應生成質子，電解質溶液進入所述反應室中，所述陰離子和質子進入所述反應室中反應生成有機酸；

S3生成的有機酸被所述回收單元回收。

8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，在步驟S1中，所述待處理生物質熱解油為農林廢棄物生物質在不低于500℃高溫下以大于200℃/s升溫熱解后直接冷凝得到的，其中，所述農林廢棄物生物質為谷殼、稻桿或樹皮；所述電解質為Na₂SO₄、K₂SO₄、NaCl、KCl、甲酸、乙酸、乙二酸、硫酸溶液，濃度為1mmol/L～10mmol/L。

9.如權利要求7所述的方法，其特征在于，在步驟S2中，所述供電機構提供的電流范圍為50mA～600mA。

10.如權利要求7所述的方法，其特征在于，在步驟S3中，所述生成的有機酸的濃度為0.1mol/L～1mol/L。