[发明专利]一种采用混合塔冷却的生物油制取方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于发动机代用燃料领域，更具体地，涉及一种采用混合塔冷却的生物油制取方法及其装置。

技术背景

目前世界上的发动机能源主要依赖化石能源，但是化石能源的日益枯竭以及发动机尾气污染的日趋严峻，成为世界各国亟待解决的重大问题。生物质能是绿色植物通过光合作用贮存起来的能量，具有储量大、可再生、含硫量低、CO2零排放等优点，可作为化石能源的替代能源。生物质能源的利用技术包括微生物发酵技术、直燃技术、气化技术和热裂解技术等。其中，热裂解技术是指生物质在完全缺氧或有限氧的供给条件下，利用热能切断生物质大分子中的碳氢化合物的化学键，使之转化为小分子物质的热降解过程。产物生物油因具有较高的能量转化率、体积能量密度、易于储存和运输等优势，使生物质热裂解技术得到广泛关注，并成为研究热点。

现有的热解发硬制取热解蒸汽并抽离反应器后，采用的是循环水冷却和三级冰盐浴冷却得到生物油，该冷却收集方法，采用两级冷却，增长了冷却管路，加强了热解蒸汽对管路的粘附作用和蒸汽在管路中的缩聚反应；并且该收集方法中的冰盐浴对容器有一定的腐蚀作用；而冰盐块的制备同样存在能耗高的问题；且冷却收集生物油使用的是石英玻璃试管，石英玻璃的传热系数较小，导致热解蒸汽冷却效果较差。

发明内容

本发明提出了一种采用混合塔冷却的生物油的制取方法，实现了生物质的真空热解，并发明了一种具有良好冷却效果的混合塔冷却装置，实现了生物油的冷凝收集，降低了系统能耗，其结构简单，便于维护，可靠性高。

本发明的采用混合塔冷却的生物油制取方法，将生物质原料经粉碎、干燥等预处理后装入反应器101内，并将反应器101放入反应炉103内；打开混合塔冷却器106，混合塔冷却器106的冷却水腔1068内部装满冰水混合物；打开真空泵109，并通过调节调压阀108使体系压力维持在5kPa；设定反应炉103的升温速率为4~20℃/min、热解终温为400~600℃，使生物质原料在反应器101内进行热解反应生成热解蒸汽；热解蒸汽从反应器101的上连接口逸出，进入混合塔冷却器106的蒸汽冷却腔1069，同时向循环冷却水腔1070内通入循环冷却水，热解蒸汽在混合塔冷却器106中被冷凝液化成生物油，生物油在气流推动和自身重力的作用下流动至混合塔106底部经回收口1072流入收集管105，冷凝后的残余气体经稳压筒107过滤后进入集气袋110；当反应炉103内达到热解终温后，保温50min完成生物质的热解反应；关闭真空泵109和调压阀108，打开截止阀111和氮气瓶112，系统中通入氮气使生物油与空气隔绝，待系统冷却后，取下收集管105获得生物油。

在上述的采用混合塔冷却的生物油制取方法中，在反应器101内，反应参数具体优选：热解温度为450~550℃，升温速率为12~20℃/min。

本发明还包括一种用于实现上述的生物油制取方法的装置，包括反应器101、反应炉103、压力表104、收集管105、混合塔冷却器106、稳压筒107、调压阀108、真空泵109、集气袋110、截止阀111、氮气瓶112；

所述的反应器101设置在反应炉103内；反应器101上连接口通过管路经压力表104后与混合塔冷却器106的进气口1062连接；混合塔冷却器106的出气口1071连接稳压筒107入口；稳压筒107设置两个出口，一个出口通过管路经调压阀108连接至真空泵109，另一出口通过管路经截止阀111连接至氮气瓶112；真空泵109出口连接集气袋110；

所述的混合塔冷却器106包括內壳1061、中间壳体1063、外壳1065、进水口1066、出水口1067、进气口1062、出气口1071、回收口1072、螺旋导向板1064，內壳1061自围合形成冷却水腔1068，內壳1061与中间壳体1063围合形成蒸汽冷却腔1069，中间壳体1063与外壳1065围合形成循环冷却水腔1070，中间壳体1063的底部为向下的圆锥面，圆锥面顶点处设置有回收口1072；进水口1066连通循环冷却水腔1070下部，出水口1067连通循环冷却水腔1070上部，进气口1062连通蒸汽冷却腔1069上部，出气口1071连通蒸汽冷却腔1069下部，所述的螺旋导向板1064设置在蒸汽冷却腔1069内部。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：