一种厨余与微藻混合水热液化制取液体燃料的反应系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种厨余与微藻混合水热液化制取液体燃料的反应系统，包括依次连接的入料装置、高压泵、一级预热器、二级预热器和水热反应器、固液分离器，所述固液分离器的固体出口依次连接储渣箱和燃烧室的固体进口，所述固液分离器的流体出口依次连接裂解发生器、二级预热器、气液分离器；所述气液分离器的气体出口依次连接储气瓶和燃烧室的气体进口，所述气液分离器的液体出口连接设有油相出口和水相出口的离心机，所述油相出口连接储油罐，所述水相出口依次连接冷却器和储液箱。本实用新型专利技术系统运行费用低、产物分离彻底、系统连续性好、油品高，可广泛应用于厨余、微藻水热液化生产液体燃料。

A reaction system of hydrothermal liquefaction of kitchen waste and microalgae to produce liquid fuel

The utility model discloses a reaction system for preparing liquid fuel by hydrothermal liquefaction of kitchen waste mixed with microalgae, which comprises a feeding device, a high-pressure pump, a primary preheater, a secondary preheater, a hydrothermal reactor and a solid-liquid separator, wherein the solid outlet of the solid-liquid separator is successively connected with the solid inlet of the slag storage tank and the combustion chamber, and the liquid outlet of the solid-liquid separator is successively connected with the solid inlet of the combustion chamber The gas outlet of the gas-liquid separator is successively connected with a gas storage bottle and a gas inlet of the combustion chamber, the liquid outlet of the gas-liquid separator is connected with a centrifuge equipped with an oil phase outlet and a water phase outlet, the oil phase outlet is connected with an oil storage tank, and the water phase outlet is successively connected with a cooler and a liquid storage tank. The utility model has the advantages of low operation cost, complete product separation, good system continuity and high oil quality, and can be widely used in the production of liquid fuel by hydrothermal liquefaction of kitchen waste and microalgae.

【技术实现步骤摘要】
一种厨余与微藻混合水热液化制取液体燃料的反应系统
本技术涉及一种厨余和微藻混合水热液化制取液体燃料的反应系统，尤其涉及一种制取过程能量自平衡的厨余和微藻混合水热液化制取燃油的反应系统。
技术介绍
厨余作为城市生活垃圾中占比最高的部分，具有危害性与资源性并存的特点。其危害性体现在厨余中具有大量的易腐物，在运输或保存时易污染环境，影响市容；资源性则体现在厨余含有丰富的有机物。对于厨余垃圾的处理，目前尚未形成系统工业化的处理模式，普遍处理方式为与城市生活垃圾一同进行填埋或者燃烧，或者制成动物饲料。而这些传统的方式都有着弊端：填埋法大量占用土地资源、能量回收率较低；燃烧法需要投入大量能源进行干燥处理；饲料化处理厨余则由于厨余垃圾成分复杂，存在导致疯牛病和痒病等发生和传播的隐患。水热液化技术对厨余垃圾进行能源化处理，具有环境友好、有机质损失小、反应周期短等优势，此外液相产物生物油能量密度大，有较高的利用价值。生物质主要分为三种：第一代生物质、第二代生物质、第三代生物质。第三代生物质为微藻。相比其他生物质，微藻具有周期短，产量丰富，不占耕地等优势。由于微藻有机物含量丰富，是制取生物燃料的优良原料。微藻的主要组分为脂类、蛋白质、糖类。其比例随着微藻种类不同而有较大的差别。微藻制取生物油较为传统的方式为酯交换法制取柴油，但是此技术只适用于含有较高脂类的微藻。从研究现状来看，藻类脂质含量与产量难以兼顾，为拓宽可利用微藻的范围，结合微藻含水量较高的特点，对微藻在水亚临界条件下进行水热液化从而制得液体燃料的技术正在兴起。水热液化能够实现微藻包括蛋白质和糖类在内的全组分资源化利用。水热处理是指原料在高温高压溶剂中进行热分解反应。因而该处理方式无需对高含水原料进行脱水预处理。微藻和厨余均含水量高，有机物丰富，对其同时进行水热处理可以避免脱水干燥过程，节约过程能量。藻类水热液化所得的液体燃料中O和N等杂原子的存在导致生物油油品较差，限制了其应用范围。另一方面藻类水热液化自始自终存在反应条件苛刻、对设备要求较高等缺点，因而必须对现有的生物质液化技术进行优化改善。而采用藻类与其它一些物质共液化可在一定程度上改善液化所得生物油的品质、减缓反应条件的苛刻度、提高转化效率。微藻和厨余在化学组分有较为明显的差别，藻类的主要成分是蛋白质、脂质和多糖，而厨余的主要成分是淀粉、蛋白质和脂质。厨余中的淀粉具有亲水性，因此水热液化可在较低温度下进行。且厨余中的蔬果部分含有较多纤维素，纤维素可与微藻发生协同反应，从而降低反应苛刻度、提高产物品质。因此两者共水热具有较高的可行性。水热液化技术在生物质转化方面存在独特优势，但目前的技术水平尚有一定缺陷，生物质转化不完全(＜95％)，液化油产率不高(＜35％)、含氧量较高(12-18％)、热值较低(30-35MJ/kg)等问题，与标准油热值(41.8MJ/kg)相比仍有一定差距，需消耗较多过程热量，因此需要进一步对该技术进行优化，方能推进工业应用的进程。
技术实现思路
本技术的目的在于充分利用微藻和厨余二者相互间的协同作用，改善油品，利用裂解装置使得生物油精制，并让燃烧装置为水热反应系统提供热量，不仅能够实现水热反应的连续性，还能够有效的提高生物质转化效率和改善液体燃料的品质。在制得高品质的生物油的同时，实现生物质的完全转化，系统连续高效运行，并实现转化过程中能量的自平衡。本技术通过下述技术方案实现：一种厨余与微藻混合水热液化制取液体燃料的反应系统，包括依次连接的入料装置、高压泵、一级预热器、二级预热器和水热反应器、固液分离器，所述固液分离器的固体出口依次连接储渣箱和燃烧室的固体进口，所述固液分离器的流体出口依次连接裂解发生器、二级预热器、气液分离器，流出所述裂解发生器的液体的温度在流入所述气液分离器之前通过二级预热器冷却至水的饱和温度以下，确保水不会以蒸汽的形式混入气相中；所述气液分离器的气体出口依次连接储气瓶和燃烧室的气体进口，所述气液分离器的液体出口连接设有油相出口和水相出口的离心机，所述油相出口连接储油罐，所述水相出口依次连接冷却器和储液箱。进一步地，所述冷却器和所述一级预热器之间还设置有带循环水泵和循环水箱的循环水回路，用于将所述冷却器冷却过程释放的热量传递给所述一级预热器加热物料浆液。进一步地，所述燃烧室设置有烟气出口，所述烟气出口分别通过第一换热器、第二换热器连接水热反应器和裂解发生器，为水热反应器以及裂解发生器进行加热。进一步地，所述第一换热器、第二换热器为间壁式换热器。进一步地，所述固液分离器的固体出口与所述储渣箱之间还连接有粉碎机。进一步地，所述气液分离器的气体出口设置在所述气液分离器顶部，所述气液分离器的液体出口设置在所述气液分离器底部。进一步地，所述的二级预热器与气液分离器之间的管路上还设置有背压阀，除去残渣后的高温高压流体在裂解发生器内裂解后，通过背压阀进入到气液分离器内。进一步地，所述燃烧室底部设置有带闸阀的灰斗，用于容纳燃烧后的灰烬。进一步地，所述的高压泵和一级预热器之间的管路上依次旁接有增压机和储气瓶，所述储气瓶内存储有还原性气体，所述还原性气体为氢气和一氧化碳。进一步地，所述的入料装置包括储料箱、设置在所述储料箱入口处的碎料机。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果：（1）本技术采用厨余和微藻作为原料，混合水热液化制取液体燃料，利用二者的协同作用，可以提高所制得液体燃料的品质和产量。（2）本技术将厨余和未在共同水热液化后得到的液体进一步裂解，将所得粗制生物油精制，进一步提升了液体燃料品质。（3）本技术设置燃烧室将厨余与微藻共同水热液化后的气体与残渣均进行燃烧，从而实现了原料的全组分高效利用，并实现能量的自平衡。（4）本技术通过设置两级预热器可以充分利用水热液化反应后的余热，进而降低反应系统的整体能耗。（5）本技术系统通过固液分离器、气液分离器和离心机的联合作用可以连续、高效地实现液化产物的分离，无需额外的有机溶剂对生物油进行分离。（6）相比其他水热液化系统，本技术系统运行费用低、产物分离彻底、系统连续性好，可以广泛应用于厨余、微藻水热液化生产液体燃料。附图说明图1是本技术实施例的结构示意图。图中：1-高压泵；2-碎料机；3-储料箱；4-增压机；5-氢气储气瓶6-循环水箱；7-水热反应器；8-固液分离器；9-循环水泵；10-第一换热器；11-粉碎机；12-储渣箱；13-燃烧室；14-储液箱；15-冷却器；16-储气瓶；17-储油罐；18-离心机；19-气液分离器；20-第二换热器；21-裂解发生器；22-背压阀；23-二级预热器；24-一级预热器。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术作进一步具体详细描述。实施例如图1所示，一种厨余与微藻混合水热液化制取液体燃料的反应系统，包括进行水热液化反应的水热液化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种厨余与微藻混合水热液化制取液体燃料的反应系统，其特征在于：/n包括依次连接的入料装置、高压泵(1)、一级预热器(24)、二级预热器(23)和水热反应器(7)、固液分离器(8)，所述固液分离器(8)的固体出口依次连接储渣箱(12)和燃烧室(13)的固体进口，所述固液分离器(8)的流体出口依次连接裂解发生器(21)、二级预热器(23)、气液分离器(19)，所述气液分离器(19)的气体出口依次连接储气瓶(16)和燃烧室(13)的气体进口，所述气液分离器(19)的液体出口连接设有油相出口和水相出口的离心机(18)，所述油相出口连接储油罐(17)，所述水相出口依次连接冷却器(15)和储液箱(14)。/n

【技术特征摘要】
1.一种厨余与微藻混合水热液化制取液体燃料的反应系统，其特征在于：
包括依次连接的入料装置、高压泵(1)、一级预热器(24)、二级预热器(23)和水热反应器(7)、固液分离器(8)，所述固液分离器(8)的固体出口依次连接储渣箱(12)和燃烧室(13)的固体进口，所述固液分离器(8)的流体出口依次连接裂解发生器(21)、二级预热器(23)、气液分离器(19)，所述气液分离器(19)的气体出口依次连接储气瓶(16)和燃烧室(13)的气体进口，所述气液分离器(19)的液体出口连接设有油相出口和水相出口的离心机(18)，所述油相出口连接储油罐(17)，所述水相出口依次连接冷却器(15)和储液箱(14)。


2.根据权利要求1所述的反应系统，其特征在于：所述冷却器(15)和所述一级预热器(24)之间还设置有带循环水泵(9)和循环水箱(6)的循环水回路，用于将所述冷却器(15)冷却过程释放的热量传递给所述一级预热器(24)加热物料浆液。


3.根据权利要求1所述的反应系统，其特征在于：所述燃烧室(13)设置有烟气出口，所述烟气出口分别通过第一换热器(10)、第二换热器(20)连接水热反应器(7)和裂解发生器(21)，为水热反应器以及裂解发生器(21)进行加热。

【专利技术属性】
技术研发人员：余昭胜，唐芳芳，方诗雯，马晓茜，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44