木质纤维素类生物质水热液化装置及其系统制造方法及图纸

本发明专利技术属于生产生物油的绿色可再生能源技术领域，具体的涉及一种利用木质纤维素类生物质制备生物油/化学品的设备及系统。该木质纤维素类生物质水热液化装置主要是反应釜。在反应釜釜腔内设置带有螺旋折流板的圆筒筛漏空内衬，可以在生物质水热液化发生反应时提高湍流度，一方面有利于物料混合，另一方面反应后的固体被截留于内衬中有利于反应完毕后固液分离，可以有效降低分离成本。利用光伏发电系统替代常规电力可以有效降低生产成本。本发明专利技术的装置及系统要求低、操作简单、占地少、无二次污染、投资费用少有利于生物质高效清洁高值化利用与推广。

Hydrothermal liquefaction equipment and system of lignocellulosic biomass

【技术实现步骤摘要】
木质纤维素类生物质水热液化装置及其系统
本专利技术涉及绿色可再生能源
，尤其涉及一种木质纤维素类生物质水热液化装置及其系统。
技术介绍
生物质是储存太阳能能量的载体，也是可循环再生的有机碳资源。其中木质纤维素类生物质包含纤维素(35～50wt％)、半纤维素(20～30wt％)和木质素(20～30wt％)，占植物类生物质的90wt％以上，是地球上最主要的可再生碳资源。我国是一个农业大国，每年农作物秸秆产量约9亿吨，资源丰富具有广阔的发展潜力。但是因为秸秆分布广泛、利用率不高，且大部分因为未得到合理利用引起大气及水质污染，危害巨大。与此同时，目前可利用的石油资源在日益耗竭，许多国家纷纷开始寻找石油的替代品。水热液化技术是近年来发展比较迅速的一种生物质“Wet-thermochemical”(译为：湿-热化学)转化技术，可以实现含一定水分的生物质在相对较低的反应温度(250～400℃)、高压(5～30MPa)及一定的反应时间下，经溶剂作用将大分子热裂解为小分子碎片。水热液化技术能使秸秆等木质纤维素类生物质转化为液体燃料，对缓解我国液体资源短缺的现状具有重要意义。生物质水热液化(超临界流体)转化为液体燃料和高附加值能源化学品，是能源化学研究前沿之一。随着理论进步及技术创新，新型高效的反应器也成为当前研究人员关注的重点。反应釜作为最常见的为生物质水热液化制生物油/化学品提供高温高压反应环境的设备，对其进行新的加工和改造对木质纤维素类生物质水热液化产业推广和应用具有极其重要的意义。由于水热液化工艺需要高温高压，导致对设备的要求比较高，从而提高了设备生产成本。因此，目前水热液化制备生物油/化学品，大多处于实验室研究阶段，工业应用较少。如何降低对反应设备和条件的要求、实现工业化连续生产，尚需进一步的研究。目前，市面上反应釜正常运转动力来源均为常规电力，业内认为生物质水热液化获得生物油入不敷出。替代能源的成本竞争力在不断提高，储能技术也大有可为，因此，使用常规电力和替代能源互为补充，甚至只使用可再生能源作为动力来源将有效推动行业发展。但是目前这方面研究鲜有发表。生物质转化为液体燃料路线众多，诸如快速热解液化、高压液化、水解发酵等。但这些工艺技术都存在着一些共同的问题，如转化过程中碳资源利用不完全，产物品位不高，难以直接替代现有的交通燃料，产物成分复杂提纯作为化学品成本高等。利用催化技术，将可再生生物质转化以碳氢燃料为目标产物和高附加值化学品是人们关注的重点，尤其是使用固体非均相催化剂。但是现在固体(液化残渣、固体催化剂)和液体(生物油)一般以混合物形式存在在反应釜内，这使得分离成本高。木质纤维素类生物质水热液化转化为生物油/化学品具有较大潜力，但受限于高能耗和产物分离困难等问题，至今仍停留于实验室阶段，无法推广应用。为了实现木质纤维素类生物质能源化和资源化产业化推广与应用，开发、设计一种新型反应釜使之便于固液分离，并且应用可再生能源替代常规电力的液化系统是当前亟待解决的。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种木质纤维素类生物质水热液化装置及其系统，以期解决上述提及的技术问题。作为本专利技术的一个方面，提供一种木质纤维素类生物质水热液化装置，包括：反应釜，所述反应釜包括釜体，在所述釜体内部形成反应釜釜腔；加热层，设置于所述釜体外侧，所述加热层内设置加热油和电阻丝，用于对所述反应釜釜腔进行加热；内衬，设置于所述反应釜釜腔内，且所述内衬与反应釜釜腔之间形成夹层；其中，所述内衬镂空并在所述内衬的内壁上设置螺旋折流板；磁力搅拌器，包括搅拌桨和磁力传动器，所述磁力传动器设置于所述搅拌桨的端部；所述搅拌桨的另一端延伸至所述内衬内部；其中，水热液化反应在所述内衬内部进行，反应后的固体被截留于所述内衬内，而反应后的液体能通过所述内衬的镂空处排入所述夹层内，实现固液分离。作为本专利技术的另一个方面，还提供一种木质纤维素类生物质水热液化系统，包括：如上述的木质纤维素类生物质水热液化装置；光伏发电装置，用于对所述加热层的电阻丝和磁力搅拌器的运行提供电能。基于上述技术方案，本专利技术相对于现有技术至少具有以下有益效果的其中之一或其中一部分：该木质纤维素类生物质水热液化装置设计内衬，内衬镂空，用于放置固体原料和固体非均相催化剂等，待反应完毕后可以快速实现固液分离，有效降低分离成本；内衬内壁设计螺旋折流板，可以在生物质水热液化发生反应时提高湍流度，与磁力搅拌器结合有利于物料混合；木质纤维素类生物质水热液化系统利用光伏发电装置替代常规电力可以有效降低生产成本；综上所述，本专利技术的木质纤维素类生物质水热液化装置及其系统要求低、操作简单、占地少、无二次污染、投资费用少有利于生物质高效清洁高值化利用与推广。附图说明图1是本专利技术实施例的反应釜局部半剖示意图；图2是本专利技术实施例的反应釜和内衬局部半剖示意图；图3是本专利技术实施例的木质纤维素类生物质水热液化系统示意图；图4是本专利技术实施例的木质纤维素类生物质水热液化制备生物油/化学品实验室分离过程示意图。以上附图中，附图标记含义如下：1、釜体；2、第一排气口；3、冷却水进口；4、温度传感器探头；5、压力传感器探头；6、介电常数测试探头；7、进气口；8、冷却水出口；9、第二排气口；10、磁力搅拌器；11、螺母；12、冷却水循环管路；13、进气管；14、内衬；15、磁力传动器壳体；16、内螺纹；17、搅拌桨；18、螺旋折流板；19、法兰盘；20、法兰盖；21、螺柱；22、夹层；23、磁力搅拌器安装口；24、蓄电池；25、气体收集罐；26、固液分离器；27、加热循环器；28、固体储存罐；29、蒸馏釜；30、蠕动泵；31、蒸馏冷凝器；32、液体收集罐；33、太阳能电池板；34、太阳能控制器；35、交直流逆变器。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。如图1和图2所示，一种木质纤维素类生物质水热液化装置，包括：反应釜、加热层、内衬14和磁力搅拌器10；其中，反应釜包括釜体1，在釜体1内部形成反应釜釜腔；加热层(图未示)，设置于釜体1外侧，加热层内设置加热油和电阻丝，用于对反应釜釜腔进行加热；内衬14，设置于反应釜釜腔内，且内衬14与反应釜釜腔之间形成夹层22；其中，内衬14镂空并在内衬14的内壁上设置螺旋折流板18；磁力搅拌器10包括搅拌桨17和磁力传动器，磁力传动器设置于搅拌桨17的端部；搅拌桨17的另一端延伸至内衬14内部；其中，水热液化反应在内衬14内部进行，反应后的固体被截留于内衬14内，而反应后的液体能通过内衬14的镂空处排入夹层22内，实现固液分离。更为具体地，在本专利技术的实施例中，进行水热液化反应的物料，一般包括木质纤维素类生物质。其中，木质纤维素类生物质具体定义为含有纤维素组分的原材料，包括木材(如杨树、桉树、松树等)及林产加工废弃物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种木质纤维素类生物质水热液化装置，其特征在于，包括：/n反应釜，所述反应釜包括釜体，在所述釜体内部形成反应釜釜腔；/n加热层，设置于所述釜体外侧，所述加热层内设置加热油和电阻丝，用于对所述反应釜釜腔进行加热；/n内衬，设置于所述反应釜釜腔内，且所述内衬与反应釜釜腔之间形成夹层；其中，所述内衬镂空并在所述内衬的内壁上设置螺旋折流板；/n磁力搅拌器，包括搅拌桨和磁力传动器，所述磁力传动器设置于所述搅拌桨的端部；所述搅拌桨的另一端延伸至所述内衬内部；/n其中，水热液化反应在所述内衬内部进行，反应后的固体被截留于所述内衬内，而反应后的液体能通过所述内衬的镂空处排入所述夹层内，实现固液分离。/n

【技术特征摘要】
1.一种木质纤维素类生物质水热液化装置，其特征在于，包括：
反应釜，所述反应釜包括釜体，在所述釜体内部形成反应釜釜腔；
加热层，设置于所述釜体外侧，所述加热层内设置加热油和电阻丝，用于对所述反应釜釜腔进行加热；
内衬，设置于所述反应釜釜腔内，且所述内衬与反应釜釜腔之间形成夹层；其中，所述内衬镂空并在所述内衬的内壁上设置螺旋折流板；
磁力搅拌器，包括搅拌桨和磁力传动器，所述磁力传动器设置于所述搅拌桨的端部；所述搅拌桨的另一端延伸至所述内衬内部；
其中，水热液化反应在所述内衬内部进行，反应后的固体被截留于所述内衬内，而反应后的液体能通过所述内衬的镂空处排入所述夹层内，实现固液分离。


2.如权利要求1所述的木质纤维素类生物质水热液化装置，其特征在于，所述反应釜的顶部设置带颈对焊法兰，所述带颈对焊法兰包括法兰盘和法兰盖，所述法兰盘与所述反应釜的釜体为一整体；所述法兰盘与所述法兰盖之间通过螺柱和螺母连接。


3.如权利要求2所述的木质纤维素类生物质水热液化装置，其特征在于，所述法兰盖上设置磁力搅拌器安装口，所述磁力传动器通过磁力传动器的磁力传动器壳体安装于所述磁力搅拌器安装口处。


4.如权利要求3所述的木质纤维素类生物质水热液化装置，其特征在于，所述内衬的顶部内壁设置内螺纹，伸入到所述反应釜釜腔的磁力传动器壳体端部设置外螺纹，所述内衬与所述磁力传...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜蓓蓓，王建，程占军，陈冠益，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12