CN107189854B - 蒸汽再压缩和热量交换集成的微藻油脂萃取系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及微藻高能效处理技术领域，具体涉及一种蒸汽再压缩和热量交换集成的微藻油脂萃取回收系统，包括油脂萃取和溶剂回收两个部分，所述油脂萃取部分包括由干藻与溶剂一起进入混合器，所述混合器的出口管路依次连接裂解反应器、分离器Ⅰ、换热器Ⅰ以及分馏柱，所述分馏柱的底部经换热器Ⅱ连接分离器Ⅱ分离出藻油。溶剂回收阶段，通过对分馏柱顶部能量回收以及引入压缩机，回收分馏柱顶部气流的能量，用于蒸馏前混合物和分馏柱底部油脂/溶剂加热，免去设置预热器和重沸器。

Description

蒸汽再压缩和热量交换集成的微藻油脂萃取系统
技术领域
本发明涉及微藻高能效处理技术领域，具体涉及一种蒸汽再压缩和热量交换集成的微藻油脂萃取系统。
背景技术
化石燃料的逐渐衰竭及其导致的温室效应等问题促进了可再生能源的快速发展。生物能源展现了可持续性、环境友好性以及很好地适应性，此外，生物能源还可以降低CO2的排放，是一种很好的化石燃料替代品。生物能源按其原料不同大致可分为三代。第一代生物能源其原料包括糖、谷物以及油料作物种子等，但是由于其对耕地的占用，利用以可食用生物质为原料的生物能源是不切实际的；第二代生物能源原料是非食用性纤维素生物质，包括农林废弃物以及非食用性生物质，但是对第二代生物能源的利用还存在一系列的技术问题；第三代生物能源原料则以微藻为主。一些微藻在适宜的环境条件下，每单位质量的干藻最高可以生产50～70％的油脂。然而，在工业化生产之前，必须解决技术和经济问题。微藻复杂的生产路线(包括培养、收获、干燥、油脂萃取和酯基转移)导致了生物柴油的高生产费用。
干燥和油脂萃取是油脂萃取一系列生产路线中耗能最大的部分，占用了大约90％的能量。传统工艺中油脂萃取时仅将分馏柱顶部的溶剂回收，没有充分利用热能。
因此，有必要研究高能效的微藻干燥和油脂萃取过程。尽管微藻干燥中的热循环技术以及用有机溶剂进行油脂萃取等技术一直在不断发展，对于微藻干燥和油脂萃取的综合能量评估仍旧缺乏。
发明内容
为了克服现有技术不足，本发明提供了一种蒸汽再压缩和热量交换集成的微藻油脂萃取系统。
本发明的技术方案是蒸汽再压缩和热量交换集成的微藻油脂萃取系统，包括油脂萃取和溶剂回收两个部分，所述油脂萃取部分包括混合器，所述混合器内由干藻与溶剂汇入，所述混合器的出口管路依次连接裂解反应器、分离器Ⅰ、换热器Ⅰ以及分馏柱，所述分馏柱的底部出口管经换热器Ⅱ连接分离器Ⅱ分离出藻油；
所述溶剂回收部分包括在所述分馏柱的顶部出口管上连接压缩机和分流器，分流器分流成两路热交换：一路泵入换热器Ⅰ、另一路连接换热器Ⅱ，所述换热器Ⅰ和换热器Ⅱ分别为所述分馏柱前混合物和所述分馏柱底部油脂/溶剂混合物加热，两路热交换后汇合至所述混合器的入口。
所述裂解反应器的顶部设置有废气排放口。
所述分离器Ⅰ的底部设置有固体废物排放管。
所述换热器Ⅰ经冷却器连接至所述混合器的入口。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、溶剂回收阶段，通过对分馏柱顶部能量回收以及引入压缩机，回收分馏柱顶部气流的能量，用于蒸馏前混合物和分馏柱底部油脂/溶剂加热，提高能效，免去设置预热器和重沸器。
2、相对传统的微藻油脂萃取系统而言，该过程蒸馏柱中得到的馏出物进行了蒸汽再压缩，一部分再压缩的气流回到换热器和油脂/溶剂混合物交换能量，另一部分再压缩的气流进入换热器用于加热底部气流(精油)。
3、本发明结构简单，易于实现，相对传统工艺节约了9.3％的能量，整过程很好地降低了操作费用，并实现了对微藻干燥和油脂萃取的综合分析。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
附图标记：1—混合器，2—冷却器，3—裂解反应器，4—分离器Ⅰ，5—换热器Ⅰ，6—分馏柱，7—分离器，8—压缩机Ⅱ，9—分流器，10—换热器Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行进一步描述。
本发明蒸汽再压缩和热量交换集成的微藻油脂萃取系统，包括油脂萃取和溶剂回收两个部分，所述油脂萃取部分包括混合器1，干藻与溶剂一起汇入混合器1内，所述混合器1的出口管路依次连接裂解反应器3、分离器Ⅰ4、换热器Ⅰ5以及分馏柱6，所述分馏柱6的底部出口管经换热器Ⅱ10连接分离器Ⅱ7分离出藻油；所述裂解反应器 3从微藻中萃取油脂并输送至所述分离器Ⅰ4，所述分离器Ⅰ4的底部分离排出固体废物，所述分离器Ⅰ4中部出口管经换热器Ⅰ5连接至分馏柱6的入口，；所述分馏柱6分离化学溶剂和微藻油脂，回收化学溶剂；所述裂解反应器3的顶部排出废气；所述分馏柱6的顶部出口管上设置有压缩机8，所述压缩机8出口管上连接分流器9，再分别泵入换热器Ⅰ5和换热器Ⅱ10热交换，所述换热器Ⅰ5和换热器Ⅱ 10分别为所述分馏柱6前混合物和所述分馏柱6底部油脂/溶剂混合物加热；所述换热器Ⅰ5，经冷却器2汇合至所述混合器1。
所述溶剂回收部分包括由所述分馏柱6顶部出口管上连接压缩机 8和分流器9，分流器9分流成两路热交换：一路泵入至换热器Ⅰ5、另一部连接换热器Ⅱ10，所述换热器Ⅰ5和换热器Ⅱ10分别为所述分馏柱6前混合物和所述分馏柱6底部油脂/溶剂混合物加热，两路热交换后汇合至所述混合器1的入口。
本发明的工作过程如下：
干藻通过泵运输到混合器1，同外加溶剂以及换热器Ⅰ5和换热器Ⅱ10回收得到的溶剂混合均匀，进入裂解反应器3反应，废气排出，再进入分离器Ⅰ4排出固体废弃物；在换热器Ⅰ5与来自压缩机8的气体换热，进入分馏柱6，对分馏柱6顶部气流回收，经过压缩机8 压缩成高温高压气体后由分流器9分流，一部分供给换热器Ⅰ5用于加热进入分馏柱6的油脂/溶剂混合物，另一部分供给换热器Ⅱ10用于加热分馏柱6底部出来的油脂/溶剂；分馏柱6底部经分离器Ⅱ7 流出的是溶剂回收后的藻油提取，顶部有气流回流至分馏柱6内进行继续分馏操作。
本发明不局限于上述的具体实施方式，本领域的相关人员在不脱离本发明系统形式的情况下，做出的运行及控制模式变更均属于本发明的保护之内。

Claims (2)

1.蒸汽再压缩和热量交换集成的微藻油脂萃取系统，包括油脂萃取和溶剂回收两个部分，其特征在于，所述油脂萃取部分包括混合器(1)，所述混合器(1)内由干藻与溶剂汇入，所述混合器(1)的出口管路依次连接裂解反应器(3)、分离器Ⅰ(4)、换热器Ⅰ(5)以及分馏柱(6)，所述分馏柱(6)的底部出口管经换热器Ⅱ(10)连接分离器Ⅱ(7)分离出藻油；
所述溶剂回收部分包括在所述分馏柱(6)的顶部出口管上连接压缩机(8)和分流器(9)，分流器(9)分流成两路热交换：一路泵入换热器Ⅰ(5)、另一路连接换热器Ⅱ(10)，所述换热器Ⅰ(5)和换热器Ⅱ(10)分别为所述分馏柱(6)前混合物和所述分馏柱(6)底部油脂/溶剂混合物加热，两路热交换后汇合至所述混合器(1)的入口；
所述裂解反应器(3)的顶部设置有废气排放口；
所述分离器Ⅰ(4)的底部设置有固体废物排放管。
2.根据权利要求1所述的微藻油脂萃取系统，其特征在于，所述换热器Ⅰ(5)经冷却器(2)连接至所述混合器(1)的入口。
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