CN108865207B - 湿生物质水热液化提取不同类生物原油的分离系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种湿生物质水热液化提取不同类型生物油的分离系统及方法，系统包括反应装置，反应装置依次连接固液分离装置、气液分离装置，气液分离装置液相出口连接第一离心机入口，第一离心机非油相出口连接第二离心机的入口，第二离心机溶剂相出口连接蒸馏塔的第一入口，蒸馏塔设置水溶性油出口、非水溶性油出口、溶剂出口。相比于其他水热液化分离系统，本发明系统产物分离彻底，油相产量和品质高，可以广泛应用于湿生物质水热液化分离生物油。

Description

湿生物质水热液化提取不同类生物原油的分离系统及方法

技术领域

本发明属于生物油的提取及分离技术领域，特别是涉及一种湿生物质水热液化提取不同类型生物原油的分离系统及方法。

背景技术

湿生物质作为新一代替代燃料，其生长和产出不占用农业耕地，因为具有较高含量的蛋白质、不饱和脂肪酸和碳水化合物，所以经过工艺处理后，具有较高的产油率和生物利用效率。湿生物质也可以在极端的环境的成长和培育，对重金属离子也有较强的吸附作用，其大规模的产出和利用是以后能源行业需要密切关注的问题。

湿生物质水热液化技术(HTL)是指利用湿生物质作为反应原料，在水的亚/超临界状态下，经过一系列热化学反应，反应生成了气相、油相、水相、固相的混合物的过程。水热液化是一个具有良好发展前景的生物质反应技术，具有很多优势。首先，水热液化技术(HTL)能够将未经干燥的湿生物质直接在反应容器进行反应，从而避免了反应物的干燥过程，减少不必要的能量消耗，节约能量，特别适合处理湿生物质这种反应物。其次，水热液化技术(HTL)不仅能将湿生物质中的油脂转化为生物质油，而且还可最大限度将湿生物质中的蛋白质，糖类等物质也转化成高密度的生物油。对湿生物质进行水热液化反应生产生物原油，已成为该领域的主要发展趋势之一，对于缓解能源危机，提高能源利用效率具有重要意义。

针对湿生物质水热反应得到生物原油的分离研究，大多数是将终反应流出混合物经过加入溶剂离心萃取，然后经过过滤和分馏的过程，得到最终的非水溶性油相产物，而水溶油在水相产物中不易分离，根据水热液化提取不同类型的生物油的分离系统是以后可以尝试改进工艺技术的一个重要趋势。目前国际和国内基本没有这种不同类型生物油的分离系统，将水溶性油相产物和非水溶性油相产物分别分离的研究也相对较少。已有的原始的分离方法还普遍存在不同油相产物分离不彻底，能量回收率低，总有量少等问题。

鉴于上述问题制约了湿生物质水热液化油相产率的整体提升，因此一些新型反应装置在不断研发之中。

发明内容

本发明的目的是提供一种湿生物质水热液化提取不同类型生物原油的分离系统及方法，以解决湿生物质水热液化制取生物油系统在不同油相产物分离不彻底，能量回收率低，总有量少等问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种湿生物质水热液化提取不同类生物原油的分离系统，包括反应装置、固液分离装置和气液分离装置，反应装置依次连接固液分离装置、气液分离装置，气液分离装置液相出口连接第一离心机入口，第一离心机非油相出口连接第二离心机的入口，第二离心机溶剂相出口连接蒸馏塔的第一入口，蒸馏塔设置水溶性油出口、非水溶性油出口、溶剂出口。

进一步的，蒸馏塔水溶性油出口连接澄清池，溶剂出口连接流体接触塔入口，非水溶性油出口连接储油罐。

进一步的，流体接触塔设置有第一出口和第二出口，第一出口通过管道连接第二离心机入口，第二出口通过管道连接至第三离心机入口。

进一步的，反应装置包括储料箱、预热器、反应器，储料箱出口连接高压泵入口，高压泵出口连接预热器管侧入口，预热器管侧出口连接反应器的入口

进一步的，固液分离装置包括固液分离器，固液分离器设置有气液产物、固相产物出口，固液分离器气液产物出口连接气液分离器入口，固相产物出口通过管道连接第三离心机入口。

进一步的，第三离心机出口连接过滤器入口，过滤器液相出口连接蒸馏塔第二入口，过滤器固相出口依次连接干燥机、储渣箱。

进一步的，气液分离装置包括气液分离器，气液分离器设置上部气相出口、液相侧出口，气液分离器上部气相出口通过管道连接储气罐，在该管道上设置增压机，气液分离器液相出口连接第一离心机。

进一步的，第一离心机还设置有油相出口，油相出口通过管道连接储油罐，在该管道上设置高压泵；第二离心机还设置有水相出口，水相出口通过管道连接储液箱，在该管道上设置高压泵。

本发明还提供了一种湿生物质水热液化提取不同类型生物原油的分离方法，其特征在于，按照以下步骤实施：

(1)采用高压泵将储料箱中粉碎的湿生物质通过高压泵泵入预热器中进行预热，物料经预热器后进入反应器进行水热液化反应；

(2)水热液化反应生成的高温高压流体通过背压阀进入到固液分离器中进行固液分离；

(3)固液分离器分离的固相产物，通过与从流体接触塔中泵入的溶剂混合，经第三离心机离心后，经过滤器将离心产物过滤，过滤所得产物有固相残渣和油相产物；固相残渣经干燥机干燥后，储存在储渣箱内；油相产物经蒸馏塔蒸馏后，在蒸馏塔非水溶性油出口得到非水溶性油，储存在储油罐内；

(4)固液分离器分离的气液产物通入气液分离器，以实现气相产物和液相产物的分离；气相产物通过第一增压机压缩后储存在储气罐中；液相产物通入第一离心机中离心；

(5)第一离心机离心所得的非水溶性油经高压泵泵入到储油罐中，第一离心机所得水相产物通过与从流体接触塔中的溶剂混合进入第二离心机离心；

(6)第二离心机离心后得到溶剂相产物和水相产物，水相产物经高压泵泵入到储液箱内；溶剂相产物经蒸馏塔蒸馏后，在蒸馏塔水溶性油出口得到水溶性油，储存在澄清池中，蒸馏后溶剂通过中路出口进入流体接触塔循环使用。

进一步的，步骤(4)中所述气液分离器的温度控制在水的饱和温度以下，确保水不会以蒸汽的形式混入气相中。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过设置固液分离器，气液分离器，可以快速的实现固相、液相、气相三相产物的快速分离，方便后续的水溶性油和非水溶性油的规模化分离。

2、本发明设置的三个离心机能够将各个相萃取的离心产物分离彻底，提高得到的整体油相的总产率。

3、本发明中通过从流体接触塔泵入溶剂来萃取生物原油，并通过蒸馏塔的蒸馏，提高了得到的油相产物的整体品质。

4、本发明中蒸馏后的溶剂可以通过循环管路回收到流体接触塔中，用于后续的溶剂萃取。

5、现有技术无法分离出水溶性油，通过本发明装置能够分离出3％～5％的水溶性油。

相比于其他水热液化分离系统，本发明系统产物分离彻底，油相产量和品质高，可以广泛应用于湿生物质水热液化分离生物油。

附图说明

图1是本发明一种湿生物质水热液化提取不同类型生物原油的分离系统的结构示意图。

图中，1、储料箱；2、高压泵；3、预热器；4、反应器；5、气液分离器；6、第一离心机；7、高压泵；8、储油罐；9、增压机；10、高压泵；11、储气罐；12、蒸馏塔；13、储液箱；14、澄清池；15储油罐、；16、储渣箱；17、第二离心机；18、干燥机；19过滤器；20、第一压缩机；21、第三离心机；22、第二压缩机；23、流体接触塔；24、固液分离器；25、背压阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

请参阅图1所示，本发明提供了一种湿生物质水热液化提取不同类生物油的分离系统，包括反应装置、固液分离装置、气液分离装置、离心装置、蒸馏装置、干燥装置及各物料输送设备及管路设备，具体结构如下：

储料箱1出口连接高压泵2入口，高压泵2出口连接预热器3的管侧入口，预热器3管侧出口连接反应器4的入口，反应器4底部出口通过管道连接固液分离器24入口，在该管道上设置有背压阀25，且连通预热器3的壳侧换热管道；

固液分离器24设置有气液产物、固相产物出口，固液分离器24气液产物出口连接气液分离器5的入口，气液分离器5设置上部气相出口和液相出口，气液分离器5上部气相出口通过管道连接储气罐11，在该管道上设置增压机9和阀门；

气液分离器5的液相出口连接第一离心机6的入口，第一离心机6油相出口通过管道连接储油罐8，在该管道上设置高压泵7；

第一离心机6非油相出口连接第二离心机17的入口，第二离心机17水相出口通过管道连接储液箱13，在该管道上设置高压泵10；

第二离心机17溶剂相出口连接蒸馏塔12第一入口，蒸馏塔12设置水溶性油出口、非水溶性油出口、溶剂出口，水溶性油出口连接澄清池14，溶剂出口连接流体接触塔23入口，用以将蒸馏后溶剂通过中路出口将蒸馏后的溶剂通入流体接触塔23循环使用，非水溶性油出口连接储油罐15；

流体接触塔23第一出口通过管道连接至第二离心机17入口，在该管道上设置第一压缩机20；

流体接触塔23第二出口通过管道连接至第三离心机21入口，在该管道上设置第二压缩机22；

固液分离器24固相产物出口通过管道连接至第三离心机21的入口，第三离心机21出口连接过滤器19入口，过滤器19液相产物出口连接蒸馏塔12第二入口，过滤器19固相出口依次连接干燥机18、储渣箱16。

参阅图1所示，一种湿生物质水热化提取不同类生物原油的分离方法，包括如下步骤：

(1)采用高压泵2将储料箱1中粉碎的湿生物质通过高压泵2泵入预热器3中进行预热，物料经预热器3后进入反应器4进行水热液化反应；

(2)水热液化反应生成的高温高压流体通过背压阀25进入到固液分离器24中进行固液分离；

(3)固液分离器24分离的固相产物，通过与从流体接触塔23中泵入的溶剂混合，经第三离心机21离心后，经过滤器19将离心产物过滤，过滤所得产物有固相残渣和油相产物；固相残渣经干燥机18干燥后，储存在储渣箱16内；油相产物经蒸馏塔12蒸馏后，在蒸馏塔12非水溶性油出口得到非水溶性油，储存在储油罐15内；

(4)固液分离器24分离的气液产物通入气液分离器5，以实现气相产物和液相产物的分离；气相产物通过第一增压机9压缩后储存在储气罐11中；液相产物通入第一离心机6中离心；

气液分离器5温度控制在水的饱和温度以下，确保水不会以蒸汽的形式混入气体中；

(5)第一离心机6离心所得的非水溶性油经高压泵7泵入到储油罐8中，第一离心机6所得水相产物通过与从流体接触塔23中的溶剂混合进入第二离心机17离心；

(6)第二离心机17离心后得到溶剂相产物和水相产物，水相产物经高压泵10泵入到储液箱13内；溶剂相产物经蒸馏塔12蒸馏后，在蒸馏塔12水溶性油出口得到水溶性油，储存在澄清池14中，蒸馏后溶剂通过中路出口进入流体接触塔23循环使用。

Claims (5)

1.一种湿生物质水热液化提取不同类生物原油的分离系统，其特征在于，包括反应装置、固液分离装置和气液分离装置，反应装置依次连接固液分离装置、气液分离装置，气液分离装置液相出口连接第一离心机(6)入口，第一离心机(6)非油相出口连接第二离心机(17)的入口，第二离心机(17)溶剂相出口连接蒸馏塔(12)的第一入口，蒸馏塔(12)设置水溶性油出口、非水溶性油出口、溶剂出口；

蒸馏塔(12)水溶性油出口连接澄清池(14)，溶剂出口连接流体接触塔(23)入口，非水溶性油出口连接储油罐(15)。

2.根据权利要求1所述的一种湿生物质水热液化提取不同类生物原油的分离系统，其特征在于，流体接触塔(23)设置有第一出口和第二出口，第一出口通过管道连接第二离心机(17)入口，第二出口通过管道连接至第三离心机(21)入口。

3.根据权利要求2所述的一种湿生物质水热液化提取不同类生物原油的分离系统，其特征在于，第三离心机(21)出口连接过滤器(19)入口，过滤器(19)液相出口连接蒸馏塔(12)第二入口，过滤器(19)固相出口依次连接干燥机和储渣箱。

4.根据权利要求1所述的一种湿生物质水热液化提取不同类生物原油的分离系统，其特征在于，第一离心机(6)还设置有油相出口，油相出口通过管道连接储油罐(8)，在该管道上设置高压泵(7)；第二离心机(17)还设置有水相出口，水相出口通过管道连接储液箱(13)，在该管道上设置高压泵(10)。

5.一种湿生物质水热液化提取不同类生物原油的分离方法，其特征在于，按照以下步骤实施：

(1)水热液化反应生成的高温高压流体通过管道进入到固液分离器(24)中首先进行固液分离；

(2)固液分离器(24)分离的固相产物，通过与从流体接触塔(23)中泵入的溶剂混合，经第三离心机(21)离心后，经过滤器(19)将离心产物过滤，过滤所得产物有固相残渣和油相产物；固相残渣经干燥机(18)干燥后，储存在储渣箱(16)内；油相产物经蒸馏塔(12)蒸馏后，在蒸馏塔(12)非水溶性油出口得到非水溶性油，储存在储油罐(15)内；

(3)固液分离器(24)分离的气液产物经气液分离器(5)分离后所得的液相产物通入第一离心机(6)中离心，第一离心机(6)离心所得的非水溶性油经高压泵(7)泵入到储油罐(8)中，第一离心机(6)所得水相产物通过与从流体接触塔(23)中的溶剂混合进入第二离心机(17)离心；

(4)第二离心机(17)离心后得到溶剂相产物和水相产物，水相产物经高压泵(10)泵入到储液箱(13)内；溶剂相产物经蒸馏塔(12)蒸馏后，在蒸馏塔(12)水溶性油出口得到水溶性油，储存在澄清池(14)中，同步骤(2)中蒸馏后溶剂均可通过中路出口进入流体接触塔(23)循环使用。

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