CN110467946B - 一种微藻生物质制备生物柴油的萃取设备及工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微藻生物质制备生物柴油的萃取设备，设备包括溶剂箱和萃取箱；萃取箱设置于溶剂箱的上端；萃取箱的上端旋转相接有上盖、底部设置有排废管；上盖的上端开设有补剂口；萃取箱的左右两侧分别设置有毛吸管和上样管；上样管的一端自萃取箱的上部连通萃取箱、另一端与溶剂箱相连通，且上样管的管身上设置有上样泵；毛吸管的一端自萃取箱的下部连通萃取箱、另一端与溶剂箱相连通，且毛吸管的中部向上弯曲至与上样管的高度相同。本发明填补了现有工业技术中在固液萃取方面的空白，且萃取效果好，效率高，可达到实验室水平；更加配适微藻制生物柴油领域中的应用，耐腐蚀性好，使用寿命长，促进微藻制生物柴油的工业化生产。

Description

一种微藻生物质制备生物柴油的萃取设备及工艺
技术领域
本发明涉及一种设备及工艺，尤其涉及一种微藻生物质制备生物柴油的萃取设备及工艺。
背景技术
微藻生物质制备生物柴油时需要经过萃取步骤，但是现有市面上的萃取塔难有固液分离的功能，并且难以实现对固体废渣的高效清洁；实验室阶段的萃取仪器有很多种，萃取效果也较好，但是普遍仪器的成本较高、操作复杂、每次萃取量小，因此，就萃取来说，难以实现微藻制生物柴油的工业化生产。
发明内容
为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种微藻生物质制备生物柴油的萃取设备及工艺。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种微藻生物质制备生物柴油的萃取设备，设备包括溶剂箱和萃取箱；萃取箱设置于溶剂箱的上端；萃取箱的上端旋转相接有上盖、底部设置有排废管；上盖的上端开设有补剂口；
萃取箱的左右两侧分别设置有毛吸管和上样管；上样管的一端自萃取箱的上部连通萃取箱、另一端与溶剂箱相连通，且上样管的管身上设置有上样泵；毛吸管的一端自萃取箱的下部连通萃取箱、另一端与溶剂箱相连通，且毛吸管的中部向上弯曲至与上样管的高度相同；
上盖的内部水平设置有多孔筛板；多孔筛板的直径与上盖的直径相等，且多孔筛板的下表面固定有过滤纱网；多孔筛板上开设有回收液通道口；回收液通道口处连接有回收液通道；回收液通道沿萃取箱的箱壁向下延伸至溶剂箱，且回收液通道与溶剂箱相连通；
萃取箱的内部底端设置有底座；底座的上方设置有压缩板，压缩板沿萃取箱内壁上下滑动；压缩板的边缘围绕压缩板固定有一圈密封条；底座内嵌置有一个或多个伸缩式液压缸；伸缩式液压缸的活塞杆向上延伸并与压缩板固定相接；
萃取箱及溶剂箱的材质均为不锈钢。
进一步地，伸缩式液压缸的活塞杆与底座之间设置有防尘圈和活塞杆密封，且活塞杆密封的上端还设置有支承环。
进一步地，排废管的一端设置于压缩板与底座之间、另一端为自由端。
进一步地，溶剂箱上开设有进料口和出料口，且进料口与进料管相连通，出料口与出料管相连通；溶剂箱与进料管、出料管之间均设置有阀门。
进一步地，上盖与萃取箱箱体之间通过合页相连接，且上盖与萃取箱之间垫置有密封圈；上盖通过搭扣在萃取箱上扣紧。
进一步地，密封条的材质为丁腈橡胶。
进一步地，上样管和毛吸管的端口均设置有过滤纱网。
一种微藻生物质制备生物柴油的萃取设备的应用工艺，工艺包括以下步骤：
a、可将多个萃取设备串联使用，多个萃取设备共同使用同一个进料管和出料管，通过阀门控制进料管中的甲醇流入到溶剂箱中；在使用之前将伸缩式液压缸的活塞杆收缩，使压缩板的位置高度高于毛吸管开口的位置高度；
b、关闭阀门；打开上盖，将微藻藻粉放入到萃取箱中；再打开上样泵，使甲醇从溶剂箱流入到萃取箱中；同时自补剂口向萃取箱中添加2倍甲醇体积的氯仿；当萃取箱中甲醇和氯仿混合成的萃取液液面高度大于毛吸管的高度时，密封住补剂口，萃取液开始自毛吸管中流入到溶剂箱中；
c、运行2～4小时后，关闭上样泵，启动伸缩式液压缸使压缩板上升，使萃取箱中的萃取液穿过过滤纱网和多孔筛板，自回收液通道流入溶剂箱中；当萃取箱中全部萃取液排出后，此时压缩板上升至萃取箱的上端开口处，打开上盖，可以直接收集和清理萃取残渣；
d、打开出料管上的阀门，使溶剂箱中的全部萃取液自出料管流出；毛吸管中的残液可流到溶剂箱及排废管中排出；
e、排出溶剂箱中全部萃取液后，关闭出料管上的阀门，完成一次萃取
本发明填补了现有工业技术中在固液萃取方面的空白，且萃取效果好，效率高，可达到实验室水平；更加配适微藻制生物柴油领域中的应用，耐腐蚀性好，使用寿命长，促进微藻制生物柴油的工业化生产。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为萃取箱的结构示意图。
图3为萃取箱的剖面结构示意图。
图4为图3的局部放大图。
图中：1、萃取箱；2、溶剂箱；3、上盖；4、排废管；5、补剂口；6、毛吸管；7、上样管；8、上样泵；9、多孔筛板；10、过滤纱网；11、回收液通道；12、底座；13、压缩板；14、密封条；15、伸缩式液压缸；16、防尘圈；17、活塞杆密封；18、支承环；19、进料管；20、出料管；21、阀门；22、合页；23、搭扣。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1所示的一种微藻生物质制备生物柴油的萃取设备，本设备利用压强原理。设备包括溶剂箱2和萃取箱1；溶剂箱用于为萃取箱提供萃取液，萃取箱中实现萃取过程。并且萃取箱和溶剂箱为单独分离的两个箱体，之间通过毛吸管、上样管和回收液通道相连通。
如图2、3所示，萃取箱设置于溶剂箱的上端，以配合仪器的使用原理。萃取箱1的上端旋转相接有上盖3、底部设置有排废管4；上盖与萃取箱箱体之间通过合页22相连接，且上盖与萃取箱之间垫置有密封圈；上盖通过搭扣23在萃取箱上扣紧。使上盖能够打开和关闭，密封圈可以为萃取箱营造密闭环境，防止上盖造成的空气泄漏；搭扣可以将上盖扣紧在萃取箱上，同样可防止上盖造成的空气泄漏。
上盖3的上端开设有补剂口5；补剂口用于向萃取罐中添加氯仿，由于氯仿和甲醇由于本身密度不同造成的互不相容，因此将甲醇和氯仿分开添加，以保证添加比例和萃取效果。
萃取箱的左右两侧分别设置有毛吸管6和上样管7；上样管7的一端自萃取箱的上部连通萃取箱、另一端与溶剂箱相连通，且上样管的管身上设置有上样泵8；毛吸管6的一端自萃取箱的下部连通萃取箱、另一端与溶剂箱相连通，且毛吸管的中部向上弯曲至与上样管的高度相同；上样管在上样泵的作用下将下方溶剂箱中的萃取液吸到萃取箱中，并且混合补剂口中添加的氯仿对萃取箱中的藻粉进行浸泡、萃取。当萃取箱中液面上升至毛吸管高度时，停止加氯仿并且密封好补剂口，使萃取箱和溶剂箱形成连通的密闭环境。在上样泵的持续工作下，萃取箱中的压强变大，且液面高于毛吸管的高度，萃取液受压力作用开始向毛吸管中流动，并从毛吸管中流回溶剂箱中，实现萃取液在溶剂箱和萃取箱之间的流动循环。上样管和毛吸管的端口均设置有过滤纱网，以防止藻粉从萃取箱逃逸至溶剂箱中。
上盖3的内部水平设置有多孔筛板9；多孔筛板的直径与上盖的直径相等，且多孔筛板的下表面固定有过滤纱网10；萃取箱的内部底端设置有底座12；底座的上方设置有压缩板13，压缩板沿萃取箱内壁上下滑动；压缩板的边缘围绕压缩板固定有一圈密封条14；底座内嵌置有一个或多个伸缩式液压缸15；伸缩式液压缸的活塞杆向上延伸并与压缩板固定相接。
压缩板在伸缩式液压缸的作用下向上挤压萃取箱空间，在密封条的作用下防止萃取液流到压缩板下方，其过程类似于注射器的活塞压缩过程。由于萃取箱中空间变小，大量萃取液和固体藻粉渣向上盖移动。在多孔筛板的作用下，萃取液可通过筛板上的孔穿过多孔筛板并顺着多孔筛板上开设的回收液通道口流入溶剂箱中。多孔筛板下的过滤纱网可以拦截藻粉，使藻粉始终留在压缩板上。压缩板升至最高时可与多孔筛板共同挤压藻粉中包含的萃取液，将藻粉废渣挤压成柄，起到初步干燥藻粉和便于清理回收的作用。
排废管4的一端设置于压缩板与底座之间、另一端为自由端。排废管的作用是为压缩板的运动提供空气补充，否则密闭空间下，压缩板将难以运动，另一方面可以排出泄漏到压缩板下端的萃取液以及毛吸管中剩余的萃取液。
萃取箱及溶剂箱的材质均为不锈钢。不锈钢材质可延长仪器的使用寿命，不易受有机试剂的腐蚀。并且密封条14的材质为丁腈橡胶。丁腈橡胶具有很好的氯仿、甲醇的耐腐蚀性。换为其他材质橡胶则容易被氯仿、甲醇腐蚀从而加快老化失去作用。
如图4所示，伸缩式液压缸的活塞杆与底座之间设置有防尘圈16和活塞杆密封17，且活塞杆密封的上端还设置有支承环18。保证活塞杆运动的同时防止萃取液流入压缩缸中。
溶剂箱上开设有进料口和出料口，且进料口与进料管19相连通，出料口与出料管20相连通；溶剂箱与进料管、出料管之间均设置有阀门21。当本仪器多个联用时，可共用一个进料管和出料管，更加适合工业化应用。
一种微藻生物质制备生物柴油的萃取设备的应用工艺，工艺包括以下步骤：
a、可将多个萃取设备串联使用，多个萃取设备共同使用同一个进料管和出料管，通过阀门控制进料管中的甲醇流入到溶剂箱中；在使用之前将伸缩式液压缸的活塞杆收缩，使压缩板的位置高度高于毛吸管开口的位置高度；
b、关闭阀门；打开上盖，将微藻藻粉放入到萃取箱中；再打开上样泵，使甲醇从溶剂箱流入到萃取箱中；同时自补剂口向萃取箱中添加2倍甲醇体积的氯仿；当萃取箱中甲醇和氯仿混合成的萃取液液面高度大于毛吸管的高度时，密封住补剂口，萃取液开始自毛吸管中流入到溶剂箱中；
c、运行2～4小时后，关闭上样泵，启动伸缩式液压缸使压缩板上升，使萃取箱中的萃取液穿过过滤纱网和多孔筛板，自回收液通道流入溶剂箱中；当萃取箱中全部萃取液排出后，此时压缩板上升至萃取箱的上端开口处，打开上盖，可以直接收集和清理萃取残渣；
d、打开出料管上的阀门，使溶剂箱中的全部萃取液自出料管流出；毛吸管中的残液可流到溶剂箱及排废管中排出；
e、排出溶剂箱中全部萃取液后，关闭出料管上的阀门，完成一次萃取。
本发明与现有技术相比具有的优点为：
填补了现有工业技术中在固液萃取方面的空白，且萃取效果好，效率高，可达到实验室水平；更加配适微藻制生物柴油领域中的应用，耐腐蚀性好，使用寿命长，促进微藻制生物柴油的工业化生产。
上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种微藻生物质制备生物柴油的萃取设备，其特征在于：所述设备包括溶剂箱(2)和萃取箱(1)；萃取箱设置于溶剂箱的上端；所述萃取箱(1)的上端旋转相接有上盖(3)、底部设置有排废管(4)；上盖(3)的上端开设有补剂口(5)；
所述萃取箱的左右两侧分别设置有毛吸管(6)和上样管(7)；所述上样管(7)的一端自萃取箱的上部连通萃取箱、另一端与溶剂箱相连通，且上样管的管身上设置有上样泵(8)；所述毛吸管(6)的一端自萃取箱的下部连通萃取箱、另一端与溶剂箱相连通，且毛吸管的中部向上弯曲至与上样管的高度相同；
所述上盖(3)的内部水平设置有多孔筛板(9)；所述多孔筛板的直径与上盖的直径相等，且多孔筛板的下表面固定有过滤纱网(10)；所述多孔筛板上开设有回收液通道口；回收液通道口处连接有回收液通道(11)；所述回收液通道沿萃取箱的箱壁向下延伸至溶剂箱，且回收液通道与溶剂箱相连通；
所述萃取箱的内部底端设置有底座(12)；底座的上方设置有压缩板(13)，压缩板沿萃取箱内壁上下滑动；所述压缩板的边缘围绕压缩板固定有一圈密封条(14)；所述底座内嵌置有一个或多个伸缩式液压缸(15)；所述伸缩式液压缸的活塞杆向上延伸并与压缩板固定相接；
所述萃取箱及溶剂箱的材质均为不锈钢。
2.根据权利要求1所述的微藻生物质制备生物柴油的萃取设备，其特征在于：所述伸缩式液压缸的活塞杆与底座之间设置有防尘圈(16)和活塞杆密封(17)，且活塞杆密封的上端还设置有支承环(18)。
3.根据权利要求1所述的微藻生物质制备生物柴油的萃取设备，其特征在于：所述排废管(4)的一端设置于压缩板与底座之间、另一端为自由端。
4.根据权利要求1所述的微藻生物质制备生物柴油的萃取设备，其特征在于：所述溶剂箱上开设有进料口和出料口，且进料口与进料管(19)相连通，出料口与出料管(20)相连通；溶剂箱与进料管、出料管之间均设置有阀门(21)。
5.根据权利要求1所述的微藻生物质制备生物柴油的萃取设备，其特征在于：所述上盖与萃取箱箱体之间通过合页(22)相连接，且上盖与萃取箱之间垫置有密封圈；所述上盖通过搭扣(23)在萃取箱上扣紧。
6.根据权利要求1所述的微藻生物质制备生物柴油的萃取设备，其特征在于：所述密封条(14)的材质为丁腈橡胶。
7.根据权利要求1所述的微藻生物质制备生物柴油的萃取设备，其特征在于：所述上样管和毛吸管的端口均设置有过滤纱网。
8.一种如权利要求1～7中任意一项所述微藻生物质制备生物柴油的萃取设备的应用工艺，其特征在于：所述工艺包括以下步骤：
a、可将多个萃取设备串联使用，多个萃取设备共同使用同一个进料管和出料管，通过阀门控制进料管中的甲醇流入到溶剂箱中；在使用之前将伸缩式液压缸的活塞杆收缩，使压缩板的位置高度高于毛吸管开口的位置高度；
b、关闭阀门；打开上盖，将微藻藻粉放入到萃取箱中；再打开上样泵，使甲醇从溶剂箱流入到萃取箱中；同时自补剂口向萃取箱中添加2倍甲醇体积的氯仿；当萃取箱中甲醇和氯仿混合成的萃取液液面高度大于毛吸管的高度时，密封住补剂口，萃取液开始自毛吸管中流入到溶剂箱中；
c、运行2～4小时后，关闭上样泵，启动伸缩式液压缸使压缩板上升，使萃取箱中的萃取液穿过过滤纱网和多孔筛板，自回收液通道流入溶剂箱中；当萃取箱中全部萃取液排出后，此时压缩板上升至萃取箱的上端开口处，打开上盖，可以直接收集和清理萃取残渣；
d、打开出料管上的阀门，使溶剂箱中的全部萃取液自出料管流出；毛吸管中的残液可流到溶剂箱及排废管中排出；
e、排出溶剂箱中全部萃取液后，关闭出料管上的阀门，完成一次萃取。
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