CN209010457U - 一种生物醋液的精制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生物醋液的精制系统，包括：生物质热解反应子系统、冷凝子系统、油水分离子系统、气浮子系统、蒸馏精密过滤组合子系统；其中，生物质热解反应子系统分别设有生物质入口、生物炭出口和高温油气出口；生物质热解反应子系统的高温油气出口依次与冷凝子系统、油水分离子系统、气浮子系统和蒸馏精密过滤组合子系统连接；冷凝子系统还设有燃气出口；油水分离子系统还设有生物油出口；蒸馏精密过滤组合子系统设有生物醋液出口。该系统能有效去除竹醋液中的有毒有害物质，工艺可靠，成本较低，不仅安全节能高效，还能根据产品定位获得多元化精制竹醋液产品，便于产业化和扩大生产。

Description

一种生物醋液的精制系统

技术领域

本实用新型涉及水处理及有机物回收利用领域，尤其涉及一种生物醋液的精制系统。

背景技术

生物醋液(可以是木醋液或竹醋液)是木材、秸秆等生物质热解炭化时的一种主要产品，生物质在热解过程中，会产生木炭、焦油和气体产物。气体产物经过冷凝和气液分离之后就可以获得油水混合物，该混合物经过进一步的油水分离后得到棕褐色的生物醋液，该生物醋液为粗制生物醋液。醋液的化学成分极为复杂含有醇类、酸类、酚类、醛类、酮类等近200种有机物，其组分复杂、功能多样。

生物醋液经过油水分离步骤后，去除了大部分的不溶解性焦油，但是其液体中仍旧含有高活性致癌物苯并芘等多环芳烃类致癌物质且含有很难去除的可溶解性焦油，需要进一步分离提纯，才能更好的作为成熟产品推向市场。传统生物醋液的提纯方法采用静置或者蒸馏。静置后无法去除可溶性的杂质，且分离后杂质较多；普通蒸馏只能对生物醋液进行简单的提纯，提纯后的生物醋液中杂质成分依然较多，且在蒸馏的过程中会损失很多有益成分和发生反应，降低提纯效率。现行的蒸馏工艺设备一般未添加预处理装置，使后续灰尘杂质和焦油等大分子有机物以固废的形式沉淀，消耗了更多的能量，经济效益较差。

中国专利CN201864692U公开一种木醋液的生产设备，木醋液生产设备主要由木炭生产线、焦油生产线、木醋液生产线和木炭瓦斯生产线构成，其中，木炭生产线由炭化炉和木炭输送机构成；木醋液生产线由依次连接的一次冷却器、二次冷却器、一次原液收集器、二次原液收集器、第一原液输送泵、原液储罐、鼓风机、烟气与原液分离器、第二原液输送泵、原液储罐、第三原液输送泵、木醋液发酵罐、第一木醋液输送泵；木炭瓦斯生产线由依次连接的木炭瓦斯热水锅炉、热水储罐、热水输送泵、一次蒸馏罐和二次蒸馏罐、对应连接的一次冷凝器、二次冷凝器、一次缓冲器、二次缓冲器、一次蒸馏液主收集罐、二次蒸馏液主收集器、第一蒸馏液辅助收集罐、第二蒸馏液辅助收集罐、第一蒸馏液储罐和第二蒸馏液储罐、第二木醋液输送泵、一次过滤器、缓冲罐、二次过滤器、木醋液包装机组构成。

中国专利CN106811225A公开一种木醋液的精制分离装置，包括原料储罐、原料泵、蒸馏釜、釜底焦油储罐、精馏塔、冷凝器、回流罐、回流泵、蒸馏分罐、吸附装置、成品罐。

但上述公开的现有木醋液生产设备或精制分离装置均存在多级蒸馏技术流程长，营养物质流失严重，成本较高，其他的工艺制备出来的醋液品质较低，难以达到较高品质。

实用新型内容

基于现有技术所存在的问题，本实用新型的目的是提供一种生物醋液的精制系统，能低能耗、高效、低成本且无污染的制备高品质的生物醋液。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型实施方式提供一种生物醋液的精制系统，包括：

生物质热解反应子系统、冷凝子系统、油水分离子系统、气浮子系统、蒸馏精密过滤组合子系统；其中，

所述生物质热解反应子系统分别设有生物质入口、生物炭出口和高温油气出口；

所述生物质热解反应子系统的高温油气出口依次与冷凝子系统、油水分离子系统、气浮子系统和蒸馏精密过滤组合子系统连接；

所述冷凝子系统还设有燃气出口；

所述油水分离子系统还设有生物油出口；

所述蒸馏精密过滤组合子系统设有生物醋液出口。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例提供的生物醋液的精制系统，其有益效果为：

通过将生物质热解反应子系统、冷凝子系统、油水分离子系统、气浮子系统、蒸馏精密过滤组合子系统有机连接形成一种能精制生物醋液的系统；用气浮工艺除杂脱焦、蒸馏工艺除焦，与精密吸附除杂配合，实现连续生产制得精制生物醋液，能有效去除竹醋液中的有毒有害物质，工艺可靠，成本较低，不仅安全节能高效，还能根据产品定位获得多元化精制竹醋液产品，便于产业化和扩大生产，所得精制生物醋液产品可以广泛应用于食品、医药、饮料、化妆品等高端领域。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本实用新型实施例提供的生物醋液的精制系统的构成示意图；

图2为本实用新型实施例提供的生物醋液的精制方法的流程图；

图中：1-生物质热解子系统；2-冷凝子系统；3-油水分离子系统；4-气浮子系统；5-蒸馏精密过滤组合子系统；51-蒸馏设备；52-精密过滤器；A-生物质入口；B-生物炭出口；C-燃气出口；D-生物油出口；E-生物醋液出口。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。本实用新型实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种生物醋液的精制系统，能实现低成本、高效且无污染的精制生物醋液，包括：

生物质热解反应子系统、冷凝子系统、油水分离子系统、气浮子系统、蒸馏精密过滤组合子系统；其中，

所述生物质热解反应子系统分别设有生物质入口、生物炭出口和高温油气出口；

所述生物质热解反应子系统的高温油气出口依次与冷凝子系统、油水分离子系统、气浮子系统和蒸馏精密过滤组合子系统连接；

所述冷凝子系统还设有燃气出口；

所述油水分离子系统还设有生物油出口；

所述蒸馏精密过滤组合子系统设有生物醋液出口。

上述精制系统中，蒸馏精密过滤组合子系统包括：

顺次连接的蒸馏设备和精密过滤器，所述精密过滤器设有生物醋液出口；

或者，

顺次连接的精密过滤器和蒸馏设备，所述蒸馏设备设有生物醋液出口；

或者，

顺次连接的蒸馏设备、精密过滤器和后续精密过滤器，所述后续精密过滤器设有生物醋液出口；

或者，

顺次连接的精密过滤器、蒸馏设备和后续精密过滤器，所述后续精密过滤器设有生物醋液出口。

上述精制系统中，蒸馏设备采用减压蒸馏塔或常压蒸馏塔。

上述精制系统中，精密过滤器采用活性炭过滤器、树脂过滤器中的任一种或两种组合；

所述后续精密过滤器采用活性炭过滤器、树脂过滤器中的任一种或两种组合。

上述精制系统中，生物质热解反应子系统的生物质热解炉采用蓄热式旋转床反应炉。

上述精制系统中，冷凝子系统采用间接换热器或直接激冷器。

上述精制系统中，油水分离子系统采用一级溢流沉淀池、多级溢流沉淀池、斜管沉淀池中的任一种或两种组合。

上述精制系统中，气浮子系统采用溶气气浮装置或浅层离子气浮装置。

本实用新型实施例还提供一种生物醋液的精制方法，采用上述的系统，包括以下步骤：

热解处理：经过破碎、烘干处理的生物质进入所述系统的生物质热解反应子系统进行热解处理，热解处理后生成的高温油气进入冷凝子系统；

冷凝处理：在所述冷凝子系统内，高温油气经过冷凝分为燃气和油水混合物，所述燃气外排，所述油水混合物进入油水分离子系统；

油水分离处理：所述油水混合物在所述油水分离子系统内分成水相和生物油，所述生物油外排；

气浮处理：所述水相进入气浮子系统进行气浮处理，经过气浮处理将分散悬浮的小颗粒油和杂质吸附带出，剩余液体进入蒸馏精密过滤组合子系统；

蒸馏精密过滤组合处理：所述剩余液体进入蒸馏精密过滤组合子系统后，分别进行蒸馏处理与精密过滤的组合处理后，得到精制生物醋液。

上述精制方法的蒸馏精密过滤组合处理中，所述剩余液体进入蒸馏精密过滤组合子系统后，分别进行蒸馏处理与精密过滤的组合处理为：

所述剩余液体先进入所述蒸馏设备蒸出所需馏分后，再进入精密过滤器，在所述精密过滤器内经过吸附材料吸附过滤后，得到精制生物醋液；

或者，

所述剩余液体先进入精密过滤器，在所述精密过滤器内经过吸附材料吸附过滤后，在进入所述蒸馏设备蒸出所需馏分，得到精制生物醋液；

或者，

所述剩余液体先进入所述蒸馏设备蒸出所需馏分后，再进入精密过滤器，在所述精密过滤器内经过吸附材料吸附过滤后，再进入后续精密过滤器经过吸附材料再次吸附过滤后，得到食品级精制生物醋液；

或者，

所述剩余液体先进入精密过滤器，在所述精密过滤器内经过吸附材料吸附过滤后，在进入所述蒸馏设备蒸出所需馏分，再进入后续精密过滤器经过吸附材料再次吸附过滤后，得到食品级精制生物醋液。

本实用新型的系统至少具有以下有益效果：

(1)本实用新型仅采用一级精馏，在精馏前加上气浮子系统作为预处理子系统，精馏后加上精密过滤子系统即达到了精制生物醋液，有效减少了成本，很好的克服了现有系统使用多级精馏设备来保证精馏产品的品质，但反复蒸馏过程不仅能耗大，而且设备成本高的问题。

(2)本实用新型的系统处理时不需要静置，有效的节省了系统的占地面积，解决了现有的系统静置工艺一般静置6个月以上，不仅系统大，而且工艺处理时间长的问题。

(3)本实用新型系统中气浮子系统能有效的去除热解水里面含有的杂质和焦油含量，减轻了蒸馏子系统的负荷。

(4)本实用新型的系统可直接制出农用生物醋液，还可以通过设置后续精密过滤子系统，制出生产食品级的生物醋液。

下面将结合附图对本实用新型实施例作进一步地详细描述。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种直接精制生物醋液的系统，包括：顺次连接的生物质热解反应子系统、冷凝子系统、油水分离子系统、气浮子系统、蒸馏精密过滤组合子系统，其中，蒸馏精密过滤组合子系统由顺次连接的蒸馏设备和精密过滤器组成；

该系统制作生物醋液时，经过破碎、烘干处理的生物质经过生物质热解反应子系统，在高温下的有机物发生解聚、断链、聚合、重整等反应，产成高温油气，生成的高温油气经过出气口进入冷凝子系统；在冷凝子系统内，高温油气经过冷凝分为油水混合物和燃气，燃气作为可燃气外排利用，油水混合物进入油水分离子系统；在油水分离子系统内部经过沉降、油水分离，油和水被分离，除去了大部分油的水进入气浮子系统；在气浮子系统内，经过气浮作用将分散悬浮的小颗粒油和杂质吸附带出，剩余液体进入蒸馏子系统；在蒸馏设备内，物料先被蒸馏设备(采用蒸馏塔)的塔顶馏分预热，然后进入蒸馏设备，在蒸馏设备内经过气液传质，蒸出98℃～108℃的馏分(常压蒸馏)，蒸馏设备内顶部物料被进入蒸馏设备的物料冷凝后进入，送入精密过滤器；在精密过滤器内经过大分子吸附树脂或活性炭的吸附作用，焦油含量＜0.01％，挥发酚去除率＞90％，并保留较高的酸度，得到了精制生物醋液产品。

上述系统，用气浮工艺除杂脱焦、蒸馏工艺除焦，再到精密吸附除杂，不用多级精馏，仅用一级精馏实现了生物醋液的焦油和杂质的去除，工艺可靠，成本较低，能连续生产，便于产业化和扩大生产。该系统能有效去除竹醋液中的有毒有害物质，并能灵活控制特有的烟熏气味，不仅安全节能高效，还能根据产品定位获得多元化精制竹醋液产品，所得精制竹醋液产品可以广泛应用于食品、医药、饮料、化妆品等高端领域。

上述系统中，生物质热解子系统：经过预处理的生物质进入生物质热解反应系统,在热解反应炉内被辐射管加热至500～900℃，在高温下有机物不断发生解聚、断链、聚合、重整等反应，产成高温油气。生成的高温油气经过出气口进入冷凝系统；剩余生物炭通过排料口排出。

(2)冷凝子系统：高温油气进入冷凝系统，冷凝系统可以是间接换热器也可是直接激冷器，在系统内被冷凝成油水混合物和可燃气，可燃气经过出气口排出，被用来燃烧加热热解反应炉；剩余的油水混合物进入油水分离系统。

(3)油水分离子系统：油水分离系统可以是一级或多级溢流沉淀池，也可以是斜管沉淀池，由冷凝系统来的油水混合物在此系统被分离成油和水，油沉淀到底部，剩余上部水部分进入气浮系统。

(4)气浮子系统：油水系统分离出的水相进入气浮系统，气浮系统向水中引入大量微小气泡，气泡通过表面张力作用粘附于细小悬浮物上，形成整体比重小于1的状况，根据浮力原理浮至水面，实现固体、油与水的分离，水得以净化。

(5)蒸馏设备：气浮后的水颜色较深，仍含有少量焦油，在蒸馏系统内，物料先被蒸馏塔塔顶馏分预热，然后进入蒸馏塔，在蒸馏塔内经过气液传质，蒸出所需的馏分，塔顶物料被进入蒸馏塔的物料冷凝后进入，送入精密过滤器。

(6)精密过滤器：在精密过滤器内经过大分子吸附树脂或活性炭的吸附和过滤作用，焦油含量＜0.01％，挥发酚去除率＞90％，达到食品级标准。

优选的，上述系统中，蒸馏精密过滤组合子系统可由顺次连接的蒸馏设备和精密过滤器组成，工艺中先进行蒸馏再进行精密过滤；也可由顺次连接的精密过滤器和蒸馏设备组成，工艺中先精密过滤再进行精馏。其中，蒸馏设备采用蒸馏塔，可采用减压蒸馏塔，也可采用常压蒸馏塔；精密过滤器可采用活性炭过滤器，也可采用树脂过滤器，或两者过滤器组合形成的精密过滤器。蒸馏精密过滤组合子系统处理后能制成农用生物醋液。

优选的，上述系统中，油水分离子系统可以是一级或多级溢流沉淀池，也可以是斜管沉淀池。

优选的，上述系统中，冷凝子系统可采用间接换热器也可采用直接激冷器。

优选的，上述系统中，气浮子系统可采用溶气气浮装置，也可采用浅层离子气浮装置。

优选的，上述蒸馏精密过滤组合子系统还包括后续精密过滤器，该后续精密过滤器设在蒸馏精密过滤组合子系统的末端，通过该后续精密过滤器的进一步过滤，能制成食品级的生物醋液，若生产农用生物醋液，可省略该后续精密过滤器。

实施例

本实施例提供一种生物醋液的精制系统，如图1所示，包括：顺次连接的生物质热解子系统、冷凝子系统、油水分离子系统、气浮子系统、蒸馏设备和精密过滤器，其以楠竹为原料，精制竹醋液的步骤如下：

(S1)热解处理：经过破碎、烘干处理的楠竹经过生物质热解反应子系统，在800℃高温下，有机物发生解聚、断链、聚合、重整等反应，产成高温油气，生成的高温油气经过出气口进入冷凝子系统；

(S2)冷凝处理：在冷凝子系统内，高温油气经过冷凝子系统的直接激冷和管式换热器冷凝被分为油水混合物和燃气，燃气作为可燃气外排利用，油水混合物进入油水分离子系统；

(S3)油水分离处理：油水分离子系统采用三级溢流沉淀池，由冷凝子系统来的油水混合物在该子系统内被分离成油和水相，油沉淀到底部，剩余上部的水相部分进入气浮子系统；

(S4)气浮处理：油水分离子系统分离出的水相进入气浮子系统，该气浮子系统采用浅层离子气浮子系统，气浮处理中向水相中引入大量微小气泡，气泡通过表面张力作用粘附于细小悬浮物上，形成整体比重小于1的状况，根据浮力原理浮至水面，实现固体、油与水的分离，水得以净化；

(S51)蒸馏精密过滤组合处理，包括：S51的蒸馏处理和S52的精密过滤处理：

(S51)蒸馏处理：气浮处理的出水进入蒸馏设备，蒸馏设备采用板式常压蒸馏塔，在该蒸馏塔内，物料先被蒸馏塔塔顶馏分预热，然后进入蒸馏塔内经过气液传质，蒸出98℃～108℃的馏分，蒸馏塔塔顶物料被进入蒸馏塔的物料冷凝后进入精密过滤器；

(S52)精密过滤处理：精密过滤器内经过大分子吸附树脂蓝晓XDA-1的吸附和过滤作用，溶液中的焦油含量小于＜0.01％，挥发酚去除率＞90％，达到食品级竹醋液的标准。

本实用新型实施例中仅对生物醋液精制的系统的整个工艺过程作相对简化的介绍，任何一个熟知本领域的技术人员，都可以在本系统的基础上增减相关的设备来满足要求。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种生物醋液的精制系统，其特征在于，包括：

生物质热解反应子系统、冷凝子系统、油水分离子系统、气浮子系统、蒸馏精密过滤组合子系统；其中，

所述生物质热解反应子系统分别设有生物质入口、生物炭出口和高温油气出口；

所述生物质热解反应子系统的高温油气出口依次与冷凝子系统、油水分离子系统、气浮子系统和蒸馏精密过滤组合子系统连接；

所述冷凝子系统还设有燃气出口；

所述油水分离子系统还设有生物油出口；

所述蒸馏精密过滤组合子系统设有生物醋液出口。

2.根据权利要求1所述的生物醋液的精制系统，其特征在于，所述蒸馏精密过滤组合子系统包括：

顺次连接的蒸馏设备和精密过滤器，所述精密过滤器设有生物醋液出口；

或者，

顺次连接的精密过滤器和蒸馏设备，所述蒸馏设备设有生物醋液出口；

或者，

顺次连接的蒸馏设备、精密过滤器和后续精密过滤器，所述后续精密过滤器设有生物醋液出口；

或者，

顺次连接的精密过滤器、蒸馏设备和后续精密过滤器，所述后续精密过滤器设有生物醋液出口。

3.根据权利要求2所述的生物醋液的精制系统，其特征在于，所述蒸馏设备采用减压蒸馏塔或常压蒸馏塔。

4.根据权利要求2所述的生物醋液的精制系统，其特征在于，所述精密过滤器采用活性炭过滤器、树脂过滤器中的任一种或两种组合；

所述后续精密过滤器采用活性炭过滤器、树脂过滤器中的任一种或两种组合。

5.根据权利要求1至4任一项所述的生物醋液的精制系统，其特征在于，所述生物质热解反应子系统的生物质热解炉采用蓄热式旋转床反应炉。

6.根据权利要求1至4任一项所述的生物醋液的精制系统，其特征在于，所述冷凝子系统采用间接换热器或直接激冷器。

7.根据权利要求1至4任一项所述的生物醋液的精制系统，其特征在于，所述油水分离子系统采用一级溢流沉淀池、多级溢流沉淀池、斜管沉淀池中的任一种或两种组合。

8.根据权利要求1至4任一项所述的生物醋液的精制系统，其特征在于，所述气浮子系统采用溶气气浮装置或浅层离子气浮装置。