CN218306300U - 一种厨余垃圾超临界二氧化碳油固水三相分离装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种厨余垃圾超临界二氧化碳油固水三相分离装置，包括CO₂供气机构、混料机构、分离机构；CO₂供气机构内安装有CO₂泵和制冷系统；混料机构包括混合器和夹带剂供料组件；分离机构包括依次连通的萃取釜、第一分离釜、第二分离釜；萃取釜、第一分离釜、第二分离釜上均设有换热系统；CO₂供气机构、萃取釜、第一分离釜、第二分离釜上均安装有压力传感器和安全阀；压力传感器、安全阀、CO₂供气机构、CO₂泵、制冷系统、夹带剂供料组件、混合器均电性连接有控制系统。本实用新型通过超临界CO₂对厨余垃圾进行三相分离，提高厨余垃圾的三相分离效率，提升厨余垃圾资源利用率。

Description

一种厨余垃圾超临界二氧化碳油固水三相分离装置

技术领域

本实用新型涉及厨余垃圾分离技术领域，特别是涉及一种厨余垃圾超临界二氧化碳油固水三相分离装置。

背景技术

厨余垃圾中具有大量的油脂、水分和有机固形物，具有很大的利用潜力，但目前利用效率不高。相分离是实现厨余垃圾高效利用的基础，然而现有的相分离技术操作不便或效率较低。

现有技术中常采用机械压榨、螺旋分流等方法进行厨余垃圾的分离处理，其主要流程为利用机械压榨的方式将水相和油相分离出，再采用螺旋分流等物理手段根据密度差异对油相与水相进行分离。该技术具有明显的缺点，即对厨余垃圾的脱水脱油效率相对低下，相分离效果差，造成了油脂的大量浪费。

为此，提出一种厨余垃圾超临界二氧化碳油固水三相分离装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种厨余垃圾超临界二氧化碳油固水三相分离装置，旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种厨余垃圾超临界二氧化碳油固水三相分离装置，包括：

CO₂供气机构，所述CO₂供气机构内安装有CO₂泵和制冷系统；

混料机构，所述混料机构包括混合器和夹带剂供料组件；所述夹带剂供料组件和所述CO₂供气机构均与所述混合器连通；

分离机构，所述分离机构包括依次连通的萃取釜、第一分离釜、第二分离釜；所述混合器与所述萃取釜连通；所述第二分离釜与所述CO₂供气机构连通；所述萃取釜、所述第一分离釜、所述第二分离釜上均设有换热系统；

其中，所述CO₂供气机构、所述萃取釜、所述第一分离釜、所述第二分离釜上均安装有压力传感器和安全阀；所述压力传感器、所述安全阀、所述CO₂供气机构、所述CO₂泵、所述制冷系统、所述夹带剂供料组件、所述混合器均电性连接有控制系统。

优选的，所述CO₂供气机构包括CO₂贮罐、净化器；所述CO₂贮罐的进料端与远离所述第二分离釜通过第一管路连通，所述CO₂贮罐的出料端与所述净化器的进料端通过第二管路连通；所述第一管路上安装有第一阀门，所述第二管路上安装有第二阀门；

所述净化器的出料端通过第三管路与所述混合器连通；所述制冷系统、所述 CO₂泵均安装在所述第三管路上，并且所述制冷系统位于所述净化器与所述CO₂泵之间，所述第三管路上安装有第一单向阀、所述压力传感器、所述安全阀；所述第一阀门、所述第二阀门、所述净化器均与所述控制系统电性连接。

优选的，所述夹带剂供料组件包括夹带剂罐，所述夹带剂罐与所述混合器通过第四管路连通；所述第四管路上安装有夹带剂泵、第二单向阀；所述夹带剂泵与所述控制系统电性连接。

优选的，所述萃取釜与所述第一分离釜通过第五管路连通；所述第五管路上安装有所述压力传感器、所述安全阀、第五阀门、第六阀门；所述第六阀门并联有第七阀门；所述第五阀门、所述第六阀门、所述第七阀门均与所述控制系统电性连接。

优选的，所述第一分离釜与所述第二分离釜通过第六管路连通；所述第六管路上安装有所述压力传感器、所述安全阀、第八阀门，所述第八阀门与所述控制系统电性连接。

优选的，所述混合器与所述萃取釜通过第七管路连通；所述第七管路上安装有第四阀门和第三单向阀，所述第四阀门与所述控制系统电性连接。

优选的，所述第一管路上安装有CO₂流量计，所述CO₂流量计与所述控制系统电性连接。

优选的，所述第四管路上安装有夹带剂流量计，所述夹带剂流量计与所述控制系统电性连接。

本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型通过CO₂供气机构提供CO₂气体，CO₂气体在CO₂泵的加压、制冷系统的冷却作用下转变为超临界CO₂，与夹带剂供料组件输出的夹带剂在混合器中混合后输入至萃取釜中，通过超临界CO₂对萃取釜内的厨余垃圾进行三相分离，提高厨余垃圾的三相分离效率，提升厨余垃圾资源利用率；分离后CO₂经第一分离釜和第二分离釜变为气态分离出来并重新进入CO₂供气机构中重复利用；

本实用新型通过控制系统对CO₂泵进行自动控制，并通过压力传感器、换热系统实时监测和控制萃取釜、第一分离釜、第二分离釜的压力和温度，实时监测和控制CO₂流量，从而进一步提高分离效率；

本实用新型操作范围广，便于调节，选择性好，可通过控制压力和温度，有针对性地萃取所需成分，且CO₂无毒、无味、不燃、价廉易得，且可循环使用，可显著提高厨余垃圾三相分离效率，达到节约能源的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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的附图。

图1为本实用新型厨余垃圾超临界二氧化碳油固水三相分离装置的结构示意图；

其中，1、CO₂泵；2、制冷系统；3、混合器；4、第一分离釜；5、第二分离釜；6、萃取釜；7、换热系统；8、控制系统；9、压力传感器；10、安全阀；11、 CO₂贮罐；12、净化器；13、第一单向阀；14、第一阀门；15、第二阀门；16、夹带剂罐；17、夹带剂泵；18、第二单向阀；19、第五阀门；20、第六阀门；21、第七阀门；22、第八阀门；23、第四阀门；24、第三单向阀；25、CO₂流量计； 26、夹带剂流量计；27、第三阀门。

具体实施方式

下面将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。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参照图1，本实用新型提供一种厨余垃圾超临界二氧化碳油固水三相分离装置，包括：

CO₂供气机构，CO₂供气机构内安装有CO₂泵1和制冷系统2；通过CO₂供气机构提供CO₂气体，CO₂泵1用于将CO₂气体加压至超临界状态，在CO₂泵1的作用下与夹带剂供料组件输出的夹带剂在混合器3中混合后输入至萃取釜6中；通过制冷系统2调节CO₂的温度，将CO₂冷却至液态，便于进入萃取釜6内进行萃取反应；CO₂泵1为装置整体提供动力，使得CO₂安装实验设定方向进行单向流动；萃取釜6上设有第三阀门27，用于实验后放气；

混料机构，混料机构包括混合器3和夹带剂供料组件；夹带剂供料组件和 CO₂供气机构均与混合器3连通；

分离机构，分离机构包括依次连通的萃取釜6、第一分离釜4、第二分离釜 5；混合器3与萃取釜6连通；第二分离釜5与CO₂供气机构连通；萃取釜6、第一分离釜4、第二分离釜5上均设有换热系统7；通过超临界CO₂对萃取釜6内的厨余垃圾进行三相分离，提高厨余垃圾的三相分离效率，提升厨余垃圾资源利用率；然后超临近CO₂与萃取出的成分一起进入第一分离釜4和/或第二分离釜5 中，然后通过调节第一分离釜4、第二分离釜5的温度和压力，使得CO₂转变为气态，分离出来后重新循环回CO₂供气机构中，进行重复利用；根据不同物质的性质差异在第一分离釜4或者第二分离釜5分离出物料，实现物料的完全分离；

其中，CO₂供气机构、萃取釜6、第一分离釜4、第二分离釜5上均安装有压力传感器9和安全阀10；压力传感器9、安全阀10、CO₂供气机构、CO2泵1、制冷系统2、夹带剂供料组件、混合器3均电性连接有控制系统8；本实施例中，换热系统7为恒温水浴换热系统，用于为萃取釜6、第一分离釜4、第二分离釜 5进行加热，恒温水浴换热系统内设有温度传感器，用于监测温度并将温度数值传输至控制系统；恒温水浴换热系统的内部结构和工作原理均为现有技术，此处不再赘述；恒温水浴换热系统可同时对萃取釜6、第一分离釜4、第二分离釜5的温度进行监测和调控；本实施例中，控制系统8为PLC控制系统，用于实现实验过程的自动化调节，提高实验操作便捷性；本实用新型中设置外部电源(图中未示出)为装置内元器件供电；

如此设置，通过控制系统对CO₂泵1进行自动控制，并通过压力传感器9、换热系统7实时监测和控制萃取釜6、第一分离釜4、第二分离釜5的压力和温度，实时监测和控制CO₂流量，从而进一步提高分离效率；本实用新型操作范围广，便于调节，选择性好，可通过控制压力和温度，有针对性地萃取所需成分，且CO₂无毒、无味、不燃、价廉易得，且可循环使用，可显著提高厨余垃圾三相分离效率，达到节约能源的效果。

进一步优化方案，CO₂供气机构包括CO₂贮罐11、净化器12；CO₂贮罐11的进料端与远离第二分离釜5通过第一管路连通，CO₂贮罐11的出料端与净化器 12的进料端通过第二管路连通；第二分离釜5内压力始终不少于CO₂贮罐11内压力，可以避免CO₂贮罐11内CO₂气体沿第一管路逆流至第二反应釜5内；第一管路上安装有第一阀门14，第二管路上安装有第二阀门15；本实施例中，净化器12优选为MS-D070烟雾净化器，可用于过滤CO₂贮罐11的CO₂气体以及经第二分离釜5排出的CO₂气体，通过过滤器和活性炭的吸附作用去除CO₂气体中的除杂质、有害气体、异味等，使得进入制冷系统2的CO₂气体更洁净，提高CO₂气体纯度；

净化器12的出料端通过第三管路与混合器3连通；制冷系统2、CO₂泵1均安装在第三管路上，并且制冷系统2位于净化器12与CO₂泵1之间，第三管路上安装有第一单向阀13、压力传感器9、安全阀10；第一阀门14、第二阀门15、净化器12均与控制系统8电性连接；通过开启第一阀门14，可以将第二分离釜 5分离出来的CO₂气体循环回CO₂贮罐11内口进行回收利用。

进一步优化方案，夹带剂供料组件包括夹带剂罐16，夹带剂罐16与混合器 3通过第四管路连通；第四管路上安装有夹带剂泵17、第二单向阀18；夹带剂泵17与控制系统8电性连接；夹带剂罐16内存贮的夹带剂种类可以根据具体的使用环境进行设定，比如可以为酒精，本实施例中不作具体限定；在超临界流体中加入夹带剂，可以改变溶质的溶解度以及超临界流体的选择性。

进一步优化方案，萃取釜6与第一分离釜4通过第五管路连通；第五管路上安装有压力传感器9、安全阀10、第五阀门19、第六阀门20；第六阀门20并联有第七阀门21；第五阀门19、第六阀门20、第七阀门21均与控制系统8电性连接；第六阀门20用于实验过程中的萃取釜6的压力调节，便于根据实验状态进行调整，提高使用便捷性；第七阀门21在实验过程中保持关闭，实验全部完成后开启，用于平衡萃取釜6以及第一分离釜4内的压力，保证实验安全。

进一步优化方案，第一分离釜4与第二分离釜5通过第六管路连通；第六管路上安装有压力传感器9、安全阀10、第八阀门22，第八阀门22与控制系统8 电性连接；混合器3与萃取釜6通过第七管路连通；第七管路上安装有第四阀门 23和第三单向阀24，第四阀门23与控制系统8电性连接；当压力值大于设定阈值时，安全阀10可自动开启放气，避免实验过程压力过大造成危险；通过压力传感器9对压力值进行实时监测，并将数据传输至控制系统8中，便于监控实验过程。

进一步优化方案，第一管路上安装有CO₂流量计25，CO₂流量计25与控制系统8电性连接；第四管路上安装有夹带剂流量计26，夹带剂流量计26与控制系统8电性连接；通过CO₂流量计25和夹带剂流量计26对CO₂流量和夹带剂流量进行监测。

进一步优化方案，第一阀门14、第二阀门15、第三阀门27、第四阀门23、第五阀门19、第六阀门20、第七阀门21、第八阀门22均为电磁阀，通过控制系统8对各个阀门14的启闭状态以及开启角度进行调节，实现实验的自动化操作。

使用方法：

使用前对制冷系统2、换热系统7进行检查，并对CO₂泵1出口压力进行检测；检查合格后进行开机准备工作：开启设备电源，开启萃取釜6、第一分离釜 4、第二分离釜5上的换热系统7开关，开启设定好温度的制冷系统2；待加热温度和制冷温度达到预定指标后，保持所有阀门关闭，打开CO₂贮罐11的总阀门(图中未示出)，使得开CO₂贮罐11压力在4MP以上，若冬天CO₂贮罐11压力较低，可在安全操作的前提下实用加热圈进行加热；然后打开第二阀门15，慢慢打开第四阀门23，当萃取釜6内压力与CO₂贮罐11压力相等时完全打开第四阀门23；然后慢开第五阀门19至完全打开；最后打开第八阀门22和第一阀门 14，完成准备工作。

使用时，启动CO₂泵1，通过第六阀门20调节萃取釜6内压力，通过第八阀门22调节第一分离釜4内压力。萃取釜6、第一分离釜4压力平稳后开始进行萃取；萃取时，每隔30分钟分别收集第一分离釜4产物和第二分离釜5产物，直到最后一次无产物出现，说明该批萃取结束。

萃取结束后，关闭CO₂泵1，打开第八阀门22，慢开第七阀门21，等系统压力平衡后，关闭第四阀门23和第五阀门19，慢开第三阀门27；等萃取压力为零刻度时，打开萃取釜6，进行下料和装料；装好物料后，关闭第三阀门27，慢开第四阀门23，开第五阀门19，关第七阀门21，再次启动CO₂泵1，通过第六阀门20调节萃取釜6内压力，通过第八阀门22调节第一分离釜4内压力，进行下一次萃取操作。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种厨余垃圾超临界二氧化碳油固水三相分离装置，其特征在于，包括：

CO₂供气机构，所述CO₂供气机构内安装有CO₂泵(1)和制冷系统(2)；

混料机构，所述混料机构包括混合器(3)和夹带剂供料组件；所述夹带剂供料组件和所述CO₂供气机构均与所述混合器(3)连通；

分离机构，所述分离机构包括依次连通的萃取釜(6)、第一分离釜(4)、第二分离釜(5)；所述混合器(3)与所述萃取釜(6)连通；所述第二分离釜(5)与所述CO₂供气机构连通；所述萃取釜(6)、所述第一分离釜(4)、所述第二分离釜(5)上均设有换热系统(7)；

其中，所述CO₂供气机构、所述萃取釜(6)、所述第一分离釜(4)、所述第二分离釜(5)上均安装有压力传感器(9)和安全阀(10)；所述压力传感器(9)、所述安全阀(10)、所述CO₂供气机构、所述CO₂泵(1)、所述制冷系统(2)、所述夹带剂供料组件、所述混合器(3)均电性连接有控制系统(8)。

2.根据权利要求1所述的厨余垃圾超临界二氧化碳油固水三相分离装置，其特征在于：所述CO₂供气机构包括CO₂贮罐(11)、净化器(12)；所述CO₂贮罐(11)的进料端与远离所述第二分离釜(5)通过第一管路连通，所述CO₂贮罐(11)的出料端与所述净化器(12)的进料端通过第二管路连通；所述第一管路上安装有第一阀门(14)，所述第二管路上安装有第二阀门(15)；

所述净化器(12)的出料端通过第三管路与所述混合器(3)连通；所述制冷系统(2)、所述CO₂泵(1)均安装在所述第三管路上，并且所述制冷系统(2)位于所述净化器(12)与所述CO₂泵(1)之间，所述第三管路上安装有第一单向阀(13)、所述压力传感器(9)、所述安全阀(10)；所述第一阀门(14)、所述第二阀门(15)、所述净化器(12)均与所述控制系统(8)电性连接。

3.根据权利要求1所述的厨余垃圾超临界二氧化碳油固水三相分离装置，其特征在于：所述夹带剂供料组件包括夹带剂罐(16)，所述夹带剂罐(16)与所述混合器(3)通过第四管路连通；所述第四管路上安装有夹带剂泵(17)、第二单向阀(18)；所述夹带剂泵(17)与所述控制系统(8)电性连接。

4.根据权利要求1所述的厨余垃圾超临界二氧化碳油固水三相分离装置，其特征在于：所述萃取釜(6)与所述第一分离釜(4)通过第五管路连通；所述第五管路上安装有所述压力传感器(9)、所述安全阀(10)、第五阀门(19)、第六阀门(20)；所述第六阀门(20)并联有第七阀门(21)；所述第五阀门(19)、所述第六阀门(20)、所述第七阀门(21)均与所述控制系统(8)电性连接。

5.根据权利要求1所述的厨余垃圾超临界二氧化碳油固水三相分离装置，其特征在于：所述第一分离釜(4)与所述第二分离釜(5)通过第六管路连通；所述第六管路上安装有所述压力传感器(9)、所述安全阀(10)、第八阀门(22)，所述第八阀门(22)与所述控制系统(8)电性连接。

6.根据权利要求1所述的厨余垃圾超临界二氧化碳油固水三相分离装置，其特征在于：所述混合器(3)与所述萃取釜(6)通过第七管路连通；所述第七管路上安装有第四阀门(23)和第三单向阀(24)，所述第四阀门(23)与所述控制系统(8)电性连接。

7.根据权利要求2所述的厨余垃圾超临界二氧化碳油固水三相分离装置，其特征在于：所述第一管路上安装有CO₂流量计(25)，所述CO₂流量计(25)与所述控制系统(8)电性连接。

8.根据权利要求3所述的厨余垃圾超临界二氧化碳油固水三相分离装置，其特征在于：所述第四管路上安装有夹带剂流量计(26)，所述夹带剂流量计(26)与所述控制系统(8)电性连接。

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