用於提高反應釜產率和降溫速度的方法及裝置的製作方法

2023-05-04 04:42:01

專利名稱：用於提高反應釜產率和降溫速度的方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於生物化工設備領域，尤其是涉及一種用於提高反應釜產率和降溫速度 的方法及裝置，特別適合於高溫高壓反應釜中生物質在亞/超臨界條件下液化過程中提高 生物油液化率和提高降溫速度。
背景技術：
生物質能是人類賴以生存的重要能源之一，它是僅次於煤炭、石油和天然氣而居 於世界能源消費總量第四位的能源，在整個能源系統中佔有重要地位。當前，生物質能的利 用主要有直接燃燒、熱化學轉換和生物化學轉換等3種途徑。生物質的熱化學轉換是指在 一定的溫度和條件下，使生物質汽化、炭化、熱解和催化液化，以生產氣態燃料、液態燃料和 化學物質的技術。生物質原料在超臨界條件的液化是熱化學轉化的一種，是近幾年發展起 來的一種加壓液化方法。該技術主要是使物料處於超臨界流體作用下，在較低的在較低的 溫度下可將難溶的有機物溶化，將生物質轉化為液體燃料或有用化學品，轉化效率高。其中，高溫高壓反應釜是常用的加溫加壓設備之，具有操作簡便，轉化率高等特 點。但是，高溫高壓反應釜因材料等問題，也存在一定的缺陷，主要是升溫和降溫速度比較 慢，導致大量的副反應出現。升溫速度慢可以通過更換升溫介質或者方式實現，但是降溫速 度慢的問題目前一直沒有解決，主要是受反應釜材料的限制，不可能將反應釜在較高溫度 下放入溫度較低的介質中，這樣容易導致釜體變形，甚至會出現裂痕，不能承受高壓。另外，熱化學轉化過程中，需要將汽化的生物質迅速降溫，這樣就可以實現大量液 體產物凝集，獲得大量的液體產物。

發明內容
針對現有技術的不足，本發明的目的是提供通過一種用於提高高溫高壓反應釜產 率和降溫速度的裝置及方法。本發明的技術方案為用於提高反應釜產率和降溫速度的裝置，主要包括通過排氣管道與反應釜的排氣 口相連接的冷凝裝置。前述的用於提高反應釜產率和降溫速度的裝置，優選的方案是，所述冷凝裝置為 冷凝罐，其上設有相應的控制閥門、冷凝液出口及氣體出口。一種思路是，所述冷凝罐外設 低溫冰櫃。另一種思路是，所述冷凝罐外設冷凝套。當使用冷凝套時，所述冷凝套採用的冷 凝介質為冰水混合物、液氮、乾冰、乾冰、丙酮混合物、低溫氯化鈉水溶液中的一種或者是他 們中部分或全部的混合物。前述的用於提高反應釜產率和降溫速度的裝置，優選的方案是，所述冷凝罐的數 量設2-4個，其通過排氣管道相連接。用於提高反應釜產率和降溫速度的方法，步驟如下A、生物質裝入反應釜中，在壓/超臨界條件下進行反應；
B、將冷凝介質加入冷凝套5、8中，使冷凝套5、8的溫度控制在_80°C到0°C之間；C、當反應完成後，打開控制閥門，使高溫氣體迅速衝入到冷凝罐中，在低溫作用下 聚合、液化；D、當溫度平衡後，從氣體出口收集氣體，從液體出口收集液體。前述的方法，優選的方案是，步驟B中冷凝套5、8的溫度控制在-60°C到-10°C之 間。前述的方法，優選的方案是，步驟B中冷凝套5的溫度比冷凝套8的溫度高 O-SO0C。更優選的是，步驟B中冷凝套5的溫度比冷凝套8的溫度高10-60°C。本發明用於提高反應釜產率和降溫速度的裝置，只要能夠降溫即可，可採用低溫 冰櫃降溫，在冷凝罐上設冷凝套，然後冷凝套外接一低溫冰櫃；也可直接將冷凝罐置於低溫 冰櫃中。本發明用於提高反應釜(高溫高壓)降溫速度和產物產率的裝置可以採用多種冷 凝劑和製冷方法使高溫高壓氣體在通過冷凝罐時快速降溫並迅速凝結成液體，特別適用於 超臨界條件下生物質的液化反應過程，可以縮短降溫時間，並能提高液體油的產率。在材料 選擇上，該裝置應能夠耐受0-60Mpa的壓力及常溫到600°C的溫度，其主要是通過控制閥門 的開啟控制。


圖1是用於提高反應釜產率和降溫速度的裝置結構示意圖。其中1、排氣口 ；2，6，9，10、控制閥門；3、排氣管道；4，7、冷凝罐；5，8、冷凝套； 11，12、冷凝液出口 ；13、氣體出口 ；14、反應釜。
具體實施例方式下面結合實施例和附圖對本發明的技術方案做詳細描述，但保護範圍不受此限 制。實施例1 用於提高反應釜產率和降溫速度的裝置，主要包括通過排氣管道與反 應釜的排氣口相連接的冷凝裝置。在該實施例中，所述冷凝裝置為冷凝罐，其上設有相應的控制閥門、冷凝液出口及 氣體出口。由附圖1可以看出，所述冷凝罐上還設有冷凝套。冷凝套採用的冷凝介質為冰 水混合物。使用該裝置，提高產率和降溫速度的方法為1、生物質裝入圖IA區部分的反應釜14中，根據實驗需求設定條件在壓/超臨界 條件下進行反應；2、在反應的同時，將製冷劑(冷凝介質)冰水混合物加入冷凝套中，使冷凝套5的 溫度控制在0°c，冷凝套8的溫度控制在-80°c ；3、當反應完成後，打開控制閥門2，使高溫氣體迅速衝出到冷凝罐4和7中，使混合 氣體迅速在低溫作用下聚合、液化；4、當溫度平衡後，從氣體出口收集氣體；從液體出口 11和12收集液體。實施例2 用於提高反應釜產率和降溫速度的裝置，仍可參考附圖1，使用該裝置 提高產率和降溫速度的方法也與實施例1類似，只是使冷凝套5的溫度控制在-10°C，冷凝套8的溫度控制在-60°C。實施例3 用於提高反應釜產率和降溫速度的裝置，仍可參考附圖1，使用該裝置 提高產率和降溫速度的方法也與實施例1類似，只是使冷凝套5的溫度控制在0°C，冷凝套 8的溫度控制在_40°C。實施例4 用於提高反應釜產率和降溫速度的裝置，結構類似於附圖1，但冷凝罐 的數量為4個，冷凝罐上的冷凝套各外接一低溫冰櫃。
權利要求
用於提高反應釜產率和降溫速度的裝置，其特徵是，主要包括通過排氣管道與反應釜的排氣口相連接的冷凝裝置。
2.權利要求1所述的用於提高反應釜產率和降溫速度的裝置，其特徵是，所述冷凝裝 置為冷凝罐，其上設有相應的控制閥門、冷凝液出口及氣體出口。
3.權利要求2所述的用於提高反應釜產率和降溫速度的裝置，其特徵是，所述冷凝罐 外設低溫冰櫃。
4.權利要求2所述的用於提高反應釜產率和降溫速度的裝置，其特徵是，所述冷凝罐 外設冷凝套。
5.權利要求4所述的用於提高反應釜產率和降溫速度的裝置，其特徵是，所述冷凝套 採用的冷凝介質為冰水混合物、液氮、乾冰、乾冰、丙酮混合物、低溫氯化鈉水溶液中的一種 或者是他們中部分或全部的混合物。
6.權利要求2-5任一所述的用於提高反應釜產率和降溫速度的裝置，其特徵是，所述 冷凝罐的數量設2-4個，其通過排氣管道相連接。
7.用於提高反應釜產率和降溫速度的方法，其特徵是，步驟如下A、生物質裝入反應釜(14)中，在壓/超臨界條件下進行反應；B、將冷凝介質加入冷凝套(5，8)中，使冷凝套(5，8)的溫度控制在-80°C到0°C之間；C、當反應完成後，打開控制閥門(2)，使高溫氣體迅速衝入到冷凝罐(4，7)中，在低溫 作用下聚合、液化；D、當溫度平衡後，從氣體出口(13)收集氣體，從液體出口(11，12)收集液體。
8.權利要求7所述的方法，其特徵是，步驟B中冷凝套(5，8)的溫度控制在-60°C 到-10°C之間。
9.權利要求7或8所述的方法，其特徵是，步驟B中冷凝套(5)的溫度比冷凝套⑶的 溫度高0_80°C。
10.權利要求9所述的方法，其特徵是，步驟B中冷凝套(5)的溫度比冷凝套⑶的溫 度高 10-600C ο全文摘要
本發明涉及一種用於提高反應釜產率和降溫速度的方法及裝置。其裝置主要包括通過排氣管道與反應釜的排氣口相連接的冷凝罐，所述冷凝罐上設有相應的控制閥門、冷凝液出口、氣體出口及冷凝套。該方法及裝置特別適合於高溫高壓反應釜中生物質在亞/超臨界條件下液化過程中提高生物油液化率和提高降溫速度。
文檔編號C10G1/00GK101899316SQ20101023952
公開日2010年12月1日 申請日期2010年7月29日 優先權日2010年7月29日
發明者葉乃好, 張曉雯, 徐東, 李德茂, 陳利梅 申請人:聊城大學;中國水產科學研究院黃海水產研究所