[发明专利]用于提高反应釜产率和降温速度的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于生物化工设备领域，尤其是涉及一种用于提高反应釜产率和降温速度的方法及装置，特别适合于高温高压反应釜中生物质在亚/超临界条件下液化过程中提高生物油液化率和提高降温速度。

背景技术

生物质能是人类赖以生存的重要能源之一，它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。当前，生物质能的利用主要有直接燃烧、热化学转换和生物化学转换等3种途径。生物质的热化学转换是指在一定的温度和条件下，使生物质汽化、炭化、热解和催化液化，以生产气态燃料、液态燃料和化学物质的技术。生物质原料在超临界条件的液化是热化学转化的一种，是近几年发展起来的一种加压液化方法。该技术主要是使物料处于超临界流体作用下，在较低的在较低的温度下可将难溶的有机物溶化，将生物质转化为液体燃料或有用化学品，转化效率高。

其中，高温高压反应釜是常用的加温加压设备之，具有操作简便，转化率高等特点。但是，高温高压反应釜因材料等问题，也存在一定的缺陷，主要是升温和降温速度比较慢，导致大量的副反应出现。升温速度慢可以通过更换升温介质或者方式实现，但是降温速度慢的问题目前一直没有解决，主要是受反应釜材料的限制，不可能将反应釜在较高温度下放入温度较低的介质中，这样容易导致釜体变形，甚至会出现裂痕，不能承受高压。

另外，热化学转化过程中，需要将汽化的生物质迅速降温，这样就可以实现大量液体产物凝集，获得大量的液体产物。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供通过一种用于提高高温高压反应釜产率和降温速度的装置及方法。

本发明的技术方案为：

用于提高反应釜产率和降温速度的装置，主要包括通过排气管道与反应釜的排气口相连接的冷凝装置。

前述的用于提高反应釜产率和降温速度的装置，优选的方案是，所述冷凝装置为冷凝罐，其上设有相应的控制阀门、冷凝液出口及气体出口。一种思路是，所述冷凝罐外设低温冰柜。另一种思路是，所述冷凝罐外设冷凝套。当使用冷凝套时，所述冷凝套采用的冷凝介质为冰水混合物、液氮、干冰、干冰、丙酮混合物、低温氯化钠水溶液中的一种或者是他们中部分或全部的混合物。

前述的用于提高反应釜产率和降温速度的装置，优选的方案是，所述冷凝罐的数量设2-4个，其通过排气管道相连接。

用于提高反应釜产率和降温速度的方法，步骤如下：

A、生物质装入反应釜中，在压/超临界条件下进行反应；

B、将冷凝介质加入冷凝套5、8中，使冷凝套5、8的温度控制在-80℃到0℃之间；

C、当反应完成后，打开控制阀门，使高温气体迅速冲入到冷凝罐中，在低温作用下聚合、液化；

D、当温度平衡后，从气体出口收集气体，从液体出口收集液体。

前述的方法，优选的方案是，步骤B中冷凝套5、8的温度控制在-60℃到-10℃之间。

前述的方法，优选的方案是，步骤B中冷凝套5的温度比冷凝套8的温度高0-80℃。更优选的是，步骤B中冷凝套5的温度比冷凝套8的温度高10-60℃。

本发明用于提高反应釜产率和降温速度的装置，只要能够降温即可，可采用低温冰柜降温，在冷凝罐上设冷凝套，然后冷凝套外接一低温冰柜；也可直接将冷凝罐置于低温冰柜中。

本发明用于提高反应釜(高温高压)降温速度和产物产率的装置可以采用多种冷凝剂和制冷方法使高温高压气体在通过冷凝罐时快速降温并迅速凝结成液体，特别适用于超临界条件下生物质的液化反应过程，可以缩短降温时间，并能提高液体油的产率。在材料选择上，该装置应能够耐受0-60Mpa的压力及常温到600℃的温度，其主要是通过控制阀门的开启控制。

附图说明

图1是用于提高反应釜产率和降温速度的装置结构示意图。

其中：1、排气口；2，6，9，10、控制阀门；3、排气管道；4，7、冷凝罐；5，8、冷凝套；11，12、冷凝液出口；13、气体出口；14、反应釜。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的技术方案做详细描述，但保护范围不受此限制。

实施例1：用于提高反应釜产率和降温速度的装置，主要包括通过排气管道与反应釜的排气口相连接的冷凝装置。

在该实施例中，所述冷凝装置为冷凝罐，其上设有相应的控制阀门、冷凝液出口及气体出口。由附图1可以看出，所述冷凝罐上还设有冷凝套。冷凝套采用的冷凝介质为冰水混合物。使用该装置，提高产率和降温速度的方法为：

1、生物质装入图1A区部分的反应釜14中，根据实验需求设定条件在压/超临界条件下进行反应；