[发明专利]一种微藻水热液化制取生物油的连续式反应系统及方法

说明书

【技术领域】

本发明属于生物质能源领域，涉及一种生物油的生产技术，特别涉及一种微藻水热液化制取生物油的连续式反应系统及方法。

【背景技术】

微藻水热液化技术(简称HTL)是指利用热化学的方法，在有或无催化剂的作用下，在240～350℃，10～20MPa的液相水热条件下将微藻原料转化为生物质油的过程。HTL是一种非常具有发展前景的微藻制油技术，具有许多优势。首先，对比传统的热化学转化技术(如气化和热解)，HTL能够直接将未经干燥的湿微藻(含水率为80～90wt％)转换成能量密集的生物质油，从而避免了干燥过程附加的高能量消耗，因此具有更低的能量消耗率，特别适合处理微藻等湿生物质。其次，HTL不仅可以将微藻中的油脂转化成生物质油，还可最大限度将微藻含有的蛋白质和糖类物质也转化成高热值的生物质油。同时微藻具有较高的生长速率、生长环境不占用耕地、较高的脂质含量，能够产生巨大的环境和经济效益。以微藻为原料的生物质液体燃料生产技术具备经济技术可行性，已成为该领域主要的发展趋势之一，它对于缓解环境污染，提高能源安全具有重要意义。

微藻水热液化技术还处于起步阶段，目前微藻液化研究主要集中在间歇式反映条件的研究，而连续式反应系统是微藻水热液化能够规模化利用的必然趋势。要想实现微藻水热液化技术的规模化利用还存在需要解决以下问题。首先，液化反应后的产品分为气相、液相、油相和固相，如何实现产物的经济高效分离是急需解决的关键问题。其次，需要降低连续式反应系统运行成本、提高能量效率；这需要充分回收水热液化反应后的余热，用反应后的余热来预热反应前的物料。目前国际上仅有少数关于微藻液化连续式装置的研究，国内在这方面的专利主要是间歇式反应装置的研究，水热液化连续式反应系统的研究还较少。已有的连续式反应装置还普遍存在系统整体能耗和环保性较差、产物的连续分离不够彻底、不能保证较高的生物油产率等问题。

目前还没有一种微藻水热液化制取生物油的连续式反应装置能够有效地有效的解决上述问题。鉴于上述问题制约了微藻水热液化技术的发展，因此一些新型反应装置在不断研发之中。

【发明内容】

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种微藻水热液化制取生物油的连续式反应系统及方法，以解决微藻水热液化制取生物油系统在系统整体能耗高和系统连续性运行上的问题。

本发明采用以下技术方案：

一种微藻水热液化制取生物油的连续式反应系统，包括进行水热液化反应的反应器、对物料进行预热的两级预热器，以及固液分离器、气液分离器、用于分离水相和油相的离心机和循环水回路；所述两级预热器包括一级预热器和二级预热器，依次连接在反应器物料入口；所述反应器的出口连接固液分离器，所述固液分离器设置有流体出口和残渣出口；所述流体出口与二级预热器连接，以对二级预热器内的物料进行预热；除去残渣后的高温高压流体经二级预热器降温后，经气液分离器分离为气相和液相，气液分离器的气相出口连接储气瓶，气液分离器的液相出口连接离心机入口，液相经离心机分离为水相和油相，水相经冷却后，存储在储液箱内，冷却释放的热量经循环水回路连接在一级预热器入口，用于对一级预热器内的物料进行预热。

所述循环水回路包括循环水泵和循环水箱，所述循环水泵的一端与冷却器循环水入口相连，所述循环水泵的另一端与循环水箱连接，所述循环水箱的另一端连接在一级预热器的循环水出口。

藻浆通过高压泵打入到一级预热器内。

在高压泵与一级预热器之间的管路上进一步连接有存储有氢气和一氧化碳的气瓶。

所述气瓶内的氢气和一氧化碳通过第一增压机打入到一级预热器内。

所述的二级预热器与气液分离器之间的管路上设置有背压阀，除去残渣后的高温高压流体经二级预热器降温后，通过背压阀进入到气液分离器内。

一种微藻水热液化制取生物油的连续式反应方法，包括以下步骤：

(1)物料依次经一级预热和二级预热后，在反应器中继续加热到反应温度并进行水热液化反应；

(2)水热液化反应产生的产物经除渣后得到，高温高压流体，该高温高压流体对二级预热器内的物料进行预热而自身降温后，进行气液分离，分离出来的气相存储在储气瓶中，分离出来的液相经离心机分离为水相和油相，其中，油相存储在储油罐内，水相经冷却后存储在储液箱内，而冷却过程中释放的热量经循环水回路对一级预热器内的物料进行预热。