[发明专利]用于光伏生物油的多级减压蒸馏分离装置及方法

说明书

一种用于光伏生物油的多级减压蒸馏分离装置及方法，该多级减压蒸馏分离装置包括减压蒸馏单元，包括烧瓶和真空蒸馏柱，烧瓶内装有待蒸馏生物油；进料单元，与烧瓶进口连接；以及多级冷凝单元，与真空蒸馏柱出口连接，用于实现生物油逐级分离精炼。本发明减压蒸馏仪具有精馏和膜分离的特点，使其可以有效地实现生物油胶质脱除和残渣分离，并且通过多级冷凝装置可以有效实现多组分连续分离。本发明利用光伏发电装置替代常规电力可以有效降低生产成本。

技术领域

本发明涉及绿色可再生能源技术领域，具体涉及一种用于光伏生物油的多级减压蒸馏分离装置及方法。

背景技术

木质纤维素类生物质主要是由纤维素、半纤维素和木质素构成的高聚物，分子量大且难以快速生物降解。通过气化、热解或液化等热化学转化技术可将其降解为小分子化合物“生物油”，再进一步改性提质可制备满足一定碳数要求的液体燃料和化学品。生物油是一种粘稠、有刺激性气味的棕褐色液体，富含多种含氧化合物，如醇、醛、酸、酯、酮、醚、酚等，成分的复杂性使得其理化性质表现为热值低、水分和灰分高、粘度高、化学和热稳定性较差、腐蚀性强。

目前，生物油分离提质技术主要有减压蒸馏、萃取和分子蒸馏，还有通过物理分离方法脱除焦炭。减压蒸馏可以有效降低生物油N、S元素含量且提高热值，适合剔除溶剂，但是耗时久。萃取保留了生物油原有成分且纯度得到提高，但是萃取剂和被萃取剂难以分离。分子蒸馏适合生物油这种热敏性高的物料，但是连续化生产能力低且能耗大。脱除焦炭可以防止生物油氧化，有效抑制老化。目前生物油脱除焦炭主要有热蒸汽过滤法和微滤膜过滤法等方法。热蒸汽过滤法常用旋风分离器和高温气体过滤器，其中采用高温气体过滤器可以显著减少生物油中的焦炭、灰及碱金属含量，其产出生物油稳定性得到极大提高，但此种过滤方法下生物油产率比单独使用旋风分离器减少了约10wt.％。采用微滤膜过滤法，油滴容易在焦炭微粒周围聚集和产生大量的焦炭泥阻碍过滤进行。

我国对生物油的分离提质处理，大都采用上述相对传统的工艺，或一定程度上吸纳石油和煤化工的提质工艺。这些工艺虽有效降低生物油氧含量和提高流动性。但生物油在理化性质上和石油、煤化工产品有较大差异，例如生物油含有中焦炭、较多萃取剂和水，上述工艺并不能完全适用于生物油提质。因此，开发适应性广、经济合理、操作容易、绿色环保、安全可靠的新型生物油分离提质工艺成为当前的热点。

木质纤维素类生物质通过热化学转化为生物油/化学品具有较大潜力，但受限于高能耗和产物分离困难等问题，至今仍停留于实验室阶段，无法推广应用。为了实现木质纤维素类生物质能源化和资源化产业化推广与应用，开发一种新型的装置及分离系统使之便于固液分离和生物油精炼，并且减少常规电力消耗是当前尤为必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提出一种用于光伏生物油的多级减压蒸馏分离装置及方法，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种用于光伏生物油的多级减压蒸馏分离装置，包括：

减压蒸馏单元，包括烧瓶和真空蒸馏柱，烧瓶内装有待蒸馏生物油；进料单元，与烧瓶进口连接；以及

多级冷凝单元，与真空蒸馏柱出口连接，用于实现生物油逐级分离精炼。

作为本发明的另一个方面，还提供了一种生物油的蒸馏方法，采用如上所述的多级减压蒸馏分离装置，包括：

将待蒸馏生物油从进料单元中进入烧瓶中蒸馏；

调节蒸馏烧瓶温度开始蒸馏，有机蒸汽进入多级冷凝单元的第一级冷凝单元进冷凝后，冷凝液进入收集烧瓶中；

未冷凝的有机蒸汽继续进入下一级冷凝单元中依次冷凝，直至将生物油逐级分离。

基于上述技术方案可知，本发明的用于光伏生物油的多级减压蒸馏分离装置及方法相对于现有技术至少具有以下优势之一：