[发明专利]养藻炼油耦合种草发电供热的生产方法

摘要

本发明涉及生物质发电供热领域、微藻培养工程领域、生物柴油炼制领域以及环保领域，具体地说是一种养藻炼油耦合种草发电供热的生产方法。该法选择附近有水源的边际性土地种植能源草，并以能源草为主要燃料进行发电供热，所产热电用于微藻培养与加工、生物柴油炼制等，然后利用生物质锅炉烟道气与富营养化水体为主要原料，进行大规模培养含油微藻，并以微藻油为原料炼制生物柴油。其特征在于种草发电供热保障了养藻炼油所需电、热、二氧化碳工业废气的自给自足，并将发电供热及生物柴油炼制过程中产生的“三废”和废热，用作能源草种植的肥料以及微藻培养的原料和热源，既降低了生产成本，又实现了生物柴油的清洁生产以及对污染水体的治理。

主权项

1、养藻炼油耦合种草发电供热的生产方法，包括发电供热装置、能源草、粉碎机、浸取罐、混料机、造粒机、藻种、三角烧瓶、气升式光生物反应器、小型气推式光生物反应器、大型气推式光生物反应器、气浮罐、培养液调配罐、高压均质机、萃取釜、卧式螺旋离心机、油水分离器、真空浓缩釜、盐析釜、高速离心过滤机、干燥器、醇沉釜、乙醇回收塔、多功能反应釜、分液器、甲醇回收塔、甲醇贮罐、水洗罐、蒸馏塔、生物柴油贮罐、硫酸铵、甲醇、浓硫酸、氢氧化钠、过滤空气、工业乙醇，其特征在于：a. 种草发电供热选择附近有水源的边际性土地种植能源草，并建微藻养殖加工场和生物柴油炼制厂；发电供热装置所用的主要燃料为能源草，辅助燃料为农作物秸秆和林木废弃物，粗生物柴油作为锅炉点火用油及辅助燃料，发电供热装置所发的电用于微藻培养与加工、生物柴油炼制、发电装置本身及办公生活用电，所产生的低温蒸汽和热水用于微藻培养与加工、生物柴油炼制及办公生活用热，发电供热装置产生的富含二氧化碳的烟道气，经净化后通入大型气推式光生物反应器，作为微藻培养的主要碳源；在浸取罐中用生产废水浸取发电供热装置产生的飞灰和经粉碎机粉碎后的炉渣，产生的浸取液作为营养盐加到微藻的培养液调配罐中，固体残渣与微藻渣经混料机混料及造粒机造粒后制成微藻复合肥，用于种植能源草；b. 利用二氧化碳烟道气、富营养化水体培养与采收微藻首先将藻种先后在三角烧瓶、气升式光生物反应器、小型气推式光生物反应器中进行三级扩种培养，制得作为工业化生产装置的工业生产藻种；工业化生产装置为置于室外的按行与列并联布置的大型气推式光生物反应器，先在反应器中加入培养液使液位达到10厘米，然后开动通气装置产生培养液的主体流动，随后接种上述工业生产藻种，并逐步加入培养液使液位达到20厘米，在白天连续通入二氧化碳含量经过滤空气稀释到1％～5％的二氧化碳烟道气，以保证微藻的生长，在晚上通入过滤空气维持微藻的呼吸，采用通热/冷风、开天窗通风、遮光调温、蒸汽/热水保温等手段，将培养液的温度控制在15～35℃；检测到营养液中的养分减少或藻液液位下降后，通过补液管进行补液，补液后的最高液位为30厘米；视微藻培养液浓度不定期采收微藻，即打开排液管阀门排出藻液，当大型气推式光生物反应器的液位降至15～20厘米时停止排液，以控制每次的采收率在10％～30％；微藻的采收采用在气浮罐中通入二氧化碳烟道气的气浮采收法进行，同时实现向微藻培养液中补充溶解的二氧化碳；c. 含油微藻的全面利用气浮采收获得的微藻经高压均质机破壁后，经过萃取釜用脂肪酸甲酯萃取微藻油，萃取比例为1～4：1，对萃取后的物料采用卧式螺旋离心机进行液固分离，分离出的微藻渣去混料机制取微藻复合肥，分离出的液相加到油水分离器中分离成油相与水相，油相为微藻油；把水相物料加到真空浓缩釜中，浓缩温度设为60～70℃，浓缩时间设为1～2小时；浓缩后的物料进入盐析釜，根据物料的体积，按30％～50％的饱和度计算硫酸铵用量，将固体硫酸铵缓慢加到盐析釜中，充分搅拌，沉淀微藻蛋白，盐析时间设为2～5小时；盐析后的物料用高速离心过滤机进行液固分离，分离出的固相加到干燥器中进行干燥制得微藻蛋白；分离出的液相加到醇沉釜中，用乙醇沉淀法提取微藻多糖，即在搅拌状态下缓慢加入浓度为70％～95％的工业乙醇进行醇沉，工业乙醇加入量与原有溶液的体积比设为2～4：1，醇沉静置时间设为3～12小时；醇沉后的物料用高速离心过滤机进行液固分离，分离出的液相加到乙醇回收塔中进行精馏，塔顶产物为70％～95％浓度的乙醇，塔底产物为微藻液体肥，用作种植能源草的叶面肥料，而分离出的固相则加到干燥器中进行干燥制得微藻多糖；d. 微藻油的预处理及酯交换反应微藻油的预处理及其炼制生物柴油的设备采用多功能反应釜，在多功能反应釜中加入微藻油，先进行真空脱水，然后加入甲醇与浓硫酸进行预酯化反应，使原料油中的游离脂肪酸酯化为脂肪酸甲酯，预酯化反应结束后，根据已加入的浓硫酸量，计算正好完全中和所需氢氧化钠的量，在反应釜中加入配好的氢氧化钠饱和溶液进行中和反应，反应结束后，在对釜体继续恒温加热的情况下抽真空脱水、脱甲醇，甲醇通过精馏与水分离后回用；微藻油预处理完毕后，在多功能反应釜中加入甲醇以及氢氧化钠，进行酯交换反应，使原料油中的脂肪酸甘油酯反应生成脂肪酸甲酯，酯交换反应结束后，在对釜体继续恒温加热的情况下抽真空脱甲醇，甲醇被冷凝后直接回用；真空脱甲醇后，从多功能反应釜中排出产物脂肪酸甲酯与副产物甘油的混合物，然后通过分液器静置分层或离心分离后，对粗脂肪酸甲酯进行水洗与蒸馏，制得符合中国或德国等国家标准的生物柴油；分离出的粗甘油中的10％～70％作为微藻培养的碳源之一，添加到微藻培养液调配罐中，其余的粗甘油进一步精制；对粗生物柴油水洗过程中产生的氢氧化钠废水作为二氧化碳的吸收剂，吸收后产生的碳酸氢钠作为微藻培养的营养盐；氢氧化钠废水加到气浮罐中，调高藻液的pH值；氢氧化钠废水加到培养液调配罐中，调节培养液的pH值；浓硫酸与氢氧化钠中和后生成的盐废料加到培养液调配罐中，成为咸水微藻培养的盐分来源与营养盐。