專利名稱：用于提高反應(yīng)釜產(chǎn)率和降溫速度的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物化工設(shè)備領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于提高反應(yīng)釜產(chǎn)率和降溫速度 的方法及裝置，特別適合于高溫高壓反應(yīng)釜中生物質(zhì)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(shù)：
生物質(zhì)能是人類賴以生存的重要能源之一，它是僅次于煤炭、石油和天然氣而居 于世界能源消費(fèi)總量第四位的能源，在整個(gè)能源系統(tǒng)中占有重要地位。當(dāng)前，生物質(zhì)能的利 用主要有直接燃燒、熱化學(xué)轉(zhuǎn)換和生物化學(xué)轉(zhuǎn)換等3種途徑。生物質(zhì)的熱化學(xué)轉(zhuǎn)換是指在 一定的溫度和條件下，使生物質(zhì)汽化、炭化、熱解和催化液化，以生產(chǎn)氣態(tài)燃料、液態(tài)燃料和 化學(xué)物質(zhì)的技術(shù)。生物質(zhì)原料在超臨界條件的液化是熱化學(xué)轉(zhuǎn)化的一種，是近幾年發(fā)展起 來的一種加壓液化方法。該技術(shù)主要是使物料處于超臨界流體作用下，在較低的在較低的 溫度下可將難溶的有機(jī)物溶化，將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體燃料或有用化學(xué)品，轉(zhuǎn)化效率高。其中，高溫高壓反應(yīng)釜是常用的加溫加壓設(shè)備之，具有操作簡(jiǎn)便，轉(zhuǎn)化率高等特 點(diǎn)。但是，高溫高壓反應(yīng)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(dǎo)致大量的副反應(yīng)出現(xiàn)。升溫速度慢可以通過更換升溫介質(zhì)或者方式實(shí)現(xiàn)，但是降溫速 度慢的問題目前一直沒有解決，主要是受反應(yīng)釜材料的限制，不可能將反應(yīng)釜在較高溫度 下放入溫度較低的介質(zhì)中，這樣容易導(dǎo)致釜體變形，甚至?xí)霈F(xiàn)裂痕，不能承受高壓。另外，熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程中，需要將汽化的生物質(zhì)迅速降溫，這樣就可以實(shí)現(xiàn)大量液 體產(chǎn)物凝集，獲得大量的液體產(chǎn)物。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供通過一種用于提高高溫高壓反應(yīng)釜產(chǎn) 率和降溫速度的裝置及方法。本發(fā)明的技術(shù)方案為用于提高反應(yīng)釜產(chǎn)率和降溫速度的裝置，主要包括通過排氣管道與反應(yīng)釜的排氣 口相連接的冷凝裝置。前述的用于提高反應(yīng)釜產(chǎn)率和降溫速度的裝置，優(yōu)選的方案是，所述冷凝裝置為 冷凝罐，其上設(shè)有相應(yīng)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(shè) 低溫冰柜。另一種思路是，所述冷凝罐外設(shè)冷凝套。當(dāng)使用冷凝套時(shí)，所述冷凝套采用的冷 凝介質(zhì)為冰水混合物、液氮、干冰、干冰、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。前述的用于提高反應(yīng)釜產(chǎn)率和降溫速度的裝置，優(yōu)選的方案是，所述冷凝罐的數(shù) 量設(shè)2-4個(gè)，其通過排氣管道相連接。用于提高反應(yīng)釜產(chǎn)率和降溫速度的方法，步驟如下A、生物質(zhì)裝入反應(yīng)釜中，在壓/超臨界條件下進(jìn)行反應(yīng)；
B、將冷凝介質(zhì)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(dāng)反應(yīng)完成后，打開控制閥門，使高溫氣體迅速?zèng)_入到冷凝罐中，在低溫作用下 聚合、液化；D、當(dāng)溫度平衡后，從氣體出口收集氣體，從液體出口收集液體。前述的方法，優(yōu)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(yōu)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(yōu)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(fā)明用于提高反應(yīng)釜產(chǎn)率和降溫速度的裝置，只要能夠降溫即可，可采用低溫 冰柜降溫，在冷凝罐上設(shè)冷凝套，然后冷凝套外接一低溫冰柜；也可直接將冷凝罐置于低溫 冰柜中。本發(fā)明用于提高反應(yīng)釜(高溫高壓)降溫速度和產(chǎn)物產(chǎn)率的裝置可以采用多種冷 凝劑和制冷方法使高溫高壓氣體在通過冷凝罐時(shí)快速降溫并迅速凝結(jié)成液體，特別適用于 超臨界條件下生物質(zhì)的液化反應(yīng)過程，可以縮短降溫時(shí)間，并能提高液體油的產(chǎn)率。在材料 選擇上，該裝置應(yīng)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是用于提高反應(yīng)釜產(chǎn)率和降溫速度的裝置結(jié)構(gòu)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(yīng)釜。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做詳細(xì)描述，但保護(hù)范圍不受此限 制。實(shí)施例1 用于提高反應(yīng)釜產(chǎn)率和降溫速度的裝置，主要包括通過排氣管道與反 應(yīng)釜的排氣口相連接的冷凝裝置。在該實(shí)施例中，所述冷凝裝置為冷凝罐，其上設(shè)有相應(yīng)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(shè)有冷凝套。冷凝套采用的冷凝介質(zhì)為冰 水混合物。使用該裝置，提高產(chǎn)率和降溫速度的方法為1、生物質(zhì)裝入圖IA區(qū)部分的反應(yīng)釜14中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求設(shè)定條件在壓/超臨界 條件下進(jìn)行反應(yīng)；2、在反應(yīng)的同時(shí)，將制冷劑(冷凝介質(zhì))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(dāng)反應(yīng)完成后，打開控制閥門2，使高溫氣體迅速?zèng)_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(dāng)溫度平衡后，從氣體出口收集氣體；從液體出口 11和12收集液體。實(shí)施例2 用于提高反應(yīng)釜產(chǎn)率和降溫速度的裝置，仍可參考附圖1，使用該裝置 提高產(chǎn)率和降溫速度的方法也與實(shí)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(shí)施例3 用于提高反應(yīng)釜產(chǎn)率和降溫速度的裝置，仍可參考附圖1，使用該裝置 提高產(chǎn)率和降溫速度的方法也與實(shí)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(shí)施例4 用于提高反應(yīng)釜產(chǎn)率和降溫速度的裝置，結(jié)構(gòu)類似于附圖1，但冷凝罐 的數(shù)量為4個(gè)，冷凝罐上的冷凝套各外接一低溫冰柜。
權(quán)利要求
用于提高反應(yīng)釜產(chǎn)率和降溫速度的裝置，其特征是，主要包括通過排氣管道與反應(yīng)釜的排氣口相連接的冷凝裝置。
2.權(quán)利要求1所述的用于提高反應(yīng)釜產(chǎn)率和降溫速度的裝置，其特征是，所述冷凝裝 置為冷凝罐，其上設(shè)有相應(yīng)的控制閥門、冷凝液出口及氣體出口。
3.權(quán)利要求2所述的用于提高反應(yīng)釜產(chǎn)率和降溫速度的裝置，其特征是，所述冷凝罐 外設(shè)低溫冰柜。
4.權(quán)利要求2所述的用于提高反應(yīng)釜產(chǎn)率和降溫速度的裝置，其特征是，所述冷凝罐 外設(shè)冷凝套。
5.權(quán)利要求4所述的用于提高反應(yīng)釜產(chǎn)率和降溫速度的裝置，其特征是，所述冷凝套 采用的冷凝介質(zhì)為冰水混合物、液氮、干冰、干冰、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(quán)利要求2-5任一所述的用于提高反應(yīng)釜產(chǎn)率和降溫速度的裝置，其特征是，所述 冷凝罐的數(shù)量設(shè)2-4個(gè)，其通過排氣管道相連接。
7.用于提高反應(yīng)釜產(chǎn)率和降溫速度的方法，其特征是，步驟如下A、生物質(zhì)裝入反應(yīng)釜(14)中，在壓/超臨界條件下進(jìn)行反應(yīng)；B、將冷凝介質(zhì)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(dāng)反應(yīng)完成后，打開控制閥門(2)，使高溫氣體迅速?zèng)_入到冷凝罐(4，7)中，在低溫 作用下聚合、液化；D、當(dāng)溫度平衡后，從氣體出口(13)收集氣體，從液體出口(11，12)收集液體。
8.權(quán)利要求7所述的方法，其特征是，步驟B中冷凝套(5，8)的溫度控制在-60°C 到-10°C之間。
9.權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征是，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(quán)利要求9所述的方法，其特征是，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(fā)明涉及一種用于提高反應(yīng)釜產(chǎn)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(yīng)釜的排氣口相連接的冷凝罐，所述冷凝罐上設(shè)有相應(yīng)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于高溫高壓反應(yīng)釜中生物質(zhì)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(hào)C10G1/00GK101899316SQ20101023952
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月29日
發(fā)明者葉乃好, 張曉雯, 徐東, 李德茂, 陳利梅 申請(qǐng)人:聊城大學(xué);中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所