微藻生物質(zhì)先酯交換再萃取制備生物柴油的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于化工生產(chǎn)裝置領(lǐng)域，特別涉及微藻生物質(zhì)先酯交換再萃取制備生物柴油的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]1996年成為原油凈進口國以來，我國國內(nèi)經(jīng)濟的迅速增長帶動原油需求的持續(xù)增加。2013年原油表觀消費量升至48845.9萬噸，對外依存度達到57.39%。隨著中國經(jīng)濟的發(fā)展，對石油能源的消耗還會越來越大，不可避免的對外的依賴就越來越嚴重。這給我國能源安全帶來了巨大的威脅。同時，隨著我國汽車保有量不斷提升，汽車尾氣污染已經(jīng)成為一個嚴重的社會問題。與石化柴油相比，生物柴油中的高氧含量(10%)能夠提高燃燒性能并且降低CO、積碳和碳氧化合物的釋放，而大豆油、棕櫚油、餐飲廢油等常規(guī)生物柴油原料遠遠不能滿足社會經(jīng)濟發(fā)展的要求，因此解決生物柴油原料來源問題是生物柴油能否大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵。
[0003]微藻不與農(nóng)爭糧、不與糧爭地。就在生物柴油制取研究的最初期，人們主要把目光放在陸生的油料作物，例如菜籽油、花生油、大豆油等，但是將這些原本是糧食作物的植物用以生產(chǎn)生物柴油會造成另一個嚴峻的問題，就是“與農(nóng)爭糧”；后來人們又把目光轉(zhuǎn)向棕櫚樹等不是糧食作物的油料作物，但是大規(guī)模的發(fā)展種植油料作物又會造成“與糧爭地”的后果。而微藻主要生長在水生環(huán)境中，不管是海水、淡水、室內(nèi)、室外，甚至是一些荒蕪的灘涂鹽堿地、廢棄的沼澤、魚塘、鹽池等都可以用來養(yǎng)殖藻類。以其為主要的生物柴油生產(chǎn)原料，很好地解決了以上的問題。
[0004]微藻的產(chǎn)油量高。微藻作為一個太陽光光驅(qū)動的能量工廠，源源不斷的將從外界吸收的光能、二氧化碳、養(yǎng)分等營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為不同的新城代謝產(chǎn)物儲存起來，其中一個重要的代謝產(chǎn)物就是油脂。大部分藻類的含油量都在20%-50%，有一些藻類的含油量特別高，最高能夠達到本身細胞干重的77%。綜合藻類的生產(chǎn)量和生長速度，它的產(chǎn)油量可以達到陸生油料作物例如大豆的30-100倍。
[0005]綜合藻類以上的優(yōu)點，我國18000km的大陸海岸線和14000公里的島嶼海岸線上有著大片灘涂和濕地，非常適合微藻的大規(guī)模養(yǎng)殖和循環(huán)利用。通過培育微藻獲得生物柴油，是解決我國能源危機及環(huán)境問題的有效途徑之一。
[0006]傳統(tǒng)的微藻油脂提取方法主要有以Blighand Dyer方法為代表的溶劑萃取法。這種方法一般使用弱極性的溶劑(如氯仿)與極性溶劑(如甲醇)按一定比例混合，對干藻生物質(zhì)進行油脂萃取。為了簡化油脂提取酯交換工藝，Johnson等在2009年提出同時進行油脂萃取及酯交換制取生物柴油的一步法，即同時使用萃取劑、甲醇及酯交換催化劑對微藻生物質(zhì)進行處理(Johnson&ffen，2009)。他們將氯仿、正己烷、石油醚分別和甲醇1:1混合作為溶劑配合硫酸對生物質(zhì)直接進行萃取及酯交換。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，使用氯仿時，生物柴油的產(chǎn)量比傳統(tǒng)的兩步法高出16%左右。而使用正己烷及石油醚作為溶劑時，其油脂萃取率都只有使用氯仿時的14%左右。但是該方法需要使用氯仿等有毒溶劑才能獲得較高的油脂萃取率，不適合工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用。
[0007]因此，采用先酯交換再萃取的方法，避免了劇毒氯仿的使用，能高效快速地利用微藻生物質(zhì)制備生物柴油具有重要意義，然而尚未有針對微藻生物質(zhì)先酯交換再萃取制備生物柴油的相關(guān)裝置設(shè)計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種用于利用微藻生物質(zhì)先酯交換再萃取制備生物柴油的裝置。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是:
[0009]提供微藻生物質(zhì)先酯交換再萃取制備生物柴油的裝置，包括多功能釜、溶劑儲罐、溶劑冷凝器、蒸餾釜、生物柴油儲罐、甲酯冷凝器、空氣平衡罐、真空栗；
[0010]所述多功能釜的頂部與溶劑冷凝器的一端相連，溶劑冷凝器的另一端與溶劑儲罐相連，溶劑儲罐還與空氣平衡罐相連接;多功能釜的底部與蒸餾釜的頂部相連接，蒸餾釜的頂部還與甲酯冷凝器相連接，甲酯冷凝器與生物柴油儲罐相連接，生物柴油儲罐頂部與空氣平衡罐連接;所述空氣平衡罐與真空栗相連接；
[0011]所述多功能釜的頂部還配置有吸料口，底部還配置有排污口；所述溶劑儲罐的底部還設(shè)有溶劑出口；所述蒸餾釜的底部還設(shè)有排污口；所述空氣平衡罐的底部還設(shè)有排污
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[0012]作為進一步的改進，所述多功能釜安裝有真空壓力表、熱電偶、攪拌機、導(dǎo)熱油夾套、冷凝盤管、視盅，導(dǎo)熱油夾套配置有加熱棒，冷凝盤管設(shè)置在多功能釜的內(nèi)部，視盅設(shè)置在多功能釜的底部。
[0013]作為進一步的改進，所述溶劑冷凝器連接溶劑儲罐的一端安裝有視忠。
[0014]作為進一步的改進，所述溶劑儲罐上安裝有真空表、液位計。
[0015]作為進一步的改進，所述蒸餾釜安裝有熱電偶、導(dǎo)熱油夾套，導(dǎo)熱油夾套配置有加熱棒。
[0016]作為進一步的改進，所述空氣平衡罐安裝有真空表。
[0017]作為進一步的改進，所述生物柴油儲罐至少設(shè)有一個，且當(dāng)生物柴油儲罐的數(shù)量大于一個時，生物柴油儲罐通過閥門并列連接至甲酯冷凝器。
[0018]作為進一步的改進，所述甲酯冷凝器連接生物柴油儲罐的一端安裝有視盅。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0020]本發(fā)明針對微藻生物質(zhì)先酯交換再萃取制備生物柴油的工藝開發(fā)設(shè)計了相關(guān)裝置，提供的裝置能夠用于利用微藻生物質(zhì)先酯交換再萃取制備生物柴油，可以在不使用劇毒氯仿萃取劑的情況下高效快速地利用微藻生物質(zhì)制取生物柴油，效率高，成本低，生產(chǎn)操作安全簡便，具有非常廣闊的工業(yè)應(yīng)用前景，以及良好的經(jīng)濟和社會效益。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的裝置示意圖。
[0022]圖中的附圖標記為:I多功能釜;2溶劑儲罐;3溶劑冷凝器;4蒸餾釜;5甲酯冷凝器；6生物柴油儲罐;7空氣平衡罐;8真空栗。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細描述:
[0024]如圖1所示的微藻生物