道路用生物質(zhì)結(jié)合料合成反應(yīng)裝置的制造方法
【專利摘要】道路用生物質(zhì)結(jié)合料合成反應(yīng)裝置，本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)結(jié)合料的合成反應(yīng)裝置，它為了解決現(xiàn)有關(guān)于生物質(zhì)結(jié)合料的反應(yīng)裝置攪拌效率較低、反應(yīng)溫度不易檢測(cè)的問題。本發(fā)明所述的合成反應(yīng)裝置包括反應(yīng)槽室、溫度傳感器、攪拌槳、PID溫度控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)裝置和加熱裝置，加熱裝置置于反應(yīng)槽室的底部及室壁內(nèi)，在反應(yīng)槽室中部設(shè)置有中間隔板，分隔出兩個(gè)反應(yīng)槽，在兩個(gè)反應(yīng)槽中各設(shè)置有一個(gè)攪拌槳，攪拌槳的槳軸一端與驅(qū)動(dòng)裝置相連，另一端設(shè)置在軸承中，攪拌槳的槳面沿槳軸的軸線方向呈“S”形，PID溫度控制系統(tǒng)通過導(dǎo)線分別與加熱裝置和溫度傳感器相連接。本發(fā)明攪拌槳在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，槽內(nèi)的液體成軸流型，提高了反應(yīng)效率。
【專利說明】
道路用生物質(zhì)結(jié)合料合成反應(yīng)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)結(jié)合料的合成反應(yīng)裝置，尤其適于對(duì)生物質(zhì)廢舊油脂類材料進(jìn)行人工合成反應(yīng)制備道路用結(jié)合料的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]石油瀝青為石油煉化過程中的副產(chǎn)品，在道路工程中有著廣泛的應(yīng)用，而石油作為不可再生資源日漸匱乏，石油瀝青也隨之日益稀缺，供不應(yīng)求。在這種情況下，尋找瀝青替代品迫在眉睫。若能利用一些其他行業(yè)的副產(chǎn)品或廢舊材料部分替代瀝青，在減少瀝青用量的同時(shí)可以提高瀝青的路用性能，那么這將對(duì)資源的再生利用和緩解瀝青供需矛盾具有重大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)意義。廢舊油脂，泛指生活中存在的各類劣質(zhì)油，如回收的食用油、反復(fù)使用的炸油等。據(jù)媒體統(tǒng)計(jì)，中國每年的廢舊油脂產(chǎn)量大約400?500萬噸。如何將這么多的廢舊油脂變廢為寶，近年來一直是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，而這些研究大多采用廢舊油脂制備生物燃料。隨著瀝青價(jià)格的上漲，國內(nèi)外研究者開始關(guān)注廢舊油脂制備道路用生物質(zhì)結(jié)合料的可能性，但相關(guān)研究仍處于探索階段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有關(guān)于生物質(zhì)結(jié)合料的反應(yīng)裝置攪拌效率較低、反應(yīng)溫度不易檢測(cè)的問題，而提供一種高效易操作的生物質(zhì)材料合成反應(yīng)裝置。
[0004]本發(fā)明道路用生物質(zhì)結(jié)合料合成反應(yīng)裝置包括反應(yīng)槽室、3個(gè)溫度傳感器、攪拌槳、PID溫度控制系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)裝置和加熱裝置，加熱裝置采用電熱棒，電熱棒埋置于反應(yīng)槽室的底部及室壁內(nèi)，反應(yīng)槽室為長方體形，在反應(yīng)槽室的上表面通過螺栓固定蓋合有上蓋，在反應(yīng)槽室中部設(shè)置有與反應(yīng)槽室長邊平行的中間隔板，反應(yīng)槽室被中間隔板分隔成第一反應(yīng)槽和第二反應(yīng)槽，第一反應(yīng)槽和第二反應(yīng)槽的槽底均呈內(nèi)凹的圓弧形并分別開有出料孔，在第一反應(yīng)槽和第二反應(yīng)槽中各設(shè)置有一個(gè)攪拌槳，攪拌槳的槳軸與反應(yīng)槽室的長邊平行，槳軸的一端與驅(qū)動(dòng)裝置相連，槳軸的另一端設(shè)置在軸承中，攪拌槳的槳面沿槳軸的軸線方向呈“S”形，攪拌槳一端的漿面與另一端的漿面扭轉(zhuǎn)成20°?40°，3個(gè)溫度傳感器分別設(shè)置在反應(yīng)槽室的兩個(gè)長邊壁板中和中間隔板中，PID溫度控制系統(tǒng)通過導(dǎo)線分別與加熱裝置和3個(gè)溫度傳感器相連接，在上蓋設(shè)置有進(jìn)氣閥和出氣閥。
[0005]本發(fā)明主要針對(duì)廢舊油脂類材料設(shè)計(jì)的合成反應(yīng)裝置，已有研究表明在薄膜剪切狀態(tài)下廢舊油脂與促進(jìn)劑、引發(fā)劑的合成反應(yīng)效率更高，且合成反應(yīng)中廢舊油脂類材料不斷變黏變稠，油脂類材料容易粘附到反應(yīng)槽的底壁。因此本發(fā)明的攪拌槳選擇類螺帶式攪拌器，在攪拌過程中，攪拌槳的外緣與反應(yīng)槽底壁間隙非常小(達(dá)到0.5_以下)，既能保證攪拌時(shí)不斷將粘附于槽底的沉積物料刮掉，又能起到剪切和分流的作用。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，槽內(nèi)的液體成軸流型，液體沿槽壁螺旋上升再沿槳軸而下，液體屬層流狀態(tài)，加大攪拌反應(yīng)效率，提1?原料的反應(yīng)面積D
[0006]本發(fā)明基于廢舊油脂類材料含有較多不飽和脂肪酸的特性，提出采用化學(xué)合成反應(yīng)制備道路用生物質(zhì)結(jié)合料，并設(shè)計(jì)出相應(yīng)的合成反應(yīng)裝置。該道路用生物質(zhì)結(jié)合料合成反應(yīng)裝置能夠有效的合成出生物質(zhì)結(jié)合料，具有較大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和發(fā)展前景。
【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明道路用生物質(zhì)結(jié)合料合成反應(yīng)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2是反應(yīng)槽室的俯視結(jié)構(gòu)圖；
[0009]圖3是攪拌槳的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖4是3個(gè)溫度傳感器的分布結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011 ]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式道路用生物質(zhì)結(jié)合料合成反應(yīng)裝置包括反應(yīng)槽室1、3個(gè)溫度傳感器2、攪拌槳3、PID溫度控制系統(tǒng)4、驅(qū)動(dòng)裝置5和加熱裝置6，加熱裝置6采用電熱棒，電熱棒埋置于反應(yīng)槽室I的底部及室壁內(nèi)，反應(yīng)槽室I為長方體形，在反應(yīng)槽室I的上表面通過螺栓固定蓋合有上蓋7，在反應(yīng)槽室I中部設(shè)置有與反應(yīng)槽室I長邊平行的中間隔板1-1，反應(yīng)槽室被中間隔板1-1分隔成第一反應(yīng)槽和第二反應(yīng)槽，第一反應(yīng)槽和第二反應(yīng)槽的槽底均呈內(nèi)凹的圓弧形并分別開有出料孔，在第一反應(yīng)槽和第二反應(yīng)槽中各設(shè)置有一個(gè)攪拌槳3，攪拌槳3的槳軸與反應(yīng)槽室I的長邊平行，槳軸的一端與驅(qū)動(dòng)裝置5相連，槳軸的另一端設(shè)置在軸承11中，攪拌槳3的槳面沿槳軸的軸線方向呈“S”形，攪拌槳3—端的漿面與另一端的漿面扭轉(zhuǎn)成20°?40°，3個(gè)溫度傳感器2分別設(shè)置在反應(yīng)槽室I的兩個(gè)長邊壁板中和中間隔板1-1中，PID溫度控制系統(tǒng)4通過導(dǎo)線分別與加熱裝置6和3個(gè)溫度傳感器2相連接，在上蓋設(shè)置有進(jìn)氣閥7-1和出氣閥7-2。
[0012]本實(shí)施方式道路用生物質(zhì)結(jié)合料合成反應(yīng)裝置的操作過程如下:合電源開關(guān)—合PID溫度控制開關(guān)—儀表給定溫度設(shè)定—儀表上限報(bào)警溫度設(shè)定—計(jì)時(shí)器時(shí)間設(shè)定—反應(yīng)槽達(dá)到設(shè)定溫度后—添加原材料—扣上蓋(擰緊四角螺栓)—充入氣體監(jiān)測(cè)內(nèi)部壓力—啟動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)(反轉(zhuǎn))按鈕—攪拌轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定—設(shè)備進(jìn)入工作狀態(tài)(計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí))—達(dá)到設(shè)定時(shí)間后發(fā)出報(bào)警信號(hào)攪拌葉停止轉(zhuǎn)動(dòng)—開排料閥(注意:不可以帶壓排料)。
[0013]本實(shí)施方式道路用生物質(zhì)結(jié)合料合成反應(yīng)裝置的控制參數(shù)如下:最高反應(yīng)溫度:<270°C，控制攪拌槳的轉(zhuǎn)速:0?50r/min，調(diào)節(jié)反應(yīng)槽內(nèi)的工作壓力:-0.1?0.3MPa。
[0014]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一不同的是PID溫度控制系統(tǒng)4和驅(qū)動(dòng)裝置5置于電氣控制箱12中。
[0015]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】二不同的是在反應(yīng)槽室I的底部還設(shè)置有4個(gè)支撐柱，電氣控制箱12位于支撐柱的下方。
[0016]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至三之一不同的是所述的驅(qū)動(dòng)裝置5為電機(jī)。
[0017]本實(shí)施方式采用恒轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速負(fù)反饋無極調(diào)速系統(tǒng)，攪拌時(shí)間可控，并且有兩種工作模式。模式一:當(dāng)反應(yīng)達(dá)到設(shè)定時(shí)間時(shí)設(shè)備發(fā)出報(bào)警并停止工作。模式二:當(dāng)反應(yīng)達(dá)到設(shè)定時(shí)間時(shí)設(shè)備發(fā)出報(bào)警不停止工作。在反應(yīng)過程中進(jìn)行觀察、測(cè)量和添加制劑等使設(shè)備停止工作時(shí)間不計(jì)入設(shè)定時(shí)間內(nèi)，當(dāng)攪拌葉出現(xiàn)過負(fù)荷時(shí)設(shè)備發(fā)出報(bào)警、停止工作并且鎖定反應(yīng)時(shí)間。通過特殊設(shè)計(jì)的攪拌葉可以從側(cè)壁向中心旋轉(zhuǎn)，也可以反方向運(yùn)動(dòng)，速比為4:5(48:60)，攪拌過程中實(shí)現(xiàn)攪拌葉的交替運(yùn)動(dòng)，攪拌均勻、無死角。反應(yīng)槽采用雙出料孔方式，設(shè)計(jì)過程中又加高了反應(yīng)槽中間隔斷，這樣即可以做單槽式也可以雙槽式使用，雙槽式反應(yīng)器中各自的材料在同一溫度下可獨(dú)立反應(yīng)又可互相交換。
[0018]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至四之一不同的是所述攪拌槳3的槳面是在菱形槳面的左右兩側(cè)開有呈中心對(duì)稱的半圓形孔3-1，半圓形孔3-1的半圓弧的一端延伸至菱形鈍角的頂點(diǎn)處。
[0019]本實(shí)施方式菱形的邊向內(nèi)凹形成半圓形孔，該攪拌槳為類螺帶式攪拌器，兩側(cè)的半圓形槽起到剪切和分流的作用。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，槽內(nèi)的液體成軸流型，液體沿槽壁螺旋上升再沿槳軸而下，液體屬層流狀態(tài)。
[0020]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至五之一不同的是攪拌槳3菱形鈍角的頂點(diǎn)在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)與第一反應(yīng)槽或第二反應(yīng)槽的槽壁之間的距離小于0.5_。
[0021]本實(shí)施方式保證了合成原材料的充分反應(yīng)，也減少粘稠產(chǎn)物在槽底的積聚。
[0022]【具體實(shí)施方式】七:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至六之一不同的是上蓋7上的進(jìn)氣閥7-1與空氣壓縮機(jī)相連。
[0023]本實(shí)施方式通過外接空氣壓縮機(jī)可實(shí)現(xiàn)反應(yīng)槽內(nèi)的壓力控制。
[0024]【具體實(shí)施方式】八:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至七之一不同的是在上蓋7上還設(shè)置有壓力表10。
[0025]【具體實(shí)施方式】九:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至八之一不同的是上蓋7上的進(jìn)氣閥7-1與惰性氣體源相連通。
[0026]本實(shí)施方式通過惰性氣體使合成反應(yīng)在惰性氣氛體系中進(jìn)行。在合成反應(yīng)中，部分產(chǎn)物在高溫下易與空氣中的氧反應(yīng)，因此為保證產(chǎn)物質(zhì)量的穩(wěn)定性，在反應(yīng)過程中在反應(yīng)槽內(nèi)充入惰性氣體。
[0027]【具體實(shí)施方式】十:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至九之一不同的是第一反應(yīng)槽和第二反應(yīng)槽的出料孔與排料管相連，在排料管中設(shè)有閥門。
[0028]實(shí)施例:本實(shí)施例道路用生物質(zhì)結(jié)合料合成反應(yīng)裝置包括反應(yīng)槽室1、3個(gè)溫度傳感器2、攪拌槳3、PID溫度控制系統(tǒng)4、驅(qū)動(dòng)裝置5和加熱裝置6，加熱裝置6采用電熱棒，電熱棒埋置于反應(yīng)槽室I的底部及室壁內(nèi)，反應(yīng)槽室I為長方體形，在反應(yīng)槽室I的上表面通過螺栓固定蓋合有上蓋7，在反應(yīng)槽室I中部設(shè)置有與反應(yīng)槽室I長邊平行的中間隔板1-1，反應(yīng)槽室被中間隔板1-1分隔成第一反應(yīng)槽和第二反應(yīng)槽，第一反應(yīng)槽和第二反應(yīng)槽的槽底均呈內(nèi)凹的圓弧形并分別開有出料孔，在第一反應(yīng)槽和第二反應(yīng)槽中各設(shè)置有一個(gè)攪拌槳3，攪拌槳3的槳軸與反應(yīng)槽室I的長邊平行，槳軸的一端通過皮帶與驅(qū)動(dòng)裝置電機(jī)5相連，槳軸的另一端設(shè)置在軸承11中，攪拌槳3的槳面沿槳軸的軸線方向呈“S”形，攪拌槳3—端的漿面與另一端的漿面扭轉(zhuǎn)成20°，3個(gè)溫度傳感器2分別設(shè)置在反應(yīng)槽室I的兩個(gè)長邊壁板中和中間隔板1-1中，PID溫度控制系統(tǒng)4通過導(dǎo)線分別與加熱裝置6和3個(gè)溫度傳感器2相連接，在上蓋設(shè)置有進(jìn)氣閥7-1、出氣閥7-2和壓力表10，PID溫度控制系統(tǒng)4和驅(qū)動(dòng)裝置5置于電氣控制箱12中，PID溫度控制系統(tǒng)4通過導(dǎo)線連接有顯示屏，反應(yīng)槽室I的底部設(shè)置有4個(gè)支撐柱，4個(gè)支撐柱固定在電氣控制箱12的上表面。
[0029]本實(shí)施例道路用生物質(zhì)結(jié)合料合成反應(yīng)裝置的體積尺寸是0.82mX0.5mXl.5m,其中反應(yīng)槽室的內(nèi)部有效尺寸為0.2m X 0.2m X 0.13m。
[0030]本實(shí)施例道路用生物質(zhì)結(jié)合料合成反應(yīng)裝置采用基于PID控制的溫度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過3個(gè)溫度傳感器實(shí)現(xiàn)反應(yīng)溫度的精確控制。在升溫過程中測(cè)量控制反應(yīng)槽底的溫度，當(dāng)溫度達(dá)到設(shè)定值進(jìn)入反應(yīng)階段時(shí)，傳感器測(cè)量并控制反應(yīng)質(zhì)的溫度。不同傳感器之間即分別控制又相互統(tǒng)一，保證了反應(yīng)槽內(nèi)溫度的一致性，在反應(yīng)槽壁外側(cè)還可以加裝保溫層，使反應(yīng)槽受環(huán)境溫度影響降到最低。為了安全起見加裝了溫度上限邏輯“或”保護(hù)控制。該溫度控制系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于反應(yīng)槽內(nèi)部溫度均勻，熱量散失小，升溫速度快，超調(diào)量小，精度高，反應(yīng)過程中溫度趨于恒定。消除了反應(yīng)過程中由于溫度波動(dòng)和不均勻所帶來的影響。
[0031 ]本實(shí)施例應(yīng)用道路用生物質(zhì)結(jié)合料合成反應(yīng)裝置進(jìn)行合成反應(yīng)的過程如下:
[0032]一、稱量并加入原料，包括廢舊油脂、促進(jìn)劑、引發(fā)劑和稀釋劑；
[0033]二、蓋合上蓋封閉反應(yīng)槽室，根據(jù)反應(yīng)條件設(shè)置選擇是否外接空氣壓縮機(jī)或惰性氣體；
[0034]如果需要在一定壓力下進(jìn)行合成反應(yīng)，通過反應(yīng)槽上方的壓力表讀數(shù)，控制反應(yīng)槽內(nèi)的反應(yīng)壓力；
[0035]如果需要在惰性氣體中進(jìn)行反應(yīng)則進(jìn)氣閥接入外部惰性氣體瓶，排氣閥打開，待排凈空氣后再關(guān)閉排氣閥；
[0036]如果不施加壓力或惰性氣體，關(guān)閉外接氣閥，然后在數(shù)顯儀表上設(shè)置反應(yīng)溫度、攪拌速度和反應(yīng)時(shí)間，待溫度達(dá)到要求后，啟動(dòng)儀器，開始合成反應(yīng)；
[0037]三、當(dāng)達(dá)到設(shè)定的反應(yīng)時(shí)間后，合成反應(yīng)裝置停止工作，并在反應(yīng)溫度下恒溫，通過反應(yīng)槽底部的雙出料口，獲得合成反應(yīng)后的生物質(zhì)結(jié)合料。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.道路用生物質(zhì)結(jié)合料合成反應(yīng)裝置，其特征在于該道路用生物質(zhì)結(jié)合料合成反應(yīng)裝置包括反應(yīng)槽室(1)、3個(gè)溫度傳感器(2)、攪拌槳(3)、PID溫度控制系統(tǒng)(4)、驅(qū)動(dòng)裝置(5)和加熱裝置(6)，加熱裝置(6)采用電熱棒，電熱棒埋置于反應(yīng)槽室(I)的底部及室壁內(nèi)，反應(yīng)槽室(I)為長方體形，在反應(yīng)槽室(I)的上表面通過螺栓固定蓋合有上蓋(7)，在反應(yīng)槽室(I)中部設(shè)置有與反應(yīng)槽室(I)長邊平行的中間隔板(1-1)，反應(yīng)槽室被中間隔板(1-1)分隔成第一反應(yīng)槽和第二反應(yīng)槽，第一反應(yīng)槽和第二反應(yīng)槽的槽底均呈內(nèi)凹的圓弧形并分別開有出料孔，在第一反應(yīng)槽和第二反應(yīng)槽中各設(shè)置有一個(gè)攪拌槳(3)，攪拌槳(3)的槳軸與反應(yīng)槽室(I)的長邊平行，槳軸的一端與驅(qū)動(dòng)裝置(5)相連，槳軸的另一端設(shè)置在軸承(11)中，攪拌槳(3)的槳面沿槳軸的軸線方向呈“S”形，攪拌槳(3)—端的漿面與另一端的漿面扭轉(zhuǎn)成20°?40°，3個(gè)溫度傳感器(2)分別設(shè)置在反應(yīng)槽室(I)的兩個(gè)長邊壁板中和中間隔板(1-1)中，PID溫度控制系統(tǒng)(4)通過導(dǎo)線分別與加熱裝置(6)和3個(gè)溫度傳感器(2)相連接，在上蓋設(shè)置有進(jìn)氣閥(7-1)和出氣閥(7-2)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的道路用生物質(zhì)結(jié)合料合成反應(yīng)裝置，其特征在于PID溫度控制系統(tǒng)(4)和驅(qū)動(dòng)裝置(5)置于電氣控制箱(12)中。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的道路用生物質(zhì)結(jié)合料合成反應(yīng)裝置，其特征在于在反應(yīng)槽室(I)的底部還設(shè)置有4個(gè)支撐柱，電氣控制箱(12)位于支撐柱的下方。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的道路用生物質(zhì)結(jié)合料合成反應(yīng)裝置，其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)裝置(5)為電機(jī)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的道路用生物質(zhì)結(jié)合料合成反應(yīng)裝置，其特征在于所述攪拌槳(3)的槳面是在菱形槳面的左右兩側(cè)開有呈中心對(duì)稱的半圓形孔(3-1)，半圓形孔(3-1)的半圓弧的一端延伸至菱形鈍角的頂點(diǎn)處。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的道路用生物質(zhì)結(jié)合料合成反應(yīng)裝置，其特征在于攪拌槳(3)菱形鈍角的頂點(diǎn)在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)與第一反應(yīng)槽或第二反應(yīng)槽的槽壁之間的距離小于0.5_。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的道路用生物質(zhì)結(jié)合料合成反應(yīng)裝置，其特征在于上蓋(7)上的進(jìn)氣閥(7-1)與空氣壓縮機(jī)相連。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的道路用生物質(zhì)結(jié)合料合成反應(yīng)裝置，其特征在于在上蓋(7)上還設(shè)置有壓力表(10)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的道路用生物質(zhì)結(jié)合料合成反應(yīng)裝置，其特征在于上蓋(7)上的進(jìn)氣閥(7-1)與惰性氣體源相連通。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的道路用生物質(zhì)結(jié)合料合成反應(yīng)裝置，其特征在于第一反應(yīng)槽和第二反應(yīng)槽的出料孔與排料管相連，在排料管中設(shè)有閥門。
【文檔編號(hào)】B01J19/18GK106000259SQ201610473451
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月24日
【發(fā)明人】易軍艷, 黃玉東, 孫朝杰, 馮德成, 寧連濱, 許勐, 解賽楠
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)