道路用生物質結合料合成反應裝置的制造方法
【專利摘要】道路用生物質結合料合成反應裝置，本發(fā)明涉及一種生物質結合料的合成反應裝置，它為了解決現(xiàn)有關于生物質結合料的反應裝置攪拌效率較低、反應溫度不易檢測的問題。本發(fā)明所述的合成反應裝置包括反應槽室、溫度傳感器、攪拌槳、PID溫度控制系統(tǒng)、驅動裝置和加熱裝置，加熱裝置置于反應槽室的底部及室壁內，在反應槽室中部設置有中間隔板，分隔出兩個反應槽，在兩個反應槽中各設置有一個攪拌槳，攪拌槳的槳軸一端與驅動裝置相連，另一端設置在軸承中，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)明攪拌槳在運轉時，槽內的液體成軸流型，提高了反應效率。
【專利說明】
道路用生物質結合料合成反應裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種生物質結合料的合成反應裝置，尤其適于對生物質廢舊油脂類材料進行人工合成反應制備道路用結合料的裝置。
【背景技術】
[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可以提高瀝青的路用性能，那么這將對資源的再生利用和緩解瀝青供需矛盾具有重大的經(jīng)濟與社會意義。廢舊油脂，泛指生活中存在的各類劣質油，如回收的食用油、反復使用的炸油等。據(jù)媒體統(tǒng)計，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，近年來一直是國內外研究的熱點，而這些研究大多采用廢舊油脂制備生物燃料。隨著瀝青價格的上漲，國內外研究者開始關注廢舊油脂制備道路用生物質結合料的可能性，但相關研究仍處于探索階段。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有關于生物質結合料的反應裝置攪拌效率較低、反應溫度不易檢測的問題，而提供一種高效易操作的生物質材料合成反應裝置。
[0004]本發(fā)明道路用生物質結合料合成反應裝置包括反應槽室、3個溫度傳感器、攪拌槳、PID溫度控制系統(tǒng)、驅動裝置和加熱裝置，加熱裝置采用電熱棒，電熱棒埋置于反應槽室的底部及室壁內，反應槽室為長方體形，在反應槽室的上表面通過螺栓固定蓋合有上蓋，在反應槽室中部設置有與反應槽室長邊平行的中間隔板，反應槽室被中間隔板分隔成第一反應槽和第二反應槽，第一反應槽和第二反應槽的槽底均呈內凹的圓弧形并分別開有出料孔，在第一反應槽和第二反應槽中各設置有一個攪拌槳，攪拌槳的槳軸與反應槽室的長邊平行，槳軸的一端與驅動裝置相連，槳軸的另一端設置在軸承中，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成20°?40°，3個溫度傳感器分別設置在反應槽室的兩個長邊壁板中和中間隔板中，PID溫度控制系統(tǒng)通過導線分別與加熱裝置和3個溫度傳感器相連接，在上蓋設置有進氣閥和出氣閥。
[0005]本發(fā)明主要針對廢舊油脂類材料設計的合成反應裝置，已有研究表明在薄膜剪切狀態(tài)下廢舊油脂與促進劑、引發(fā)劑的合成反應效率更高，且合成反應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槽底壁間隙非常小(達到0.5_以下)，既能保證攪拌時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。運轉時，槽內的液體成軸流型，液體沿槽壁螺旋上升再沿槳軸而下，液體屬層流狀態(tài)，加大攪拌反應效率，提1?原料的反應面積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，提出采用化學合成反應制備道路用生物質結合料，并設計出相應的合成反應裝置。該道路用生物質結合料合成反應裝置能夠有效的合成出生物質結合料，具有較大的經(jīng)濟價值和發(fā)展前景。
【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明道路用生物質結合料合成反應裝置的整體結構示意圖；
[0008]圖2是反應槽室的俯視結構圖；
[0009]圖3是攪拌槳的結構示意圖；
[0010]圖4是3個溫度傳感器的分布結構示意圖。
【具體實施方式】
[0011 ]【具體實施方式】一:本實施方式道路用生物質結合料合成反應裝置包括反應槽室1、3個溫度傳感器2、攪拌槳3、PID溫度控制系統(tǒng)4、驅動裝置5和加熱裝置6，加熱裝置6采用電熱棒，電熱棒埋置于反應槽室I的底部及室壁內，反應槽室I為長方體形，在反應槽室I的上表面通過螺栓固定蓋合有上蓋7，在反應槽室I中部設置有與反應槽室I長邊平行的中間隔板1-1，反應槽室被中間隔板1-1分隔成第一反應槽和第二反應槽，第一反應槽和第二反應槽的槽底均呈內凹的圓弧形并分別開有出料孔，在第一反應槽和第二反應槽中各設置有一個攪拌槳3，攪拌槳3的槳軸與反應槽室I的長邊平行，槳軸的一端與驅動裝置5相連，槳軸的另一端設置在軸承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成20°?40°，3個溫度傳感器2分別設置在反應槽室I的兩個長邊壁板中和中間隔板1-1中，PID溫度控制系統(tǒng)4通過導線分別與加熱裝置6和3個溫度傳感器2相連接，在上蓋設置有進氣閥7-1和出氣閥7-2。
[0012]本實施方式道路用生物質結合料合成反應裝置的操作過程如下:合電源開關—合PID溫度控制開關—儀表給定溫度設定—儀表上限報警溫度設定—計時器時間設定—反應槽達到設定溫度后—添加原材料—扣上蓋(擰緊四角螺栓)—充入氣體監(jiān)測內部壓力—啟動電機正轉(反轉)按鈕—攪拌轉數(shù)設定—設備進入工作狀態(tài)(計時器開始計時)—達到設定時間后發(fā)出報警信號攪拌葉停止轉動—開排料閥(注意:不可以帶壓排料)。
[0013]本實施方式道路用生物質結合料合成反應裝置的控制參數(shù)如下:最高反應溫度:<270°C，控制攪拌槳的轉速:0?50r/min，調節(jié)反應槽內的工作壓力:-0.1?0.3MPa。
[0014]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一不同的是PID溫度控制系統(tǒng)4和驅動裝置5置于電氣控制箱12中。
[0015]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】二不同的是在反應槽室I的底部還設置有4個支撐柱，電氣控制箱12位于支撐柱的下方。
[0016]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一不同的是所述的驅動裝置5為電機。
[0017]本實施方式采用恒轉矩、轉速負反饋無極調速系統(tǒng)，攪拌時間可控，并且有兩種工作模式。模式一:當反應達到設定時間時設備發(fā)出報警并停止工作。模式二:當反應達到設定時間時設備發(fā)出報警不停止工作。在反應過程中進行觀察、測量和添加制劑等使設備停止工作時間不計入設定時間內，當攪拌葉出現(xiàn)過負荷時設備發(fā)出報警、停止工作并且鎖定反應時間。通過特殊設計的攪拌葉可以從側壁向中心旋轉，也可以反方向運動，速比為4:5(48:60)，攪拌過程中實現(xiàn)攪拌葉的交替運動，攪拌均勻、無死角。反應槽采用雙出料孔方式，設計過程中又加高了反應槽中間隔斷，這樣即可以做單槽式也可以雙槽式使用，雙槽式反應器中各自的材料在同一溫度下可獨立反應又可互相交換。
[0018]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】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開有呈中心對稱的半圓形孔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處。
[0019]本實施方式菱形的邊向內凹形成半圓形孔，該攪拌槳為類螺帶式攪拌器，兩側的半圓形槽起到剪切和分流的作用。運轉時，槽內的液體成軸流型，液體沿槽壁螺旋上升再沿槳軸而下，液體屬層流狀態(tài)。
[0020]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一不同的是攪拌槳3菱形鈍角的頂點在轉動時與第一反應槽或第二反應槽的槽壁之間的距離小于0.5_。
[0021]本實施方式保證了合成原材料的充分反應，也減少粘稠產(chǎn)物在槽底的積聚。
[0022]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】一至六之一不同的是上蓋7上的進氣閥7-1與空氣壓縮機相連。
[0023]本實施方式通過外接空氣壓縮機可實現(xiàn)反應槽內的壓力控制。
[0024]【具體實施方式】八:本實施方式與【具體實施方式】一至七之一不同的是在上蓋7上還設置有壓力表10。
[0025]【具體實施方式】九:本實施方式與【具體實施方式】一至八之一不同的是上蓋7上的進氣閥7-1與惰性氣體源相連通。
[0026]本實施方式通過惰性氣體使合成反應在惰性氣氛體系中進行。在合成反應中，部分產(chǎn)物在高溫下易與空氣中的氧反應，因此為保證產(chǎn)物質量的穩(wěn)定性，在反應過程中在反應槽內充入惰性氣體。
[0027]【具體實施方式】十:本實施方式與【具體實施方式】一至九之一不同的是第一反應槽和第二反應槽的出料孔與排料管相連，在排料管中設有閥門。
[0028]實施例:本實施例道路用生物質結合料合成反應裝置包括反應槽室1、3個溫度傳感器2、攪拌槳3、PID溫度控制系統(tǒng)4、驅動裝置5和加熱裝置6，加熱裝置6采用電熱棒，電熱棒埋置于反應槽室I的底部及室壁內，反應槽室I為長方體形，在反應槽室I的上表面通過螺栓固定蓋合有上蓋7，在反應槽室I中部設置有與反應槽室I長邊平行的中間隔板1-1，反應槽室被中間隔板1-1分隔成第一反應槽和第二反應槽，第一反應槽和第二反應槽的槽底均呈內凹的圓弧形并分別開有出料孔，在第一反應槽和第二反應槽中各設置有一個攪拌槳3，攪拌槳3的槳軸與反應槽室I的長邊平行，槳軸的一端通過皮帶與驅動裝置電機5相連，槳軸的另一端設置在軸承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成20°，3個溫度傳感器2分別設置在反應槽室I的兩個長邊壁板中和中間隔板1-1中，PID溫度控制系統(tǒng)4通過導線分別與加熱裝置6和3個溫度傳感器2相連接，在上蓋設置有進氣閥7-1、出氣閥7-2和壓力表10，PID溫度控制系統(tǒng)4和驅動裝置5置于電氣控制箱12中，PID溫度控制系統(tǒng)4通過導線連接有顯示屏，反應槽室I的底部設置有4個支撐柱，4個支撐柱固定在電氣控制箱12的上表面。
[0029]本實施例道路用生物質結合料合成反應裝置的體積尺寸是0.82mX0.5mXl.5m,其中反應槽室的內部有效尺寸為0.2m X 0.2m X 0.13m。
[0030]本實施例道路用生物質結合料合成反應裝置采用基于PID控制的溫度控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過3個溫度傳感器實現(xiàn)反應溫度的精確控制。在升溫過程中測量控制反應槽底的溫度，當溫度達到設定值進入反應階段時，傳感器測量并控制反應質的溫度。不同傳感器之間即分別控制又相互統(tǒng)一，保證了反應槽內溫度的一致性，在反應槽壁外側還可以加裝保溫層，使反應槽受環(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”保護控制。該溫度控制系統(tǒng)的優(yōu)勢在于反應槽內部溫度均勻，熱量散失小，升溫速度快，超調量小，精度高，反應過程中溫度趨于恒定。消除了反應過程中由于溫度波動和不均勻所帶來的影響。
[0031 ]本實施例應用道路用生物質結合料合成反應裝置進行合成反應的過程如下:
[0032]一、稱量并加入原料，包括廢舊油脂、促進劑、引發(fā)劑和稀釋劑；
[0033]二、蓋合上蓋封閉反應槽室，根據(jù)反應條件設置選擇是否外接空氣壓縮機或惰性氣體；
[0034]如果需要在一定壓力下進行合成反應，通過反應槽上方的壓力表讀數(shù)，控制反應槽內的反應壓力；
[0035]如果需要在惰性氣體中進行反應則進氣閥接入外部惰性氣體瓶，排氣閥打開，待排凈空氣后再關閉排氣閥；
[0036]如果不施加壓力或惰性氣體，關閉外接氣閥，然后在數(shù)顯儀表上設置反應溫度、攪拌速度和反應時間，待溫度達到要求后，啟動儀器，開始合成反應；
[0037]三、當達到設定的反應時間后，合成反應裝置停止工作，并在反應溫度下恒溫，通過反應槽底部的雙出料口，獲得合成反應后的生物質結合料。
【主權項】
1.道路用生物質結合料合成反應裝置，其特征在于該道路用生物質結合料合成反應裝置包括反應槽室(1)、3個溫度傳感器(2)、攪拌槳(3)、PID溫度控制系統(tǒng)(4)、驅動裝置(5)和加熱裝置(6)，加熱裝置(6)采用電熱棒，電熱棒埋置于反應槽室(I)的底部及室壁內，反應槽室(I)為長方體形，在反應槽室(I)的上表面通過螺栓固定蓋合有上蓋(7)，在反應槽室(I)中部設置有與反應槽室(I)長邊平行的中間隔板(1-1)，反應槽室被中間隔板(1-1)分隔成第一反應槽和第二反應槽，第一反應槽和第二反應槽的槽底均呈內凹的圓弧形并分別開有出料孔，在第一反應槽和第二反應槽中各設置有一個攪拌槳(3)，攪拌槳(3)的槳軸與反應槽室(I)的長邊平行，槳軸的一端與驅動裝置(5)相連，槳軸的另一端設置在軸承(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成20°?40°，3個溫度傳感器(2)分別設置在反應槽室(I)的兩個長邊壁板中和中間隔板(1-1)中，PID溫度控制系統(tǒng)(4)通過導線分別與加熱裝置(6)和3個溫度傳感器(2)相連接，在上蓋設置有進氣閥(7-1)和出氣閥(7-2)。2.根據(jù)權利要求1所述的道路用生物質結合料合成反應裝置，其特征在于PID溫度控制系統(tǒng)(4)和驅動裝置(5)置于電氣控制箱(12)中。3.根據(jù)權利要求2所述的道路用生物質結合料合成反應裝置，其特征在于在反應槽室(I)的底部還設置有4個支撐柱，電氣控制箱(12)位于支撐柱的下方。4.根據(jù)權利要求1所述的道路用生物質結合料合成反應裝置，其特征在于所述的驅動裝置(5)為電機。5.根據(jù)權利要求1所述的道路用生物質結合料合成反應裝置，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開有呈中心對稱的半圓形孔(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處。6.根據(jù)權利要求1所述的道路用生物質結合料合成反應裝置，其特征在于攪拌槳(3)菱形鈍角的頂點在轉動時與第一反應槽或第二反應槽的槽壁之間的距離小于0.5_。7.根據(jù)權利要求1所述的道路用生物質結合料合成反應裝置，其特征在于上蓋(7)上的進氣閥(7-1)與空氣壓縮機相連。8.根據(jù)權利要求1所述的道路用生物質結合料合成反應裝置，其特征在于在上蓋(7)上還設置有壓力表(10)。9.根據(jù)權利要求1所述的道路用生物質結合料合成反應裝置，其特征在于上蓋(7)上的進氣閥(7-1)與惰性氣體源相連通。10.根據(jù)權利要求1所述的道路用生物質結合料合成反應裝置，其特征在于第一反應槽和第二反應槽的出料孔與排料管相連，在排料管中設有閥門。
【文檔編號】B01J19/18GK106000259SQ201610473451
【公開日】2016年10月12日
【申請日】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
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學