一種耦合水解烘焙熱解焙燒四段式同時制備生物油和白炭黑的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種稻殼制備高品質(zhì)生物油和白炭黑的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]稻殼是水稻加工的主要副產(chǎn)物之一，是一種典型的生物質(zhì)資源，全世界每年有八千萬噸的稻殼產(chǎn)生，中國占大約一半。傳統(tǒng)的燃燒方式以廣泛運用于稻殼資源的利用，相對于煤，稻殼中硫氮等污染成分較少，對環(huán)境污染少，但燃燒將稻殼中大量附加值成分全部轉(zhuǎn)化為熱量，經(jīng)濟性不高，而且稻殼燃燒過程中會產(chǎn)生大量的稻殼灰以PM 2.5和PM 10等微粒形態(tài)分散在空氣中，不僅污染環(huán)境而且對人類身體健康產(chǎn)生影響。相對于燃燒，熱解是另一種熱化學(xué)處理方式，稻殼熱解可產(chǎn)生氣體、液體和固體產(chǎn)物，通過熱解方式制備高品質(zhì)生物油正得到越來越多的關(guān)注。生物質(zhì)通常堿金屬和堿土金屬含量高，不經(jīng)預(yù)處理直接熱解會產(chǎn)生諸多不利影響，堿金屬和堿土金屬在熱解過程中改變生物質(zhì)熱解的反應(yīng)路徑并催化生物油的二次裂解，減少生物油的產(chǎn)率并增加生物油中小分子成分如酸、酮、醛等成分，使生物油穩(wěn)定性變差且成分復(fù)雜。
[0003]為提高熱解產(chǎn)物的品質(zhì)特別是熱解生物油的品質(zhì)，生物質(zhì)原料烘焙預(yù)處理是一種簡單有效的方法。生物質(zhì)主要由半纖維素、纖維素和木質(zhì)素三組分組成，半纖維素?zé)峤庖桩a(chǎn)生水分和酸類化合物，烘焙預(yù)處理通過控制溫度低溫?zé)峤庥行У臏p少生物質(zhì)中半纖維素含量，增加了纖維素和木質(zhì)素的含量，減少生物油的含水率和PH值，增量了生物油的品質(zhì)，但單獨的烘焙預(yù)處理減少了生物油的產(chǎn)率。
[0004]同時，由于稻殼中灰分含量高，且其中90%為無定型二氧化硅，其固體產(chǎn)物可用來制備白炭黑，白炭黑作為一種環(huán)保、性能優(yōu)異的助劑，主要用于橡膠制品(包括高溫硫化硅橡膠)、紡織、造紙、農(nóng)藥、食品添加劑領(lǐng)域。目前，工業(yè)主要采用沉淀法氣相法制備白炭黑，其成本過高且生產(chǎn)過程對環(huán)境有污染。提取稻殼中的白炭黑，如采用堿液相提取的方法，其工藝復(fù)雜，且成本過高，相比而言，焙燒法更為簡單有效，但焙燒法存在燃燒不完全的問題，不可燃碳在白炭黑中嚴(yán)重影響其品質(zhì)和純度。稻殼中的堿金屬和堿土金屬在燃燒過程中易形成熔點較低的堿金屬氧化物，一部分未燃盡碳會被這些熔融的堿金屬氧化物包裹，導(dǎo)致其與空氣難以接觸，最終影響白炭黑品質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:針對上述現(xiàn)有技術(shù)，提出一種耦合水解烘焙熱解焙燒四段式同時制備生物油和白炭黑的裝置，能夠系統(tǒng)化的制備尚品質(zhì)生物油和白炭黑。
[0006]技術(shù)方案:一種耦合水解烘焙熱解焙燒四段式同時制備生物油和白炭黑的裝置，包括稻殼料倉、第一螺旋給料機、水解塔、干燥箱、第二螺旋給料機、烘焙轉(zhuǎn)鼓、螺旋熱解器、錯流移動床焙燒裝置、出料閥、第一管殼式冷凝器、熱解生物油沉放罐、輕質(zhì)生物油儲罐、第二管殼式冷凝器、儲氣罐、烘焙生物油沉放罐、油栗、三通閥、風(fēng)機、尾氣處理塔；
[0007]所述稻殼料倉的出口通過第一螺旋給料機連接水解塔的入料口，水解塔的出料口連接干燥箱的入料口，干燥箱的出料口通過第二螺旋給料機連接烘焙轉(zhuǎn)鼓的入料口，烘焙轉(zhuǎn)鼓的出料口連接螺旋熱解器的入料口，螺旋熱解器的稻殼焦出料口連接錯流移動床焙燒裝置的入料口，出料球閥設(shè)置在錯流移動床焙燒裝置的出料口 ；
[0008]所述螺旋熱解器的揮發(fā)性物質(zhì)出口連接第一管殼式冷凝器，第一管殼式冷凝器的液體出口連接熱解生物油沉放罐，第一管殼式冷凝器的氣體出口連接儲氣罐，所述熱解生物油沉放罐上部的輕質(zhì)生物油出口連接輕質(zhì)生物油儲罐；所述烘焙轉(zhuǎn)鼓的揮發(fā)性物質(zhì)出口連接第二管殼式冷凝器，第二管殼式冷凝器的氣體出口連接所述儲氣罐，第二管殼式冷凝器的液體出口連接烘焙生物油沉放罐，烘焙生物油沉放罐的出口連接所述輕質(zhì)生物油儲罐，所述輕質(zhì)生物油儲罐的出口通過油栗和三通閥連接到水解塔；
[0009]風(fēng)機設(shè)置在所述錯流移動床焙燒裝置的入口風(fēng)室，錯流移動床焙燒裝置的煙氣出口風(fēng)室連接所述螺旋熱解器的換熱設(shè)備入口，所述螺旋熱解器的換熱設(shè)備出口連接所述烘焙轉(zhuǎn)鼓的換熱設(shè)備入口，所述烘焙轉(zhuǎn)鼓的換熱設(shè)備出口連接所述干燥箱的換熱設(shè)備入口，所述干燥箱的換熱設(shè)備出口連接尾氣處理塔。
[0010]進一步的，在所述錯流移動床焙燒裝置內(nèi)，在錯流移動床焙燒裝置的入料口和出料口之間設(shè)置整流板，位于所述入口風(fēng)室處設(shè)有空氣入口整流板，位于所述煙氣出口風(fēng)室處設(shè)有煙氣出口整流板。
[0011]有益效果:一種耦合水解烘焙熱解焙燒四段式同時制備生物油和白炭黑的裝置，能夠得到高品質(zhì)的生物油和白炭黑產(chǎn)品，為稻殼資源利用提供了一種新的途徑。利用本實用新型的裝置與現(xiàn)有技術(shù)相比，顯著優(yōu)點有:(1)稻殼熱解產(chǎn)生的生物油經(jīng)沉淀分離得到的輕質(zhì)生物油中主要含有水、乙酸、酮等小分子有機組分，其pH值通常在2?4之間，是一種很好的水解介質(zhì)。利用輕質(zhì)生物油作為稻殼水解介質(zhì)，能移除稻殼中大量的金屬元素，尤其是堿金屬和堿土金屬，導(dǎo)致熱解生物油收益率提高，同時生物油中含水率降低和pH值升高，增量了生物油的品質(zhì)；(2)烘焙能夠進一步的提高熱解生物油的品質(zhì)，得到生物油含水率進一步降低，熱值進一步提高；(3)通過輕質(zhì)生物油水解預(yù)先除去稻殼中的金屬元素，提高熱解焦燃燒后白炭黑品質(zhì)和純度；(4)錯流移動床焙燒裝置可有效的實現(xiàn)稻殼焦的充分燃燒，而且燃燒效率高，可控制燃燒溫度和停留時間；(5)整個裝置是實現(xiàn)能量的梯級利用，基本無需外供能量，且系統(tǒng)運行安全性高、成本低。
【附圖說明】
[0012]附圖1為本實用新型一種耦合水解烘焙熱解焙燒四段式同時制備生物油和白炭黑的裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖2為錯流移動床焙燒裝置結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本實用新型做更進一步的解釋。
[0015]如圖1所示，一種耦合水解烘焙熱解焙燒四段式同時制備生物油和白炭黑的裝置，包括稻殼料倉1、第一螺旋給料機2、水解塔3、干燥箱5、第二螺旋給料機6、烘焙轉(zhuǎn)鼓7、螺旋熱解器10、錯流移動床焙燒裝置13、出料球閥14、第一管殼式冷凝器16、熱解生物油沉放罐19、輕質(zhì)生物油儲罐21、第二管殼式冷凝器23、儲氣罐25、烘焙生物油沉放罐27、油栗28、三通閥29、風(fēng)機30、尾氣處理塔39。
[0016]稻殼料倉1的出口通過第一螺旋給料機2連接水解塔3的入料口，水解塔3內(nèi)裝有攪拌槳葉4，水解塔3的出料口連接干燥箱5的入料口，干燥箱5的出料口通過第二螺旋給料機6連接烘焙轉(zhuǎn)鼓7的入料口，烘焙轉(zhuǎn)鼓7的出料口 8連接螺旋熱解器10的入料口，螺旋熱解器10的稻殼焦出料口 11連接錯流移動床焙燒裝置13的入料口 12，出料閥14設(shè)置在錯流移動床焙燒裝置13的出料口。
[0017]螺旋熱解器10的揮發(fā)性物質(zhì)出口 15連接第一管殼式冷凝器16，第一管殼式冷凝器16的液體出口 17連接熱解生物油沉放罐19，第一管殼式冷凝器16的氣體出口 18連接儲氣罐25，熱解生物油沉放罐19上部的輕質(zhì)生物油出口 20連接輕質(zhì)生物油儲罐21。烘焙轉(zhuǎn)鼓7的揮發(fā)性物質(zhì)出口 22連接第二管殼式冷凝器23，第二管殼式冷凝器23的氣體出口24連接儲氣罐25，第二管殼式冷凝器23的液體出口 26連接烘焙生物油沉放罐27，烘焙生物油沉放罐27的出口連接輕質(zhì)生物油儲罐21。輕質(zhì)生物油儲罐21的出口通過油栗28和三通閥29連接到水解塔3。
[0018]風(fēng)機30設(shè)置在錯流移動床焙燒裝置13的入口風(fēng)室31，錯流移動床焙燒裝置13的煙氣出口風(fēng)室32連接螺旋熱解器10的換熱設(shè)備入口 33，螺旋熱解器10的換熱設(shè)備出口34連接烘焙轉(zhuǎn)鼓7的換熱設(shè)備入口 35，烘焙轉(zhuǎn)鼓7的換熱設(shè)備出口 36連接干燥箱5的換熱設(shè)備入口 37，干燥箱5的換熱設(shè)備出口 38連接尾氣處理塔39。
[0019]如圖2所示，在錯流移動床焙燒裝置13內(nèi)，在錯流移動床焙燒裝置13的入料口和出料口之間設(shè)