一种耦合水解烘焙热解焙烧四段式同时制备生物油和白炭黑的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种稻壳制备高品质生物油和白炭黑的装置。
【背景技术】
[0002]稻壳是水稻加工的主要副产物之一，是一种典型的生物质资源，全世界每年有八千万吨的稻壳产生，中国占大约一半。传统的燃烧方式以广泛运用于稻壳资源的利用，相对于煤，稻壳中硫氮等污染成分较少，对环境污染少，但燃烧将稻壳中大量附加值成分全部转化为热量，经济性不高，而且稻壳燃烧过程中会产生大量的稻壳灰以PM 2.5和PM 10等微粒形态分散在空气中，不仅污染环境而且对人类身体健康产生影响。相对于燃烧，热解是另一种热化学处理方式，稻壳热解可产生气体、液体和固体产物，通过热解方式制备高品质生物油正得到越来越多的关注。生物质通常碱金属和碱土金属含量高，不经预处理直接热解会产生诸多不利影响，碱金属和碱土金属在热解过程中改变生物质热解的反应路径并催化生物油的二次裂解，减少生物油的产率并增加生物油中小分子成分如酸、酮、醛等成分，使生物油稳定性变差且成分复杂。
[0003]为提高热解产物的品质特别是热解生物油的品质，生物质原料烘焙预处理是一种简单有效的方法。生物质主要由半纤维素、纤维素和木质素三组分组成，半纤维素热解易产生水分和酸类化合物，烘焙预处理通过控制温度低温热解有效的减少生物质中半纤维素含量，增加了纤维素和木质素的含量，减少生物油的含水率和PH值，增量了生物油的品质，但单独的烘焙预处理减少了生物油的产率。
[0004]同时，由于稻壳中灰分含量高，且其中90%为无定型二氧化硅，其固体产物可用来制备白炭黑，白炭黑作为一种环保、性能优异的助剂，主要用于橡胶制品(包括高温硫化硅橡胶)、纺织、造纸、农药、食品添加剂领域。目前，工业主要采用沉淀法气相法制备白炭黑，其成本过高且生产过程对环境有污染。提取稻壳中的白炭黑，如采用碱液相提取的方法，其工艺复杂，且成本过高，相比而言，焙烧法更为简单有效，但焙烧法存在燃烧不完全的问题，不可燃碳在白炭黑中严重影响其品质和纯度。稻壳中的碱金属和碱土金属在燃烧过程中易形成熔点较低的碱金属氧化物，一部分未燃尽碳会被这些熔融的碱金属氧化物包裹，导致其与空气难以接触，最终影响白炭黑品质。
【发明内容】
[0005]发明目的:针对上述现有技术，提出一种耦合水解烘焙热解焙烧四段式同时制备生物油和白炭黑的装置，能够系统化的制备尚品质生物油和白炭黑。
[0006]技术方案:一种耦合水解烘焙热解焙烧四段式同时制备生物油和白炭黑的装置，包括稻壳料仓、第一螺旋给料机、水解塔、干燥箱、第二螺旋给料机、烘焙转鼓、螺旋热解器、错流移动床焙烧装置、出料阀、第一管壳式冷凝器、热解生物油沉放罐、轻质生物油储罐、第二管壳式冷凝器、储气罐、烘焙生物油沉放罐、油栗、三通阀、风机、尾气处理塔；
[0007]所述稻壳料仓的出口通过第一螺旋给料机连接水解塔的入料口，水解塔的出料口连接干燥箱的入料口，干燥箱的出料口通过第二螺旋给料机连接烘焙转鼓的入料口，烘焙转鼓的出料口连接螺旋热解器的入料口，螺旋热解器的稻壳焦出料口连接错流移动床焙烧装置的入料口，出料球阀设置在错流移动床焙烧装置的出料口 ；
[0008]所述螺旋热解器的挥发性物质出口连接第一管壳式冷凝器，第一管壳式冷凝器的液体出口连接热解生物油沉放罐，第一管壳式冷凝器的气体出口连接储气罐，所述热解生物油沉放罐上部的轻质生物油出口连接轻质生物油储罐；所述烘焙转鼓的挥发性物质出口连接第二管壳式冷凝器，第二管壳式冷凝器的气体出口连接所述储气罐，第二管壳式冷凝器的液体出口连接烘焙生物油沉放罐，烘焙生物油沉放罐的出口连接所述轻质生物油储罐，所述轻质生物油储罐的出口通过油栗和三通阀连接到水解塔；
[0009]风机设置在所述错流移动床焙烧装置的入口风室，错流移动床焙烧装置的烟气出口风室连接所述螺旋热解器的换热设备入口，所述螺旋热解器的换热设备出口连接所述烘焙转鼓的换热设备入口，所述烘焙转鼓的换热设备出口连接所述干燥箱的换热设备入口，所述干燥箱的换热设备出口连接尾气处理塔。
[0010]进一步的，在所述错流移动床焙烧装置内，在错流移动床焙烧装置的入料口和出料口之间设置整流板，位于所述入口风室处设有空气入口整流板，位于所述烟气出口风室处设有烟气出口整流板。
[0011]有益效果:一种耦合水解烘焙热解焙烧四段式同时制备生物油和白炭黑的装置，能够得到高品质的生物油和白炭黑产品，为稻壳资源利用提供了一种新的途径。利用本实用新型的装置与现有技术相比，显著优点有:(1)稻壳热解产生的生物油经沉淀分离得到的轻质生物油中主要含有水、乙酸、酮等小分子有机组分，其pH值通常在2?4之间，是一种很好的水解介质。利用轻质生物油作为稻壳水解介质，能移除稻壳中大量的金属元素，尤其是碱金属和碱土金属，导致热解生物油收益率提高，同时生物油中含水率降低和pH值升高，增量了生物油的品质；(2)烘焙能够进一步的提高热解生物油的品质，得到生物油含水率进一步降低，热值进一步提高；(3)通过轻质生物油水解预先除去稻壳中的金属元素，提高热解焦燃烧后白炭黑品质和纯度；(4)错流移动床焙烧装置可有效的实现稻壳焦的充分燃烧，而且燃烧效率高，可控制燃烧温度和停留时间；(5)整个装置是实现能量的梯级利用，基本无需外供能量，且系统运行安全性高、成本低。
【附图说明】
[0012]附图1为本实用新型一种耦合水解烘焙热解焙烧四段式同时制备生物油和白炭黑的装置结构图；
[0013]图2为错流移动床焙烧装置结构图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本实用新型做更进一步的解释。
[0015]如图1所示，一种耦合水解烘焙热解焙烧四段式同时制备生物油和白炭黑的装置，包括稻壳料仓1、第一螺旋给料机2、水解塔3、干燥箱5、第二螺旋给料机6、烘焙转鼓7、螺旋热解器10、错流移动床焙烧装置13、出料球阀14、第一管壳式冷凝器16、热解生物油沉放罐19、轻质生物油储罐21、第二管壳式冷凝器23、储气罐25、烘焙生物油沉放罐27、油栗28、三通阀29、风机30、尾气处理塔39。
[0016]稻壳料仓1的出口通过第一螺旋给料机2连接水解塔3的入料口，水解塔3内装有搅拌桨叶4，水解塔3的出料口连接干燥箱5的入料口，干燥箱5的出料口通过第二螺旋给料机6连接烘焙转鼓7的入料口，烘焙转鼓7的出料口 8连接螺旋热解器10的入料口，螺旋热解器10的稻壳焦出料口 11连接错流移动床焙烧装置13的入料口 12，出料阀14设置在错流移动床焙烧装置13的出料口。
[0017]螺旋热解器10的挥发性物质出口 15连接第一管壳式冷凝器16，第一管壳式冷凝器16的液体出口 17连接热解生物油沉放罐19，第一管壳式冷凝器16的气体出口 18连接储气罐25，热解生物油沉放罐19上部的轻质生物油出口 20连接轻质生物油储罐21。烘焙转鼓7的挥发性物质出口 22连接第二管壳式冷凝器23，第二管壳式冷凝器23的气体出口24连接储气罐25，第二管壳式冷凝器23的液体出口 26连接烘焙生物油沉放罐27，烘焙生物油沉放罐27的出口连接轻质生物油储罐21。轻质生物油储罐21的出口通过油栗28和三通阀29连接到水解塔3。
[0018]风机30设置在错流移动床焙烧装置13的入口风室31，错流移动床焙烧装置13的烟气出口风室32连接螺旋热解器10的换热设备入口 33，螺旋热解器10的换热设备出口34连接烘焙转鼓7的换热设备入口 35，烘焙转鼓7的换热设备出口 36连接干燥箱5的换热设备入口 37，干燥箱5的换热设备出口 38连接尾气处理塔39。
[0019]如图2所示，在错流移动床焙烧装置13内，在错流移动床焙烧装置13的入料口和出料口之间设