微藻生物质先酯交换再萃取制备生物柴油的装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明是关于化工生产装置领域，特别涉及微藻生物质先酯交换再萃取制备生物柴油的装置。
【背景技术】
[0002]1996年成为原油净进口国以来，我国国内经济的迅速增长带动原油需求的持续增加。2013年原油表观消费量升至48845.9万吨，对外依存度达到57.39%。随着中国经济的发展，对石油能源的消耗还会越来越大，不可避免的对外的依赖就越来越严重。这给我国能源安全带来了巨大的威胁。同时，随着我国汽车保有量不断提升，汽车尾气污染已经成为一个严重的社会问题。与石化柴油相比，生物柴油中的高氧含量(10%)能够提高燃烧性能并且降低CO、积碳和碳氧化合物的释放，而大豆油、棕榈油、餐饮废油等常规生物柴油原料远远不能满足社会经济发展的要求，因此解决生物柴油原料来源问题是生物柴油能否大规模应用的关键。
[0003]微藻不与农争粮、不与粮争地。就在生物柴油制取研究的最初期，人们主要把目光放在陆生的油料作物，例如菜籽油、花生油、大豆油等，但是将这些原本是粮食作物的植物用以生产生物柴油会造成另一个严峻的问题，就是“与农争粮”；后来人们又把目光转向棕榈树等不是粮食作物的油料作物，但是大规模的发展种植油料作物又会造成“与粮争地”的后果。而微藻主要生长在水生环境中，不管是海水、淡水、室内、室外，甚至是一些荒芜的滩涂盐碱地、废弃的沼泽、鱼塘、盐池等都可以用来养殖藻类。以其为主要的生物柴油生产原料，很好地解决了以上的问题。
[0004]微藻的产油量高。微藻作为一个太阳光光驱动的能量工厂，源源不断的将从外界吸收的光能、二氧化碳、养分等营养物质转化为不同的新城代谢产物储存起来，其中一个重要的代谢产物就是油脂。大部分藻类的含油量都在20%-50%，有一些藻类的含油量特别高，最高能够达到本身细胞干重的77%。综合藻类的生产量和生长速度，它的产油量可以达到陆生油料作物例如大豆的30-100倍。
[0005]综合藻类以上的优点，我国18000km的大陆海岸线和14000公里的岛屿海岸线上有着大片滩涂和湿地，非常适合微藻的大规模养殖和循环利用。通过培育微藻获得生物柴油，是解决我国能源危机及环境问题的有效途径之一。
[0006]传统的微藻油脂提取方法主要有以Blighand Dyer方法为代表的溶剂萃取法。这种方法一般使用弱极性的溶剂(如氯仿)与极性溶剂(如甲醇)按一定比例混合，对干藻生物质进行油脂萃取。为了简化油脂提取酯交换工艺，Johnson等在2009年提出同时进行油脂萃取及酯交换制取生物柴油的一步法，即同时使用萃取剂、甲醇及酯交换催化剂对微藻生物质进行处理(Johnson&ffen，2009)。他们将氯仿、正己烷、石油醚分别和甲醇1:1混合作为溶剂配合硫酸对生物质直接进行萃取及酯交换。实验结果发现，使用氯仿时，生物柴油的产量比传统的两步法高出16%左右。而使用正己烷及石油醚作为溶剂时，其油脂萃取率都只有使用氯仿时的14%左右。但是该方法需要使用氯仿等有毒溶剂才能获得较高的油脂萃取率，不适合工业化生产应用。
[0007]因此，采用先酯交换再萃取的方法，避免了剧毒氯仿的使用，能高效快速地利用微藻生物质制备生物柴油具有重要意义，然而尚未有针对微藻生物质先酯交换再萃取制备生物柴油的相关装置设计。
【发明内容】
[0008]本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种用于利用微藻生物质先酯交换再萃取制备生物柴油的装置。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是:
[0009]提供微藻生物质先酯交换再萃取制备生物柴油的装置，包括多功能釜、溶剂储罐、溶剂冷凝器、蒸馏釜、生物柴油储罐、甲酯冷凝器、空气平衡罐、真空栗；
[0010]所述多功能釜的顶部与溶剂冷凝器的一端相连，溶剂冷凝器的另一端与溶剂储罐相连，溶剂储罐还与空气平衡罐相连接;多功能釜的底部与蒸馏釜的顶部相连接，蒸馏釜的顶部还与甲酯冷凝器相连接，甲酯冷凝器与生物柴油储罐相连接，生物柴油储罐顶部与空气平衡罐连接;所述空气平衡罐与真空栗相连接；
[0011]所述多功能釜的顶部还配置有吸料口，底部还配置有排污口；所述溶剂储罐的底部还设有溶剂出口；所述蒸馏釜的底部还设有排污口；所述空气平衡罐的底部还设有排污
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[0012]作为进一步的改进，所述多功能釜安装有真空压力表、热电偶、搅拌机、导热油夹套、冷凝盘管、视盅，导热油夹套配置有加热棒，冷凝盘管设置在多功能釜的内部，视盅设置在多功能釜的底部。
[0013]作为进一步的改进，所述溶剂冷凝器连接溶剂储罐的一端安装有视忠。
[0014]作为进一步的改进，所述溶剂储罐上安装有真空表、液位计。
[0015]作为进一步的改进，所述蒸馏釜安装有热电偶、导热油夹套，导热油夹套配置有加热棒。
[0016]作为进一步的改进，所述空气平衡罐安装有真空表。
[0017]作为进一步的改进，所述生物柴油储罐至少设有一个，且当生物柴油储罐的数量大于一个时，生物柴油储罐通过阀门并列连接至甲酯冷凝器。
[0018]作为进一步的改进，所述甲酯冷凝器连接生物柴油储罐的一端安装有视盅。
[0019]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0020]本发明针对微藻生物质先酯交换再萃取制备生物柴油的工艺开发设计了相关装置，提供的装置能够用于利用微藻生物质先酯交换再萃取制备生物柴油，可以在不使用剧毒氯仿萃取剂的情况下高效快速地利用微藻生物质制取生物柴油，效率高，成本低，生产操作安全简便，具有非常广阔的工业应用前景，以及良好的经济和社会效益。
【附图说明】
[0021]图1为本发明的装置示意图。
[0022]图中的附图标记为:I多功能釜;2溶剂储罐;3溶剂冷凝器;4蒸馏釜;5甲酯冷凝器；6生物柴油储罐;7空气平衡罐;8真空栗。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述:
[0024]如图1所示的微藻生物