一种超声波辅助贝壳类钙基石灰的微藻生物柴油制取系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及微藻生物柴油制取领域，尤其涉及一种超声波辅助贝壳类钙基石灰的微藻生物柴油制取系统。
【背景技术】
[0002]随着社会快速发展，人类对石油的依赖越来越强烈，石油供应与消费的平衡关系制约着各国乃至全世界的经济发展。目前，全球石油资源逐渐减少，面临枯竭的危机。因而，大力发展可再生的清洁燃料具有重要的战略意义，也是一个必然的趋势。生物柴油是未来值得大规模推广的可再生能源产品，也是我国能源战略的重要发展领域。微藻具有光合作用效率高、生长周期短、生物产量高等特点。同时中国拥有广阔的海岸线，为微藻的生长提供了广阔的生长基地。从长远发展来看，微藻是我国生物柴油的理想原料。
[0003]微藻制取生物柴油的关键步骤是酯交换反应，常用的酯交换反应催化剂主要是碱(NaOH、KOH等)和酸(硫酸、磺酸等)。此类酸碱催化剂容易腐蚀设备，无法回收再使用，同时产生大量废水，增加了生物柴油的生产成本。石灰(CaO)是自然界广泛存在，成本低且催化性能良好的温和催化剂。自然界中有丰富的生物钙基原料，比如鸡蛋壳、贝壳、蟹壳、蜗牛壳、鱼骨等等。贝类养殖是我国海水养殖业的主要部分，每年高达1100万吨左右。然而，我国目前对于贝类的利用仅仅局限于可食用部分，对于占贝类质量60%以上的贝壳部分却很少加工利用，产生的大量废弃贝壳逐年堆积所造成的环境污染越来越严重，己成为环境一大公害。
[0004]为了提高微藻生物柴油产量，目前大多数技术方法都会在前期对微藻进行破壁以及在反应过程中进行搅拌均一化，其主要手段是机械粉碎和磁力搅拌。这种方法大多用于实验室研宄，不利于工业化生产。
【实用新型内容】
[0005]为克服现有技术的上述缺陷，本实用新型的目的在于提供一种超声波辅助贝壳类钙基石灰的微藻生物柴油制取系统，可以利用废弃贝壳煅烧成石灰作为酯交换反应催化剂，合理变废为宝，同时石灰可回收重复利用、反应温和。利用超声波对微藻细胞壁的破坏作用，提高微藻油脂提取率，同时在酯交换反应阶段起到乳化作用，减少了有机溶液和催化剂的添加量。本实用新型处理量大，可实现工业化生产。
[0006]一种超声波辅助贝壳类钙基石灰的微藻生物柴油制取系统，包括贝壳磨粉机、回转煅烧窑、第一传送带、第二传送带、生物柴油超声反应罐、生物柴油超声反应罐第一物料仓、有机溶液储存罐、有机溶液储存罐出口、第一泵、第二泵、三通阀、第一离心分离机、第二离心分离机、第一通道、第二通道、蒸馏装置、储油罐、储油罐入口、有机溶液回收罐和有机溶液回收罐入口；
[0007]所述生物柴油超声反应罐上设置有生物柴油超声反应罐第一物料仓、生物柴油超声反应罐第二物料仓、生物柴油超声反应罐料液出口、二次返料口和有机溶液进液口 ；所述第一离心分离机上设置有第一离心分离机液体出口和第一离心分离机料渣出口 ；所述第二离心分离机上设置有第二离心分离机液体出口和第二离心分离机料渣出口 ；所述蒸馏装置上设置有蒸馏装置入口、蒸馏装置生物柴油出口和蒸馏装置有机溶液出口 ；所述有机溶液储存罐上设置有有机溶液储存罐出口；
[0008]所述贝壳磨粉机的出口通过第一传送带与回转煅烧窑连接，所述第二传送带与生物柴油超声反应罐上的生物柴油超声反应罐第一物料仓连接，所述生物柴油超声反应罐的生物柴油超声反应罐料液出口与第一泵、三通阀顺次连接；所述三通阀分别通过第一通道和第二通道，分别与第一离心分离机、第二离心分离机连接；所述第一离心分离机上的第一离心分离机液体出口与第二泵、二次返料口顺次连接；所述第二离心分离机上的第二离心分离机料渣出口与生物柴油超声反应罐第一物料仓连接；所述第二离心分离机上的第二离心分离机液体出口与蒸馏装置的蒸馏装置入口连接，所述蒸馏装置的蒸馏装置有机溶液出口与有机溶液回收罐的有机溶液回收罐入口连接，所述蒸馏装置的蒸馏装置生物柴油出口与储油罐的储油罐入口连接；所述有机溶液储存罐的有机溶液储存罐出口与有机溶液进液口连接。
[0009]优选地，所述生物柴油超声反应罐还包括第一阀门、第二阀门、搅拌装置、超声波发生器和超声波换能器、蛇形加热棒、热电偶、第三阀门、第四阀门和操作面板；所述第一阀门设置于生物柴油超声反应罐第一物料仓上，所述第二阀门设置于生物柴油超声反应罐第二物料仓上，所述第三阀门设置于生物柴油超声反应罐料液出口上，所述第四阀门设置于有机溶液进液口上，所述搅拌装置、超声波发生器和超声波换能器、蛇形加热棒和热电偶设置于生物柴油超声反应罐内部，所述操作面板与生物柴油超声反应罐外表面连接。
[0010]所述生物柴油超声反应罐第一物料仓和生物柴油超声反应罐第二物料仓设置在生物柴油超声反应罐的顶部圆心两侧，所述搅拌装置桨叶为长方形平板，呈90°均匀分布，搅拌装置可阶段性顺时针和逆时针转动，所述超声波发生器和超声波换能器均匀分布于生物柴油超声反应罐的底部和侧壁，所述蛇形加热棒螺旋环绕于生物柴油超声反应罐的内壁面，所述热电偶位于生物柴油超声反应罐的中部。
[0011]优选地，所述生物柴油超声反应罐料液出口设置在生物柴油超声反应罐最下端反应区域的侧壁或底壁上，构成该反应区域的出口 ；所述二次返料口和有机溶液进液口均设置在生物柴油超声反应罐最上端反应区域的侧壁上，构成该反应区域的入口。
[0012]优选地，所述离心分离机为卧式离心分离机。
[0013]优选地，所述蒸馏装置生物柴油出口设置在蒸馏装置的侧壁最下端，所述蒸馏装置入口和蒸馏装置有机溶液出口均设置在蒸馏装置的侧壁最上端。
[0014]优选地，所述有机溶液储存罐出口设置在有机溶液储存罐的侧壁最下端，所述储油罐入口设置在储油罐的侧壁最上端或顶壁上，所述有机溶液回收罐入口设置在有机溶液回收罐的侧壁最上端或顶壁上。
[0015]本实用新型所述装置的使用方法:
[0016]废弃贝壳送入贝壳磨粉机进行研磨，研磨得到的贝壳粉经第一传送带送入回转煅烧窑进行煅烧得到生石灰，置冷后的生石灰堆通过第二传送带运至生物柴油超声反应罐第一物料仓暂存，打开生物柴油超声反应罐第二阀门使生物柴油超声反应罐第二物料仓中的微藻落入生物柴油超声反应罐中，打开生物柴油超声反应罐第四阀门加入有机溶液，根据具体工艺条件和微藻处理量在生物柴油超声反应罐操作面板上设置蛇形加热棒加热温度、超声波作用时间和超声波发生器和超声波换能器启用个数，启动生物柴油超声反应罐，生物柴油超声反应罐工作完毕后开启三通阀连通第一通道，打开生物柴油超声反应罐第三阀门，启动第一泵将固液混合物送入第一离心分离机，关闭生物柴油超声反应罐第三阀门，关停第一泵，启动第一离心分离机，离心分离完毕后关停第一离心分离机，启动第二泵将得到的液相经第一离心分离机液体出口送入生物柴油超声反应罐二次返料口进入生物柴油超声反应罐，液相输送完毕后关停第二泵，打开生物柴油超声反应罐第一阀门使生物柴油超声反应罐第一物料仓中的生石灰落入生物柴油超声反应罐中，再次启动生物柴油超声反应罐，生物柴油超声反应罐工作完毕后开启三通阀连通第二通道，打开生物柴油超声反应罐第三阀门，启动第一泵将固液混合物送入第二离心分离机，关闭生物柴油超声反应罐第三阀门，关停第一泵，启动第二离心分离机，离心分离完毕后关停第二离心分离机，生石灰由第二离心分离机料渣出口排出送入生物柴油超声反应罐第一物料仓暂存，粗制生物柴油由第二离心分离机液体出口排出经蒸馏装置入口送入蒸馏装置，启动蒸馏装置进行粗制生物柴油提纯，蒸馏完毕后生物柴油由蒸馏装置生物柴油出口排出经储油罐入口进入储油罐，有机溶液由蒸馏装置有机溶液出口排出经有机溶液回收罐入口进入有机溶液回收罐。
[0017]本实用新型的工作原理:
[0018]沿海海产养殖加工后产生的废弃贻贝壳等通过贝壳磨粉机磨成细粉后送入回转煅烧窑煅烧成生石灰，高温生石灰置冷后由传送带运至生物柴油超声反应罐第一物料仓。微藻由生物柴油超声反应罐第二物料仓送入生物柴油超声反应罐，同时将有机溶液储存罐中的氯仿/甲醇有机溶液加入到生物柴油超声反应罐中。利用生物柴油超声反应罐产生的超声波破坏微藻细胞壁，迫使微藻油脂暴露和析出。微藻破解完毕后的固液混合物由离心分离机进行固液分离，藻渣排出，微藻油脂萃取液二次返回生物柴油超声反应罐，同时加入生石灰，利用超声波的乳化效应辅助生石灰对微藻油脂萃取液进行催化，使之发生酯交换反应生成生物柴油，蛇形加热棒配合搅拌装置均匀加热液体，加快反应速率。反应完毕后，固液混合物由离心分离机进行固液分离，生石灰回收返回物料仓，粗制生物柴油经蒸馏装置进行提纯得到生物柴油产品。本实用新型充分利用沿海海洋生物资源的优势，合理变废为