一種松脂采集及制備烴類液體燃料的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種松脂采集及制備烴類液體燃料的裝置及方法，通過鉆孔采脂法和虹吸原理從植株內(nèi)部直接采脂，采集的松脂直接進(jìn)入制氫反應(yīng)器和加氫反應(yīng)器發(fā)生反應(yīng)，制氫反應(yīng)器中，松脂中的樹脂酸和萜烯使用鎳基催化劑和水蒸氣發(fā)生重整反應(yīng)生成氫氣，為加氫反應(yīng)器提供氫氣，在加氫反應(yīng)器中樹脂酸和萜烯加氫反應(yīng)就會(huì)生成烴類液體燃料，加氫反應(yīng)器中產(chǎn)生的熱量通過套管式換熱器傳遞給換熱器內(nèi)的松脂，用于提供松脂上升的動(dòng)力，由此形成一個(gè)循環(huán)。本裝置從植株內(nèi)部進(jìn)行采脂，不會(huì)對(duì)植株造成損傷，采脂勞動(dòng)生產(chǎn)率高且可得到高質(zhì)量松脂。通過加氫反應(yīng)器反應(yīng)即可得到烴類液體燃料，使采集與加工同時(shí)進(jìn)行，提高了松脂利用率和勞動(dòng)生產(chǎn)率。
【專利說明】一種松脂采集及制備烴類液體燃料的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于清潔能源領(lǐng)域，具體涉及一種松脂采集及制備烴類液體燃料的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]石油、煤炭、天然氣等化石燃料能源是不可再生的，全球儲(chǔ)量有限，而且其燃燒會(huì)排放大量的溫室氣體及污染物。隨著全球石油資源的過度開采和利用，石化資源已面臨衰竭的危險(xiǎn)，而石化燃油在使用過程中排放的二氧化碳等溫室氣體以及其他污染廢氣也成為人類面臨的巨大挑戰(zhàn)，嚴(yán)重破壞生態(tài)平衡。石化能源枯竭和生態(tài)環(huán)境惡化等一系列問題日趨突出，清潔替代燃料的開發(fā)和應(yīng)用變得越來越重要。
[0003]生物質(zhì)能是植物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量，是人類社會(huì)能源資源的有效組成部分，生物質(zhì)資源可以通過合適的手段轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)的固體燃料、液體燃料或氣化發(fā)電的燃料，具有可再生、低污染等優(yōu)勢(shì)。油料植物中的油脂是一種含高能量的物質(zhì)，并且只需經(jīng)過簡單的加工就能將油脂轉(zhuǎn)化為石油替代品，是一種極具發(fā)展前景的清潔替代燃料。其中松樹的松脂是一種典型的植物油脂能源，其優(yōu)點(diǎn)為:生態(tài)友好、清潔、采集勞動(dòng)生產(chǎn)率高且成本較低，易于加工成優(yōu)質(zhì)的液體燃料，主要由樹脂酸(C20H3002)和萜烯((C5H8) n )組成，樹脂酸和萜烯使用鎳基催化劑和水蒸氣發(fā)生重整反應(yīng)可以生成氫氣，樹脂酸和萜烯加氫反應(yīng)就會(huì)生成烴類液體燃料，反應(yīng)式為:
C20H3002+2H2=C20H30+2H20 (I)
C5H8+2H2=C5H12(2)
目前采集松脂一般采用切割法·，其技術(shù)特征為:對(duì)植株的泌脂部位進(jìn)行局部切割，利用植物的愈傷機(jī)制促使油脂分泌并沿著切割的溝道向下自流，最終被外置容器收集。此方法的缺陷為:損傷植株、容易混入雜質(zhì)、揮發(fā)性組分容易散失、采集勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)生產(chǎn)率低。還有一種就是鉆孔法，鉆孔法通過外源刺激植株分泌油脂，在外力的驅(qū)動(dòng)下沿著植株油脂通道流動(dòng)，最后在小孔的底部匯集并通過導(dǎo)管引出，鉆孔法直接從植物內(nèi)部進(jìn)行采集，幾乎不對(duì)植株造成損害，能大幅度提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，還可以提高植物油脂的質(zhì)量，減少揮發(fā)性組分的損失。但目前還不具備高效的采集并加工利用松脂的裝置。
[0004]因此一種操作簡便、生產(chǎn)高效、安全、能耗低的采集松脂并加工成清潔替代燃料的技術(shù)與裝置將具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種松脂采集及制備烴類液體燃料的裝置及方法，本發(fā)明方便快捷，能夠從內(nèi)部直接采集松脂并直接加工成液體燃料，且不損傷植株、采集效率高、能夠得到高質(zhì)量的松脂。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種松脂采集及制備烴類液體燃料裝置，包括針管、輸脂管、U形銅管、換熱器外殼、換熱器進(jìn)料口、換熱器出料口、流量調(diào)節(jié)閥、制氫反應(yīng)器、加氫反應(yīng)器、儲(chǔ)料罐；針管尾部通過輸脂管與U形銅管一端連接，U形銅管另一端設(shè)有換熱器外殼，換熱器進(jìn)料口和換熱器出料口均設(shè)置在換熱器外殼上，換熱器進(jìn)料口置于換熱器出料口上方，U形銅管設(shè)有換熱器外殼的一端通過輸脂管分別與制氫反應(yīng)器和加氫反應(yīng)器連接，在制氫反應(yīng)器和加氫反應(yīng)器與U形銅管設(shè)有換熱器外殼的一端連接的輸脂管上分別設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥，制氫反應(yīng)器和加氫反應(yīng)器通過輸脂管連接為加氫反應(yīng)器提供氫氣，加氫反應(yīng)器連接換熱器進(jìn)料口，換熱器出料口再與儲(chǔ)料罐相連接。
[0007]上述U形銅管的一端設(shè)有換熱器外殼，構(gòu)成套管式換熱器，反應(yīng)產(chǎn)生的熱通過套管式換熱器給U形銅管帶有換熱器的一端加熱，用于提供松脂上升的動(dòng)力。
[0008]一種松脂采集及制備烴類液體燃料的方法，方法步驟如下:
步驟1、將針管插入松樹，首次運(yùn)行時(shí)U形銅管抽真空，由于壓強(qiáng)差，松脂通過針管流向U形銅管；
步驟2、打開控制制氫反應(yīng)器的流量調(diào)節(jié)閥，使松脂流入制氫反應(yīng)器，在制氫反應(yīng)器中，松脂中的樹脂酸和萜烯使用鎳基催化劑和水蒸氣發(fā)生重整反應(yīng)生成氫氣，氫氣通過輸脂管進(jìn)入加氫反應(yīng)器；
步驟3、打開控制加氫反應(yīng)器的流量調(diào)節(jié)閥，使松脂流入加氫反應(yīng)器，在加氫反應(yīng)器中，樹脂酸和萜烯加氫反應(yīng)就會(huì)生成烴類液體燃料，反應(yīng)式為:
C20H3002+2H2=C20H30+2H20
C5H8+2H2=C5H12；
步驟4、上述帶有熱量的烴類液體燃料通過換熱器進(jìn)料口進(jìn)入套管式換熱器，加熱套管式換熱器中的松脂，根據(jù)虹吸原理，熱松脂逐漸上升，植株中冷松脂不斷進(jìn)入U(xiǎn)形銅管形成一個(gè)循環(huán)，烴類液體燃料通過換熱器出料口和輸脂管，流入儲(chǔ)料罐進(jìn)行儲(chǔ)存。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn):與常規(guī)的采脂器械相比，本發(fā)明使用鉆孔采脂法，從植株內(nèi)部進(jìn)行采集，不會(huì)對(duì)植株造成損傷，采脂勞動(dòng)生產(chǎn)率高且可得到高質(zhì)量松月旨。通過加氫反應(yīng)器反應(yīng)即可得到烴類液體燃料，使采集與加工同時(shí)進(jìn)行，提高了松脂利用率和勞動(dòng)生產(chǎn)率。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明一種松脂采集及制備烴類液體燃料的裝置的示意圖。
[0011]【具體實(shí)施方式】
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0012]結(jié)合圖1，一種松脂采集及制備烴類液體燃料裝置，包括針管1、輸脂管2、U形銅管3、換熱器外殼4、換熱器進(jìn)料口 5、換熱器出料口 6、流量調(diào)節(jié)閥7、制氫反應(yīng)器8、加氫反應(yīng)器9、儲(chǔ)料罐10 ;針管I尾部通過輸脂管2與U形銅管3 —端連接，U形銅管3另一端設(shè)有換熱器外殼4，換熱器進(jìn)料口 5和換熱器出料口 6均設(shè)置在換熱器外殼4上，換熱器進(jìn)料口 5置于換熱器出料口 6上方，U形銅管3設(shè)有換熱器外殼4的一端通過輸脂管2分別與制氫反應(yīng)器8和加氫反應(yīng)器9連接，在制氫反應(yīng)器8和加氫反應(yīng)器9與U形銅管3設(shè)有換熱器外殼4的一端連接的輸脂管2上分別設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥7，制氫反應(yīng)器8和加氫反應(yīng)器9通過輸脂管2連接為加氫反應(yīng)器9提供氫氣，加氫反應(yīng)器9連接換熱器進(jìn)料口 5，換熱器出料口 6再與儲(chǔ)料罐10相連接。[0013]U形銅管3的一端設(shè)有換熱器外殼4，構(gòu)成套管式換熱器，反應(yīng)產(chǎn)生的熱通過套管式換熱器給U形銅管3帶有換熱器的一端加熱，用于提供松脂上升的動(dòng)力。
[0014]一種松脂采集及制備烴類液體燃料的方法，方法步驟如下:
步驟1、將針管1插入松樹，首次運(yùn)行時(shí)U形銅管3抽真空，由于壓強(qiáng)差，松脂通過針管I流向U形銅管3;
步驟2、打開控制制氫反應(yīng)器8的流量調(diào)節(jié)閥7，使松脂流入制氫反應(yīng)器8，在制氫反應(yīng)器8中，松脂中的樹脂酸和萜烯使用鎳基催化劑和水蒸氣發(fā)生重整反應(yīng)生成氫氣，氫氣通過輸脂管2進(jìn)入加氫反應(yīng)器9 ；
步驟3、打開控制加氫反應(yīng)器9的流量調(diào)節(jié)閥7，使松脂流入加氫反應(yīng)器9，在加氫反應(yīng)器9中，樹脂酸和萜烯加氫反應(yīng)就會(huì)生成烴類液體燃料，反應(yīng)式為:C20H3002+2H2=C20H30+2H20C5H8+2H2=C5H12；
步驟4、上述帶有熱量的烴類液體燃料通過換熱器進(jìn)料口 5進(jìn)入套管式換熱器，加熱套管式換熱器中的松脂，根據(jù)虹吸原理，熱松脂逐漸上升，植株中冷松脂不斷進(jìn)入U(xiǎn)形銅管3形成一個(gè)循環(huán)，烴類液體燃料通過換熱器出料口 6和輸脂管2，流入儲(chǔ)料罐10進(jìn)行儲(chǔ)存。
[0015]下面結(jié)合實(shí)際例子對(duì)發(fā)明采脂裝置作進(jìn)一步說明。
[0016]以一顆直徑為30cm的松樹為例。
[0017]部件參數(shù)的典型配置如下:
針管:材料為不銹鋼，內(nèi)徑4mm,外徑5mm,長10cm。
[0018]輸脂管:直徑2cm。
[0019]U形銅管:高Im,內(nèi)徑IOcm,外徑10.5cm。
[0020]換熱器外殼:高60cm,內(nèi)徑13cm,外徑13.5cm。
[0021]進(jìn)出料口:內(nèi)徑1.5cm，外徑2cm。
[0022]儲(chǔ)料罐:30cm*30cm*30cm。
[0023]關(guān)鍵操作參數(shù)如下:
制氫反應(yīng)器進(jìn)脂流量:2ml/min。
[0024]加氫反應(yīng)器進(jìn)脂流量:20ml/min。
【權(quán)利要求】
1.一種松脂采集及制備烴類液體燃料裝置，其特征在于:包括針管(I)、輸脂管(2)、U形銅管(3)、換熱器外殼(4)、換熱器進(jìn)料口(5)、換熱器出料口(6)、流量調(diào)節(jié)閥(7)、制氫反應(yīng)器(8)、加氫反應(yīng)器(9)、儲(chǔ)料罐(10);針管(I)尾部通過輸脂管(2)與U形銅管(3)—端連接，U形銅管(3 )另一端設(shè)有換熱器外殼(4)，換熱器進(jìn)料口( 5 )和換熱器出料口( 6 )均設(shè)置在換熱器外殼(4)上，換熱器進(jìn)料口(5)置于換熱器出料口(6)上方，U形銅管(3)設(shè)有換熱器外殼(4)的一端通過輸脂管(2)分別與制氫反應(yīng)器(8)和加氫反應(yīng)器(9)連接，在制氫反應(yīng)器(8)和加氫反應(yīng)器(9)與U形銅管(3)設(shè)有換熱器外殼(4)的一端連接的輸脂管(2)上分別設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥(7)，制氫反應(yīng)器(8)和加氫反應(yīng)器(9)通過輸脂管(2)連接為加氫反應(yīng)器(9)提供氫氣，加氫反應(yīng)器(9)連接換熱器進(jìn)料口(5)，換熱器出料口(6)再與儲(chǔ)料罐(10)相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的松脂采集及制取烴類液體燃料裝置，其特征在于:U形銅管(3)的一端設(shè)有換熱器外殼(4),構(gòu)成套管式換熱器,反應(yīng)產(chǎn)生的熱通過套管式換熱器給U形銅管(3)帶有換熱器的一端加熱，用于提供松脂上升的動(dòng)力。
3.一種松脂采集及制備烴類液體燃料的方法，其特征在于，方法步驟如下: 步驟1、將針管(I)插入松樹，首次運(yùn)行時(shí)U形銅管(3)抽真空，由于壓強(qiáng)差，松脂通過針管(I)流向U形銅管(3); 步驟2、打開控制制氫反應(yīng)器(8)的流量調(diào)節(jié)閥(7)，使松脂流入制氫反應(yīng)器(8)，在制氫反應(yīng)器(8)中，松脂中的樹脂酸和萜烯使用鎳基催化劑和水蒸氣發(fā)生重整反應(yīng)生成氫氣，氫氣通過輸脂管(2)進(jìn)入加氫反應(yīng)器(9)； 步驟3、打開控制加氫反應(yīng)器(9)的流量調(diào)節(jié)閥(7)，使松脂流入加氫反應(yīng)器(9)，在加氫反應(yīng)器(9)中,樹脂酸和萜 烯加氫反應(yīng)就會(huì)生成烴類液體燃料,反應(yīng)式為:C20H3002+2H2=C20H30+2H20C5H8+2H2=C5H12； 步驟4、上述帶有熱量的烴類液體燃料通過換熱器進(jìn)料口(5)進(jìn)入套管式換熱器，加熱套管式換熱器中的松脂，根據(jù)虹吸原理，熱松脂逐漸上升，植株中冷松脂不斷進(jìn)入U(xiǎn)形銅管(3 )形成一個(gè)循環(huán)，烴類液體燃料通過換熱器出料口( 6 )和輸脂管(2 )，流入儲(chǔ)料罐(10 )進(jìn)行儲(chǔ)存。
【文檔編號(hào)】C10G3/00GK103666521SQ201310673150
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】王文舉, 程明, 王杰 申請(qǐng)人:南京理工大學(xué)