本發明屬于能源利用領域，涉及到生物質水熱液化制取生物油的工藝和裝置，特別涉及海藻—稻殼分級水熱液化制取生物油的裝置及其方法。
背景技術：
為解決能源問題，我國對生物質能的研究陸續展開。目前生物質原料來源多種多樣，但多面臨著原料供應不足，原料成本高，原料與糧食作物的沖突以及轉化工藝缺陷的問題。海藻生物質擁有巨大的開發潛力，它利用了廣闊的海洋資源，生長速率高，品種多樣，稻殼在日常生活中也是一種環保而又充足的生物質資源，因此，海藻與稻殼都是良好的生物質能轉化的原料。
與快速熱解相比，水熱液化的優點在于它能轉化高水分含量的物料，對于高含水率的生物質，不需要進行干燥處理，成本低廉；其缺點在于油產率相對較低，并且生物油的品質也不夠好，在投入使用前還需進行提純等工藝。
因此，本發明提出一種原料處理簡單、加熱成本低廉，同時高油產率、高油品質的水熱液化制取生物油的工藝和裝置。
技術實現要素：
本發明的采用海藻—稻殼分級式水熱液化制取生物油裝置及方法，以提高水熱液化制取生物油的產率和品質，進一步提高原料利用率。
本發明是通過如下技術方案得以實現的：
一種海藻—稻殼分級水熱液化制取生物油的裝置，包括一級反應釜、二級反應釜、增壓泵和管道；所述一級反應釜與二級反應釜通過管道相連，且一級反應釜與二級反應釜之間設置有第二通氣閥；所述一級反應釜一側設置有第一通氣閥和增壓泵；所述二級反應釜一側設置有第三通氣閥。
進一步的，所述一級反應釜與二級反應釜上分別安裝有第一壓力表和第二壓力表。
進一步的，所述管道上靠近一級反應釜段安裝有濾網，該濾網置于一級反應釜與第二通氣閥之間，用于過濾一級反應釜流入二級反應釜的物體。
基于海藻—稻殼分級式水熱液化制取生物油的裝置的方法，包括以下步驟：
步驟1：將海藻放入一級反應釜，關閉第二通氣閥，打開第一通氣閥給一級反應釜通入氮氣，對釜內空氣進行2～3次置換后，給一級反應釜中充入氫氣至2-5mpa，關閉第一通氣閥；
步驟2：保持第二通氣閥的關閉狀態，量取5-15ml的乙醇與一定量的稻殼置于二級反應釜中，打開第三通氣閥給二級反應釜通入氮氣，對釜內空氣進行2～3次置換后關閉第三通氣閥；
步驟3：加熱一級反應釜至300℃～320℃后保持此溫度，待一級反應釜內反應10～30分鐘后打開通氣閥，5～10分鐘后一級反應釜與二級反應釜壓力一致，打開增壓泵給一級反應釜注入乙二醇或者二苯砜或者丙三醇等高沸點液體增壓，從而將氣體全部排入二級反應釜后，關閉通氣閥，關閉增壓泵；
步驟4：加熱二級反應釜至370℃～380℃，保持此溫度使其反應10～30分鐘；
步驟5：反應到達指定時間后關閉電源，冷卻后排出氣體打開二級反應釜，將產物分離提純。
進一步的，所述丙三醇的沸點為290℃，在一級反應結束后的5～10分鐘后，一級反應釜冷卻到290℃以下，在注液增壓的過程中丙三醇能保持在液態。
進一步的，所述一級反應釜的反應是在亞臨界條件下反應的，其反應溫度是300℃～320℃。
進一步的，所述二級反應釜的反應是在超臨界條件下反應的，其反應溫度是370℃～380℃。
與現有技術相比，本發明具有以下優點：
1.海藻反應釜中生成的烴、酯、酸等有機物進入稻殼反應釜，混合后進行重組反應，能夠利用藻類與稻殼共熱解協調機理，取長補短，提高了生物油的品質和產率。
2.藻類反應釜中不需要干燥直接利用自身水分加熱升壓，減少了干燥成本。同時海藻類生物質大量灰分殘渣留在了前級反應器，不影響與稻殼的水解。
3.稻殼反應釜中不加溶劑，通過加熱海藻反應釜通入的亞臨界氣體達到超臨界，因此大量節約了熱能的使用，并且減少了原料的浪費。
4.充分利用了藻類生物質易分解，前級反應器亞臨界下可充分水熱，后級反應器中為了稻殼水熱更充分采用了超臨界條件；這種分級不同條件的水熱系統也能適當減少了外部能量輸入。
5.在注水增壓的過程中，確保進入二級反應釜的只有氣體，而沒有固體殘渣，使二級反應釜內進行的是氣固兩相的反應。
6.設置增壓泵，在一級反應釜進行反應過后，將反應后未能進入二級反應釜的氣體，通過注液增壓排入二級反應釜內。
附圖說明
附圖1為本發明涉及到的裝置的結構示意圖。
附圖標記如下：
1-增壓泵；2-第一通氣閥；3-第一壓力表；4-一級反應釜；5-濾網；6-第二通氣閥；7-第二壓力表；8-反應釜；9-第三通氣閥；10-管道。
具體實施方式
下面結合附圖1以及具體實施例對本發明作進一步說明，但本發明的保護范圍并不限于此。
結合本發明涉及到的附圖1,一種海藻—稻殼分級水熱液化制取生物油的裝置，包括一級反應釜4、二級反應釜8、通氣閥2、6、9、濾網5、增壓泵1、管道10；由第一通氣閥2給一級反應釜4通入氮氣(用于置換空氣)與氫氣，由第三通氣閥9給二級反應釜8通入氮氣，管道10用于連接兩個反應釜；
一級反應釜4在一側與增壓泵1、第一通氣閥2相連，另一側與管道10相連；管道10中裝有濾網5，管道10的另一方與二級反應釜8相連，二級反應釜8的另一側與第三通氣閥9相連；
反應分兩個部分，一級反應在一級反應釜4中進行，藻類與氫氣在亞臨界條件下進行水熱反應；二級反應在二級反應釜8中進行，一級反應產生的氣體與稻殼及溶劑在超臨界條件下進行水熱反應。
其中，增壓泵1與一級反應釜4相連，用于注液增壓；濾網5置于連接兩反應釜的管道10內，用于過濾一級反應釜4通入二級反應釜8的氣體；
海藻—稻殼分級式水熱液化制取生物油的工藝，包括以下步驟：
步驟1：將海藻(未經干燥，含水率較高)放入一級反應釜4，關閉第二通氣閥6，打開第一通氣閥2給一級反應釜4通入氮氣，對釜內空氣進行2-3次置換后，給一級反應釜4中充入氫氣至2mpa，關閉通氣閥2；
步驟2：保持通氣閥6的關閉狀態，量取5-15ml的乙醇與一定量的稻殼置于二級反應釜8中，打開第三通氣閥9給二級反應釜8通入氮氣，對釜內空氣進行2-3次置換后關閉通氣閥(9)；
步驟3：加熱一級反應釜4至300℃-320℃后保持此溫度，待一級反應釜4內反應10-30分鐘后打開第二通氣閥6，5-10分鐘后兩反應釜壓力一致，打開增壓泵1給一級反應釜4注入丙三醇增壓，將氣體全部排入二級反應釜8后，關閉第二通氣閥6，關閉增壓泵1；
步驟4：加熱二級反應釜8至370℃-380℃，保持此溫度使其反應10-30分鐘；
步驟5：反應到達指定時間后關閉電源，冷卻后排出氣體打開二級反應釜8，將產物分離提純；
設置增壓泵1的目的在于，在一級反應釜4進行反應過后，將反應后未能進入二級反應釜8的氣體，通過注液增壓排入二級反應釜8內；丙三醇的沸點為290℃，在一級反應結束后的5-10分鐘后，一級反應釜4冷卻到290℃以下，在注液增壓的過程中丙三醇能保持在液態；設置濾網5的目的在于，在注水增壓的過程中，確保進入二級反應釜8的只有氣體，而沒有固體殘渣，使二級反應釜8內進行的是氣固兩相的反應；一級反應釜4的反應是在亞臨界條件下反應的，其反應溫度是300℃-320℃；二級反應釜8的反應是在超臨界條件下反應的，其反應溫度是370℃-380℃。
實施例一：
稱取3g海藻原料置于一級反應釜4中，量取10ml無水乙醇與3g稻殼粉末置于二級反應釜(8)中，密封兩反應釜；
關閉第二通氣閥6，打開第一通氣閥2，給一級反應釜4中通入氮氣，對釜內空氣進行3次置換后，給一級反應釜4充入氫氣至2mpa，關閉第一通氣閥2；
保持通氣閥(6)的關閉狀態，打開第三通氣閥9給二級反應釜8通入氮氣，對釜內空氣進行3次置換后關閉第三通氣閥9；
加熱一級反應釜4至300℃后保持此溫度，待一級反應釜4內反應20min后打開第二通氣閥6，待一級反應釜4內氣體進入二級反應釜8，10分鐘后兩反應釜壓力一致，打開增壓泵1給一級反應釜4注入丙三醇增壓，將氣體全部排入二級反應釜8后，關閉第二通氣閥6，關閉增壓泵1；
加熱二級反應釜8至374℃，并保持此溫度使其反應20min；
反應20min后關閉電源停止加熱，冷卻后排出氣體打開二級反應釜8，將產物分離提純。
實施例二：
稱取4g海藻原料置于一級反應釜4中，量取10ml無水乙醇與4g稻殼粉末置于二級反應釜8中，密封兩反應釜；
關閉第二通氣閥6，打開通氣閥2，給一級反應釜4中通入氮氣，對釜內空氣進行3次置換后，給一級反應釜4充入氫氣至2mpa，關閉通氣閥2；
保持第二通氣閥6的關閉狀態，打開第三通氣閥9給二級反應釜8通入氮氣，對釜內空氣進行3次置換后關閉第三通氣閥9；
加熱一級反應釜4至300℃后保持此溫度，待一級反應釜4內反應30min后打開第二通氣閥6，待一級反應釜4內氣體進入二級反應釜8，10分鐘后兩反應釜壓力一致，打開增壓泵1給一級反應釜4注入丙三醇增壓，將氣體全部排入二級反應釜8后，關閉第二通氣閥6，關閉增壓泵1；
加熱二級反應釜8至374℃，并保持此溫度使其反應30min；
反應20min后關閉電源停止加熱，冷卻后排出氣體打開二級反應釜8，將產物分離提純。
所述實施例為本發明的優選的實施方式，但本發明并不限于上述實施方式，在不背離本發明的實質內容的情況下，本領域技術人員能夠做出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬于本發明的保護范圍。