Устройство для переработки сине-зелёных водорослей в биотопливо

Полезная модель относится преимущественно к области культивирования и переработки сине-зеленых водорослей в биотопливо III поколения.
Известна система получения массы сухих сине-зеленых водорослей, содержащая водозаборное устройство. Подающее массу водорослей вместе с водой в центрифугу, выполненную с возможностью центрифугирования смеси на скоростях до 1000 об./мин, внутри или рядом с которой установлены излучатели синего, зеленого и красного света, которые расположены на расстоянии не более 50 см от поверхности центрифугированной массы водорослей, а также тепловую пушку или тепловентилятор, установленный с возможностью продува массы водорослей, крышку, или система выполнена в виде короба для ограничения доступа прямых солнечных лучей на массу водорослей (патент на ИЗ РФ №2454504).
Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает получения биотоплива из сине-зеленых водорослей.
Известно также устройство для обеспечения растений и/или водорослей тепловой энергией и углекислым газом с использованием уходящих газов энергетической установки по патенту РФ №2548951. Устройство для обеспечения растений и/или водорослей тепловой энергией и углекислым газом с использованием уходящих газов энергетической установки включает вытяжной вентилятор, магистраль подвода уходящего газа, соединенную с вытяжным вентилятором, первичный теплообменник, магистраль отвода уходящего газа, соединенную с дымоходом, вторичный теплообменник, устройство адсорбции углекислого газа при переменном давлении, резервуар хранения углекислого газа.
При этом утилизация тепла уходящих газов энергоустановки проходит в несколько этапов:
1) подача уходящего газа энергетической установки в первичный теплообменник через магистраль подвода уходящего газа для проведения первого косвенного теплообмена между уходящим газом и воздухом из системы подачи тепла в теплицу с растениями и/или установку культивирования водорослей для обеспечения теплом теплицы с растениями и/или установки культивирования водорослей;
2) подача части уходящих газов, прошедшей первый косвенный теплообмен в первичном теплообменнике, во вторичный теплообменник через переходный трубопровод уходящего газа для проведения вторичного косвенного теплообмена между уходящим газом и атмосферным воздухом с дополнительным снижением температуры уходящих газов и улучшением условий адсорбции углекислого газа;
2
3) подача уходящего газа, прошедшего второй косвенный теплообмен во вторичном теплообменнике, в устройство адсорбции СO при переменном давлении, отделение углекислого газа от уходящего газа и перекачивание углекислого газа в резервуар хранения углекислого газа; и
4) подача углекислого газа из резервуара хранения углекислого газа в теплицу с растениями и/или бак для поглощения углерода установки культивирования водорослей в период роста растений и/или водорослей.
Атмосферный воздух нагревают с помощью уходящего газа и подают в третичный теплообменник для теплообмена с циркулирующей водой системы подачи теплой воды бака для поглощения углерода для подогрева воды в баке для поглощения углерода.
Недостатком известного устройства является сложность его конструкции из-за нескольких ступеней теплообмена, а также высокая себестоимость получаемых водорослей.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является устройство для утилизации продуктов сгорания энергоустановок, использующих преимущественно природный газ, содержащее вытяжной вентилятор, магистраль подвода углекислого газа из дымовой трубы ГРЭС в фитореактор и биореактор, соединенную с вытяжным вентилятором, фильтр-накопитель, соединенный подводящим трубопроводом с фитореактором и/или со шлюзовой емкостью водоема, а подающим трубопроводом соединенный с биореактором, в котором имеется компрессор для создания повышенного давления в биореакторе и свечи с несгораемыми электродами, причем биореактор соединен трубопроводом с ректификационной колонной (патент №2599436, заявка №2015132504 от 04.08.2015 г).
Надостатком известного устройства является то, что оно перерабатывает микроводорости, в основном, в этанол, а выход биотоплива III поколения недостаточен.
Задачей полезной модели является повышение выхода биотоплива III поколения из сине-зеленых водорослей.
Поставленная задача решается устройством для переработки сине-зеленых водорослей в биотопливо III поколения, содержащим емкость с сине-зелеными водорослями, соединенную трубопроводом с биореактором, в котором имеются свечи с несгораемыми электродами для осуществления плазменной обработки концентрата водорослей, соединеным трубопроводом с ректификационной колонной, причем устройство содержит бак с гидравлическим маслом, соединенный трубопроводом высокого давления с гидроцилиндром, шток поршня гидроцилиндра шарнирно соединен с одним концом коромысла, закрепленного на стойке с возможностью поворота вокруг оси, второй конец коромысла шарнирно соединен со штоком поршня биореактора, соединенного трубопроводом высокого давления с гидроцилиндром, подпоршневое пространство биореактора содержит упомянутые свечи, для питания которых установлен блок конденсаторов, а коромысло выполнено с возможностью регулировки длины плеч.
Изобретение иллюстрируется принципиальной схемой.
Устройство для переработки сине-зеленых водорослей в биотопливо III поколения содержит емкость 17 с сине-зелеными водорослями, соединенную трубопроводом с насосом 11 высокого давления с биореактором 18, в котором имеются свечи 12 с несгораемыми электродами для осуществления плазменной обработки концентрата водорослей. Биореактор соединен трубопроводом 19 с ректификационной колонной 14, причем устройство содержит бак 1 с гидравлическим маслом, соединенный трубопроводом 4 высокого давления с гидроцилиндром 6, шток 5 поршня гидроцилиндра шарнирно соединен с одним концом коромысла 9, закрепленного на стойке 7 с возможностью поворота вокруг оси 20, второй конец коромысла шарнирно соединен со штоком 21 поршня биореактора, соединенного трубопроводом 10 высокого давления с гидроцилиндром, подпоршневое пространство 22 биореактора содержит свечи 12, для питания которых установлен блок 13 конденсаторов, а коромысло 9 выполнено с возможностью регулировки длины плеч для получения заданного давления на массу сине-зеленых водорослей в подпоршневом пространстве 22 биореактора 18. Для создания давления масла на поршень гидроцилиндра 6 служит масляный насос 2 высокого давления. Для управления потоками служат краны 3. В ректификационной колонне происходит разделение фракций на отстоявшиеся примеси 16 и отстоявшееся масло - биотопливо III поколения 15. Стойка 7 закреплена на опорной площадке 8.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. После выращивания сине-зеленых водорослей с последующим получением биотоплива производят закачку массы водорослей в емкость 17. Гидравлическое масло из бака 1 насосом 2 высокого давления через краны 3 поступает в гидроцилиндр 6 и биореактор 18. Шток 5 гидроцилиндра 6 через коромысло 9 воздействует на шток 21 биореактора, сжимая в полости 22 поступившее из емкости 17 через насос 11 высокого давления смесь сине-зеленых водорослей. Под двойным действием от нагнетаемого насосом 2 масла и коромысла 9 смесь сине-зеленых водорослей сжимается в полости 22, дополнительное давление на смесь оказывает насос 11. Через доведенную до необходимого высокого давления (20-35 атмосфер) проходит искра от свечей 12, создающих высокую температуру (примерно 350 градусов). Под действием высокой температуры и давления из сине-зеленых водорослей выделяется так называемое «масло» - биотопливо III поколения. Переработанная смесь с выделенным биотопливом поступает в ректификационную колонну 14, где оно разделяется на чистое масло 15 и примеси - отстой 16… Биореактор 18 представляет собой цилиндрическую емкость из нержавеющей стали с системами, обеспечивающими плазменную обработку концентрата водорослей путем работы в заданной последовательности несгораемых электродов, установленных внутри биореактора, где концентрат водорослей под повышенным давлением обрабатывается плазмой. Регулировка длины плеч коромысла (для получения заданного давления в биореакторе) может производиться, например, путем смещения положения оси 20 на коромысле 9 в ту или другую сторону. При этом стойка 7 также будет смещена на опоре 8 и закреплена на ней заново.
Предлагаемая полезная модель позволяет повысить выход биотоплива III поколения из смеси сине-зеленых водорослей до 50-60% от массы водорослей.