[發明專利]生物質物料熱裂解規模制備炭、氣、油、液的方法

無效

• 申請號: 200810232840.5
• 申請日: 2008-10-09
• 公開（公告）號: CN101372624A
• 公開（公告）日: 2009-02-25
• 發明（設計）人: 熊曉明
• 申請（專利權）人: 熊曉明
• 主分類號: C10B53/02
• 分類號: C10B53/02
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 李海華

技術領域

本發明涉及利用生物質熱裂解技術制備炭、氣、油、液的方法，本制備方法能夠實現工業化的大規模連續生產。

背景技術

能源問題作為當今世界難題，備受各國高度關注。我國的石油、煤炭、天然氣人均可采儲量只有世界平均水平的11％、55％、4.3％；在能源效率、單位產品能耗等方面比世界先進水平高40％，差距明顯。如何在提高能效的基礎上，實現能源結構的調整優化已成為我國能否實現可持續發展的關鍵。為此，國家大力鼓勵可再生能源的發展，制定了《可再生能源法》及一系列相關政策予以扶持。針對生物質能，更是指出“充分利用沼氣和農林廢棄物氣化技術提高農村地區生活用能的燃氣比例，并把生物質氣化裂解作為解決農村廢棄物和工業有機廢棄物環境治理的重要措施”。

生物質熱裂解技術是使生物質在基本無氧氣(與空氣隔絕)的情形下，通過熱化學轉換，生成炭、液體和氣體產物的過程。根據氣相滯留期、升溫速率、最高溫度的不同，產物中炭、氣、油、液的組成比例也不同。現有的生物質物料熱裂解制備炭、氣、油、液的方法主要包括以下步驟：物料的粉碎→烘干成型→熱裂解，其中熱裂解是在反應釜中進行的，熱裂解后會得到氣固兩類形態的產物，固體產物冷卻后就得到炭，氣態產物冷卻后通過凈化分離分別得到生物質燃氣、木焦油和木醋液。現有的制備方法主要存在以下兩方面的缺陷：1、規模生產難以實現，一方面，從生物質物料粉碎到產品成型耗用時間較長，特別是冷卻時間占據了整個生產流程的大部分時間，使得生產難以規模化，限制了系統工藝的使用推廣。同時，由于熱裂解用反應釜的結構缺陷制約了總體產量的提高，每天能夠處理的原料不過幾噸，只能進行小規模的生產；2、系統內部熱利用效率低下，只能達到30％左右，經濟效益差，市場競爭力弱；3、在大量熱能沒有充分有效循環利用的同時，更帶來嚴重的熱污染，對操作員工的健康與周邊環境造成了惡劣影響。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的是提供一種提高生物質熱裂解中系統熱利用綜合效率，縮短生產流程所需時間，從而可進行大規模生產的生物質物料熱裂解制備炭、氣、油、液的方法。

本發明的技術方案是這樣實現的：生物質物料熱裂解規模制備炭、氣、油、液的方法，它包括如下生產步驟：

(1)物料粉碎-通過粉碎使物料達到系統運行所要求的顆粒尺寸；

(2)烘干成型-通過烘干使物料含水率在3～12％，烘干后利用成型機將物料制作成所需形狀；

(3)熱裂解-物料進入熱裂解裝置進行熱裂解，熱裂解的上限溫度為800～900℃，通過熱裂解得到氣態和固態生成物；

(4)冷卻分離-其中固態生成物冷卻至40℃以下后成為可常溫保存的生物質炭，氣態生成物經過冷卻后再凈化分離出燃氣和液體；

在上述處理步驟中，將工藝中冷卻系統和熱裂解系統的余熱引入烘干成型系統中供物料烘干的熱能使用。

第(4)步得到的生物質燃氣部分燃燒作為熱裂解的熱量，富余的生物質燃氣儲存下來作為工業或民用燃料。

第(3)步熱裂解時若干個熱裂解釜為一批次形成一列位于熱裂解爐內，熱裂解釜和熱裂解爐共同構成熱裂解裝置，從熱裂解爐一端鼓入空氣，空氣中的氧氣與燃氣燃燒作為熱裂解熱量，其余部分通過熱裂解爐被加熱后從熱裂解爐另一端引出進入烘干成型系統中供烘干使用；每一批次的熱裂解釜熱裂解結束后送入冷卻系統的冷卻爐內進行冷卻，從冷卻爐一端鼓入冷卻空氣，冷卻空氣通過冷卻爐被加熱后從冷卻爐另一端引出進入烘干成型系統中供烘干使用。

相比現有技術，本發明具有如下優點：

1、提高了系統熱綜合利用效率，由現有同類系統工藝30％的熱利用效率提高到70％左右。將冷卻系統和熱裂解系統中的余熱引入烘干成型系統中，大幅降低了產品的單位能耗，提高了系統的運行效率，節能效果突出。

2、縮短了產品成型時間。由于在冷卻工藝上的改進，使得產品成型時間縮短為現有同類系統工藝的一半左右。

3、系統熱綜合利用效率提高的前提下，降低了熱輻射，使得熱污染得到有效遏制，改善了系統運行的外部環境條件，有效保護了操作工人的身體健康，環保效益顯著。

4、在縮短產品生產時間的基礎上，炭、燃氣、木焦油、木醋液的產率在比例平衡的前提下得到提升，產品質量優于同類產品，遠高于國家行業相關標準。

5、擴大了生物質原料的適用性，使得系統對大部分農林廢棄物及工業廢渣有著良好的適應性，提高系統運行的穩定性和可靠性。

6、本方法采用流水線、DCS控制系統，降低了工人的勞動強度和操作難度，使得設備的操作更為簡便，提高了生產過程中的安全性。