[發明專利]工業化連續的農林生物質快速熱解煉油方法及其裝置

無效

• 申請號: 200910081839.1
• 申請日: 2009-04-13
• 公開（公告）號: CN101525545A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發明（設計）人: 常建民;張立塔;穆放;李瑞;王鵬起;茍進勝;任學勇
• 申請（專利權）人: 北京海潤川投資咨詢有限公司
• 主分類號: C10G1/00
• 分類號: C10G1/00
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所
• 代理人: 羅文群

技術領域

本發明涉及一種工業化連續的農林生物質快速熱解煉油方法及其裝置，屬于生物質再生利用及其能源化技術領域。

背景技術

生物質快速熱解煉油是高效利用農林生物質能資源的現代化高新技術。相對于傳統熱解，它采用超高加熱速率(10²-10⁴K/s)，超短產物停留時間(0.2-3s)及適中的熱解溫度，使生物質中的有機高聚物分子在隔絕空氣的條件下迅速斷裂為短鏈分子，使焦炭和不凝結氣體降到最低限度，從而最大限度獲得液體產品——生物油。生物油為棕黑色黏性液體，熱值達20-22MJ/kg，可直接作為燃料使用，也可經精制成為化石燃料的替代物。焦炭可作為活性炭或燃料使用，不凝結氣體也是優質氣體燃料。因此，隨著化石燃料資源的逐漸減少，生物質快速熱解煉油的研究在國際上引起了廣泛的興趣。

已有的對生物質快速熱解煉油的技術有流化床和循環流化床快速熱解技術，流化床反應器的床料是沙子，流化介質為惰性載氣，如氮氣、氦氣等，流化介質在可控的加熱器中加熱后吹入流化床內。除了流化介質提供熱量以外，反應器外部的加熱套也可以為床中的沙子和床內自由空間提供所需熱量。通過調節沙子、生物質粒徑、反應床的流化速度和反應器的尺寸等參數，可以實現流化介質從反應器中吹走反應產生的炭而保留沙子，吹走的熱解氣和炭在經過氣固分離后通過冷凝得到生物油，實現對生物質的快速熱解煉油循環流化床也需要惰性的循環流化介質，與流化床不同的是，床料在反應器中是經過氣固分離后循環使用的。

上述傳統的流化床快速熱解技術在熱解過程中易出現內分層和節涌的問題，而且需要昂貴的惰性保護及流化氣體；循環流化床快速熱解技術在處理生物質時，反應器內的沙子需循環流動，不僅運行能耗高，而且設備體積較大、不緊湊。

發明內容

本發明的目的是提出工業化連續的農林生物質快速熱解煉油方法及其裝置，以克服現有快速熱解技術存在的結構復雜、運行成本高、工業化放大困難、運行不穩等問題，達到運行穩定、工業化連續生產應用的目的。

本發明提出的工業化連續的農林生物質快速熱解煉油方法，包括以下步驟：

(1)將農林生物質物料粉碎，粉碎后的顆粒度為0.25-2mm，經干燥使農林生物質物料的含水率低于10％；

(2)使上述干燥后的物料從底部進入熱解反應器中反應，產生炭和熱解氣，炭和熱解氣隨熱解反應器中的循環氣體從反應器的頂部排出，反應溫度為425℃-575℃，反應時間為0.5秒-3秒；

(3)炭和熱解氣隨循環氣體進入氣固分離器，其中炭從氣固分離器底部的固相出口排出，熱解氣隨循環氣體從氣固分離器頂部的氣相出口排出；

(4)隨循環氣體進入冷凝器，熱解氣經冷凝后得到的生物油進入儲油罐，不凝氣體從冷凝器頂部排出；

(5)從冷凝器頂部排出的不凝氣體進入儲氣罐，儲氣罐中不凝氣體的5-20％進入反應系統經混燃爐加熱繼續循環使用，80-95％直接進入混燃爐燃燒；

(6)將上述儲油罐中的生物油泵入換熱器中，經冷凝水降溫后進入上述冷凝器的頂部循環用作冷凝介質。

本發明提出的工業化連續的農林生物質快速熱解煉油裝置，包括：

混燃爐，用于使燃料及不凝氣體燃燒，為上述快速熱解反應器提供熱量，混燃爐的進氣口與儲氣罐相連，混燃爐的煙氣出口與升溫換熱器相連；

升溫換熱器，用于使循環氣體加熱，升溫換熱器的煙氣進口與上述混燃爐相連，升溫換熱器的煙氣出口排空，升溫換熱器的循環氣體進口通過風機與冷凝器的頂部相連，升溫換熱器的循環氣體出口與快速熱解反應器底部進氣口相連；

快速熱解反應器，用于使干燥粉碎后的物料進行熱解反應，得到熱解氣和炭，快速熱解反應器的下部設有進料口，底部進氣口與升溫換熱器相連，快速熱解反應器的上部與氣固分離器的入口相連；

氣固分離器，用于使上述熱解反應得到的炭和熱解氣分離，氣固分離器的進口與上述熱解反應器頂部的出口相連；

冷凝器，用于使上述氣固分離得到的熱解氣冷凝，得到生物油，冷凝器的進口與氣固分離器頂部的氣相出口相連；

冷凝換熱器，用于使冷凝器中的生物油降溫，冷凝換熱器的進口通過泵與冷凝器底部的出口相連，冷凝換熱器的出口與冷凝器頂部相連。

上述快速熱解煉油裝置中，快速熱解反應器的下部設有布風板，布風板由上板、下板和上下板之間的鋼絲網組成，上板和下板上分別設有噴動孔和流化孔，上、下噴動孔同軸，上、下流化孔同軸，噴動孔的直徑與熱解反應器的直徑之比為0.25-0.45∶1，噴動孔及流化孔的總開孔率為30％-50％。