[實用新型]生物質自熱自循環式熱裂解制取液體燃料裝置

無效

• 申請號: 200920120473.X
• 申請日: 2009-05-25
• 公開（公告）號: CN201459031U
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發明（設計）人: 顧賽;沈德魁
• 申請（專利權）人: 顧賽;沈德魁
• 主分類號: C10G1/00
• 分類號: C10G1/00
• 代理公司: 杭州浙科專利事務所 33213
• 代理人: 吳秉中

技術領域

本實用新型涉及一種生物質自熱自循環式熱裂解制取液體燃料裝置。

背景技術

能源是經濟和社會發展的重要物質基礎，工業革命以來，世界能源消費劇增，煤炭、石油、天然氣等化石能源資源消耗迅速，生態環境不斷惡化，特別是溫室氣體排放導致日益嚴峻的全球氣候變化，人類社會的可持續發展受到嚴重威脅。上世紀70年代以來，可持續發展思想逐步成為國際社會共識，可再生能源開發利用受到世界各國高度重視，許多國家將開發利用可再生能源作為能源戰略的重要組成部分，提出了明確的可再生能源發展目標，制定了鼓勵可再生能源發展的法律和政策，可再生能源得到迅速發展。而生物質能作為唯一可固定碳的可再生能源，其高效轉換和清潔利用日益受到全世界的重視，以提高利用效率為目的的新技術新工藝的應用將最大化利用生物質能源，預計到21世紀中葉，采用新技術的各種生物質替代燃料將滿足全球總能耗的40％以上。而在生物質的能源化利用領域中，生物質快速熱裂解液化技術作為一種高效的生物質能量轉換技術，是目前世界上公認的生物質能研究開發前沿技術，具有獨特的優勢。該技術能以連續的工藝和工業化生產方式將生物質轉化為高品位的易儲存、易運輸、能量密度高且使用方便的液體燃料，可作為可再生替代液體燃料在鍋爐中直接燃燒、與煤混燒、乳化代替柴油或精制后作為動力燃料，還可以作為化工原料從中提取具有商業價值的化工產品。生物油硫、氮含量低，是清潔無污染的液體燃料，生產原料廣泛不與糧食爭地，原料收集面積小便于運輸大大降低了成本，也是國家政策大力支持的產業。

生物質快速熱裂解液化的主要技術特點包括：1)保證反應器高的傳熱速率(通常通過給料生物質尺寸細小來實現)；2)反應器中氣相區溫度控制在500℃，且揮發份停留時間少于2s；3)將揮發份進行快速冷凝獲得生物油。其中反應器的類型及加熱方式的選擇，在很大程度上決定了熱裂解產物的最終分布，甚至決定了整個熱裂解工藝的優劣，所以反應器類型和加熱方式的選擇是各種技術路線的關鍵環節。國外從20世紀70年代末就開始了對熱裂解反應器的研究，通過長期的研究發展了多種生物質裂解技術，為生物質熱裂解液化制油提供了有效可行的方法。依據反應器與加熱方式的不同可分為以下幾類：(1)流化床反應器，該類反應器依靠循環工質通過氣固多相流對生物質顆粒進行快速加熱，實現高加熱速率，溫度相對均勻等要求，控制氣相區停留時間少于2s，能有效抑制熱裂解產物二次反應而提高液體產率，成為目前最具發展潛力也是應用最為廣泛的工藝。典型的有西班牙Union?Fenosa公司開發的給料200kg/h的鼓泡流化床反應器，加拿大RTI公司開發的50kg/h的鼓泡流化床反應器，還有在意大利ENEL由Ensyn開發研制的650kg/h的循環流化床反應器等.(2)輻射熱交換反應器，主要是通過灼熱的反應器表面直接(導熱)或間接(輻射)接觸對生物質的進行加熱，使生物質快速升溫實現快速熱裂解釋放出大量的揮發份氣體.該技術可以對大尺寸的生物質顆粒進行快速熱裂解處理，但是由于加熱過程受到反應器本身溫度變化的影響，生物質顆粒溫度分布不均勻，從而對產物有一定影響.其中英國Aston大學開發的消融熱解反應器、CNRS在Nancy開發的旋渦反應器都屬于該類反應器，近年來，英國Aston大學正在對其早期開發的輻射換熱加熱器進行改進，成功的研制出了7.5kg/h給料量的熱裂解液化反應系統.(3)直接接觸式反應器，主要是通過將生物質顆粒與預先加熱的固體或者氣體工質在反應器內進行直接接觸式的換熱，實現對生物質進行快速加熱，完成熱裂解過程.例如，BTG公司在Twente大學開發的給料量為200kg/h的旋錐式反應器(由移動床驅動)，以及Egemin公司在美國喬治亞科技研究所開發的載熱氣流加熱反應器，該類反應器由于換熱速率不高，對過程的控制性差(尤其是二次反應)，在生物質熱裂解液化技術工藝中已經漸漸被淘汰.除了上述幾個主要的反應器，另外加拿大Laval大學的真空裂解裝置、西班牙PaisVasco大學的噴動床熱裂解反應器、瑞士自由降落反應器、美國華盛頓大學的微波裂解反應器和噴動流化床反應器等均以最大限度地增加液體產品收率為目的.其中基于流化床技術的生物質熱裂解反應器，有著加熱速率高、氣相停留時間短、控溫簡便、固體產物分離簡便、投資低等優點，已經成為主流工藝.