[發明專利]一種生物質熱解制備生物油的方法

有效

• 申請號: 201310278609.0
• 申請日: 2013-07-04
• 公開（公告）號: CN103396820A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 茍進勝;常建民;田紅星;王文亮;任學勇
• 申請（專利權）人: 北京林業大學
• 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(普通合伙) 11201
• 代理人: 羅文群

技術領域

本發明涉及一種生物質熱解制備生物油的方法，屬于生物質能源化利用技術領域。

背景技術

隨著石油、煤炭等化石資源儲量的逐漸減少，將低值生物質資源轉化為能源及化工原料以補充和替代化石原料，已經成為世界各國的重要發展方向。熱解技術可以將生物質材料轉換制備為高品質的生物油、燃氣和生物炭，具有廣闊的市場前景和重要的社會價值。

生物質熱解是指在缺氧的條件下，將生物質高溫裂解為熱解氣和固體炭，之后再將熱解氣體進行迅速冷卻得到生物油的過程，其主產物為生物油，副產物為固體炭和不可冷凝氣體。農林生物質快速熱裂解必須滿足三個基本條件：中等的熱裂解溫度（450～650℃）、較高的生物質顆粒升溫速率（10²～10⁴K/s）和較短的氣體停留時間（0.2～3s）。

該技術的關鍵點之一是生物質熱解產生的熱解氣要在極短的時間內進行快速冷卻，以縮短熱解氣的停留時間，防止二次反應的發生，減少生物油組分，提高生物油中高值組分含量。現有生物質熱解技術多在生物質熱解后需要先對熱解氣和固體炭進行分離，再將分離除去固體炭的氣體進行冷卻得到生物油。在此過程中熱解氣停留時間長，在氣固分離裝置中會發生二次反應，使得生物油組分多，且高值組分含量低。

發明內容

本發明的目的是提出一種生物質熱解制備生物油的方法，改變已有的通過生物質熱解制備生物油的方法，以使制備的生物油組分少，高值組分含量高。

本發明提出的生物質熱解制備生物油的方法，包括以下步驟：

（1）將生物質破碎后篩分，得到粒徑為1～3毫米的生物質顆粒；

（2）將上述生物質顆粒送入流化床式快速熱解反應器中，在500～600℃下，加熱1～3秒，進行快速熱解反應，得到含有熱解氣和固體炭的反應產物；

（3）將上述反應產物快速冷凝至30～50℃，熱解氣中的可冷凝氣體經冷凝后與固體炭形成液固混合物，將熱解氣中的不可冷凝氣體導出；

（4）對上述冷凝形成的液固混合物進行分離，得到的液體成為生物油，分離得到的固體產物成為燃料；

（5）對上述導出的不可冷凝氣體進行凈化，凈化后的不可冷凝氣體作為燃氣或作為步驟（2）的流化氣體。

本發明提出的生物質熱解制備生物油的方法，其優點是：本發明方法對生物質熱解產物，先進行冷凝再進行分離，得到生物油，因此制備的生物油組分少，高值含量組分高。其中固體炭與生物油中的重油組分混合形成類凝膠成分，有利于將生物油中的重油組分分離，提高了生物油品質，實現重油的分離。本發明方法中，分離出的固體炭與重油組分形成的類凝膠成分作為燃料，一方面能提高固體炭的燃燒熱值，同時也實現了重油組分的利用。其中的固體炭起到一定的吸附作用，能有效減少熱解尾氣中焦油的含量，降低生物質熱解焦油在生產過程中的堵塞問題，提高了設備的生產效率。

具體實施方式

本發明提出的生物質熱解制備生物油的方法，包括以下步驟：

（1）將生物質破碎后篩分，得到粒徑為1～3毫米的生物質顆粒；

（2）將上述生物質顆粒送入流化床式快速熱解反應器中，在500～600℃下，加熱1～3秒，進行快速熱解反應，得到含有熱解氣和固體炭的反應產物；

（3）將上述反應產物快速冷凝至30～50℃，熱解氣中的可冷凝氣體經冷凝后與固體炭形成液固混合物，將熱解氣中的不可冷凝氣體導出；

（4）對上述冷凝形成的液固混合物進行分離，得到的液體成為生物油，分離得到的固體產物成為燃料；

（5）對上述導出的不可冷凝氣體進行凈化，凈化后的不可冷凝氣體作為燃氣或作為步驟（2）的流化氣體。

本發明提出的生物質熱解制備生物油的方法，將收集的生物質首先進行預處理，即進行破碎、篩分等工藝處理，處理后得到生物質顆粒。將生物質顆粒送入流化床式快速熱解反應器中，在設定的溫度（500～600℃）下進行一定時間（1～3秒）的快速熱解反應，反應產物直接進行冷凝，冷凝后得到液固混合物和不可冷凝氣體。液固混合物經過分離后得到生物油和固體炭，不可冷凝氣體經過凈化后被分成兩股，其中一股作為燃氣在設定溫度（1000～1200℃）下燃燒，燃燒后的尾氣給所述的熱解反應器供熱，之后排空，另一股作為載氣被加熱到指定溫度（650～750℃）后進入快速熱解反應器作為流化氣體。本方法中的冷凝過程可以采用直噴式接觸冷凝，所用的噴淋介質為由本發明方法得到的經過冷卻的生物油（溫度為30～50℃）。

本發明方法的一個實施例中，將生物質經過破碎、篩分后得到粒徑為2mm直徑的顆粒。