[發明專利]一種基于NTP技術的生物油裂解催化劑的再生裝置及再生方法

有效

• 申請號: 201310397401.0
• 申請日: 2013-09-05
• 公開（公告）號: CN103464198A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 蔡憶昔;樊永勝;李小華;趙衛東;尹海云;俞寧
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J29/90
• 分類號: B01J29/90;B01J38/14
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明屬于新能源研究領域，更具體地，涉及一種生物油裂解催化劑的再生裝置及再生方法。

背景技術

隨著世界經濟的持續發展，大量化石能源被不斷消耗，導致了能源的日益枯竭以及環境污染的日趨嚴重。豐富的生物質資源在能量利用過程中具有CO₂凈排放為零，SO_x、NO_x排放量少的優點。生物質熱解獲得生物油的技術自上世紀80年代提出以來，得到迅速發展。然而，由于生物原油與碳氫燃料的物理化學性質差別很大，它的高含水量、高含氧量、高黏度、低熱值等性質大大阻礙了其燃料的廣泛使用，因此必須對其進行改性精制，以提高生物油的品質。目前，精制改性方法主要有催化裂解、催化加氫、催化酯化和添加溶劑等方法，其中，催化裂解精制方法是中溫、常壓和在催化劑作用下，通過催化裂解反應將生物原油中的大分子含氧組分裂解成小分子烴類的精制方法。裂解反應安全性高，反應條件溫和，受到國內外學者的廣泛關注。

傳統沸石分子篩HZSM-5表現出較好的催化裂解性能（郭曉亞，顏涌捷，生物質快速裂解油的催化裂解精制，化學反應工程與工藝，2005，21(3)：227-233）。但催化裂解精制過程中生物油中含有的未裂解完全的大分子會在小孔分子篩催化劑的表面和內孔凝結，形成焦炭，導致催化劑易結焦失活，催化使用壽命較短（Adjaye?J?D,?Bakhshi?N?N.?Catalyticconversion?of?a?biomass-derived?oil?to?fuels?and?chemicals:????????????????????????????????????????????????.?Chemical?kinetics,?parameter?estimation?and?model?prediction.?Biomass?and?Bioenergy,?1995,?8(4):?265-277）。因此，如何實現催化劑高效快速再生成為一個亟待解決的研究課題。

郭曉亞等提出一種采用空氣高溫焙燒的方式再生HZSM-5催化劑的方法(郭曉雅，顏涌捷，生物質油精制中失活催化劑的再生及焦炭前驅物分析，高效化學工程學報，2006，20(2)：222-226)。該方法的主要缺點為：將結焦催化劑在空氣氣氛中于600℃灼燒12h，再生溫度較高，再生耗時較長，且再生后的催化性能顯著降低，長時間高溫焙燒會造成催化劑部分永久性失活；Vitolo等同樣提出采用高溫焙燒再生HZSM-5催化劑的方法（Vitolo?S,?Bresei?B,?Seggiani?M,?et?al.?Catalytic?upgrading?of?pyrolytic?oils?over?HZSM-5?zeolite:?Behavior?of?the?catalytic?when?used?in?repeated?upgrading-regenerating?cycles.?Fuel,?2001,?80:?17-26）。該方法的主要缺點為：500℃的焙燒溫度不足以除去HZSM-5表面的所有焦炭，高于500℃的焙燒溫度雖能有效除去焦炭，但易造成催化劑表面酸性位點失活，并且催化活性隨再生次數的增加而明顯降低。

因此，克服現有生物油裂解催化劑再生方法中存在的缺陷和不足，就成為本發明需要解決的關鍵問題。

發明內容

為了克服現有生物油裂解催化劑再生技術中存在的缺陷，本發明提出一種新的基于NTP技術的生物油裂解催化劑再生裝置及再生方法。

本發明所述的一種基于NTP技術的生物油裂解催化劑的再生裝置，包括控制模塊，配氣系統，智能脈沖沖擊機，調壓器，?NTP發生器，再生反應器和氣體分析儀；所述控制模塊與配氣系統相連，用來控制所述配氣系統的放電氣體排放量；同時，所述控制模塊與智能脈沖沖擊機相連，用來控制所述智能脈沖沖擊機的輸出電流頻率；所述配氣系統與NTP發生器相連，用來向NTP發生器供給放電氣體；所述智能脈沖沖擊機與調壓器相連，用來控制調壓器的輸入電流的頻率；所述調壓器與NTP發生器相連，用來調節NTP發生器的放電電壓；所述NTP發生器與再生反應器相連，所述NTP發生器產生的高能活性物質在所述配氣系統的放電氣體載帶下進入再生反應器，用來對再生反應器里的結焦催化劑進行活化再生；所述再生反應器與所述氣體分析儀連接，所述氣體分析儀用來對所述再生反應器的排氣進行碳氧化物進行實時檢測。

上述方案中，所述NTP發生器還連接有示波器，通過所述示波器顯示的李莎茹圖形來實時監測所述NTP發生器的放電工況。