[發明專利]噴射床—旋轉床兩步法在線催化裂解生物質的方法

有效

• 申請號: 201310592658.1
• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN103666514A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 胥利先
• 申請（專利權）人: 胥利先
• 主分類號: C10G1/00
• 分類號: C10G1/00
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 黃春松

技術領域

本發明涉及生物質能領域，特別涉及一種噴射床—旋轉床兩步法在線催化裂解生物質的方法。

背景技術

隨著化石能源的逐漸枯竭，可再生能源已得到全球的廣泛關注，由于生物質轉換的生物油屬于低碳燃料，在使用過程中可實現溫室氣體零排放，所以生物質燃料的開發與利用已成為全世界關注的焦點之一。

生物質可通過多種裂解方法，如快速裂解、高溫液化、溶劑化等方法制備液體燃料——生物油，其中快速裂解技術應用最為廣泛。快速裂解技術為：在常壓下，采用超高加熱速率（103-104K/s）、超短產物停留時間（0.5-1s）、以及適中溫度（450-550℃），使生物質受熱分解生成含有大量可冷凝有機分子的蒸汽——又稱熱解氣，蒸汽冷凝后可以獲得生物油、少量不可冷凝氣體和生物碳。采用快速裂解技術制得的生物油燃料品質低，為了改善生物油的燃料品質，需要對生物油進行精制處理，直接對熱解氣進行催化裂解的在線催化裂解是一種最常用的精制方法。

公開號為101173177的中國發明專利申請中公開了一種生物油在線催化裂解精制的方法：將生物質原料送入常壓鼓泡流化床內進行快速裂解，所得的氣體產物經除塵裝置進行氣固分離、去除固體顆粒后送入固定床反應器內，并以氣態的形式進行催化裂解，最后冷凝得到生物油。由于在常壓鼓泡流化床和固定床反應器之間設置有除塵裝置，使得氣體產物無法快速離開常壓鼓泡流化床，這會造成氣體產物二次裂解，導致產油率大大降低；此外，所得的氣體產物直接以氣態形式冷凝得到生物油，生物油的品質得不到保證，且催化劑的選擇存在局限性。

公開號為102936511A的中國發明專利申請中公開了一種在線催化裂解生物質快速熱解產物的方法：將生物質在無氧條件下進行快速熱解，經旋風分離器進行氣固分離后，將高溫熱解氣直接通入裝有CO₄N催化劑的反應器中，最后對熱解氣進行冷凝獲得生物油。使用該方法制得的生物油，由于裂解后的氣體產物在反應器中滯留的時間過長，無法避免氣體產物的二次裂解，直接影響產油率；采用旋風分離器進行氣固分離，氣固分離效率低，降低了生物油的品質；此外，CO₄N催化劑的成本昂貴，這大大增加了企業的生產成本。

發明內容

本發明所需解決的技術問題是：提供一種生物油品質好、產油量高且生產成本低的噴射床—旋轉床兩步法在線催化裂解生物質的方法。?

為解決上述問題，本發明采用的技術方案是：噴射床—旋轉床兩步法在線催化裂解生物質的方法，包括以下步驟：

（1）預熱催化劑，將預熱后的催化劑通過螺桿輸送機后再和流化載氣一起輸送至噴射床反應器內加熱噴射床反應器，使其內部溫度達到粉末狀生物質原料的反應溫度；預熱的催化劑溫度為600-950℃，粉末狀生物質原料的反應溫度為450-580℃，噴射床反應器的內部壓力為0.9-1個大氣壓；

（2）將預熱的催化劑與粉末狀生物質原料混合、并通過螺桿輸送機后再和流化載氣一起輸送至噴射床反應器內，粉末狀生物質和催化劑在流化載氣的作用下在噴射床反應器內充分接觸并反應，在流化載氣和重力的同時作用下，粉末狀生物質和催化劑逐漸旋流至噴射床反應器底部，在此過程中，粉末狀生物質原料在催化劑和流化載氣的作用下快速受熱裂解，控制粉末狀生物質原料在噴射床反應器中的裂解時間為0.1-5秒，生物質原料分解為固體狀熱焦炭副產物和氣體產物，固體狀熱焦炭副產物及裂解反應后的催化劑從噴射床反應器底部輸出，氣體產物經噴射床反應器中心的旋流通道上升進入到位于噴射床反應器上方的旋轉床反應器內進行進一步的催化加氫反應，控制氣體產物在噴射床反應器中的停留時間為0.01-1秒；?

（3）旋轉床反應器為蜂窩狀結構，在其側壁上設置有蜂窩狀的小孔通道，小孔通道孔徑為1-10mm；在旋轉床反應器的內壁上設置有有效催化劑；氣體產物在高速旋轉的旋轉床反應器中在附著在旋轉床反應器內壁上的有效催化劑作用下進行催化加氫反應，并實現氣固分離，分離出兩種產物：粉塵狀熱焦炭副產物和裂解氣體產物，高速旋轉的旋轉床反應器產生的離心力使氣體中粉塵狀熱焦炭副產物附著在小孔通道的內壁，經除塵凈化后的裂解氣體產物通過小孔通道輸出；控制旋轉床反應器內部的溫度為500-800℃，旋轉床反應器的轉速為2000-4000r/m，控制氣體產物在旋轉床反應器中的停留時間為0.001-0.1秒，旋轉床反應器的內部壓力為0.9-1.0個大氣壓；