[發(fā)明專利]生物質(zhì)富氮熱解聯(lián)產(chǎn)含氮化學(xué)品與摻氮焦的系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410273571.2
• 申請(qǐng)日: 2014-06-18
• 公開（公告）號(hào): CN104099110B
• 公開（公告）日: 2016-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳應(yīng)泉;陳偉;楊海平;王賢華;楊晴;李賦;邵敬愛(ài);張世紅;陳漢平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C10B53/02
• 分類號(hào): C10B53/02;C10B57/00;C10B47/18;C10J3/48;C01B31/02;B01D53/18;B01D53/78
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 梁鵬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物質(zhì)聯(lián)產(chǎn)高值產(chǎn)品的系統(tǒng)，適用于連續(xù)的將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為含氮化學(xué)品和摻氮焦。

背景技術(shù)

熱解是將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品的一項(xiàng)重要技術(shù)，采用熱解方法可以方便地將木質(zhì)纖維素生物質(zhì)大分子分解為各種有價(jià)值的產(chǎn)品。生物質(zhì)熱解產(chǎn)品中，近年來(lái)得到廣泛深入研究的是其液態(tài)產(chǎn)品——生物油。生物油是復(fù)雜含氧有機(jī)化合物的混合物，所含有機(jī)物達(dá)數(shù)百種之多，其中很多組分具有很高的附加值，如左旋葡聚糖、左旋葡萄糖酮、羥基乙醛、麥芽酚、糠醛等。另一方面，生物質(zhì)熱解所產(chǎn)生的固態(tài)產(chǎn)品——熱解焦炭，不僅是一種優(yōu)良的燃料，而且還可以進(jìn)一步加工成如活性炭等高附加值產(chǎn)品；同時(shí)熱解過(guò)程中產(chǎn)生的不凝氣富含甲烷和氫氣，是一種中等熱值的燃?xì)猓哂屑庸こ蓛?yōu)質(zhì)民用燃?xì)獾臐摿Α?/p>

然而，關(guān)于生物質(zhì)熱解的相關(guān)研究在工藝設(shè)置上多關(guān)注其中單一產(chǎn)品的最優(yōu)利用，其他產(chǎn)品作為副產(chǎn)物用作系統(tǒng)能源補(bǔ)充或者是直接排向環(huán)境，導(dǎo)致系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益較低或者存在很大的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。因此相對(duì)于以生物油為主的生物質(zhì)液化技術(shù)、以焦炭為主的生物質(zhì)炭化技術(shù)和以燃?xì)鉃橹鞯纳镔|(zhì)熱解氣化技術(shù)，基于熱解產(chǎn)物綜合利用的生物質(zhì)熱解多聯(lián)產(chǎn)工藝無(wú)論在技術(shù)先進(jìn)性還是過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性方面都具有顯著的優(yōu)勢(shì)。但是目前多聯(lián)產(chǎn)工藝生產(chǎn)的液體產(chǎn)物雖然經(jīng)過(guò)分級(jí)冷凝實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)組分的初步富集，但是每個(gè)階段得到的冷凝產(chǎn)品組成依然復(fù)雜，PH值依然偏低，為達(dá)到精細(xì)化工的進(jìn)料要求依然要投入較多的前處理成本；同時(shí)，多聯(lián)產(chǎn)工藝得到的熱解焦炭品位相對(duì)較低，目前多作為燃料炭使用，要提升焦炭品位，依然需要經(jīng)過(guò)后續(xù)的改性活化處理。

專利ZL201210241955.7中公開了一種連續(xù)式生物質(zhì)熱解炭氣油多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，但是該系統(tǒng)僅僅獲得了中高熱值燃?xì)狻⑸镉秃徒固慨a(chǎn)品，還存在生物油液體產(chǎn)物組分復(fù)雜，PH值偏低，高品位成分含量少，焦炭品位相對(duì)較低的不足。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種生物質(zhì)富氮熱解聯(lián)產(chǎn)含氮化學(xué)品與摻氮焦的系統(tǒng)，克服熱解多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)產(chǎn)物品位偏低的問(wèn)題，可以實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)高效高質(zhì)轉(zhuǎn)化，生產(chǎn)的富氮油和富氮焦可分別用于制備高品質(zhì)化學(xué)品和高性能超級(jí)電容器。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的具體技術(shù)方案如下：

一種用于生物質(zhì)富氮熱解聯(lián)產(chǎn)含氮化學(xué)品和摻氮焦的反應(yīng)系統(tǒng)，用于對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行富氮熱解以聯(lián)產(chǎn)含氮化學(xué)品和摻氮焦，其特征在于，該系統(tǒng)包括富氮熱解子系統(tǒng)、以及分別與該富氮熱解子系統(tǒng)連接的焦炭摻氮子系統(tǒng)、外源氮素引入子系統(tǒng)和富氮?dú)怏w冷凝子系統(tǒng)，其中，

所述外源氮素引入子系統(tǒng)用于向所述富氮熱解子系統(tǒng)和焦炭摻氮子系統(tǒng)引入氮素；

所述富氮熱解子系統(tǒng)用于在無(wú)氧條件下促使生物質(zhì)與所述外源氮素發(fā)生反應(yīng)，以對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行富氮熱解并從而生成焦炭，同時(shí)產(chǎn)生熱解氣體；

所述富氮?dú)怏w冷凝子系統(tǒng)將從所述富氮熱解子系統(tǒng)產(chǎn)生的熱解氣體進(jìn)行冷凝分離以富集含氮化學(xué)品的液體產(chǎn)物，并將不冷凝的可燃?xì)怏w通過(guò)燃燒產(chǎn)生熱量后循環(huán)通入所述熱解子系統(tǒng)以提供熱解熱量；

所述焦炭摻氮子系統(tǒng)用于對(duì)所述富氮熱解子系統(tǒng)產(chǎn)生的焦炭在外源氮素和高溫氣化氣存在的條件下進(jìn)行處理，以生成摻氮焦。

本發(fā)明中，富氮熱解子系統(tǒng)與焦炭摻氮子系統(tǒng)直接相連，并通過(guò)管道與外源氮素引入子系統(tǒng)、富氮?dú)怏w冷凝子系統(tǒng)直接相連。富氮熱解子系統(tǒng)產(chǎn)生高溫?zé)煔猓⑼ㄟ^(guò)吸收高溫?zé)煔獾臒崃吭跓o(wú)氧條件下促使生物質(zhì)與外源氮素發(fā)生反應(yīng)；富氮?dú)怏w冷凝子系統(tǒng)將從富氮熱解子系統(tǒng)產(chǎn)生的熱解氣體進(jìn)行冷凝分離出富集含氮化學(xué)品的液體產(chǎn)物并進(jìn)行存儲(chǔ)；焦炭摻氮子系統(tǒng)產(chǎn)生高溫氣化氣，并通過(guò)直接吸收高溫氣化氣的熱量對(duì)焦炭在外源氮素存在的條件下進(jìn)行深加工處理并存儲(chǔ)冷卻后的焦炭產(chǎn)品；外源氮素引入子系統(tǒng)向富氮熱解子系統(tǒng)和焦炭摻氮子系統(tǒng)提供外源氮素，并捕捉吸收來(lái)自富氮熱解子系統(tǒng)所產(chǎn)煙氣中的NO_x，實(shí)現(xiàn)外源氮素的高效利用。進(jìn)一步地，所述富氮熱解子系統(tǒng)包括依次相連的熱解進(jìn)料倉(cāng)、熱解進(jìn)料絞龍、富氮熱解絞龍反應(yīng)器，以及通過(guò)管道與富氮熱解絞龍反應(yīng)器依次相連的氣體燃燒室、氣體噴射燃燒器、空氣鼓風(fēng)機(jī)。

本發(fā)明中，所述焦炭摻氮子系統(tǒng)包括依次相連的高溫進(jìn)料絞龍、高溫進(jìn)料密封室、焦炭摻氮回轉(zhuǎn)反應(yīng)器、高溫焦炭密封出料室、焦炭冷卻室、焦炭出料絞龍，和位于焦炭摻氮回轉(zhuǎn)反應(yīng)器內(nèi)的含氮?dú)怏w噴嘴、高溫氣化氣噴嘴，以及通過(guò)管道與高溫氣化氣噴嘴依次相連的生物質(zhì)雙級(jí)氣化爐、氣化爐進(jìn)料器、氣化爐料倉(cāng)，在生物質(zhì)雙級(jí)氣化爐內(nèi)布置有水蒸氣噴嘴與氧氣噴嘴。