[發明專利]催化劑再生的生物質連續催化熱解方法及一體化裝置

在審

• 申請號: 201910392362.2
• 申請日: 2019-05-13
• 公開（公告）號: CN110066670A
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 馬曉茜;陳麗堯;余昭勝;曾祥浩
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C10B53/00
• 分類號: C10B53/00;C10B47/18;C10B57/00;C10G1/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

本發明公開了一種催化劑再生的生物質連續催化熱解方法及一體化裝置，所述方法包括在無氧的環境下將催化劑再生區加熱升溫，立式石英管的熱解區和焦油脫除區、催化重整區接收相應的輻射熱量，生物質在熱解區熱解后產生熱解氣和生物炭，生物炭構成焦油脫除區，熱解氣被脫除焦油、裂解催化、冷凝收集；催化重整區中的催化劑失活后，被收集到失活催化劑收集區，然后通過螺旋給料器送入到催化劑再生區，實現失活的催化劑的再生，然后回到催化重整區。所述一體化裝置將普遍分離的催化熱解與催化劑再生兩個過程聯系在同一套裝置內，實現熱量的分級利用、能量利用效率高、節能環保，可廣泛地適用于生物質熱解領域，應用前景較廣。

技術領域

本發明涉及一種提高生物質催化熱解效率的一體化方法，具體涉及催化劑再生的生物質連續催化熱解方法及一體化裝置。

背景技術

隨著人們生活水平的日益提高，對于能源的消耗以及廢棄物的產生日漸增長。一方面是日發枯竭的化石能源，另一方面則是能源的不完全利用導致廢棄物的堆積成山。這兩個問題使得能源的高效合理利用變地迫在眉睫。相較于化石能源這種不可再生的資源，可再生的生物質資源的前景廣闊。現如今生物質資源豐富，但轉化利用的技術還不成熟，因而探究更好的生物質轉化利用手段是許多研究人員正在努力的方向。

對于生物質的熱解研究，國內外都有很多，并已形成了一定的理論基礎。在生物油精制方面，目前比較常見的方法是催化熱解法和催化加氫脫氧法。催化熱解法的技術主要是在環境壓力下進行熱解實驗，然后將所產生的熱解氣在催化劑中進行催化重整，裂解出類汽油的輕質油分。這一方法相較于催化加氫脫氧法，省去了加壓過程，使實驗操作流程簡單化、便捷化和經濟化。

在生物質催化熱解時，焦油是會必然生成的物質，而且生物質的揮發分含量高的特點決定了生物質熱解過程中產生的焦油量要比煤產生的要多，這一特點嚴重制約了生物質熱解技術的發展。所以脫除焦油是生物質熱解發展的一個關鍵問題。

ZSM-5常被應用于生物質催化熱解反應中，它能夠在一定程度上改善生物油的品質。但ZSM-5的孔徑較小，對于大分子反應擴散阻力較大，反應物易在其表面結焦失活，所以減少催化劑的失活是對催化劑高效利用的一個重要方面。ZSM-5的熱穩定性很高，是已知沸石中熱穩定性最高者之一，可以經受再生催化劑時的高溫。而一般在900℃下就可燒除ZSM-5中的積碳，恢復催化劑的活性，實現再生回收。

生物質熱解后的固體產物為生物炭，生物炭由于其疏松多孔的結構，灰分中含有較多的堿金屬碳酸鹽，具備催化轉化與催化裂解焦油的基本條件，因而生物炭具有成為脫除焦油的廉價催化劑的潛質。利用生物炭進行焦油脫除可以減少商用催化劑的失活及使用量，降低反應成本。但生物炭僅在700℃以上才會對脫除焦油發揮作用。而生物質的最佳熱解溫度被普遍認為在500℃左右。

通常生物質熱解與催化劑再生都是分開進行，存在能耗較高的問題。考慮到生物質熱解、脫除焦油以及催化劑再生所處的最佳反應溫度呈梯度分布，開發一種利用這一溫度梯度來對能量及反應物料進行高效合理利用的方法與裝置。

發明內容

為克服現有技術的缺點和不足，本發明的目的是提供一種對能量高效利用、催化劑可再生回收的提高生物質熱解油品質的連續催化熱解方法及其裝置。

為了實現上述目的，本發明提供了如下的技術方案。