[發明專利]一種利用生物質催化熱解反應器余溫對系統進行快速冷卻的裝置及方法

在審

• 申請號: 202010040843.X
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111218292A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 李小華;葛勝楠;邵珊珊;呂志超;項賢亮
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C10B53/02
• 分類號: C10B53/02;C10B57/06;C10B57/00;B01J8/02;B01J8/04
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本發明公開了一種利用催化熱解反應器余溫對系統進行快速冷卻的裝置及方法，涉及新能源開發與應用領域，該裝置中熱解床層內的氣體可進入催化床層；所述催化床層外側設置有催化床層加熱爐和發生器，催化床層加熱爐用來對催化床層進行加熱，發生器在催化床層工作時對催化床層進行保溫，在工作結束后，對催化床層進行冷卻；熱解床層加熱爐用來對熱解床層進行加熱，蒸發器用來對熱解床層進行冷卻；該方法通過對催化床層內的催化劑先加熱到一定的溫度，然后對熱解床層內生物質加熱，反應后，通過快速冷卻反應后的生物質和催化劑；本發明旨在充分利用系統的余熱能量來達到快速冷卻系統、提高工作效率的目的，此方案簡單可行、維護簡單。

技術領域

本發明涉及新能源的開發與利用技術領域，更具體地，涉及一種利用催化熱解反應器高溫余熱對系統進行快速冷卻地方法及裝置。

背景技術

生物質能是一種碳中性能源，分布廣泛，具有巨大的經濟潛力。但通過熱解生物質得到的生物油具有含氧量高、熱值低、黏度高等急需解決的問題，因此熱解時使用催化手段對生物油進行提質改性是生物油替代石油燃料的關鍵。在高溫快速熱解生物質系統中，催化熱解反應器的工作溫度可高達550℃，一般室溫下利用冷卻水套進行水冷時間較長，進行重復性實驗時需不停的等待系統冷卻，導致工作效率低。目前，我國的能源利用率是不高的，根據調查各行業的余熱資源約占其燃料消耗總量的17％～67％，可回收利用的余熱資源約為余熱總資源的60％。

而傳統實驗中，生物質和催化劑放置在同一反應器中，會出現生物質已經開始析出熱解氣而催化劑還沒有達到活性溫度，導致很多熱解氣還未被催化就已排出，從而降低了產物的可利用性。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種利用催化熱解反應器余熱對系統進行快速冷卻的裝置及方法，該裝置將催化劑和生物質放在不同的反應器中，可以預先將催化劑加熱到具有活性，然后再加熱生物質，從而提高了產物的可利用性；

本發明方法通過對催化床層內的催化劑先加熱到一定的溫度，然后對熱解床層內生物質加熱，同時，通過快速冷卻反應后的生物質，一方面實現了充分利用系統熱能并提高工作效率的目的，另一方面使得反應后的生物質被迅速的冷卻，為后期提供了良好的生物質樣本。

本發明是通過如下技術方案得以實現的：

一種利用生物質催化熱解反應器余溫對系統進行快速冷卻的裝置，包括催化床層和熱解床層，所述熱解床層內的氣體可進入催化床層；所述催化床層外側設置有催化床層加熱爐和發生器，催化床層加熱爐用來對催化床層進行加熱，發生器在催化床層工作時對催化床層進行保溫，在工作結束后，對催化床層進行冷卻；所述熱解床層外側設置有熱解床層加熱爐和蒸發器，所述熱解床層加熱爐用來對熱解床層進行加熱，蒸發器用來對熱解床層進行冷卻。

進一步的，所述熱解床層設置在催化床層的下方，且催化床層和熱解床層之間設置有隔熱墊。

進一步的，所述發生器通過管道與吸收器和冷凝器相通，吸收器內的制冷劑通過截止閥可進入發生器，制冷劑在發生器內蒸發進入冷凝器冷凝后通過第一節流閥進入蒸發器后通過管道回到吸收器。

進一步的，所述吸收器和冷凝器內均設置有U型冷卻管。

進一步的，所述發生器內制冷劑的殘留物通過管道經過第二節流閥回到吸收器內。

本發明的另一個技術方案為：

一種利用生物質催化熱解反應器余溫對系統進行快速冷卻的裝置的冷卻方法，包括如下步驟：

步驟一：將生物質放入熱解床層內，催化床層內放入催化劑；

步驟二：對催化床層加熱到一定溫度；

步驟三：對熱解床層進行加熱到一定溫度；

步驟四：催化床層和熱解床層均反應結束后，關閉催化床層加熱爐和熱解床層加熱爐；