[發(fā)明專利]木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)水熱液化裝置及其系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010184985.3
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111330525B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 顏蓓蓓;王建;程占軍;陳冠益
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: B01J19/18
• 分類號: B01J19/18;C10G1/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

本發(fā)明屬于生產(chǎn)生物油的綠色可再生能源技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種利用木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)制備生物油/化學(xué)品的設(shè)備及系統(tǒng)。該木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)水熱液化裝置主要是反應(yīng)釜。在反應(yīng)釜釜腔內(nèi)設(shè)置帶有螺旋折流板的圓筒篩漏空內(nèi)襯，可以在生物質(zhì)水熱液化發(fā)生反應(yīng)時提高湍流度，一方面有利于物料混合，另一方面反應(yīng)后的固體被截留于內(nèi)襯中有利于反應(yīng)完畢后固液分離，可以有效降低分離成本。利用光伏發(fā)電系統(tǒng)替代常規(guī)電力可以有效降低生產(chǎn)成本。本發(fā)明的裝置及系統(tǒng)要求低、操作簡單、占地少、無二次污染、投資費用少有利于生物質(zhì)高效清潔高值化利用與推廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及綠色可再生能源技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)水熱液化裝置及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)

生物質(zhì)是儲存太陽能能量的載體，也是可循環(huán)再生的有機(jī)碳資源。其中木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)包含纖維素(35～50wt％)、半纖維素(20～30wt％)和木質(zhì)素(20～30wt％)，占植物類生物質(zhì)的90wt％以上，是地球上最主要的可再生碳資源。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，每年農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量約9億噸，資源豐富具有廣闊的發(fā)展?jié)摿Α５且驗榻斩挿植紡V泛、利用率不高，且大部分因為未得到合理利用引起大氣及水質(zhì)污染，危害巨大。與此同時，目前可利用的石油資源在日益耗竭，許多國家紛紛開始尋找石油的替代品。水熱液化技術(shù)是近年來發(fā)展比較迅速的一種生物質(zhì)“Wet-thermochemical”(譯為：濕-熱化學(xué))轉(zhuǎn)化技術(shù)，可以實現(xiàn)含一定水分的生物質(zhì)在相對較低的反應(yīng)溫度(250～400℃)、高壓(5～30MPa)及一定的反應(yīng)時間下，經(jīng)溶劑作用將大分子熱裂解為小分子碎片。水熱液化技術(shù)能使秸稈等木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體燃料，對緩解我國液體資源短缺的現(xiàn)狀具有重要意義。

生物質(zhì)水熱液化(超臨界流體)轉(zhuǎn)化為液體燃料和高附加值能源化學(xué)品，是能源化學(xué)研究前沿之一。隨著理論進(jìn)步及技術(shù)創(chuàng)新，新型高效的反應(yīng)器也成為當(dāng)前研究人員關(guān)注的重點。反應(yīng)釜作為最常見的為生物質(zhì)水熱液化制生物油/化學(xué)品提供高溫高壓反應(yīng)環(huán)境的設(shè)備，對其進(jìn)行新的加工和改造對木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)水熱液化產(chǎn)業(yè)推廣和應(yīng)用具有極其重要的意義。由于水熱液化工藝需要高溫高壓，導(dǎo)致對設(shè)備的要求比較高，從而提高了設(shè)備生產(chǎn)成本。因此，目前水熱液化制備生物油/化學(xué)品，大多處于實驗室研究階段，工業(yè)應(yīng)用較少。如何降低對反應(yīng)設(shè)備和條件的要求、實現(xiàn)工業(yè)化連續(xù)生產(chǎn)，尚需進(jìn)一步的研究。

目前，市面上反應(yīng)釜正常運轉(zhuǎn)動力來源均為常規(guī)電力，業(yè)內(nèi)認(rèn)為生物質(zhì)水熱液化獲得生物油入不敷出。替代能源的成本競爭力在不斷提高，儲能技術(shù)也大有可為，因此，使用常規(guī)電力和替代能源互為補(bǔ)充，甚至只使用可再生能源作為動力來源將有效推動行業(yè)發(fā)展。但是目前這方面研究鮮有發(fā)表。

生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體燃料路線眾多，諸如快速熱解液化、高壓液化、水解發(fā)酵等。但這些工藝技術(shù)都存在著一些共同的問題，如轉(zhuǎn)化過程中碳資源利用不完全，產(chǎn)物品位不高，難以直接替代現(xiàn)有的交通燃料，產(chǎn)物成分復(fù)雜提純作為化學(xué)品成本高等。利用催化技術(shù)，將可再生生物質(zhì)轉(zhuǎn)化以碳?xì)淙剂蠟槟繕?biāo)產(chǎn)物和高附加值化學(xué)品是人們關(guān)注的重點，尤其是使用固體非均相催化劑。但是現(xiàn)在固體(液化殘渣、固體催化劑)和液體(生物油)一般以混合物形式存在在反應(yīng)釜內(nèi)，這使得分離成本高。

木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)水熱液化轉(zhuǎn)化為生物油/化學(xué)品具有較大潛力，但受限于高能耗和產(chǎn)物分離困難等問題，至今仍停留于實驗室階段，無法推廣應(yīng)用。為了實現(xiàn)木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)能源化和資源化產(chǎn)業(yè)化推廣與應(yīng)用，開發(fā)、設(shè)計一種新型反應(yīng)釜使之便于固液分離，并且應(yīng)用可再生能源替代常規(guī)電力的液化系統(tǒng)是當(dāng)前亟待解決的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)水熱液化裝置及其系統(tǒng)，以期解決上述提及的技術(shù)問題。

作為本發(fā)明的一個方面，提供一種木質(zhì)纖維素類生物質(zhì)水熱液化裝置，包括：

反應(yīng)釜，所述反應(yīng)釜包括釜體，在所述釜體內(nèi)部形成反應(yīng)釜釜腔；

加熱層，設(shè)置于所述釜體外側(cè)，所述加熱層內(nèi)設(shè)置加熱油和電阻絲，用于對所述反應(yīng)釜釜腔進(jìn)行加熱；