[發明專利]木質素催化裂解裝置及其催化裂解方法

有效

• 申請號: 202010615439.0
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111690428B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 陳登宇;岑珂慧;章一蒙;陳凡;周建斌;馬歡歡
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: C10G1/00
• 分類號: C10G1/00;C10B53/02
• 代理公司: 南京科闊知識產權代理事務所(普通合伙) 32400
• 代理人: 王清義

本發明公開了一種木質素催化裂解裝置及其催化裂解方法，包括進料裝置、熱氣進口、熱氣倉、熱解腔、導熱隔板、脫碳腔和催化裂解腔，所述進料裝置與熱解腔的下部相連，熱氣進口與熱氣倉一端相連，熱氣倉位于熱解腔底部，熱氣倉另一端與熱解腔底部相連，熱解腔與催化裂解腔通過導熱隔板相連，熱解腔上部的熱解氣出氣口與脫碳腔相連，脫碳腔上部的脫碳氣出氣口與催化裂解腔的下部相連，所述催化裂解腔的上部設有催化氣出氣口和上蓋板。本發明實現了熱解、脫碳、催化一體化，合理的使用了熱量，杜絕了氣體流動過程中的結焦問題，通過獨特的催化裂解腔有效控制了催化劑的溫度以及催化劑的積碳失效，保證了木質素高效、穩定催化裂解。

技術領域

本發明屬于生物質能源和林產化工領域，具體是一種木質素催化裂解裝置及其催化裂解方法。

背景技術

木質素在木質纖維素生物質中的含量居于第二位，木質素衍生的生物質油或者化學品可以大大提高整個生物質精煉過程的經濟性，由于木質素具有的獨特結構和豐富芳香族單元含量，一直被認為是生產生物質芳香族化合物的潛在原料。

目前，木質素在各種催化劑的催化作用下熱解產生高品質化學品的技術已在生物質材料技術領域內逐漸起步，并成了國內外研究的熱點。木質素通過熱解產生生物質油，然后通過催化裂化制得高品質化學品。國內外的許多學者致力于產物的產率、高選擇性以及催化劑持久性的研究。催化劑針對某一類或者某一種化學品的高產率、高選擇性已經取了很多研究成果，比如，木質素在負載La₂O₃的HZSM-5催化劑作用下在450℃可以定向制備高產率、高選擇性的對二甲苯。催化劑持久性的研究主要是催化劑的積碳影響催化效果，使得催化效果下降，許多學者研究在催化過程添加甲醇等助劑有助于降低積碳，但是在現實生產中，增加助劑，不僅成本高，而且工藝裝置實現有困難。現有催化裂解裝置是分步實現，先熱解后催化，其中熱量利用、油的降溫變質直接影響著生產成本以及催化效果。因此，熱解、脫碳、催化一體化裝置，在不增加成本，不改工藝的基礎上，保證催化劑持續、穩定效果是對于木質素熱解催化制備化學品的重要需求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足提供一種木質素催化裂解裝置及其催化裂解方法，本木質素催化裂解裝置及其催化裂解方法實現了熱解、脫碳、催化一體化，合理的使用了熱量，有效杜絕了氣體流動過程中的結焦問題，同時通過獨特的催化裂解腔有效控制了催化劑的溫度以及催化劑的積碳失效，保證了木質素高效、穩定催化裂解。

為實現上述技術目的，本發明采取的技術方案為：

一種木質素催化裂解裝置，包括進料裝置、熱氣進口、熱氣倉、熱解腔、導熱隔板、脫碳腔和催化裂解腔，所述進料裝置與熱解腔的下部相連，熱氣進口與熱氣倉一端相連，熱氣倉位于熱解腔底部，熱氣倉另一端與熱解腔底部相連，熱解腔與催化裂解腔通過導熱隔板相連，熱解腔上部的熱解氣出氣口與脫碳腔相連，脫碳腔上部的脫碳氣出氣口與催化裂解腔的下部相連，所述催化裂解腔的上部設有催化氣出氣口和上蓋板。

作為本發明進一步改進的技術方案，所述進料裝置包括進料斗和螺旋進料器，所述進料斗與螺旋進料器相連，所述螺旋進料器與熱解腔的下部相連。

作為本發明進一步改進的技術方案，所述熱解腔的底部與熱氣倉相連的部分布置有錐形布氣器。

作為本發明進一步改進的技術方案，所述布氣器的錐角為45度至60度，錐面布滿孔，孔直徑為5mm，相鄰孔之間的間距為8 mm。

作為本發明進一步改進的技術方案，所述熱解腔的腔體內壁布置有耐火磚。