[發明專利]連續式生物質裂解活化裝置

有效

• 申請號: 202210077770.0
• 申請日: 2022-01-24
• 公開（公告）號: CN114452929B
• 公開（公告）日: 2023-09-05
• 發明（設計）人: 朱家華;劉立;蔣鵬;穆立文;陸小華
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: B01J19/20
• 分類號: B01J19/20;B01J19/18;B01J4/00;C01B32/324;C01B32/336;C01B32/39;C10B53/02;C01B3/32;C01B3/38
• 代理公司: 南京思拓知識產權代理事務所(普通合伙) 32288
• 代理人: 呂鵬濤;王海云

本發明公開了一種連續式生物質裂解活化裝置，在裂解反應器的腔體內設置無軸螺旋進料裝置，克服了物料受熱不均勻及有軸螺旋易產生機械干涉等問題，可以控制生物質物料在裂解反應器中的停留時間。與活化反應器配合使用，利用了初級碳的熱量，節約了系統能耗且能制備得到具有高附加值的活性炭產品，增加了整個工藝流程的經濟附加值。在活化反應器的腔體內設置有軸螺旋進料裝置，與活化儲料器配合使用，可以將產品在活化儲料器中停留，解決了物料停留時間短的問題。與焦油催化重整設備配合使用，解決了焦油堵塞的難題。

技術領域

本發明屬于生物質能源技術領域，具體涉及一種連續式生物質裂解活化裝置。

背景技術

生物質可以被認為是一種太陽能的儲存介質，植物通過光合作用，吸收大氣中的CO₂轉化為生物內的有機物。以生物質為出發點的技術路線將具有零碳排放的特點，這在目前追求碳中和目標的能源轉化工作中是非常重要的。

生物質熱化學轉化技術中的生物質熱解技術是生物質資源轉化為清潔高效的能源的有效技術路徑。生物質熱解技術是將粉碎后的生物質材料在無氧或者惰性氣氛下進行升溫加熱，分解得到生物炭、焦油和不可冷凝氣體的生物質轉化過程。得到的生物炭一般用作土木灰，來提高土壤肥力，將部分碳封存在土壤中。若將生物炭進一步活化得到具有高比表面積且具有更多含氧官能團的活性炭產品，將實現低品質生物質的高值化利用。生物焦油可以進一步煉制轉化為化學品原料或者能源。不可冷凝氣體的熱值高達20MJ/kg，可以作為燃氣發電，利用熱催化轉化技術也可以將其轉化為生物柴油、生物汽油、甲醇等化學品。

據統計，生物質轉化由于其具有原料綠色且豐富的特點，已經被廣泛研究，技術路線也很成熟。經過三十多年的探究，國內外各研究機構和企業先后開發出多種生物質熱裂解設備，例如：流化床反應器、固定床反應器、旋轉錐反應器、真空熱裂解反應器和螺旋反應器等，然而，在放大的過程中均未被廣泛認可。生產過程中存在生物質裂解需要至少停留30min，得到的生物炭品質差，生物焦油容易堵塞設備，物料受熱不均勻，余熱得不到有效利用等問題。中國專利201920449494.X公開了一種生物質連續熱解反應器的攪拌裝置，克服了物料受熱不均與的問題，但是生物炭品質差，余熱得不到有效利用，焦油堵塞設備等問題仍未得到解決，尤其是焦油堵塞設備這一難題嚴重阻礙了生物質裂解反應的發展進程。中國專利201920309426.3公開了一種連續式生物質熱裂解設備，可以提高生物質熱解的效率，然而并未解決生物質附加值低的問題。目前已經存在且用于工業生產的生物質熱裂解設備，仍然存在熱量利用率低，獲得的工程效益差，容易堵塞等問題，并且制備得到的生物炭品質差，不具備高的比表面積或含氧官能團，附加值低。

發明內容

本發明的目的主要是針對上述現有技術的不足，提供一種連續式生物質裂解活化裝置，克服了目前流化床反應器不能控制生物質獲得有效停留時間，固定床反應器物料受熱不均勻，螺旋式反應器獲得的生物炭品質差，旋轉錐反應器不易放大生產等問題，以及目前大多數反應器存在容易堵塞這一共性問題，實現了溫度的梯級升溫，能量利用率高，生物質轉化率高。本發明克服了生物質產品附加值低的問題，可以制備得到具有高附加值的活性炭產品。并且，在裝置中設置焦油催化重整設備可以將反應所產生的焦油進行催化重整，制備得到具有高熱值的合成氣。

本發明采用的技術方案如下：

一種連續式生物質裂解活化裝置，它包括裂解反應器、活化反應器。裂解反應器的出料端與活化反應器的進料端相連，裂解反應器的進料端處設有進料斗，裂解反應器的腔體內設有無軸螺旋進料裝置，活化反應器的腔體內設有有軸螺旋進料裝置，活化反應器的底部設有活化儲料器，活化反應器的頂部通過管路與焦油催化重整設備連接。