[發明專利]一種連續式生物質催化熱解裝置及方法

在審

• 申請號: 202310404330.6
• 申請日: 2023-04-17
• 公開（公告）號: CN116396784A
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 高麗娟;李文濤;賈寶;雷永智;高徐軍;康智明;馬勃;韓文斌
• 申請（專利權）人: 中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: C10K3/02
• 分類號: C10K3/02;C10B53/02
• 代理公司: 西安乾方知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61259
• 代理人: 胡思棉

本發明屬于熱解技術領域，公開了一種連續式生物質催化熱解裝置，包括料斗、進料系統、熱解系統、氣固分離系統、儲炭倉、催化系統、冷凝系統、儲液罐、儲氣倉、燃燒系統，還公開了一種連續式生物質催化熱解方法，熱解產生的熱解氣經過布態催化劑進行催化重整，重整后的氣體由重整氣管道排出進入冷凝系統；布態催化劑在滾軸的帶動下繞滾軸、清潔再生系統之間滾動，連續進行催化和再生。本發明能夠實現催化劑的在線催化和連續再生，可有效解決熱解炭和催化劑混合后難以分離的難題，催化劑使用壽命更長，催化效率更高。

技術領域

本發明屬于熱解技術領域，具體來說涉及一種連續式生物質催化熱解裝置及方法。

背景技術

隨著化石能源消耗帶來的能源和環境問題的日益加劇，大力發展可再生能源已成為社會各界的共識。生物質是一種重要的可再生資源，具有來源廣泛、年產量大等特點。目前我國主要生物質資源年產生量高達35億噸，其中資源能源化利用量約為4.61億噸，實現碳減排量約為2.18億噸，在替代化石能源方面具有巨大的應用價值。

熱解是一種極具發展潛力的生物質利用技術，是在絕氧和高溫條件下，將生物質大分子受熱分解為低分子化合物的過程。熱解產物主要為生物油、熱解炭和熱解氣。生物油可作為燃料或者提取化學品，熱解炭可用于制備炭基肥、超級電容器等功能碳材料，熱解氣可用于制備合成氣或燃料。相較于發酵、焚燒等處理方式，熱解技術不僅具有高效快速的特點，而且在生物質高值化、無害化利用方面優勢突出。

通常，生物質直接熱解得到的生物油組分復雜，單一化學品含量極低，不利于進一步深度提純和利用。生物質催化熱解是將熱解產生的熱解蒸汽經過合適的催化劑進行重整可選擇性制備特定產物。常用的催化劑主要有：分子篩、活性炭、金屬及其氧化物等。然而，目前這些催化劑通常為粉末狀或顆粒狀，在使用過程中存在一系列問題：(1)原位熱解時，催化劑和原料均勻混合，熱解后催化劑均勻分布在熱解炭中，催化劑回收困難，且每次反應后就要對催化劑進行再生，催化劑使用量大，資源消耗量大；(2)非原位熱解時，催化劑需要間歇性加入和取出，造成熱解裝置的頻繁啟停，耗時費力，效率低下；(3)催化劑的催化效率隨著使用時間的增加逐漸降低，造成熱解產物的品質不均一；(4)裝置自動化程度低，設備啟停、催化劑裝卸和再生過程中需要大量人工干預。

發明內容

本發明的目的是提供一種連續式生物質催化熱解裝置及方法，能夠延長催化劑的使用時間，無需頻繁啟停裝置填充催化劑，實現生物質的持續催化，產物品質高，且能夠適應任意熱解設備。

本發明采取的技術方案是連續式生物質催化熱解裝置，包括料斗、進料系統、熱解系統、氣固分離系統、儲炭倉、催化系統、冷凝系統、儲液罐、儲氣倉、燃燒系統；

所述催化系統包括熱解蒸汽管道、可轉動的滾軸、重整氣管道、布態催化劑、清潔再生系統，所述熱解蒸汽管道和重整氣管道與滾軸相連；所述布態催化劑纏繞布置在滾軸上并經過清潔再生系統；

所述料斗與進料系統的入口相連；進料系統的出口與熱解系統的進料口相連；熱解系統下方的固體產物出口以及氣固分離系統下方固體出口連接儲炭倉；氣固分離系統入口與熱解系統的熱解氣出口與相連，其氣體出口與催化系統的熱解蒸汽管道相連；催化系統的重整氣管道與冷凝系統的入口相連；冷凝系統的液相出口與儲液罐的入口相連，冷凝系統的氣相出口與儲氣倉的入口相連；儲氣倉的出口與燃燒系統的燃料入口相連。

優選地，所述滾軸與外部電機的輸出軸連接。

優選地，所述布態催化劑包括金屬及其化合物、非金屬及其化合物、無紡布、載體玻纖、分子篩、活性炭、碳纖維中的一種或幾種。

優選地，所述清潔再生系統采用液體洗滌時，所用溶劑為乙醇、丙酮、四氯化碳、水、硫酸、硝酸中的一種或幾種的混合溶液。

本發明還提供了一種連續式生物質催化熱解方法，包括以下步驟：

s1、對原料進行熱解處理；