[发明专利]生物质梯度热解、分步收集制备燃料和化学品的装置和方法

权利要求书

1.一种生物质梯度热解、分步收集制备燃料和化学品的装置，其特征为：由固定床热解反应器(1)、列管式冷凝器(8)、液体收集瓶(11)、二级冷凝系统(12)、和真空泵系统组成，固定床热解反应器(1)由电加热系统(111)供热，通过温控仪(3)和热电耦(112)控制热解温度，由法兰(113)密封，反应器内部有丝网筐(2)用于装载热解物料、底部接有氮气保护系统，包括氮气瓶(7)、流量计(6)、进气阀(5)和氮气预热装置(4)，列管式冷凝器(8)冷却的液体通过一级冷凝管(18)进入液体收集瓶(11)，二级冷凝管(19)与二级冷凝系统(12)相连，一级冷凝管(18)和二级冷凝管(19)分别配有一级冷凝阀(9)和二级冷凝阀(10)，二级冷凝系统(12)浸泡在冰水(13)中，真空抽气系统包括真空泵(17)、真空表(16)和干燥器(15)。

2.如权利要求1所述的一种生物质梯度热解、分步收集制备燃料和化学品的装置，其特征在于：丝网筐(2)为不锈钢材质，网的孔径为0.1mm-5mm，装载热解物料后放入反应器，其直径比反应器内径小5-10mm，高度是反应器的三分之一至十分之一。

3.如权利要求1所述的一种生物质梯度热解、分步收集制备燃料和化学品的装置，其特征在于：一级冷凝管(18)通过分叉与A号位和B号位2个液体收集瓶(11)相连，液体收集瓶用胶塞(14)密闭，方便更换液体收集瓶(11)，胶塞(14)上插有一级冷凝管(18)和二级冷凝管(19)使液体收集瓶(11)与二级冷凝系统(12)连通。

4.如权利要求1所述的一种生物质梯度热解、分步收集制备燃料和化学品的装置，其特征在于：装置配有10-50个液体收集瓶(11)，A号位和B号位的液体收集瓶(11)轮流收集热解液，当A号位收集时与A号位液体收集瓶相通的冷凝阀开启，同时关闭与B号位液体收集瓶相通的冷凝阀；当B号位收集时与B号位液体收集瓶相通的冷凝阀开启，同时关闭与A号位液体收集瓶相通的冷凝阀，实现热解液分步收集。

5.如权利要求1所述的一种生物质梯度热解、分步收集制备燃料和化学品的装置，其特征在于：干燥器(15)内的干燥剂为氧化钙、氧化铝或无水硫酸镁。

6.如权利要求1所述的一种生物质梯度热解、分步收集制备燃料和化学品的装置，其特征在于：温控仪(3)有程序升温功能，升温速率为10℃/min-150℃/min。

7.利用权利要求1所述的装置进行生物质梯度热解、分步收集制备燃料和化学品的方法，包括以下步骤：

(1)将生物质装入丝网筐中，再将装有生物质的丝网筐放入反应器，将法兰拧紧封闭反应器，连接氮气保护系统、冷凝系统和真空泵系统，检查装置系统的气密性；

(2)开启真空泵，排除反应器内的空气，开启氮气进气阀辅助空气排除；

(3)开启温控仪，设置梯度升温程序，设置升温速率为10℃/min-150℃/min，在150-650℃温度范围内设置5-10个热解温度，每个温度的热解时间为5-30min；

(4)梯度升温程序设置完备后启动程序升温，开始热解；

(5)开启氮气预热装置，使氮气进入热解反应器的温度为150-600℃，氮气流量为10-1000ml/min；

(6)开始有热解液流出时，通过A号位和B号位的液体收集瓶切换分步收集热解液，液体收集瓶更换的时间为2-20min，更换液体收集瓶的方法为：当A号位收集时与A号位液体收集瓶相通的冷凝阀开启，同时关闭与B号位液体收集瓶相通的冷凝阀，用空瓶更换B号位的液体收集瓶，当A号位收集好后，关闭与A号位液体收集瓶相通的冷凝阀，开启B号位液体收集瓶相通的冷凝阀，B号位开始收集热解液，用空瓶更换A号位液体收集瓶，这样不断更换A号位和B号位的收集瓶，实现分步收集；

(7)分步收集到的液体分别进行分离纯化，制备得到燃料和化学品。