[发明专利]一种适用于生物质催化热裂解的高通量反应器

说明书

一种适用于生物质催化热裂解的高通量反应器，包括预热罐、固体粉末生物质进料器、平行流化床反应器、多通道气体分配器、多通道加热炉、温控系统、高分辨飞行质谱；气源与预热罐连接，预热罐通过多通道气体分配器与多通道加热炉连接；平行流化床反应器安装在多通道加热炉中；温控系统分别与多通道加热炉和高分辨飞行质谱连接；固体粉末生物质进料器与平行流化床反应器连接。本发明的优点：由多通道加热炉、多通道气体分配器、以及多个流化床反应器组成高通量催化热裂解反应系统，所有反应器统一控温。高通量反应系统可实现快速切换。采用多孔滤杯来实现催化剂、粉尘以及产物气体的分离。将产物直接接入到高分辨飞行质谱进行快速在线分析。

技术领域

本发明涉及生物质催化热裂解领域，特别涉及了一种适用于生物质催化热裂解的高通量反应器。

背景技术

作为不可再生的化石资源，随着其消耗量的增加，致使化石资源储量降低，而在开发化石资源的过程中，又会对环境造成影响。因此寻找开发新型能源已经势在必行，开发利用绿色环保可再生生物质资源便是优秀选项之一。生物质资源是植物通过利用光能吸取二氧化碳而产生的可再生资源，而我国生物质能储量丰富，仅仅从农业废弃物、能源林业和其他形式的能源作物的储量就相当于9亿吨标准煤，而具有可替代石油资源的薯类、高粱、甘蔗、木本油料、秸秆以及植物纤维素原料的储量可相当于2.7亿吨石油。由此可见我国生物质资源储量大，可利用潜力高。从我国的具体情况以及生物质能源的各种优势判断，开发和利用生物质能源是符合我国能源发展战略的。

生物质催化热裂解过程要求生物质快速的升温，目前在研究生物质催化热裂解的过程中，大都采用热解仪连接气相色谱与质谱连用来研究，采用该方法进行生物质催化热裂解的过程时，生物质以及催化剂的装载量很小，生物质进料量仅仅为毫克级别，再加上装料仓快速的升温速率，从而可以保证生物质在反应过程中具有良好的传热效果。然而这也限制了其对于生物质催化热裂解过程的研究，由于采用裂解仪，生物质在其料仓内气化之后通过催化剂床层，这种脉冲式的进料限制了催化剂与生物质用量比例的考察，且对催化剂的寿命也无法考察。本发明中设计的固体粉末进料器，可以实现在流化床工作状态下的不同粒径固体粉末的间歇性进料，同时其加料量可以从20毫克到15克之间进行调变，从而可以实现不同催化剂与生物质原料量条件下的反应，对于生物质催化热裂解反应的研究更为有利。同时采用气相色谱与质谱连用，其分析样品的时间较长，高分辨飞行质谱可以即时监测样品，采用高分辨飞行质谱对于生物质催化热烈解的反应过程的研究过程更为完整。

Symyx以及Avantium公司开发的高通量反应器对于本发明的设计有所启发，但上述两个公司并未设计具有快速升温以及固体进料的的高通量反应单元，由于生物质催化热裂解的反应需要生物质的快速升温以及生物质固体粉末的间歇性加入，所以已经存在的高通量反应器无法满足生物质催化热裂解的需求，所以文中设计了多通道的流化床反应器，可以实现生物质原料的快速升温，并且设计了具有固体粉末间歇性加入的固体固体粉末生物质进料器，从而满足生物质催化热裂解反应的需求。生物质催化热裂解的气化产物并不稳定，反应与分析之间的时间过长，会影响结果的分析，Symyx以及Avantium公司的高通量反应器都采用气相色谱以及质谱对于反应产物进行分析，该方法不适于生物质催化热裂解产物的检测，本发明选用高分辨飞行质谱对于生物质催化热裂解的气化产物进行检测，可以快速的进行产物的分析，从而得到未经过变化的气化产物信息。

发明内容

本发明的目的是为了实现生物质以及其他固体碳氢化合物的催化热裂解的高效评选，特提供了一种适用于生物质催化热裂解的高通量反应器。

本发明提供了一种适用于生物质催化热裂解的高通量反应器，其特征在于：所述的适用于生物质催化热裂解的高通量反应器，包括预热罐2、固体粉末生物质进料器3、流化床反应器4、多通道气体分配器5、多通道加热炉6、温控系统7、高分辨飞行质谱8；