[实用新型]利用磁性离子液体定向调控液相催化生物质热裂解的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种利用磁性离子液体定向调控液相催化生物质热裂解的装置，属于生物质资源开发利用技术领域。

背景技术

随着全球不可再生能源资源的日益枯竭，化石能源开发过程中造成严重的生态破坏和利用过程中产生大量的温室气体二氧化碳等问题的日趋突出，迫切要求寻找替代能源及开发高效节能技术。生物质是由纤维素、半纤维素和木质素交错连接而成的复杂化合物，资源含量丰富，作为一种可再生、产能高、含污染物质少的含碳资源，可逐步替代部分化石燃料，对缓解能源危机及减少环境污染有重要意义。

近年来，国内外已开展了大量生物质裂解热力学、动力学、裂解机理、裂解反应器等方面的研究工作。例如，大量研究表明存在过渡金属盐、金属氧化物、碱金属盐等作为催化剂时对催化裂解生物质裂解温度、产物组成分布、抑制聚合等都有显著影响；生物质的粒径越小越有利于其裂解转化；含水量的增加会导致生物质转化率下降。

生物质热裂解技术转化速率快，可利用低能耗获得具有较高热值的燃料气、燃料油或高附加值的化工原料，是能满足我国发展需求的生物质再生利用的前景性技术。

目前，生物质的热裂解过程及裂解产物的演化复杂多变，生物质资源再生利用效率非常低，若能根据裂解产物的性质和价值，有选择性的进行催化热裂解，控制其裂解生成具有高利用价值的燃料或化工原料，提高生物质资源的利用率，这对生物质资源的开发利用将具有重大意义。

专利申请《一种纤维类生物质定向热降解的方法》（公开号：CN101787006A）介绍了将纤维类生物质粉碎后，加入一定浓度的定向热降解催化剂预处理，搅拌、过滤，并用去离子水洗涤，在80～120℃温度下干燥，在250～600℃范围内进行快速裂解，能得到高含量的糠醛，左旋葡烯糖和左旋葡聚糖等。但该方法操作过程繁琐、适用范围小以及难以灵活控制裂解产物的种类。

专利申请《一种用于生物质加氢液化的过渡金属离子液体催化剂》（公开号：CN102407161A）提供了一种用于生物质加氢液化的过渡金属离子液体催化剂，该催化剂充分利用了离子液体系的强溶解性、不挥发、性质稳定等优点，能够有效地促进生物质的加氢转化，提高液相产物收率。但该复合型催化剂难以回收重利用，并且生物质加氢转化的液相产物依然复杂不可控。

磁性离子液体是一种新型具有磁性的绿色溶剂，除了具有传统有机溶剂的优点，还有许多独特的性能，如热稳定相良好，呈现较宽的液态可操作范围，蒸汽压低，不挥发，不易燃易爆，具有良好的导电性和溶解性等。磁性离子液体一般是由不对称的有机阳离子和含磁性过渡金属元素的阴离子组成，具有强极性，对有机或无机材料具有良好的溶解性。在分离方面，磁性离子液体可通过外加磁场实现快速分离和回收利用，避免了使用精馏、萃取等传统方法而造成环境污染和资源浪费等问题；在催化方面，磁性离子液体绝大多数都含有过渡金属元素，因而可以专门针对某些反应体系，设计并开发出具有良好金属催化效果的催化体系，又可通过外加磁场对催化体系进行控制，使反应体系能够达到最佳的效果；在传质传热方面，良好的热稳定性、分散性以及磁可控性，使得磁性离子液体成为新型的绿色磁性介质，通过磁场控制，可以使磁性离子液体在反应设备中均匀的分布和自由的移动，达到良好的传质传热效果。

本发明由此提出了一种利用磁性离子液体定向调控催化生物质裂解的方法及装置，能够调控生物质的热裂解过程，大大提高了生物质资源的利用效率，并且对环境友好、操作工程简单，对生物质资源的开发利用具有重大意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用磁性离子液体定向调控催化生物质热裂解的装置，该装置包括磁场发生器1、反应器2、加热器3、产物收集装置4、温度控制器5、光滑斜面梯6、磁性离子液体收集装置7、挥发类液体产物收集装置8、气体收集装置9、冷凝装置10、原料入口11；其中原料入口11设置在反应器2上端，反应器2内设置有加热器3和光滑斜面梯6，光滑斜面梯6与磁性离子液体收集装置7连通，产物收集装置4和磁性离子液体收集装置7分别与反应器2连接且连接处分别设置有阀门，反应器2通过冷凝装置10与挥发类液体产物收集装置8连接，挥发类液体产物收集装置8与气体收集装置9连通，温度控制器5设置在反应器2上并与加热器3连接并按常规方法对其进行温度控制，可移动的磁场发生器1设置在反应器2周围形成可覆盖反应器2的磁场工作区域。

所述光滑斜面梯6的倾斜角度为30°～60°。

所述加热器3为加热棒、倒“U”型加热棒或螺旋式加热棒；通过导线直接与温度控制器连接，并受温度控制器控制。