[发明专利]生物质下行床快速催化热解系统和热解生物质的方法

说明书

技术领域

本发明属于化工领域，具体而言，本发明涉及生物质下行床快速催化热解系统和热解生物质的方法。

背景技术

生物质能是地球第四大资源，仅次于煤炭、石油、天然气，同时也是储量最大的可再生能源。生物质具有分布广泛、储量丰富、可再生性、低污染性等特点，是最具潜力的化石能源替代能源之一。

目前，生物质能的能源化利用方式主要以发酵生产燃料、沼气，气化，快速热解，炭化为主。其中，发酵生产燃料、沼气主要应用草本植物，该技术生产周期长，产率较低等缺点限制其发展；气化生产燃气技术则由于燃气热值低，多应用于发电、工业供气方面，有一定的局限性；炭化技术得到的产品主要以固体生物炭为主，难以替代化石能源规模化应用；快速热解是指在无氧或限氧的条件下，将生物质快速升温至550℃左右，生成生物油、生物炭和热解气的过程。热解技术是唯一一种将生物质能源直接转化为液体燃料的技术。然而，经过热解技术得到的生物油组分极为复杂，pH值较低、含氧量高、热稳定性较差、粘度大等缺点使得生物油难以直接利用和储存。此外，生物油的后处理过程复杂、效果不佳且成本较高，使其难以工业化应用。生物质快速催化裂解的方法来提高生物油的产率、提升生物油品质是目前生物质能源化利用的主要方向。目前，生物质快速催化裂解中催化剂主要以与原料混合添加、裂解油气滤过催化层的方式为主，其中混合添加难以实现催化剂的均匀催化，滤过催化层的方式则需外加热源保证催化层温度，且催化层易结焦失活。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出生物质下行床快速催化热解系统和热解生物质的方法，采用该系统和方法能有效提高生物油的产率及品质，工艺简单，适合工业化推广。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种生物质下行床快速催化热解系统，包括：

回转窑干燥器，所述回转窑干燥器具有生物质入口和干燥生物质出口；

料仓，所述料仓与所述干燥生物质出口相连；

快速催化热解炉，所述快速催化热解炉包括：

料斗，所述料斗设置在所述热解炉的顶部且分别与所述热解炉的物料入口和所述料仓相连；

锥形分料器，所述锥形分料器设置在所述热解炉的物料入口的正下方；

辐射管，所述辐射管沿所述热解炉的高度方向多层布置，每层具有多根沿水平方向彼此平行均匀分布的辐射管，

其中，沿所述热解炉的高度方向布置的辐射管彼此平行并且错开布置，辐射管根数的布置方式为：沿所述热解炉竖直方向，辐射管层中的根数依次为N、N+1、N、N+1，由此使得辐射管根数交替布置，N≥1，其中，辐射管根数为N+1的辐射管层中，各辐射管的中心轴处于同一个第一水平面，辐射管根数为N的辐射管层中，各辐射管的中心轴处于同一个第二水平面；

导料板，所述导料板的上端固定在所述热解炉的侧壁上，并且所述导料板的下端以与所述热解炉的侧壁呈15°-45°夹角的方式向所述热解炉内部下方延伸，其中，所述导料板的上端处于所述第一水平面上，所述导料板的下端处于所述第二水平面上；

催化剂喷口，所述催化剂喷口设置在所述热解炉竖直高度H的1/15H-2/3H区间内，且位于所述导料板下端的正下方，其中，所述催化剂喷口被设置成使得催化剂喷入方向与辐射管长度方向垂直，以及

颗粒床除尘装置，所述颗粒床除尘装置与所述热解炉的热解油气出口相连。

采用上述实施例的生物质下行床快速催化热解系统，将生物质原料在回转窑干燥器内经过干燥后，暂存在料仓内，并输送至料斗中，生物质原料经锥形分料器分离后均匀下落，下落过程中生物质原料与辐射管直接接触，同催化剂采用催化剂喷口喷入，使催化剂与物料及热解油气充分接触，发生快速催化裂解反应，提高催化效率。

另外，根据本发明上述实施例的生物质下行床快速催化热解系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，在所述颗粒床除尘装置与所述热解炉的热解油气出口之间进一步包括：

一级旋风分离器，所述一级旋风分离器与所述热解炉的热解油气出口相连；

二级旋风分离器，所述二级旋风分离器分别与所述一级旋风分离器和所述颗粒床除尘装置相连；以及

灰斗，所述灰斗分别与所述一级旋风分离器和所述二级旋风分离器相连。

在本发明的一些实施例中，上述实施例的生物质下行床快速催化热解系统进一步包括：