[发明专利]一种序批式生物质液化工艺

说明书

本发明涉及一种序批式生物质液化工艺，该工艺采用间接换热方式直接回收已经裂解液化生物质中的热能，工艺包括两组或两组以上并联设置的序批式生物质液化单元、与序批式生物质液化单元配合使用的高温导热油循环管路以及低温导热油循环管路。与现有技术相比，本发明工艺原理简单，工艺系统整体压力低，占地面积小，投资少，是制造生物质燃料的一种很好的选择，SBH反应器采用间接换热方法直接回收已经裂解液化生物质中的热能，使用设备少，回收效率高，并且SBH反应器在整个生物质液化过程中，始终保持封闭状态，无蒸汽释放，无需添加催化剂，压力由相应温度下水的饱和蒸汽压控制，热能损失少，生物质中有机挥发份损失少，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于可再生能源技术领域，涉及一种生物质处理工艺，尤其是涉及一种序批式生物质液化工艺。

背景技术

随着化石能源日益枯竭，人类对于可再生生物质能源的兴趣日益提高，世界各国都投入了大量资金和人力，开发生产可再生能源的工艺。所有化石能源其实最早也来源于生物质，经过上亿年的地质变迁，生物质中的水分被逐渐析出，生物质中的微观结构也发生了变化，变成了我们今天使用的石油、天然气、煤等，统称为化石能源。我们现在开发的各种可再生生物质能源技术就是要缩短生物质演变的时间，用很短的时间完成大自然需要上亿年才能完成的转变。

开发可再生生物质能源的关键是要破解生物质的原有结构，并将其中大量的水分除去。仿照大自然制造化石能源的过程，首先需要对生物质进行液化，然后在液体中提取人类所需要的能源。

连续式生物质液化(Continuous Biosolid Hydrolysis，CBH)是当前制造生物质燃料的主要方法。在CBH中，含有大量水分的生物质固体通过连续工艺，加温加压，再热能回收，冷却，减压，脱水干燥，即可获得具有较高热值的生物质燃料。生物质CBH中，用于加热生物质的大部分热能被回收，热能的利用效率达到了最高。另外，在CBH中，如果运行工况不变，所有的设备一旦稳定运行，无需频繁操作和调整，这就大大降低了对系统自动控制的要求。

连续式生物质液化CBH虽然具有很多优点，但也存在一些缺陷。首先，CBH的整体压力较高，习惯于使用低压设备的用户往往不愿意使用高压设备；其次，由于系统的压力较高，整个系统的工艺环节较多，系统投资也偏大，这也是许多用户不能接受的；第三，CBH的设备较多，系统复杂，占地面积也相对较大。

为了简化CBH系统，降低系统压力，目前，有多个厂家(特别是在欧洲)研发水热碳化工艺(Hydro Thermal Carbonization，HTC)。HTC工艺的生物质碳化过程在一个反应罐中完成，物料加热靠向罐内输入高温蒸汽实现。反应器中加入酸性催化剂后，生物质碳化的温度可以降低至200℃，系统压力可以降低至2.0MPa。HTC系统处理能力的提高和生产的连续性靠安装多个HTC反应罐实现。

由于HTC工艺中物料加热靠向罐内输入高温蒸汽实现，为了保证蒸汽能够在低压环境下连续输入，HTC反应罐需要在蒸汽注入时不断减压。频繁减压，增加了系统的复杂性。另外，减压靠释放反应罐中的蒸汽实现，生物质中一部分有机挥发物质也同时蒸发，这使得最终碳化产品中的热值相应减少。HTC系统的能量回收是依靠回收蒸汽的显热和潜热实现，由于反应罐释放的蒸汽温度很低，回收后的能源温度更低，这种低值能源很难被利用，故HTC系统的能耗较高。

HTC工艺的初衷是要通过一个反应罐完成全部生物质碳化过程，从而简化CBH系统，减少投资和占地。但由于增加了蒸汽释放、蒸汽冷凝、热能回收等环节，工艺逐步复杂。HTC的多个工程实例表明，其整体工艺的投资和占地面积与连续式CBH系统比较都不相上下。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可通过间接媒质回收碳化后生物质液体的能源，回收效率高，占地面积小，经济实用性好的序批式生物质液化工艺。