[发明专利]一种生物质快速热解提质净化装置及工艺

说明书

本发明涉及一种生物质快速热解提质净化装置及工艺，其装置包括多功能反应器、热解催化剂分级分离系统、提质催化剂分级分离系统、热解催化剂再生器、提质催化剂再生器和产物冷凝分离器。该装置使得生物质能够在一个反应器中同时实现热解、提质与净化的功能。

技术领域

本发明属于能源利用领域，具体涉及一种生物质快速热解提质净化装置及工艺。

背景技术

解决能源问题对于世界经济增长具有重大的意义。煤炭、石油和天然气等化石燃料的长期使用，造成了严重的环境污染和温室效应。此外，化石燃料为不可再生能源，从长远看液体燃料短缺将成为困扰人类发展的大问题。

生物质能是唯一可转化为液体燃料的一种可再生能源。鉴于生物质分布分散，形态各异，能量密度低以及受季节限制的原因，现有技术中采用生物质热化学液化，将生物质部分或全部转化为能量密度大、易于存贮和运输的液体燃料。该方法不存在产品规模和消费地域限制，是环境友好性、最有希望的石油替代品。因此，生物质快速热解技术将是本世纪最有工业化发展潜力的技术，是国内外生物质液化研究和开发的重点和热点。

然而，现有技术中生物质快速热解液化的热解油品质较差，缺少高附加值、大用量的利用途径。由于生物重油粘度高、含氧量高、极性强、热值低、酸度高、腐蚀强、极易聚合、稳定性差等缺陷，必须进行精制改性。此外，生成的液体燃料中含有细灰，也制约了生物质燃料油的使用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种生物质快速热解提质净化装置，使得生物质能够在一个反应器中同时实现热解、提质与净化的功能。

本发明针对上述的技术问题所提供的技术方案为：

一种生物质快速热解提质净化装置，包括多功能反应器、热解催化剂分级分离系统、提质催化剂分级分离系统、热解催化剂再生器、提质催化剂再生器和产物冷凝分离器；

所述多功能反应器包括混合升温区，设置在混合升温区下端的热解反应区以及位于热解反应区侧端的提质过滤区；所述热解反应区与提质过滤区通过第一格栅分开；

所述混合升温区顶部设有物料进口和第一催化剂进口；所述热解反应区下部设有返料阀，并通过第一返料器与热解催化剂再生器连接；所述提质过滤区顶部设有第二催化剂进口，下部设有调节阀，侧部设有气相产物出口；所述提质过滤区与气相产物出口通过第二格栅分开，气相产物出口与产物冷凝分离器连接，调节阀与提质催化剂再生器进口连接；

所述第一催化剂进口与热解催化剂分级分离系统连接，所述第二催化剂进口与提质催化剂分级分离系统连接；所述热解催化剂再生器出口与热解催化剂分级分离系统进口连接，所述提质催化剂再生器出口与提质催化剂分级分离系统进口连接。

上述的技术方案中，生物质由物料进口进入，而热解催化剂由第一催化剂进口进入，两者通过相互碰撞在混合升温区实现快速混合升温，并迅速进入热解反应区开始剧烈反应，热解反应区生成的气相产物经过第一格栅进入提质过滤区，与提质过滤区中的提质催化剂接触进行提质净化，其中提质过滤区中的提质催化剂由第二催化剂进口进入。

同时，提质过滤区也起到了过滤气相产物中粉尘的作用，气相产物携带的粉尘颗粒被提质过滤区的提质催化剂过滤并随之下移排出。提质过滤区的宽度和提质催化剂的粒度等决定了由热解反应区生成的气相产物在提质过滤区的停留时间。

反应结束后，热解催化剂及未完全反应的半焦通过第一返料器进入热解催化剂再生器内进行再生处理，之后进入热解催化剂分级分离系统，分离后的热解催化剂根据不同粒径分别进入多功能反应器、第二返料阀或外排；而反应后的提质催化剂则进入提质催化剂再生器内进行再生处理，之后进入提质催化剂分级分离系统，分离后的提质催化剂根据不同粒径分别进入多功能反应器或外排；此外，气相产物经过气相产物出口最终进入产物冷凝分离器进行分离，最终得到生物气、木醋液、生物轻油和生物重油等。