[发明专利]一种生物质快速热解装置及工艺

说明书

本发明涉及一种生物质快速热解装置及工艺，其装置包括热解反应器、催化剂分级分离系统、催化剂再生器和产物冷凝分离器；热解反应器包括混合升温区、热解反应区和热解过滤区；热解反应区与热解过滤区通过第一格栅分开；混合升温区顶部设有物料进口和第一催化剂进口；热解反应区下部设有返料阀通过第一返料器与催化剂再生器连接；热解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；热解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，调节阀通过第二返料器与催化剂再生器进口连接。该装置使得生物质能够在热解反应器中同时完成二级热解及过滤，降低液体产物的含灰率。

技术领域

本发明涉及能源利用领域，具体涉及一种生物质快速热解装置及工艺。

背景技术

解决能源问题对于世界经济增长具有重大的战略意义。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。

生物质在不同的反应条件下进行热解时，都会生成气体、液体和固体三相产物。目前存在的反应系统由于原料在反应过程中摩擦严重，易产生大量粉尘，导致反应生成的气态产物中含大量粉尘，冷凝后存在于液体燃料中，影响了液体燃料的后续利用。另一方面，快速热解工艺需要热解生成的气态产物要快速冷凝成液体燃料，才能保证液体收率，而且得到的液体产物中重组分含量较多，也限制了液体燃料的后续利用途径。

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装置，使得生物质能够在一个热解反应器中完成二级热解，并实现气相产物快速过滤，有效降低液体产物的含灰率，提高液体产物的收率和质量。

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装置，包括热解反应器、催化剂分级分离系统、催化剂再生器和产物冷凝分离器；

所述热解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热解过滤区；所述热解反应区与热解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催化剂再生器连接；所述热解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；所述热解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，调节阀通过第二返料器与催化剂再生器进口连接；

所述第一催化剂进口和第二催化剂进口分别与催化剂分级分离系统连接，所述催化剂再生器出口与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通过第一格栅进入热解过滤区，与热解过滤区中的催化剂接触再次进行热解反应，降低了产物重组分含量，显著提高了液体产物质量，而热解过滤区中的催化剂由第二催化剂进口进入。

同时，热解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热解过滤区的催化剂过滤并随之下移排出。热解过滤区的宽度和催化剂的粒度等决定了由热解反应区生成的气相产物在热解过滤区的停留时间。