[发明专利]一种连续式生物质热裂解方法及设备

说明书

本发明公开了一种连续式生物质热裂解方法及设备，设备包括加料装置、一级反应釜、二级反应釜、三级反应釜、加热装置、排炭装置和第一抽气装置；加料装置连接一级反应釜，一级反应釜连接二级反应釜顶部的进料口一，加热装置安装在三级反应釜的底部，排炭装置连接三级反应釜的底部，排炭装置用于将生物质碳化后形成的炭层排出；第一抽气装置连接三级反应釜的底部，第一抽气装置抽取一级反应釜、二级反应釜和三级反应釜内的气体使得气体经过炭层后离开，本发明生物质裂解设备能够将气体全部转化为由不可凝气体组成的可燃气体；提高生物质热裂解的效率，便于后期对可燃气体的使用。

技术领域

本发明涉及生物质热裂解技术领域，尤其涉及一种连续式生物质热裂解方法及设备。

背景技术

生物质热裂解是指生物质在真空或其他缺氧环境中利用热能切断生物质大分子中碳氢化合物的化学键，使之转化为小分子物质的热降解过程；最终生成的产物一般是液体生物油、可燃气体和固体生物炭。现有技术中生物质热裂解的普遍做法是在真空容器内对生物质进行升温，将最终产生的生物炭和气体分离；这种气体在分离后温度降低，气体中的大量可凝气体将冷凝为液体(主要是焦油)，影响后续对气体的使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是改进生物质热裂解工艺，对生物质热裂解产生的混合气体中的可凝气体进行二次裂解，使得混合气体的最终成分均为不可凝气体。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种连续式生物质热裂解方法，包括如下步骤：

步骤1：将生物质置于真空环境中炭化，使生物质依次经过常温～240℃、240～400℃和400℃以上的温度环境，最终得到炭层；

在常温～240℃温度中，生物质内的纤维素大分子中的部分葡萄糖开始脱水，生物质中各类挥发物析出，生物质原料发生较大的质量损失；生物质本身虽然达到着火点，但由于缺氧环境，并不能发生燃烧，也不能产生气相火焰；

在240～400℃温度中，葡萄糖的苷键、部分碳氧以及碳碳键开始断裂，产生新的低分子挥发性化合物；

在400℃以上的温度环境下，纤维素大分子的残余部分进行芳环化，逐步形成石墨结构，最终形成生物炭。

步骤2：持续加热使得炭层温度达到1050℃以上；

步骤3：抽取步骤1所产生的气体，使气体经过温度在1050℃以上的炭层；气体在炭层内进行二次裂解反应，例如气体中的焦油所蕴含的糖、醛、酮以及愈创木酚类等含氧化合物发生剧烈分解，生成苯酚及其衍生物；温度越高，酚类产率越低，经过二次裂解反应，步骤1中的气体将全部转化为不可凝气体组成的可燃气体；

步骤4：分离气体和炭层，分别排出可燃气、生物炭和液体。

为了提高生物质热裂解的效果，一般在步骤1之前，将生物质置于常温～120℃温度环境中脱水，此阶段仅仅起到干燥生物质的作用，生物质仅发生脱水这一物理变化。

分离出的气体中含有炭粉颗粒，在步骤4中可以对气体进行除尘后排出。

本发明还提供了一种连续式生物质热裂解设备，包括加料装置、一级反应釜、二级反应釜、三级反应釜、加热装置、排炭装置和第一抽气装置；

加料装置连接一级反应釜，一级反应釜连接二级反应釜顶部的进料口一，二级反应釜连接三级反应釜，加热装置安装在三级反应釜的底部，排炭装置连接三级反应釜的底部，排炭装置用于将生物质碳化后形成的炭层排出；第一抽气装置连接三级反应釜的底部，第一抽气装置抽取一级反应釜、二级反应釜和三级反应釜内的气体使得气体经过炭层后离开一级反应釜、二级反应釜和三级反应釜，气体在高温炭层内进行二次裂解。