[发明专利]催化剂再生的生物质连续催化热解方法及一体化装置

说明书

本发明公开了一种催化剂再生的生物质连续催化热解方法及一体化装置，所述方法包括在无氧的环境下将催化剂再生区加热升温，立式石英管的热解区和焦油脱除区、催化重整区接收相应的辐射热量，生物质在热解区热解后产生热解气和生物炭，生物炭构成焦油脱除区，热解气被脱除焦油、裂解催化、冷凝收集；催化重整区中的催化剂失活后，被收集到失活催化剂收集区，然后通过螺旋给料器送入到催化剂再生区，实现失活的催化剂的再生，然后回到催化重整区。所述一体化装置将普遍分离的催化热解与催化剂再生两个过程联系在同一套装置内，实现热量的分级利用、能量利用效率高、节能环保，可广泛地适用于生物质热解领域，应用前景较广。

技术领域

本发明涉及一种提高生物质催化热解效率的一体化方法，具体涉及催化剂再生的生物质连续催化热解方法及一体化装置。

背景技术

随着人们生活水平的日益提高，对于能源的消耗以及废弃物的产生日渐增长。一方面是日发枯竭的化石能源，另一方面则是能源的不完全利用导致废弃物的堆积成山。这两个问题使得能源的高效合理利用变地迫在眉睫。相较于化石能源这种不可再生的资源，可再生的生物质资源的前景广阔。现如今生物质资源丰富，但转化利用的技术还不成熟，因而探究更好的生物质转化利用手段是许多研究人员正在努力的方向。

对于生物质的热解研究，国内外都有很多，并已形成了一定的理论基础。在生物油精制方面，目前比较常见的方法是催化热解法和催化加氢脱氧法。催化热解法的技术主要是在环境压力下进行热解实验，然后将所产生的热解气在催化剂中进行催化重整，裂解出类汽油的轻质油分。这一方法相较于催化加氢脱氧法，省去了加压过程，使实验操作流程简单化、便捷化和经济化。

在生物质催化热解时，焦油是会必然生成的物质，而且生物质的挥发分含量高的特点决定了生物质热解过程中产生的焦油量要比煤产生的要多，这一特点严重制约了生物质热解技术的发展。所以脱除焦油是生物质热解发展的一个关键问题。

ZSM-5常被应用于生物质催化热解反应中，它能够在一定程度上改善生物油的品质。但ZSM-5的孔径较小，对于大分子反应扩散阻力较大，反应物易在其表面结焦失活，所以减少催化剂的失活是对催化剂高效利用的一个重要方面。ZSM-5的热稳定性很高，是已知沸石中热稳定性最高者之一，可以经受再生催化剂时的高温。而一般在900℃下就可烧除ZSM-5中的积碳，恢复催化剂的活性，实现再生回收。

生物质热解后的固体产物为生物炭，生物炭由于其疏松多孔的结构，灰分中含有较多的碱金属碳酸盐，具备催化转化与催化裂解焦油的基本条件，因而生物炭具有成为脱除焦油的廉价催化剂的潜质。利用生物炭进行焦油脱除可以减少商用催化剂的失活及使用量，降低反应成本。但生物炭仅在700℃以上才会对脱除焦油发挥作用。而生物质的最佳热解温度被普遍认为在500℃左右。

通常生物质热解与催化剂再生都是分开进行，存在能耗较高的问题。考虑到生物质热解、脱除焦油以及催化剂再生所处的最佳反应温度呈梯度分布，开发一种利用这一温度梯度来对能量及反应物料进行高效合理利用的方法与装置。

发明内容

为克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的是提供一种对能量高效利用、催化剂可再生回收的提高生物质热解油品质的连续催化热解方法及其装置。

为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案。