[发明专利]一种生物质化学链热解制油气的装置及方法

权利要求书

1.一种生物质化学链热解制油气的装置，其特征在于主体结构包括空气反应器、快速热解反应器、返料管、射流管I、下行管、气化反应器、流动控制阀、气体分布板I、气体分布室I、旋风分离器I、旋风分离器II、储料器、射流管II、旋风分离器III、气体分布板II、气体分布室II和固体排渣口；空气反应器的顶部连接旋风分离器I，旋风分离器I的底部连接返料管，快速热解反应器的左右两侧对称设置射流管I和射流管II，射流管I与返料管的底部连接，射流管II上连接储料器；快速热解反应器与下行管上下连接组成反应器，快速热解反应器的顶部与旋风分离器II相连，下行管与气化反应器相连，伸入气化反应器内物料以下；气化反应器的下部通过流动控制阀与空气反应器相连，气化反应器的顶部与旋风分离器III相连；空气反应器底部自上而下依次设有气体分布板I和气体分布室I，为空气反应器提供空气；气化反应器底部自上而下依次设有气体分布板II和气体分布室II，为气化反应器提供气化介质；生物质物料通过储料器、射流管II进入快速热解反应器与来自射流管I的多功能复合载氧体进行射流混合；固体排渣口竖直穿过气体分布室II和气体分布板II，将气化反应器内的部分失活载氧体和生物质灰排出。

2.根据权利要求1所述生物质化学链热解制油气的装置，其特征在于所述空气反应器为提升管式的快速反应器，快速热解反应器为气固向上快速反应器，气化反应器为鼓泡流化床或湍动流化床反应器；快速热解反应器与下行管同径，与气化反应器的直径之比小于1/2；射流管I和射流管II与快速热解反应器成60～120°角度；流动控制阀为环路密封阀、U型阀、V阀、L阀中的一种，气体分布板I和气体分布板II为多孔板、风帽板、微孔板中的一种。

3.一种如权利要求2所述装置实现生物质化学链热解制油气的方法，其特征在于热解制油气时，多功能复合载氧体的氧化反应为生物质热解反应和气化反应分别提高热量和晶格氧，并为生物质热解反应和气化反应提供催化作用，具体过程为：

(1)将多功能复合载氧体通过射流管I和射流管II分别预装在空气反应器和气化反应器内，调节气体分布室I、射流管I、流动控制阀和气体分布室II的气体流量，使多功能复合载氧体循环稳定流动；

(2)空气反应器、快速热解反应器和气化反应器达到指定温度后，粒径为0.01～5mm生物质颗粒在射流介质的夹带作用下通过射流管II进入快速热解反应器，与从空气反应器来的高温多功能复合载氧体在快速热解反应器内进行撞击混合、反应、调质，生成的生物油向上经过旋风分离器II的分离和急冷得到快速热解油和热解气，多功能复合载氧体和热解生物质焦向下通过下行管进入气化反应器；

(3)多功能复合载氧体和热解生物质焦与气化剂在气化反应器内进行气化反应；

(4)反应后的多功能复合载氧体进入空气反应器进行氧化反应，循环步骤(2)，实现生物质的连续热解和气化反应。

4.根据权利要求3所述生物质化学链热解制油气的方法，其特征在于所述空气反应器内的表观气速为0.5～5m/s，射流管I和射流管II内的表观气速0.1～5m/s，气化反应器内操作气速为0.01～1m/s，空气反应器、快速热解反应器和气化反应器的操作温度为600～950℃，操作压力为0.1-1Mpa。

5.根据权利要求3所述生物质化学链热解制油气的方法，其特征在于所述多功能复合载氧体由催化和脱氧功能组分、载氧体功能组分和惰性载体组分三部分组成，催化和脱氧功能组分为Mg、Ca、Ba、Sr碱金属氧化物的一种或几种，含量为5～50％，载氧体功能组分为Fe、Ni、Cu、Mn、Co过渡金属氧化物的一种或几种，含量为5～50％，其他含量由惰性载体补足，惰性载体组分为SiO₂或Al₂O₃。

6.根据权利要求3所述生物质化学链热解制油气的方法，其特征在于所述生物质物料包括植物秸秆、木材、微藻、餐厨垃圾、城市垃圾、工业废弃物，所述气化剂包括CO₂、水蒸气、含碳原料热解气或气化气中的一种或几种。