[发明专利]一种生物质催化热解耦合在线提质制取液体燃料反应装置

说明书

本发明提供了一种生物质催化热解耦合在线提质制取液体燃料反应装置，属于生物质高值化利用领域。本装置包括给料系统、热解反应系统、焦炭收集系统、在线催化提质系统、多级可控冷凝系统、气体在线检测收集系统。本发明装置具有在氮气、氢气、甲烷气等不同气氛下对生物质进行催化热解、热解挥发分在线催化提质、提质挥发分可控分级冷凝、不可冷凝气体在线检测收集等功能。该装置结构紧凑，灵活多变，操作方便，运行稳定可靠，能够实现对生物质的高效转化和即用型生物燃料的直接制取。

技术领域

本发明属于生物质高值化利用领域，尤其涉及一种生物质催化热解耦合在线提质制取液体燃料反应装置。

背景技术

生物质能是唯一可以直接转化为含碳液体燃料的可再生能源，利用生物质代替石油生产车用及航空用液体燃料不仅有助于减少对化石燃料的依赖，而且还可以显著减少CO₂等温室气体的排放，最终实现构建清洁、安全、可靠的多元化能源供应体系。

在众多的生物质液化利用技术中，热解技术能够高效地以连续和工业化的生产方式将生物质转变为易储运、能量密度高的液体生物油。然而，生物质直接热解制得的生物油具有高含水量、低热值、高含氧量、高酸性与腐蚀性、低稳定性和高粘度等诸多不良特性，同汽柴油以及航空燃油馏分的燃料特性相差较远，难以直接作为燃料使用。为了改善生物油的品质，通常采用催化裂化和催化加氢等手段来对热解冷凝后的生物油进行提质改性，但生物油的高含氧量使其在提质的过程中很容易出现不安定组分缩合缩聚和催化剂严重失活等问题。此外，生物油提质过程中热解挥发分冷凝再升温带来的能量损失以及额外增加的设备成本也限制了其作为工艺路线的经济竞争性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是改善生物质热解制备生物油的品质以提高其能量品位，同时避免生物油提质过程中出现的诸多问题，为了解决上述问题，本发明提供一种生物质催化热解耦合在线提质制取液体燃料反应装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种生物质催化热解耦合在线提质制取液体燃料反应装置，包括给料系统、热解反应系统、焦炭收集系统、在线催化提质系统、多级可控冷凝系统、气体在线检测收集系统；所述给料系统通过气路连接管道和下料斜管分别与热解反应系统相连；所述热解反应系统通过法兰盘与焦炭收集系统相连；所述焦炭收集系统通过第一三通阀与在线催化提质系统相连；所述在线催化提质系统通过连接管道与多级可控冷凝系统相连；所述多级可控冷凝系统通过第二三通阀与气体在线检测收集系统相连。

进一步地，所述给料系统包括圆盘拨片连续给料器、下料斜管和循环冷却水装置；所述圆盘拨片连续给料器与下料斜管相连；所述下料斜管与热解反应系统中的热解反应器连接；所述圆盘拨片连续给料器包括料仓、搅拌器、精细拨片、粗拨片、圆盘和电机；所述料仓内装有生物质原料和催化剂；所述精细拨片和粗拨片固定于料仓的底座上；所述搅拌器设置于料仓内，并固定在圆盘上；所述圆盘与电机相连；所述电机带动圆盘转动，粗拨片和精细拨片共同作用，将料仓中落下的拌有催化剂的生物质原料拨至下料斜管；所述下料斜管周围设有循环冷却水装置；所述循环冷却水装置包括循环冷却水套、第一循环冷却水出口和第一循环冷却水进口。

进一步地，所述热解反应系统包括气体预热器、热解反应器、焦炭燃烧器、鼓风机和法兰盘；所述气体预热器的一端与热解反应器相连；所述焦炭燃烧器和热解反应器相连；所述鼓风机和焦炭燃烧器相连；所述热解反应器通过法兰盘与焦炭收集系统中的焦炭罐相连；所述热解反应器的加热方式为电加热套供热或焦炭燃烧器燃烧供热。

进一步地，所述焦炭收集系统包括焦炭罐和焦炭过滤器；所述焦炭罐和焦炭过滤器相连；所述焦炭过滤器和在线催化提质系统中的第一三通阀相连。

进一步地，所述在线催化提质系统包括第一三通阀、供氢装置和提质反应器；所述供氢装置包括依次相连的储液罐、电动泵和汽化器；所述第一三通阀分别与焦炭收集系统中的焦炭过滤器、供氢装置中的汽化器和提质反应器连接。所述电动泵包括但不限于蠕动泵、注射泵。