[发明专利]一种冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置及方法

权利要求书

1.一种冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置，其特征在于，包括一级冷凝系统、二级冷凝系统以及冷却介质温度自调节换热系统；

所述一级冷凝系统的结构包括焦油冷凝装置(2)，其采用直接式换热结构，使高温热解挥发分与冷却介质直接换热后冷凝形成焦油；所述二级冷凝系统的结构包括喷淋室(7)，其采用直接式换热结构，使得经一级冷凝后未冷凝的挥发分与喷淋液直接换热，发生二次冷凝；

所述冷却介质温度自调节换热系统的结构包括温度调节混合器(16)和若干换热器，一号换热器(25)将经所述一级冷凝系统升温后的一部分冷却介质作为热源供生物质原料干燥用，二号换热器(11)将经所述一号换热器(25)降温后的冷却介质作为冷源供所述喷淋液降温用，三号换热器(26)将经所述一级冷凝系统升温后的另一部分冷却介质作为冷源供热解过程产生的热解焦冷却用，同时，经所述二号换热器(11)、所述三号换热器(26)升温后的冷却介质分别通入所述温度调节混合器(16)中混合后，向所述焦油冷凝装置(2)中供应从而形成循环回路。

2.根据权利要求1所述的冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置，其特征在于，所述焦油冷凝装置(2)的结构包括空心夹套管(3)，其内设有空心转轴(4)，所述空心转轴(4)与所述空心夹套管(3)之间形成供挥发分流动的腔体，所述空心夹套管(3)两端分别设有与所述腔体连通的管侧入口(21)和管侧出口(22)，所述空心转轴(4)内形成有轴向腔体(27)，其两端分别设有轴侧入口(20)和轴侧出口(23)。

3.根据权利要求2所述的冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置，其特征在于，所述温度调节混合器(16)上设有高温入口(18)、低温入口(17)和中温出口(19)；所述中温出口(19)通过并联管路分别与所述管侧入口(21)、轴侧入口(20)连接，所述管侧出口(22)和轴侧出口(23)并联连接后通过三通阀(24)分别与所述一号换热器(25)、所述三号换热器(26)的介质侧入口连接，所述一号换热器(25)介质侧出口与所述二号换热器(11)介质侧入口连接，所述三号换热器(26)介质侧出口与所述高温入口(18)连接，所述低温入口(17)与所述二号换热器(11)介质侧出口连接。

4.根据权利要求3所述的冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置，其特征在于，所述空心转轴(4)上沿轴向设有多组桨叶(32)，每组所述桨叶(32)沿圆周均匀分布有多个，每个桨叶(32)叶尖部位连接有刮板(29)，所述刮板(29)与空心夹套管(3)内壁抵接。

5.根据权利要求4所述的冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置，其特征在于，所述桨叶(32)呈空心结构，其内形成有径向腔体(28)，所述径向腔体(28)与所述轴向腔体(27)之间连通。

6.根据权利要求3所述的冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置，其特征在于，所述喷淋室(7)的气体入口处设有用于均匀气流的分流器(6)，其结构包括百叶窗式均流板(30)，所述百叶窗式均流板(30)包括沿周向及高度方向均匀对称分布的若干叶片；所述百叶窗式均流板(30)上游连接有入流管(33)，所述入流管(33)与所述焦油冷凝装置(2)的气体出口连接。

7.根据权利要求3所述的冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置，其特征在于，所述二号换热器(11)为管壳式换热结构，其壳体上设有喷淋液进、出口，喷淋液进口与所述喷淋室(7)底部的导通管(10)连接，喷淋液出口通过管路与所述喷淋室(7)顶部的喷淋头(13)连接。

8.根据权利要求3所述的冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置，其特征在于，所述三号换热器(26)为管壳式换热结构，其壳体上设有气态热解焦进口和液体热解焦出口；所述一号换热器(25)采用管壳式换热器，其壳体内设有用于输送生物质原料的输送机构。

9.根据权利要求2所述的冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置，其特征在于，所述空心夹套管(3)上设有挥发分入口(1)和焦油收集箱(5)。

10.一种如权利要求1-9之一所述的冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置的方法，其特征在于，包括冷却介质的自循环流程和挥发分的二级冷凝流程；

所述二级冷凝流程如下：

所述一级冷凝系统利用调温后的冷却介质一方面与热解挥发分直接换热，使其中大分子焦油冷凝，另一方面对冷凝后的焦油进行加热保温，同时利用旋转式装置推送并刮拨焦油防止其粘结；所述二级冷凝系统利用喷淋液与一级冷凝后未冷凝的挥发分直接换热，实现进一步冷凝；

所述冷却介质的自循环流程如下：

经一级冷凝流程升温后的所述冷却介质，一部分作为冷源供热解焦冷却用，供冷后的冷却介质进一步作为冷源对所述喷淋液降温以实现循环利用；另一部分作为热源供生物质原料干燥加热用，完成喷淋液降温、生物质原料加热后的两部分冷却介质混合形成所述调温后的冷却介质用于所述一级冷凝，形成循环；

其中，用于对未冷凝的挥发分进行降温的所述喷淋液温度为20-50℃；

与所述喷淋液换热后的所述冷却介质的温度为50-100℃；

与所述生物质原料换热后的所述冷却介质的温度为300-350℃；

所述调温后的冷却介质的温度为150-220℃。