專利名稱：植物材料催化裂解制取可燃?xì)怏w的方法及其生產(chǎn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種植物材料催化裂解制取可燃?xì)怏w的方法及其生產(chǎn)裝置技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
植物的光合作用是天然的、最有效的生產(chǎn)方法，現(xiàn)在人類生產(chǎn)、生活所需的大多數(shù)物資都是通過它來直接或間接獲得。對人類戰(zhàn)勝疾病，目前過多地依賴化學(xué)合成藥物，它們的副作用較大，有損人體健康。而利用天然生物資源來提取藥物進(jìn)行生產(chǎn)，可大大降低副作用，有益人類健康素質(zhì)的大幅度提高。對于人類文明發(fā)展最重要的動力能源而言，由于人類對礦物能源的無休止消耗，煤和石油資源正在不可逆地減少，終有枯竭的一天。因此，利用植物材料這一可再生資源開發(fā)新能源替代當(dāng)今的煤和石油的生產(chǎn)，其意義十分深遠(yuǎn)。為此本發(fā)明人多次申報(bào)了有關(guān)植物材料催化裂解制取可燃?xì)怏w的專利，如專利申請?zhí)枮?0127502.X的中國專利“植物材料催化裂解制取可燃?xì)怏w的生產(chǎn)方法”，其特征在于將植物材料與強(qiáng)堿性或中堿性的催化劑以質(zhì)量比1∶1～10％混合后加入裂解爐中，在壓力0～5大氣壓、溫度200-900℃、隔絕空氣條件下，進(jìn)行催化裂解反應(yīng)產(chǎn)生低分子可燃?xì)怏w，其具有方法簡單、轉(zhuǎn)化率高、殘留物少等優(yōu)點(diǎn)，適宜在農(nóng)村推廣應(yīng)用，但是該方法也有進(jìn)一步改進(jìn)的一面，如直接將有些植物的有益成分也分解掉了，只是制取了一些可燃?xì)怏w，有點(diǎn)得不償失，會造成經(jīng)濟(jì)效益不明顯，有待進(jìn)一步改進(jìn)；專利號為00249749.2的中國專利“植物材料化學(xué)裂解制取可燃?xì)庋b置”也僅僅報(bào)道了生產(chǎn)可燃?xì)怏w的裝置，不能對植物材料做更多的進(jìn)一步綜合利用，提高其經(jīng)濟(jì)價(jià)值，使植物材料的有用組分得到人類充分利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的首要技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)做進(jìn)一步改進(jìn)和完善而提供一種植物材料催化裂解制取可燃?xì)怏w的方法，它能對部分植物材料能提取其有益的組分，然后再催化裂解制取可燃?xì)怏w，這樣對部分植物材料能做更多的綜合利用，并提高其經(jīng)濟(jì)價(jià)值，并且方法合理簡單，容易實(shí)施。
本發(fā)明所要解決的再一個(gè)技術(shù)問題是提供一種上述方法中專用的生產(chǎn)裝置，其結(jié)構(gòu)合理、簡單并容易實(shí)施。
本發(fā)明解決上述首要技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為該種植物材料催化裂解制取可燃?xì)怏w的方法，其特征在于將植物材料粉碎后加入到反應(yīng)釜中，在同一反應(yīng)釜中先經(jīng)液固浸取或氣固提取有效成分后，再混入1-10％質(zhì)量百分比的堿性化合物到反應(yīng)釜中，在壓力1-10大氣壓、溫度200-900度、隔絕空氣的條件下進(jìn)行催化裂解反應(yīng)生產(chǎn)低分子可燃?xì)怏w。
上述的堿性化合物選用氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、氫氧化鈣、氧化鈣、醋酸鈉、醋酸鉀或醋酸鈣粉末，但優(yōu)先選用廉價(jià)經(jīng)濟(jì)的氫氧化鈣或氧化鈣粉末。
上述的氫氧化鈣混入是利用反應(yīng)釜浸取液提純分離裝置中的泵和管道將氫氧化鈣乳液泵入到反應(yīng)釜中與植物材料混合均勻，然后再放出多余的氫氧化鈣乳液，這樣能充分利用泵和管道，將催化劑與植物材料混合均勻。
上述的低分子可燃?xì)怏w經(jīng)過分離裝置后分為可液化的可燃?xì)怏w和難液化的可燃?xì)怏w，其中可液化的可燃?xì)怏w去裝瓶，難液化的可燃?xì)怏w去燃燒作為加熱的熱源去加熱植物材料，來充分利用可燃?xì)怏w，達(dá)到降低成本目的。
上述的植物材料選用樹木的枝、葉、竹塊、作物的秸、稈、種子與果實(shí)的皮、芯、殼、核、各種荒草、蒿草、種植草以及木屑、糖渣，加工成顆粒狀或片狀，顆粒直徑在1-10mm范圍，片狀為厚0.2-2mm，面積在10-1000平方毫米范圍。
上述的反應(yīng)釜其加熱是利用上部的加熱氣體進(jìn)口通入加熱氣體，下部設(shè)置加熱氣體出口，從上而下進(jìn)行加熱，對于某些材料如竹子來提取鮮竹瀝特別適用，能提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和產(chǎn)品的質(zhì)量。
本發(fā)明解決上述再一個(gè)技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為該專用的生產(chǎn)裝置，其包括有化學(xué)反應(yīng)釜，在反應(yīng)釜的底部設(shè)置了殘?jiān)隹诤蜕w板，在反應(yīng)釜的上部分別設(shè)置了進(jìn)料口及蓋板和可燃?xì)怏w出口，反應(yīng)釜中下部有加熱氣體進(jìn)口，另有汽化加熱器將氣體加熱后接該加熱氣體進(jìn)口，其特征在于反應(yīng)釜上下部位分別設(shè)置有浸取液的進(jìn)口和出口，其浸取液的出口經(jīng)過循環(huán)泵和管道接其進(jìn)口，在管道上可以接有三通閥，通過三通閥去接浸取液提純分離裝置。
上述的反應(yīng)釜上部可燃?xì)怏w出口經(jīng)過管道接有三通閥，通過三通閥分為兩路，其中一路去接冷凝分離裝置，另一路去接精餾分離裝置，精餾分離裝置上部出口的難液化的可燃?xì)怏w可以燃燒做熱源來加熱反應(yīng)釜或汽化加熱器，精餾分離裝置中部出口的可液化可燃?xì)怏w去裝瓶。
上述的反應(yīng)釜其加熱氣體進(jìn)口設(shè)置在上部，而可燃?xì)怏w出口設(shè)置在下部，同時(shí)兼作為加熱氣體出口，反應(yīng)釜底部有產(chǎn)品放出口。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于該方法能避免部分植物材料僅僅裂解制取可燃?xì)怏w，能對部分植物材料提取其有益的組分，供人們其它使用，然后再催化裂解制取可燃?xì)怏w，這樣對部分植物材料能做更多的綜合利用，并提高其經(jīng)濟(jì)價(jià)值，避免新的形式下浪費(fèi)，而且該方法更加合理，在同一反應(yīng)釜中對植物材料裂解以前先進(jìn)行提取步驟，以獲得有益組分，也比較簡單，容易實(shí)施，成本低廉；該專用的生產(chǎn)裝置結(jié)構(gòu)科學(xué)合理，在同一反應(yīng)釜中只是增加了浸取液提純分離裝置或冷凝分離裝置以及必要的管道、閥門，所以比較簡單并容易改造和實(shí)施。


圖1本發(fā)明生產(chǎn)裝置流程圖；圖2本發(fā)明反應(yīng)釜的示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
實(shí)施例1，如圖1、2所示，反應(yīng)釜4底部設(shè)置有殘?jiān)隹?和蓋板，爐體上部有進(jìn)料口43及蓋板和可燃?xì)怏w出口47，進(jìn)料口上方為皮帶輸送機(jī)一端，皮帶輸送機(jī)另一端上方設(shè)置有拌料粉碎機(jī)3，反應(yīng)釜中下部有加熱氣體進(jìn)口46，并有汽化加熱器6將氣體加熱后接加熱氣體進(jìn)口46，反應(yīng)釜上下部位還分別設(shè)置有浸取液進(jìn)口41和出口42，浸取液進(jìn)出口之間接有循環(huán)泵2和管道，經(jīng)三通閥和管道連接浸取液提純分離裝置1。另外，上部的可燃?xì)怏w出口47通過管道接有三通閥7，經(jīng)過三通閥7后分為兩路，其中一路接冷凝分離裝置8，另一路去接精餾分離裝置9，精餾分離裝置上部出口10的難液化的可燃?xì)怏w可以燃燒做熱源來加熱反應(yīng)釜或汽化加熱器，精餾分離裝置中部出口11的可液化可燃?xì)怏w去裝瓶，下部出口12為要處理的焦油等重組份。反應(yīng)釜上下部還分別設(shè)置有循環(huán)氣體出口和進(jìn)口，循環(huán)氣體出口通過管道接循環(huán)加熱器，然后再經(jīng)過管道接循環(huán)氣體進(jìn)口，充分利用自身能源。
其工作過程如下當(dāng)先浸取后裂解，植物材料用攪拌粉碎機(jī)粉碎成顆粒，然后用皮帶機(jī)輸送至反應(yīng)釜的進(jìn)料口，通過進(jìn)料口加入反應(yīng)釜內(nèi)，關(guān)閉進(jìn)料口蓋板。通過循環(huán)泵將浸取液送入反應(yīng)釜內(nèi)，并經(jīng)循環(huán)泵進(jìn)行浸取液的循環(huán)流動，來代替反應(yīng)釜內(nèi)浸取時(shí)的攪拌，來提高浸取效率，浸取液經(jīng)浸取液提純分離裝置分離得植物的有效成分，同時(shí)經(jīng)初始浸取液作清洗后，利用氫氧化鈣可以消除熱裂解過程產(chǎn)生的氟、氯、硫等有害氣體化合物逸出，減少環(huán)境污染。再通過循環(huán)泵加入氫氧化鈣乳液，使植物材料表面附著氫氧化鈣顆粒，經(jīng)循環(huán)泵抽干氫氧化鈣水乳液，接著將可燃?xì)庵脫Q掉爐體內(nèi)空氣或?qū)⑵涑槌烧婵?，將可燃?xì)饣蛴椭惤?jīng)汽化加熱器加熱成為高溫氣體(如500℃)輸入反應(yīng)釜體內(nèi)，植物材料即發(fā)生熱化學(xué)裂解，產(chǎn)生各種組份可燃?xì)怏w，經(jīng)出口排出，又經(jīng)精餾分離裝置，分離出不可液化可燃?xì)怏w、可液化可燃?xì)怏w和焦油等組份。當(dāng)先蒸餾后裂解時(shí)，加料過程一樣。通過汽化加熱器將氣體加熱到一定溫度送入反應(yīng)釜體內(nèi)，植物材料的有效成分汽化后通過可燃?xì)怏w出口經(jīng)三通閥接冷凝分離裝置再分離，獲得有效成分；接下去的步驟就是化學(xué)裂解，通過循環(huán)泵加入氫氧化鈣乳液，爾后的操作與前面所述一致。在某些情況下，用于加熱的高溫氣體可從反應(yīng)釜的頂部進(jìn)入，而所產(chǎn)生的蒸餾所得組分或可燃?xì)庥傻撞繉?dǎo)出。
如常壓下，將谷殼裝入釜內(nèi)，以1.25％鹽酸水溶液循環(huán)浸取4小時(shí)后，浸取液通過氨中和分離得植酸；隨后谷殼經(jīng)清水洗后，加入強(qiáng)堿性化合物，如氫氧化鈣占物料重量比為8％，以汽化加熱器通入500℃的C3、C4燃?xì)鈱葰みM(jìn)行升溫裂解，得到各組分重量百分比見表(谷殼的重量比為基準(zhǔn))

實(shí)施例2在常壓下，將植物黃姜粉碎后裝入釜內(nèi)，以乙醇進(jìn)行循環(huán)浸取4小時(shí)后，浸取液經(jīng)過濃縮分離得到黃姜皂素；隨后加入強(qiáng)堿性化合物，氫氧化鈣占物料重量比為5％，以汽化加熱器通入500℃的C3、C4燃?xì)鈱S姜渣進(jìn)行升溫裂解，得到各組分重量百分比見表(與鮮黃姜碎料的重量比)

其它條件與實(shí)施例1類似相同。
實(shí)施例3在常壓下，將鮮桉樹葉粉碎后裝入釜內(nèi)，通過汽化加熱器輸入110℃的水蒸汽進(jìn)行蒸餾吹取4小時(shí)后，得到桉葉油、香草醛等；隨后加入強(qiáng)堿性化合物氫氧化鈣占物料重量比為3％，以汽化加熱器通入600℃的C3、C4燃?xì)鈱﹁袢~渣進(jìn)行升溫裂解，得到各組分重量百分比見表(與鮮桉葉碎料的重量比)

其它條件與實(shí)施例1類似相同。
實(shí)施例4，在常壓下，將谷殼裝入釜內(nèi)，以1.5％鹽酸水溶液循環(huán)浸取3小時(shí)后，浸取液通過氨中和分離得植酸；隨后，谷殼經(jīng)清水洗后，加入強(qiáng)堿性化合物，氫氧化鈣占物料重量比為6％，以汽化加熱器通入850℃的C3、C4燃?xì)鈱葰みM(jìn)行升溫裂解，在3個(gè)大氣壓條件下，得到各組分重量百分比見表(谷殼的重量比為基準(zhǔn))

其它條件與實(shí)施例1類似相同。
實(shí)施例5在常壓下，將植物黃姜粉碎后裝入釜內(nèi)，以乙醇進(jìn)行循環(huán)浸取5小時(shí)后，浸取液經(jīng)過濃縮分離得到黃姜皂素；隨后加入強(qiáng)堿性化合物，氫氧化鈣占物料重量比為1％，以汽化加熱器通入350℃的C3、C4燃?xì)鈱S姜渣進(jìn)行升溫裂解，在5個(gè)大氣壓的條件下，得到各組分重量百分比見表(與鮮黃姜碎料的重量比)

其它條件與實(shí)施例1類似相同。
實(shí)施例6，其專用裝置設(shè)計(jì)為將加熱氣體的進(jìn)口安置在反應(yīng)釜的上部，加熱氣體的出口設(shè)置在反應(yīng)釜的下部，同時(shí)兼做可燃?xì)怏w的出口，浸取液進(jìn)口兼做產(chǎn)品的出口，其它與實(shí)施例1雷同，將新鮮的竹子粉碎成塊，放入到反應(yīng)釜中，然后將120度的熱空氣通入到反應(yīng)釜中，從上而下進(jìn)行加熱，同時(shí)從反應(yīng)釜的底部放出鮮竹瀝產(chǎn)品，一小時(shí)后，停止加熱，然后混入氧化鈣，其占物料重量比為5％，然后經(jīng)汽化加熱器通入400℃的C3、C4燃?xì)鈱χ駢K進(jìn)行升溫裂解，在2個(gè)大氣壓條件下，得到各組分重量百分比見表(竹塊的重量比為基準(zhǔn))

其它條件與實(shí)施例1雷同。
權(quán)利要求
1.一種植物材料催化裂解制取可燃?xì)怏w的方法，其特征在于將植物材料粉碎后加入到反應(yīng)釜中，在同一反應(yīng)釜中先經(jīng)液固浸取或氣固提取有效成分后，再混入1-10％質(zhì)量百分比的堿性化合物到反應(yīng)釜中，在壓力1-10大氣壓、溫度200-900度、隔絕空氣的條件下進(jìn)行催化裂解反應(yīng)生產(chǎn)低分子可燃?xì)怏w。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的堿性化合物選用氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、氫氧化鈣、氧化鈣、醋酸鈉、醋酸鉀或醋酸鈣粉末。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的堿性化合物優(yōu)先選用氫氧化鈣或氧化鈣粉末。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述的氫氧化鈣混入是利用反應(yīng)釜浸取液分離提純裝置中的泵和管道將氫氧化鈣乳液泵入到反應(yīng)釜中與植物材料混合均勻，然后再放出多余的氫氧化鈣乳液來實(shí)現(xiàn)的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的植物材料選用樹木的枝、葉、竹塊、作物的秸、稈、種子與果實(shí)的皮、芯、殼、核、各種荒草、蒿草、種植草以及木屑、糖渣，加工成顆粒狀或片狀，顆粒直徑在1-10mm范圍，片狀為厚0.2-2mm，面積在10-1000平方毫米范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的低分子可燃?xì)怏w經(jīng)過分離裝置后分為可液化的可燃?xì)怏w和難液化的可燃?xì)怏w，其中可液化的可燃?xì)怏w去裝瓶，難液化的可燃?xì)怏w去燃燒作為加熱的熱源。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的反應(yīng)釜其加熱是利用上部的加熱氣體進(jìn)口通入加熱氣體，下部設(shè)置加熱氣體出口，從上而下進(jìn)行加熱的。
8.一種在如權(quán)利要求1所述方法中專用的生產(chǎn)裝置，其包括有化學(xué)反應(yīng)釜，在反應(yīng)釜的底部設(shè)置了殘?jiān)隹诤蜕w板，在反應(yīng)釜的上部分別設(shè)置了進(jìn)料口及蓋板和可燃?xì)怏w出口，反應(yīng)釜中下部有加熱氣體進(jìn)口，另有汽化加熱器將氣體加熱后接該加熱氣體進(jìn)口，其特征在于反應(yīng)釜上下部位分別設(shè)置有浸取液的進(jìn)口和出口，其浸取液的出口經(jīng)過循環(huán)泵和管道接其進(jìn)口，在管道上接有三通閥，通過三通閥去接浸取液分離提純裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的生產(chǎn)裝置，其特征在于所述的反應(yīng)釜上部可燃?xì)怏w出口經(jīng)過管道接有三通閥，通過三通閥分為兩路，其中一路去接冷凝分離裝置，另一路去接精餾分離裝置，精餾分離裝置上部出口的難液化的可燃?xì)怏w可以燃燒做熱源來加熱反應(yīng)釜或汽化加熱器，精餾分離裝置中部出口的可液化可燃?xì)怏w去裝瓶。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的生產(chǎn)裝置，其特征在于所述的反應(yīng)釜其加熱氣體進(jìn)口設(shè)置在上部，而可燃?xì)怏w出口設(shè)置在下部，同時(shí)兼作為加熱氣體出口，反應(yīng)釜底部有產(chǎn)品放出口。
全文摘要
本發(fā)明涉及植物材料催化裂解制取可燃?xì)怏w的方法及其生產(chǎn)裝置技術(shù)領(lǐng)域。其為更好地綜合利用植物材料而設(shè)計(jì)開發(fā)的。其特征在于將植物材料粉碎后加入到反應(yīng)釜中，在同一反應(yīng)釜中先經(jīng)液固浸取或氣固提取有效成分后，再混入1－10％質(zhì)量百分比的堿性化合物到反應(yīng)釜中，在壓力1－10大氣壓、溫度200－900度、隔絕空氣的條件下進(jìn)行催化裂解反應(yīng)生產(chǎn)低分子可燃?xì)怏w。本發(fā)明還提供上述方法中的生產(chǎn)裝置。它具有簡單合理、容易實(shí)施、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)，適合在可燃?xì)怏w制取方面進(jìn)行推廣和應(yīng)用。
文檔編號C10G1/02GK1485401SQ0213718
公開日2004年3月31日 申請日期2002年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月26日
發(fā)明者樓龍春 申請人:樓龍春