專利名稱：生物質(zhì)分級(jí)熱解制備生物油和化學(xué)品的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用生物質(zhì)原料熱解制備生物油的裝置及方法。
背景技術(shù)：
目前，發(fā)達(dá)國家以生物能源和化工產(chǎn)品生產(chǎn)為主的生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)正在蓬勃興起， 其中，用生物質(zhì)快速熱解技術(shù)制取生物油，大力發(fā)展生物能源以替代化石燃料，是當(dāng)前 的研究主流和發(fā)展前沿。由于生物質(zhì)快速熱解條件非?？量?，目前用生物質(zhì)熱解制備的 生物油，還存在氧含量高，腐蝕性和粘度較大，化學(xué)成分復(fù)雜和不穩(wěn)定等問題，要替代 石油燃料尚有一定距離。 CN02112008.8t和CN02218043.5公開了 一種生物質(zhì)整合式熱裂解分級(jí)制取液 體燃料的技術(shù)和裝置，采用變截面流化床反應(yīng)器，高、中、低冷凝器組成的分級(jí)冷凝系 統(tǒng)，通過分級(jí)冷凝獲取不同餾分的生物油。該技術(shù)仍存在熱解綜合利用率低和生物油品 質(zhì)不高等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是基于生物質(zhì)的各主要化學(xué)組分(纖維素、半纖維素和木質(zhì)素)具 有不同的熱分解特性，結(jié)合快速熱解的技術(shù)要求，提出一種生物質(zhì)分級(jí)熱解制備生物油 及化學(xué)品的新方法及裝置。 本發(fā)明所提出的生物質(zhì)分級(jí)熱解制備生物油及化學(xué)品的方法，包括以下工藝步 驟( — )、 一級(jí)低溫?zé)峤獠襟E將破碎成碎粒塊的生物質(zhì)原料輸入螺旋熱解反應(yīng)器 中于200 280°C (優(yōu)選240 260°C )的熱解溫度下進(jìn)行低溫?zé)峤?，產(chǎn)生生物質(zhì)的熱解氣 和熱解殘焦，收集所產(chǎn)生的熱解氣進(jìn)行冷凝脫水獲得醛類及有機(jī)酸化學(xué)品；
(二)、 二級(jí)低溫?zé)峤獠襟E將上一步驟產(chǎn)生的熱解殘焦輸入淺床流化床中于 300 350°C (優(yōu)選310 330°C )的熱解溫度下進(jìn)一步進(jìn)行低溫快速熱解，淺床流化床的 氣流速度控制在0.1 0.5m/s，產(chǎn)生含小分子酚類化合物的熱解氣和富含纖維素及部分木 質(zhì)素的熱解固體產(chǎn)物，所產(chǎn)生的含小分子酚類化合物的熱解氣通過設(shè)在淺床流化床中的 內(nèi)置旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離后引入冷凝塔，熱解氣中的可凝氣經(jīng)冷凝后，獲得小分子 酚類化學(xué)品；(三)、三級(jí)熱解步驟將步驟(二 )產(chǎn)生的熱解固體產(chǎn)物由設(shè)在淺床流化床密相 區(qū)中上部的固體產(chǎn)物出口引入深床流化床，于躬0 600°C (優(yōu)選站0 550°C )溫度下進(jìn) 行快速熱解，深床流化床的氣流速度控制在0.5 1.0m/s，物料在流化床中高溫?zé)煔庾饔?下充分熱解，產(chǎn)生的熱解氣由設(shè)在深床流化床頂部的氣體出口輸出；(四)、生物油的收集步驟將由深床流化床頂部氣體出口流出的熱解氣，通過 旋風(fēng)分離器進(jìn)行脫灰凈化，然后輸入噴淋塔噴淋冷凝得到生物油，并收集于生物油收集 罐，噴淋塔的噴淋液由油泵抽取收集于生物油收集罐中的生物油經(jīng)換熱器冷卻后產(chǎn)生，循環(huán)作用；在噴淋塔中未被收集的小油滴和未被冷凝的熱解氣再由噴淋塔頂部的氣體出
口輸出到熱解氣過濾器繼續(xù)過濾收集并將收集到的生物油輸入生物油收集罐；(五)、高溫?zé)煔猱a(chǎn)生步驟將經(jīng)熱解氣過濾器過濾后由其氣體出口流出的熱
解氣和由冷凝塔氣體出口流出的未冷凝熱解氣以及由旋風(fēng)分離器的灰斗收集的固體物料
引入燃燒室充分燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，?jīng)燃燒室旋風(fēng)分離器凈化后一部分輸送到螺旋熱
解反應(yīng)器的外加熱氣入口作為熱解熱源， 一部分輸送到淺床流化床和深床流化床煙氣進(jìn)
口，作為熱解熱源和流化氣。 用于實(shí)施本發(fā)明方法的裝置，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括螺旋熱解反應(yīng)器、淺床流化 床、深床流化床、燃燒室、冷凝塔、 一級(jí)旋風(fēng)分離器、二級(jí)旋風(fēng)分離器、噴淋塔、生物 油收集罐和熱解氣過濾器，所述的螺旋熱解反應(yīng)器用于對(duì)生物質(zhì)原料進(jìn)行低溫?zé)峤猓?反應(yīng)器的前端設(shè)有進(jìn)料斗，后端設(shè)有熱解氣出口和熱解殘焦出口，反應(yīng)器內(nèi)有螺旋推進(jìn) 軸，外設(shè)加熱套，所述的螺旋推進(jìn)軸為漸擴(kuò)式結(jié)構(gòu)，即螺旋推進(jìn)軸的直徑沿物料推進(jìn)方 向逐漸擴(kuò)大；所述的淺床流化床用于對(duì)螺旋熱解反應(yīng)器產(chǎn)生的熱解殘焦進(jìn)行進(jìn)一步的低 溫快速熱解，螺旋熱解反應(yīng)器的熱解殘焦出口通過第一星型卸料閥和第一螺旋進(jìn)料器連 接到淺床流化床的進(jìn)料口，淺床流化床的下方設(shè)有高溫?zé)煔膺M(jìn)口，中下部設(shè)有固體產(chǎn)物 出口，中上部設(shè)有內(nèi)置旋風(fēng)分離器，內(nèi)置旋風(fēng)分離器的出口從淺床流化床的上部引出， 與冷凝塔連接，冷凝塔下部設(shè)有冷凝液輸出口和未冷凝氣體出口 ；所述的深床流化床用 于對(duì)淺床流化床產(chǎn)生的熱解固體產(chǎn)物再次進(jìn)行快速熱解，淺床流化床的固體產(chǎn)物出口通 過第二星型卸料閥和第二螺旋進(jìn)料器連接到深床流化床的進(jìn)料口，在深床流化床的下部 設(shè)有布風(fēng)板和高溫?zé)煔膺M(jìn)口，上部設(shè)有氣體出口；所述的氣體出口經(jīng)一級(jí)旋風(fēng)分離器、 再經(jīng)二級(jí)旋風(fēng)分離器連接到噴淋塔，噴淋塔的下部與生物油收集罐連接，在噴淋塔和生 物油收集罐之間連接有由油泵和換熱器構(gòu)成的油液噴淋裝置；所述的熱解氣過濾器與噴 淋塔上部的氣體出口連接；所述的燃燒室用于產(chǎn)生供給螺旋熱解反應(yīng)器、淺床流化床和 深床流化床熱解反應(yīng)所需的高溫?zé)煔?，該燃燒室具有熱解物料輸入口、空氣輸入口和?溫?zé)煔廨敵隹?，其熱解物料輸入口分別與熱解氣過濾器的氣體出口、冷凝塔氣體出口以 及一級(jí)旋風(fēng)分離器和二級(jí)旋風(fēng)分離器的灰斗物料出口連接，向燃燒室引入熱解氣和熱解 殘?zhí)?，這些可燃物與由空氣輸入口鼓入的空氣相互作用而燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，從高?煙氣輸出口 ，經(jīng)燃燒室旋風(fēng)分離器凈化后輸出。 在本發(fā)明的螺旋熱解反應(yīng)器，其螺旋推進(jìn)軸采用漸擴(kuò)式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是 螺旋推進(jìn)軸的直徑由前至后逐漸增大，因而在反應(yīng)器的前段螺旋軸與反應(yīng)器殼體內(nèi)壁間 的間隙較大，可保證物料的順利推進(jìn)，在螺旋軸和后段，螺旋軸與反應(yīng)器殼體內(nèi)壁間的 間隙越來越小，使生物質(zhì)原料在反應(yīng)器一邊熱解一邊被螺旋推進(jìn)軸的葉片向前推動(dòng)過程 中，螺旋推進(jìn)軸不斷加強(qiáng)對(duì)反應(yīng)物料的擠壓，最終使形成的熱解殘焦被破碎成小顆粒而 推入下一工藝步驟。所述的螺旋熱解反應(yīng)器的螺旋推進(jìn)軸的最小直徑與最大直徑的比值
可設(shè)計(jì)為i : 3 i : 1.5。
以下為本發(fā)明裝置各部分結(jié)構(gòu)的適宜的設(shè)計(jì)方案 所述的淺床流化床的進(jìn)料口位于淺床流化床下部1/6 1/4流化床高的位置；
所述的淺床流化床的固體產(chǎn)物出口位于淺床流化床中下部1/5 1/3流化床高的 位置；
所述的淺床流化床的高徑比為i : i i : 4 ; [ooi7] 所述的深床流化床的高徑比為i : 5 i : 15; 所述的深床流化床的進(jìn)料口位于深床流化床下部1/6 1/3流化床高的位置；
所述的的深床流化床的布風(fēng)板采用倒錐形結(jié)構(gòu)和變開孔率設(shè)計(jì)，所述的布風(fēng)板 的錐形頂角為120。 160° ，布風(fēng)板開孔率中間大兩邊?。?
所述的內(nèi)置旋風(fēng)分離器的料腿伸入淺床流化床的密相區(qū)內(nèi)； 本發(fā)明根據(jù)生物質(zhì)的各主要化學(xué)組分(纖維素、半纖維素和木質(zhì)素)具有不同的 熱分解特性，通過3級(jí)系統(tǒng)在不同溫度下對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行分級(jí)快速熱解，可分級(jí)制備出不 同的產(chǎn)品，第一級(jí)制得少量有機(jī)酸(主要是乙酸)和醛類產(chǎn)品；第二級(jí)制得少量酚類產(chǎn) 品；第三級(jí)制得的熱解氣經(jīng)凈化冷凝后獲得本系統(tǒng)的主要產(chǎn)品生物油。由于分級(jí)制取， 最終制得的生物油具有低含水量、低酸度、性質(zhì)穩(wěn)定的特點(diǎn)，所制得的生物油可達(dá)到以 下技術(shù)指標(biāo)生物油水分降低15%以下(常規(guī)快速熱解20 30%)，提高pH值(3.0 4.5)以降低生物腐蝕性(常規(guī)快速熱解pH值二2)。同時(shí)獲得一定量醛類和有機(jī)酸、小分 子酚類化合物等化學(xué)品產(chǎn)物。
因此，本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)以下的技術(shù)效果 (l)高效率，對(duì)生物質(zhì)中各主要化學(xué)組分進(jìn)行分級(jí)快速熱解，可以實(shí)現(xiàn)其資源和 能量的綜合利用，具有較高的轉(zhuǎn)化效率，生物油得率高。 (2)低成本，由于本項(xiàng)目可以同時(shí)獲得生物質(zhì)燃油和高附加值的化學(xué)品，降低了 后處理成本，提高了整個(gè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。 (3)實(shí)用性，分級(jí)快速熱解技術(shù)適用于分布式的生物質(zhì)燃油制備，對(duì)于擁有農(nóng)林 廢棄物資源較為豐富的農(nóng)村或林場用戶，具有較好的實(shí)用性。


圖1是本發(fā)明的生物質(zhì)分級(jí)熱解制備生物油及化學(xué)品的裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖中標(biāo)識(shí)1、螺旋熱解反應(yīng)器；1-1、螺旋熱解反應(yīng)器的熱解氣出口 ； 1-2、螺 旋熱解反應(yīng)器的熱解固體出口 ； 2、淺層流化床；3、深床流化床；4、燃燒室；4-1、燃 燒室旋風(fēng)分離器；5、冷凝塔；5-1、冷凝液輸出口 ； 5-2、冷凝塔氣體出口 ； 6-1、 一級(jí) 旋風(fēng)分離器；6-2、 二級(jí)旋風(fēng)分離器；6-3、旋風(fēng)分離器灰斗；6-4、噴淋器；6-5、生物
油收集罐；6-7、油泵；6-8、換熱器；8、流化床床料回送管；9、螺旋推進(jìn)軸；10、螺 旋推進(jìn)軸葉片；11、進(jìn)料斗；12、外加熱套；13、外加熱氣入口 ； 14、外加熱氣出口 ； 16、第一星型卸料閥；17、第一螺旋進(jìn)料器；18、內(nèi)置旋風(fēng)分離器；19、內(nèi)置旋風(fēng)分 離器料腿；20、淺層流化床進(jìn)氣口 ； 22、淺層流化床固體產(chǎn)物出口 ； 23、第二星型卸料 閥；24、第二螺旋進(jìn)料器；25、深床流化床氣體進(jìn)口 ； 26、深床流化床頂部氣體出口 ； 27、燃燒室空氣進(jìn)口 ； 28、燃燒室煙氣出口 ； 29、潔凈煙氣出口 ； 30、深床流化床的布風(fēng)板。
具體實(shí)施例方式以下是對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施方式
的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不應(yīng)作為對(duì)本發(fā)明的限制。
設(shè)計(jì)如圖l所示的生物質(zhì)分級(jí)熱解制備生物油及化學(xué)品的裝置，并應(yīng)用該裝置以下方法和流程對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行分級(jí)快速熱解制燃油和化學(xué)品 經(jīng)干燥破碎到指定粒徑的生物質(zhì)儲(chǔ)存在進(jìn)料斗11內(nèi)，在螺旋熱解反應(yīng)器1的旋 轉(zhuǎn)推進(jìn)軸9作用下連續(xù)進(jìn)入螺旋熱解反應(yīng)器1內(nèi)。在外加熱套12加熱下，生物質(zhì)在螺旋 熱解反應(yīng)器內(nèi)于25(TC溫度下進(jìn)行低溫?zé)峤? 一級(jí)低溫?zé)峤獠襟E)，熱解氣從熱解氣出口 1-1流出，該熱解氣經(jīng)冷凝脫水后可以得到高附加值醛類及有機(jī)酸等化學(xué)品，外加熱套12 加熱熱源為從外加熱氣入口 13流入，從外加熱氣出口 14流出的高溫?zé)煔?。高溫?zé)煔馀c 生物質(zhì)呈順流布置，以保證在整個(gè)螺旋熱解反應(yīng)器1內(nèi)形成較均勻的溫度場(溫度控制在 25(TC)。螺旋推進(jìn)軸2采用漸擴(kuò)式設(shè)計(jì)，螺旋推進(jìn)軸9的最小直徑與最大直徑的比值為 1 : 2，由螺旋熱解反應(yīng)器的熱解固體產(chǎn)物出口 l-2輸出的熱解殘焦在第一星型卸料閥16 控制下連續(xù)進(jìn)入第一螺旋進(jìn)料器17，并在其推動(dòng)下連續(xù)進(jìn)入淺層流化床2的進(jìn)料口，該 進(jìn)料口位于淺床流化床下部1/5流化床高的位置，通過控制第一星型卸料閥16的運(yùn)動(dòng)， 可以控制物料在螺旋熱解反應(yīng)器1內(nèi)地停留時(shí)間，同時(shí)在螺旋熱解反應(yīng)器1和第一螺旋進(jìn) 料器17之間形成氣密防止竄氣；淺床流化床的高徑比為l : 2，進(jìn)入淺層流化床2的熱解 殘焦，在淺層流化床進(jìn)氣口 20供入的高溫?zé)煔庾饔孟逻M(jìn)一步熱解(二級(jí)低溫?zé)峤獠襟E)， 其熱解溫度控制在320°C ，淺層流化床2產(chǎn)生的熱解氣體產(chǎn)物在流出淺層流化床2之前先 經(jīng)過內(nèi)置旋風(fēng)分離器18分離氣體產(chǎn)物中的固體顆粒，然后進(jìn)入冷凝塔5，其中的可冷凝 氣被冷凝后，可得到高附加值酚類化學(xué)品，由冷凝塔5的底部冷凝液輸出口5-l輸出，熱 解氣體產(chǎn)物中的未冷凝氣則從冷凝塔氣體出口 5-2流出冷凝塔5，冷凝塔氣體出口 5-2通 過管道與燃燒室4相連，內(nèi)置旋風(fēng)分離器18的料腿19放置在淺層流化床2的密相區(qū)內(nèi)， 從內(nèi)置旋風(fēng)分離器18分離出來的固體顆粒直接被返回到密相區(qū)內(nèi)，淺層流化床2的固體 產(chǎn)物出口設(shè)置的密相區(qū)的中上部，流化床內(nèi)的物料反應(yīng)一定時(shí)間后形成的熱解固體產(chǎn)物 可以直接從淺層流化床固體產(chǎn)物出口 22流出，經(jīng)第二星型卸料閥23和第二螺旋進(jìn)料器24 輸入深床流化床3的進(jìn)料口，該進(jìn)料口位于深床流化床下部1/5流化床高的位置，流化床 的高徑比為l : 10，物料在淺層流化床內(nèi)地停留時(shí)間可以通過第二星型卸料閥23的轉(zhuǎn)動(dòng) 速度來控制，第二星型卸料閥23同時(shí)也用于保持淺層流化床固體產(chǎn)物出口22和第二螺旋 進(jìn)料器24之間的氣密，防止竄氣。從第二星型卸料閥23排出的熱解固體產(chǎn)物在第二螺 旋進(jìn)料器24的作用下被推入深床流化床3內(nèi)；進(jìn)入深床流化床3的物料在深床流化床氣 體進(jìn)口 25供入的高溫?zé)煔夂涂諝饣旌衔镒饔孟逻M(jìn)一步熱解(三級(jí)熱解步驟)，熱解溫度控 制在50(TC，部分物料與空氣中的氧氣反應(yīng)放熱，為將深床流化床3維持在需要的溫度提 供部分熱量。深床流化床3布風(fēng)板30為150°倒錐形結(jié)構(gòu)，采用變開孔率設(shè)計(jì)，可以強(qiáng) 化不均勻布風(fēng)，加強(qiáng)爐內(nèi)物料的內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，可以有效的實(shí)現(xiàn)物料的快速熱解。物料在 深床流化床中經(jīng)充分熱解產(chǎn)生的熱解氣體產(chǎn)物及熱解產(chǎn)生的少量固體灰渣隨氣流一起從 深床流化床頂部氣體出口 26輸出，經(jīng)過一級(jí)旋風(fēng)分離器6-1和二級(jí)旋風(fēng)分離器進(jìn)行脫灰 凈化，其固體產(chǎn)物被分離出來收集在灰斗6-3內(nèi)，經(jīng)過脫灰凈化后的熱解氣體產(chǎn)物輸入噴 淋塔6-4內(nèi)，在噴淋塔內(nèi)經(jīng)噴淋液噴淋冷卻后熱解氣中的可凝部分被冷凝并聚集成大油滴 收集下來，收集得到的生物油儲(chǔ)存到生物油收集罐6-5之中，噴淋塔6-4的噴淋液由油泵 6-7抽取收集于生物油收集罐6-5中的生物油經(jīng)換熱器6-8冷卻后形成，循環(huán)作用。噴淋 塔中的小油滴和未冷凝的熱解氣則從噴淋塔頂部的出口流出輸入到熱解氣過濾器6-6，繼 續(xù)收集其中的小油滴，處理后的熱解氣則通過管道輸入燃燒室4，同時(shí)，從冷凝塔5的氣體出口 5-2流出的熱解氣和一、二級(jí)旋風(fēng)分離器的灰斗6-3內(nèi)儲(chǔ)存的熱解殘?zhí)家餐ㄟ^管道 輸入燃燒室4，這些可燃物料在從燃燒室空氣進(jìn)口 27鼓入的空氣作用下充分燃燒而產(chǎn)生 的高溫?zé)煔猓瑥娜紵业臒煔獬隹?28流出，經(jīng)燃燒室的旋風(fēng)分離器4-l分離出其中的殘 碳，形成干凈高溫?zé)煔鈴臐崈魺煔獬隹?29輸出，，分別被供入螺旋熱解反應(yīng)器的外加熱 氣入口13、淺層流化床氣體進(jìn)口20、深床流化床氣體進(jìn)口25，為各設(shè)備提供熱解需要的 熱源，在燃燒室旋風(fēng)分離器4-l分離出來的殘?zhí)紕t被送循環(huán)會(huì)回燃燒室繼續(xù)燃燒，燃燒室 中被熱解氣帶來的流化床床料還可通過流化床床料回送管8回輸入深床流化床3。
權(quán)利要求
一種生物質(zhì)分級(jí)熱解制備生物油和化學(xué)品的方法，包括以下工藝步驟(一)、一級(jí)低溫?zé)峤獠襟E將破碎成細(xì)顆粒的生物質(zhì)原料輸入螺旋熱解反應(yīng)器中于200～280℃的熱解溫度下進(jìn)行低溫?zé)峤猓a(chǎn)生生物質(zhì)熱解氣和熱解殘焦，收集所產(chǎn)生的熱解氣進(jìn)行冷凝脫水獲得醛類及有機(jī)酸化學(xué)品；(二)、二級(jí)低溫?zé)峤獠襟E將上一步驟產(chǎn)生的熱解殘焦輸入淺床流化床中于300～350℃的熱解溫度下進(jìn)一步進(jìn)行低溫快速熱解，淺床流化床的氣流速度控制在0.1～0.5m/s，產(chǎn)生含小分子酚類化合物的熱解氣和富含纖維素及部分木質(zhì)素的熱解固體產(chǎn)物，所產(chǎn)生的含小分子酚類化合物的熱解氣通過設(shè)在淺床流化床中的內(nèi)置旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離后引入冷凝塔，熱解氣中的可凝氣經(jīng)冷凝后，獲得小分子酚類化學(xué)品；(三)、三級(jí)熱解步驟將步驟(二)產(chǎn)生的熱解固體產(chǎn)物由設(shè)在淺床流化床密相區(qū)中上部的固體產(chǎn)物出口引入深床流化床，于450～600℃溫度下進(jìn)行快速熱解，深床流化床的氣流速度控制在0.5～1.0m/s，物料在流化床中高溫作用下充分熱解，產(chǎn)生的熱解氣由設(shè)在深床流化床頂部的氣體出口輸出；(四)、高品質(zhì)生物油的收集步驟將由深床流化床頂部氣體出口流出的熱解氣，通過旋風(fēng)分離器進(jìn)行脫灰凈化，然后輸入噴淋塔經(jīng)噴淋冷凝得到高品質(zhì)生物油，并儲(chǔ)存在生物油收集罐，噴淋塔的噴淋液由油泵抽取收集于生物油收集罐中的生物油經(jīng)換熱器冷卻后產(chǎn)生，循環(huán)使用；在噴淋塔中未被收集的小油滴和未被冷凝的熱解氣再由噴淋塔頂部的氣體出口輸出到熱解氣過濾器繼續(xù)過濾收集并將收集到的生物油輸入生物油收集罐；(五)、高溫?zé)煔猱a(chǎn)生步驟將經(jīng)熱解氣過濾器過濾后由其氣體出口流出的熱解氣和由冷凝塔氣體出口流出的未冷凝熱解氣以及旋風(fēng)分離器的灰斗收集的熱解殘?zhí)家肴紵页浞秩紵a(chǎn)生的高溫?zé)煔?，?jīng)脫灰凈化后一部分輸送到螺旋熱解反應(yīng)器的外加熱氣入口作為熱解熱源，一部分輸送到淺床流化床和深床流化床煙氣進(jìn)口，作為熱解熱源和流化氣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)分級(jí)熱解制備生物油和化學(xué)品的方法，其特征在于淺 床流化床的熱解溫度為310 330°C。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)分級(jí)熱解制備生物油和化學(xué)品的方法，其特征在于深 床流化床的熱解溫度為480 550°C。
4. 一種生物質(zhì)分級(jí)熱解制備生物油和化學(xué)品的裝置，其特征在于包括螺旋熱解反應(yīng)器(1)、淺床流化床(2)、深床流化床(3)、燃燒室(4)、冷凝塔(5)、 一級(jí)旋風(fēng)分離器 (6-1)、 二級(jí)旋風(fēng)分離器(6-2)、噴淋塔(6-4)、生物油收集罐(6-5)和熱解氣過濾器(6-6)， 所述的螺旋熱解反應(yīng)器(1)用于對(duì)生物質(zhì)原料進(jìn)行低溫?zé)峤?，該反?yīng)器的前端設(shè)有進(jìn)料斗 (11)，后端設(shè)有熱解氣出口 (l-l)和熱解殘焦出口 (1-2)，反應(yīng)器內(nèi)有螺旋推進(jìn)軸(9)，外設(shè) 加熱套(IO)，所述的螺旋推進(jìn)軸(9)為漸擴(kuò)式結(jié)構(gòu)，即螺旋推進(jìn)軸(9)的直徑沿物料推進(jìn) 方向逐漸擴(kuò)大；所述的淺床流化床(2)用于對(duì)螺旋熱解反應(yīng)器(1)產(chǎn)生的熱解殘焦進(jìn)行進(jìn) 一步的低溫快速熱解，螺旋熱解反應(yīng)器(1)的熱解殘焦出口 (1-2)通過第一星型卸料閥(16) 和第一螺旋進(jìn)料器(17)連接到淺床流化床(2)的進(jìn)料口 ，淺床流化床(2)的下方設(shè)有高溫 煙氣進(jìn)口(20)，中下部設(shè)有固體產(chǎn)物出口 (22)，中上部設(shè)有內(nèi)置旋風(fēng)分離器(18)，內(nèi)置旋風(fēng)分離器(18)的出口從淺床流化床(2)的上部引出，與冷凝塔(5)連接，冷凝塔下部設(shè)有 冷凝液輸出口 (5-1)和未冷凝氣體出口 (5-2);所述的深床流化床用于對(duì)淺床流化床產(chǎn)生的 熱解固體產(chǎn)物再次進(jìn)行快速熱解，淺床流化床(2)的固體產(chǎn)物出口 (22)通過第二星型卸料 閥(23)和第二螺旋進(jìn)料器(24)連接到深床流化床(3)的進(jìn)料口 ，在深床流化床(3)的下部 設(shè)有布風(fēng)板O和高溫?zé)煔膺M(jìn)口 (25)，上部設(shè)有氣體出口 (26)，該氣體出口經(jīng)一級(jí)旋風(fēng)分 離器(6-l)、再經(jīng)二級(jí)旋風(fēng)分離器(6-2)連接到噴淋塔(6-4)，噴淋塔(6-4)的下部與生物油 收集罐(6-5)連接，在噴淋塔(6-4)和生物油收集罐(6-5)之間連接有由油泵(6-7)和換熱 器(6-8)構(gòu)成的油液噴淋裝置，所述的熱解氣過濾器(6-6)與噴淋塔(6-4)上部的氣體出口 連接；所述的燃燒室(4)用于產(chǎn)生供給螺旋熱解反應(yīng)器(1)、淺床流化床(2)和深床流化床 (3)熱解反應(yīng)所需的高溫?zé)煔鉄嵩?，該燃燒室具有熱解物料輸入口、空氣輸入口和高溫?zé)?氣輸出口，其熱解物料輸入口分別與熱解氣過濾器(6-6)的氣體出口、冷凝塔(5)氣體出口 以及一級(jí)旋風(fēng)分離器(6-l)和二級(jí)旋風(fēng)分離器(6-2)的灰斗物料出口連接，向燃燒室引入熱 解氣和熱解殘?zhí)迹c由空氣輸入口鼓入的空氣相互作用而燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，從高?煙氣輸出口 (28)，經(jīng)燃燒室旋風(fēng)分離器(7)凈化后輸出。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物質(zhì)分級(jí)熱解制備生物油和化學(xué)品的裝置，其特征在于 所述的螺旋熱解反應(yīng)器(1)的螺旋推進(jìn)軸(9)的最小直徑與最大直徑的比值為1 : 3 i : 1.5。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物質(zhì)分級(jí)熱解制備生物油和化學(xué)品的裝置，其特征在于所 述的淺床流化床(2)的進(jìn)料口位于淺床流化床下部1/6 1/4流化床高的位置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物質(zhì)分級(jí)熱解制備生物油和化學(xué)品的裝置，其特征在于所 述的淺床流化床(2)的固體產(chǎn)物出口 (22)位于淺床流化床中下部1/5 1/3流化床高的位置。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物質(zhì)分級(jí)熱解制備生物油和化學(xué)品的裝置，其特征在于所 述的淺床流化床的高徑比為1 : 1 1 : 4。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物質(zhì)分級(jí)熱解制備生物油和化學(xué)品的裝置，其特征在于所述的深床流化床的高徑比為i : 5 i : 15。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物質(zhì)分級(jí)熱解制備生物油和化學(xué)品的裝置，其特征在于 所述的深床流化床(3)的布風(fēng)板(30)為倒錐形結(jié)構(gòu)，錐形頂角為120。 160° 。
11. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物質(zhì)分級(jí)熱解制備生物油和化學(xué)品的裝置，其特征在于 所述的深床流化床(2)的進(jìn)料口位于深床流化床下部1/6 1/3流化床高的位置。
12. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的生物質(zhì)分級(jí)熱解制備生物油和化學(xué)品的裝置，其特征在于 所述的內(nèi)置旋風(fēng)分離器(18)的料腳(19)伸入淺床流化床(2)的密相區(qū)內(nèi)。
全文摘要
生物質(zhì)分級(jí)熱解制備生物油和化學(xué)品的方法及裝置，本發(fā)明基于生物質(zhì)的各主要化學(xué)組分(纖維素、半纖維素和木質(zhì)素)具有不同的熱分解特性，結(jié)合快速熱解的技術(shù)要求，提出一種通過螺旋熱解反應(yīng)器、淺床流化床和深床流化床三級(jí)系統(tǒng)在不同溫度下對(duì)生物質(zhì)進(jìn)行分級(jí)熱解的技術(shù)方案，可分級(jí)制備出不同的產(chǎn)品。其中，第一級(jí)制得一定量有機(jī)酸(主要是乙酸)和醛類產(chǎn)品；第二級(jí)制得一定量酚類產(chǎn)品；由第三級(jí)制得熱解氣經(jīng)兩級(jí)旋風(fēng)分離器凈化和噴淋器噴淋冷凝后的得到本系統(tǒng)的主要產(chǎn)品高品質(zhì)的生物油。由于分級(jí)熱解最終制得的生物油具有水分及酸性物質(zhì)含量低，儲(chǔ)運(yùn)穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C10G1/00GK101691495SQ20091019338
公開日2010年4月7日 申請(qǐng)日期2009年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月28日
發(fā)明者李海浜, 王小波, 趙增立, 鄭安慶 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院廣州能源研究所