一種新型生物質熱裂解制油裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種新型生物質熱裂解制油裝置，包括裝置本體，所述裝置本體包括進料裝置，所述進料裝置下方與圓筒反應爐相通，所述圓筒反應爐外壁設有溫度控制系統，圓筒反應爐內通有吹掃系統，反應爐出口連接冷凝系統。本實用新型固定床熱裂解反應器可用于處理所有木屬類生物質，如秸稈、稻殼、棉花桿、玉米芯、木屑等，對原料的適應性極強。反應器的熱解制備生物油的收率可達到45wt%～52wt%，反應的副產物為氣體產物和固體炭產物，其中氣體產物富含CO、H2和CH4，可作為天然氣直接使用；固體炭產物燃料或活性炭的制備原料。本實用新型結構布局合理，能量的利用效率高且保證生產過程的節能高效、安全環保。
【專利說明】一種新型生物質熱裂解制油裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及生物質能利用【技術領域】，尤其涉及到一種以生物質為原料進行熱裂解制備生物油裝置。
【背景技術】
[0002]物質是后化石時代唯一一種可通過有效的化學過程轉變為液體燃料的可再生能源。我國生物質產量巨大，據可靠統計，每年的生物質能源總量高達4.87億噸油當量，其中，薪柴及木材廢棄物約占I億噸油當量，并未得到合理利用。合理有效開發生物質資源能從根本上解決我國現有的能源格局。
[0003]我國的生物質資源以秸桿、稻殼、棉花桿等農林廢棄物為主，通過一系列有效方式，如發酵，熱化學轉化可將生物質有效轉化為液體燃料，但是發酵等過程生產周期太長且占地面積大，難以工業化生產。而熱化學轉化過程生產周期短，產油率高。其中尤其以熱裂解技術為代表，生產生物油效率高，效果顯著。該技術是在惰性氣體氛圍中，通過外部熱能提供木質纖維素大分子斷鍵所需熱能，從而使大分子裂解為小分子的過程。熱裂解生成的生物油蒸汽經冷凝可收集到生物油。得到的生物油可用于鍋爐燃料或精細化工業原料，經升級改質工藝還可精制成為發動機用燃料、潤滑油等高附加值能源產品。熱解過程中所產生的副產物燃氣可作為天然氣直接應用，炭可作為燃料燃燒或活性炭產品。
[0004]生物油一般是通過熱解反應器制備，有文獻及相關資料表明，國內外研究人員目前開發并利用的反應器有固定床反應器、流化床反應器、旋轉錐反應器、燒蝕反應器、下降管式反應器、平行管式反應器、回轉窯反應器等，這些反應器都能完成生物質的產油過程，但是都存在一定問題。主要原因是由于各反應器結構、傳熱方式以及需要控制的反應參數不同，導致其產油性能、自身能耗及對原料粒徑的適應性有所差異，都有各自無法彌補的缺陷。目前只有流化床反應器具備連續生產能力，但是流化床反應器結構復雜，耗能大，難以實現工業化放大設計。專利CN201634633U中提到的流化床反應器就存在上述問題，其進料裝置的連續性不能保證，另外，由于冷凝方式的不合理也帶了產物收集中額外的耗電量。
[0005]作為新能源及可再生能源的應用領域，生物油的生產工藝必須滿足節能減排、安全環保、清潔高效的連續生產要求。
實用新型內容
[0006]為了解決現有技術中的問題，本實用新型提供了一種新型生物質熱裂解制油裝置，解決現有技術中流化床反應器結構復雜，耗能大，難以實現工業化放大設計的問題。
[0007]本實用新型是通過如下技術方案實現的:
[0008]一種新型生物質熱裂解制油裝置，包括裝置本體，所述裝置本體包括進料裝置，所述進料裝置下方與圓筒反應爐相通，所述圓筒反應爐外壁設有溫度控制系統，圓筒反應爐內通有吹掃系統，反應爐出口連接冷凝系統。
[0009]所述進料裝置為間歇式進料器，進料器上部設有進料口，進料口采用扣環設計，進料器內設有活塞，進料器與圓筒反應爐之間設有隔板。
[0010]所述圓筒反應爐內設置物料床層和催化床層兩層分隔板。
[0011]所述圓筒反應爐出口段設置電拌熱。
[0012]所述溫度控制系統采用PID系統控制柜，加熱采用熱瓦加熱器程序升溫。
[0013]所述冷凝系統采用冷凝醇吸收罐，所述吸收罐由兩級IOOOml洗氣瓶串聯而成，兩級洗氣瓶內部放置等量的無水乙醇，洗氣瓶置于(TC水浴鍋中。所述洗氣瓶內部放置150?350ml等量無水乙醇。
[0014]本實用新型的有益效果為:
[0015]1、本實用新型固定床熱裂解反應器可用于處理所有木屬類生物質，如秸桿、稻殼、棉花桿、玉米芯、木屑等，對原料的適應性極強。
[0016]2、本實用新型新型固定床反應器的熱解制備生物油的收率可達到45wt%?52wt%(占反應進料質量比例)，反應的副產物為氣體產物和固體炭產物，其中氣體產物富含CO、H2和CH4，可作為天然氣直接使用；固體炭產物燃料或活性炭的制備原料。
[0017]3、本實用新型固定床反應器具有催化劑床層，可實現生物質熱解的在線催化提質。
[0018]4、本實用新型固定床熱裂解產油技術采取吸附式冷凝技術，可實現快速冷凝要求。
[0019]本實用新型結構布局合理，能量的利用效率高且保證生產過程的節能高效、安全環保。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型生物質熱裂解制油裝置結構示意圖；
[0021]其中，1、進料器；2、圓筒反應爐；3、熱瓦加熱器；4、質量流量計；5、保溫層；6、物料床層；7、催化床層；8、連接法蘭；9、熱電偶；10、電伴熱；11、冷凝器；12、氣體收集裝置。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖對本實用新型作詳細說明。
[0023]如圖1所示，本實用新型生物質熱裂解制油裝置，包括裝置本體，裝置本體包括進料裝置，間歇式進料器I采用自制的裝置進料，如附圖1中部分I所示，進料器I主體高525mm，直徑為51.5mm，進料口處于進料器上端，進料口采用扣環設計，每次進料時打開進料口，進料完成后，關閉進料口，然后打開連接進料器I與圓筒反應爐2之間的隔板，同時向下壓進活塞，將物料全部壓入圓筒反應爐2中，然后關閉隔板。該系統設計的主要目的在于精確定量進料量并有效保證進料過程中惰性氣體氛圍，可使生物油產率達50%以上。進料裝置下方與圓筒反應爐2相通，圓筒反應爐2外壁設有溫度控制系統，溫度控制系統采用PID系統控制柜，加熱采用熱瓦加熱器3程序升溫。熱解所需熱量由環繞在圓筒反應爐2外壁的三個熱瓦加熱器(功率3KWX3)提供，提供整個工藝流程所需要的熱量；圓筒反應爐2內設置物料床層6和催化床層7兩層分隔板，保證熱解生物質油蒸汽能夠平穩通過催化劑床層，達到催化提質的效果。圓筒反應爐2內通有吹掃系統，N2采用質量流量計4精確控制，保證其持續穩定的吹掃反應器爐膛，并使氣相停留時間控制在2?6s。圓筒反應爐2出口段設置給管道加熱并保溫的加熱帶電拌熱10，保證熱解蒸汽不會提前在管壁冷凝，堵塞管路。反應爐出口連接冷凝系統11。冷凝系統采用冷凝醇吸收罐，所述吸收罐由兩級IOOOml洗氣瓶串聯而成，兩級洗氣瓶內部放置等量的150?350ml無水乙醇，洗氣瓶置于0°C水浴鍋中。洗氣瓶置于0°C水浴鍋中，冷凝效果好，收集效率高達98%以上。
[0024]本實用新型利用的生物質原料以農林廢棄物為主(如秸桿、稻殼、棉花桿等)。在原料預處理過程中，使用商業的粉碎機粉碎物料，然后用篩子將粉碎后的物料進行篩分，再經過電熱恒溫干燥箱干燥物料，然后就可以得到一定粒徑范圍的干燥的物料，使之滿足進料器、反應器的技術要求。
[0025]根據圖1所示流程，使用本實用新型裝置高聚物裂化重整制油工藝方法包括以下實施步驟:
[0026](I)將木質纖維素聚合物，如秸桿、稻殼、棉花桿類原料粉碎成顆粒，粒徑不大于Icm ;在轉筒烘干爐中以90°C的烘焙溫度烘干3?4小時，使其含水量小于7wt%，得到的原料需密閉隔氧保存。
[0027](2)按流程連接好各系統，向反應器中吹掃N2，通過質量流量控制器4控制lL/min的氣速吹掃3min，排盡熱解系統中的空氣，維持一個惰性氣體氛圍；
[0028](3)吹掃完畢后，將N2流速降低為300ml/min，控制加熱器3開始程序升溫，在IOmin內將反應器內加熱到制定溫度并在保溫層5的作用下維持穩定；
[0029](4)待爐內溫度達到指定溫度后，打開進料器I上部法蘭，開始進料，將指定質量的物料加入到間歇進料器I中，然后使用旁路吹掃進料器，排盡內部空氣。
[0030](5)進料器I內空氣排盡后，通過活塞將生物質原料推入圓筒反應爐2中，物料分布在物料床層6上，并在2中發生熱裂解反應，熱解蒸汽通過放置在7上的分子篩催化劑提質。蒸汽通過連接法蘭8處的出口流向冷凝器11中。
[0031](6)連接8與11的通道采用電伴熱10保證通道溫度穩定在300°C。冷凝器11將熱解蒸汽中可冷凝部分快速冷凝下來，捕集生物油產品。
[0032](7)未冷凝器氣體通過氣體收集裝置12收集。
[0033]以上參照附圖對本實用新型進行了示意性描述，該描述沒有限制性。本領域的普通施工技術人員均能理解，在實際應用中，本實用新型中各部件的設置方式均可能發生某些改變，而其他人員在其啟示下也可能做出相似設計。需要指出的是，只要不脫離本實用新型的設計宗旨，所有顯而易見的改變及其相似設計，均包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種新型生物質熱裂解制油裝置，包括裝置本體，其特征在于，所述裝置本體包括進料裝置，所述進料裝置下方與圓筒反應爐相通，所述圓筒反應爐外壁設有溫度控制系統，圓筒反應爐內通有吹掃系統，反應爐出口連接冷凝系統。
2.根據權利要求1所述新型生物質熱裂解制油裝置，其特征在于，所述進料裝置為間歇式進料器，進料器上部設有進料口，進料口采用扣環設計，進料器內設有活塞，進料器與圓筒反應爐之間設有隔板。
3.根據權利要求1所述新型生物質熱裂解制油裝置，其特征在于，所述圓筒反應爐內設置物料床層和催化床層兩層分隔板。
4.根據權利要求1所述新型生物質熱裂解制油裝置，其特征在于，所述圓筒反應爐出口段設置電拌熱。
5.根據權利要求1所述新型生物質熱裂解制油裝置，其特征在于，所述溫度控制系統采用PID系統控制柜，加熱采用熱瓦加熱器程序升溫。
6.根據權利要求1所述新型生物質熱裂解制油裝置，其特征在于，所述冷凝系統采用冷凝醇吸收罐，所述吸收罐由兩級IOOOml洗氣瓶串聯而成，兩級洗氣瓶內部放置等量的無水乙醇，洗氣瓶置于0°C水浴鍋中。
【文檔編號】C10B57/00GK203530235SQ201320672968
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月29日 優先權日:2013年10月29日
【發明者】陳冠益, 張梟雄, 馬文超, 顏蓓蓓, 李雁斌 申請人:天津大學