專利名稱：生物質(zhì)熱裂解液化燃用油技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用生物質(zhì)制備生物油的方法。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)熱裂解技術(shù)是目前世界上生物質(zhì)能研究的前沿技術(shù)之一。根據(jù)反應(yīng)溫度和加熱速度的不同，生物質(zhì)熱解工藝可分為慢速、常規(guī)、快速或閃速集中。低溫慢速熱裂解(< 500°C )，產(chǎn)物以木炭為主；高溫閃速熱裂解(700-1100°C )，產(chǎn)物以可燃?xì)怏w為主；中溫快速熱裂解(500-650°C )，產(chǎn)物以生物油為主。生物質(zhì)熱裂解液化是在中溫(500_650°C )、高加熱速率(104_105°C /s)和極短氣體停留時(shí)間(< 2s)的條件下，將生物質(zhì)直接熱解，產(chǎn)物經(jīng)快速冷卻可使中間液態(tài)產(chǎn)物分子在進(jìn)一步斷裂生成氣體之前冷凝，從而得到高產(chǎn)量的生物質(zhì)液體油。該技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)在于生物油易存儲(chǔ)和易輸運(yùn)，不存在產(chǎn)品的就地消費(fèi)問題，因而得到了國內(nèi)外的廣泛關(guān)注。生物質(zhì)熱裂解液化反應(yīng)產(chǎn)生的生物油可通過進(jìn)一步的分離和提取制成燃料油和化工原料；氣體視其熱值的高低可單獨(dú)或與其它高熱值氣體混合作為工業(yè)或民用燃?xì)猓簧镔|(zhì)炭可用作活性劑等。該技術(shù)是生物質(zhì)轉(zhuǎn)換技術(shù)的重要方式之一?，F(xiàn)有生物質(zhì)裂解技術(shù)普遍存在的問題是生物質(zhì)熱裂解效率低，成本高，生物油黏度高、含氧量高、穩(wěn)定性差、質(zhì)量差高密度(約1200Kg/nT3)；酸性強(qiáng)(pH值為2. 8 3. 8)； 高水分含量(15% 30% )以及較低的發(fā)熱量(14 18. 5MJ/Kg)，影響燃燒性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提高生物質(zhì)轉(zhuǎn)化率，并將復(fù)雜的生物質(zhì)生產(chǎn)得到質(zhì)量統(tǒng)一穩(wěn)定的液化燃用油的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案為一種生物質(zhì)熱裂解液化燃用油技術(shù)，包括如下工藝步驟(1)生物質(zhì)預(yù)處理用水、5mol/L鹽酸、氫氟酸按照體積比20 1 0. 5的比例配置浸泡液，將生物質(zhì)放置到浸泡液中浸泡30min，液面沒過生物質(zhì)，脫除灰分；將脫除灰分的生物質(zhì)進(jìn)行干燥， 使生物質(zhì)的水分含量干燥至低于生物質(zhì)質(zhì)量的8% ；將干燥后的生物質(zhì)切割成3-5mm的長度；(2)生物質(zhì)熱裂解將切割的生物質(zhì)輸送至流化床，加料速度控制在20_200kg/h，在500-650°C的無氧條件下裂解，調(diào)節(jié)載氣流速，控制裂解氣體停留時(shí)間在0. 8 1. ^之間，熱解氣離開反應(yīng)器后，進(jìn)入旋風(fēng)分離器，依靠離心作用，分離木炭，蒸汽進(jìn)入冷凝器；其中，可冷凝的部分經(jīng)過兩級(jí)冷凝器冷卻形成液體，液體進(jìn)入油水分離器進(jìn)行油水分離，得到生物油，不可冷凝的氣體經(jīng)過濾器凈化后，送入儲(chǔ)氣罐。(3)生物油精制一級(jí)冷凝器得到的為重質(zhì)生物油，密度大于1.0-1.5g/cm3，二級(jí)冷凝器得到的為輕質(zhì)生物油，密度在0. 8-1. Og/cm3,將制得的重質(zhì)生物油進(jìn)行催化裂解，重質(zhì)生物油預(yù)熱到400°C，進(jìn)入固定床反應(yīng)器，溫度保持在410-490°C，催化劑是擇形分子篩催化劑ZSM-5、 Na-ZSM-5、HZSM-5、或磷酸鋁類分子篩，進(jìn)料速率按設(shè)備大小控制在3-6m3/h，催化劑用量為生物油質(zhì)量2%的條件下催化熱裂解生物油。2、如權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)熱裂解液化燃用油技術(shù)，其特征在于所述的生物質(zhì)為農(nóng)作物秸稈，包括玉米、小麥秸稈及花生殼。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明在生物質(zhì)熱解之前進(jìn)行預(yù)處理，脫除灰分，在熱裂解過程中減小灰分的影響，使生物油的產(chǎn)量提高50% -60%。并且裂解反應(yīng)后通過催化裂解的方法精制生物油，催化劑在中溫、常壓下通過熱化學(xué)方法將生物油中的氧以C0、C0、H0的形式除去，使之轉(zhuǎn)化為常溫下穩(wěn)定、油品質(zhì)量高、能量密度高、可直接廣泛應(yīng)用的液體燃料。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明用以下非限定性實(shí)施例做進(jìn)一步說明。具體實(shí)施例1 以玉米秸稈為例一種生物質(zhì)熱裂解液化燃用油技術(shù)，包括如下工藝步驟(1)玉米秸稈預(yù)處理用水、5mol/L鹽酸、氫氟酸按照體積比20 1 0. 5的比例配置浸泡液，將玉米秸稈放置到浸泡也中浸泡30min，液面沒過玉米秸稈，脫除灰分；將脫除灰分的玉米秸稈進(jìn)行干燥，使玉米秸稈的水分含量干燥至低于玉米秸稈質(zhì)量的8% ；將干燥后的玉米秸稈切割成 3-5mm的長度；(2)玉米秸稈熱裂解將切割的玉米秸稈輸送至流化床，加料速度控制在20kg/h，在500°C的無氧條件下裂解，調(diào)節(jié)載氣流速，控制裂解氣體停留時(shí)間在0. 8s之間，熱解氣離開反應(yīng)器后，進(jìn)入旋風(fēng)分離器，依靠離心作用，分離木炭，蒸汽進(jìn)入冷凝器；其中，可冷凝的部分經(jīng)過兩級(jí)冷凝器冷卻形成液體，液體進(jìn)入油水分離器進(jìn)行油水分離，得到生物油，不可冷凝的氣體經(jīng)過濾器凈化后，送入儲(chǔ)氣罐。(3)生物油精制一級(jí)冷凝器得到的為重質(zhì)生物油，密度大于1.0-1.5g/cm3，二級(jí)冷凝器得到的為輕質(zhì)生物油，密度在0. 8-1. Og/cm3,將制得的重質(zhì)生物油進(jìn)行催化裂解，重質(zhì)生物油預(yù)熱到400°C，進(jìn)入固定床反應(yīng)器，溫度保持在410°C，催化劑是擇形分子篩催化劑ZSM-5、 Na-ZSM-5、HZSM-5、或磷酸鋁類分子篩，進(jìn)料速率按設(shè)備大小控制在3m3/h，催化劑用量為生物油質(zhì)量2%的條件下催化熱裂解生物油。具體實(shí)施例2 以小麥秸稈為例一種生物質(zhì)熱裂解液化燃用油技術(shù)，包括如下工藝步驟(1)小麥秸稈預(yù)處理用水、5mol/L鹽酸、氫氟酸按照體積比20 1 0. 5的比例配置浸泡液，將小麥秸稈放置到浸泡也中浸泡30min，液面沒過小麥秸稈，脫除灰分；將脫除灰分的小麥秸稈進(jìn)行干燥，使小麥秸稈的水分含量干燥至低于小麥秸稈質(zhì)量的8% ；將干燥后的小麥秸稈切割成 3-5mm的長度；(2)小麥秸稈熱裂解
將切割的小麥秸稈輸送至流化床，加料速度控制在200kg/h，在650°C的無氧條件下裂解，調(diào)節(jié)載氣流速，控制裂解氣體停留時(shí)間在1. ^之間，熱解氣離開反應(yīng)器后，進(jìn)入旋風(fēng)分離器，依靠離心作用，分離木炭，蒸汽進(jìn)入冷凝器；其中，可冷凝的部分經(jīng)過兩級(jí)冷凝器冷卻形成液體，液體進(jìn)入油水分離器進(jìn)行油水分離，得到生物油，不可冷凝的氣體經(jīng)過濾器凈化后，送入儲(chǔ)氣罐。(3)生物油精制一級(jí)冷凝器得到的為重質(zhì)生物油，密度大于1.0-1.5g/cm3，二級(jí)冷凝器得到的為輕質(zhì)生物油，密度在0. 8-1. Og/cm3,將制得的重質(zhì)生物油進(jìn)行催化裂解，重質(zhì)生物油預(yù)熱到400°C，進(jìn)入固定床反應(yīng)器，溫度保持在490°C，催化劑是擇形分子篩催化劑ZSM-5、 Na-ZSM-5、HZSM-5、或磷酸鋁類分子篩，進(jìn)料速率按設(shè)備大小控制在6m3/h，催化劑用量為生物油質(zhì)量2%的條件下催化熱裂解生物油。具體實(shí)施例3 以花生殼為例一種生物質(zhì)熱裂解液化燃用油技術(shù)，包括如下工藝步驟(1)花生殼預(yù)處理用水、5mol/L鹽酸、氫氟酸按照體積比20 1 0. 5的比例配置浸泡液，將花生殼放置到浸泡也中浸泡30min，液面沒過花生殼，脫除灰分；將脫除灰分的花生殼進(jìn)行干燥， 使花生殼的水分含量干燥至低于花生殼質(zhì)量的8% ；將干燥后的花生殼切割成3-5mm的長度；(2)花生殼熱裂解將切割的花生殼輸送至流化床，加料速度控制在100kg/h，在550°C的無氧條件下裂解，調(diào)節(jié)載氣流速，控制裂解氣體停留時(shí)間在Is之間，熱解氣離開反應(yīng)器后，進(jìn)入旋風(fēng)分離器，依靠離心作用，分離木炭，蒸汽進(jìn)入冷凝器；其中，可冷凝的部分經(jīng)過兩級(jí)冷凝器冷卻形成液體，液體進(jìn)入油水分離器進(jìn)行油水分離，得到生物油，不可冷凝的氣體經(jīng)過濾器凈化后，送入儲(chǔ)氣罐。(3)生物油精制一級(jí)冷凝器得到的為重質(zhì)生物油，密度大于1.0-1.5g/cm3，二級(jí)冷凝器得到的為輕質(zhì)生物油，密度在0. 8-1. Og/cm3,將制得的重質(zhì)生物油進(jìn)行催化裂解，重質(zhì)生物油預(yù)熱到400°C，進(jìn)入固定床反應(yīng)器，溫度保持在450°C，催化劑是擇形分子篩催化劑ZSM-5、 Na-ZSM-5、HZSM-5、或磷酸鋁類分子篩，進(jìn)料速率按設(shè)備大小控制在5m3/h，催化劑用量為生物油質(zhì)量2%的條件下催化熱裂解生物油。
權(quán)利要求
1.一種生物質(zhì)熱裂解液化燃用油技術(shù)，其特征在于包括如下工藝步驟(1)生物質(zhì)預(yù)處理用水、5mol/L鹽酸、氫氟酸按照體積比20 1 0. 5的比例配置浸泡液，將生物質(zhì)放置到浸泡液中浸泡30min，液面沒過生物質(zhì)，脫除灰分；將脫除灰分的生物質(zhì)進(jìn)行干燥，使生物質(zhì)的水分含量干燥至低于生物質(zhì)質(zhì)量的8% ；將干燥后的生物質(zhì)切割成3-5mm的長度；(2)生物質(zhì)熱裂解將切割的生物質(zhì)輸送至流化床，加料速度控制在20-200kg/h，在500-650°C的無氧條件下裂解，調(diào)節(jié)載氣流速，控制裂解氣體停留時(shí)間在0.8 1. ^之間，熱解氣離開反應(yīng)器后，進(jìn)入旋風(fēng)分離器，依靠離心作用，分離木炭，蒸汽進(jìn)入冷凝器；其中，可冷凝的部分經(jīng)過兩級(jí)冷凝器冷卻形成液體，液體進(jìn)入油水分離器進(jìn)行油水分離，得到生物油，不可冷凝的氣體經(jīng)過濾器凈化后，送入儲(chǔ)氣罐；(3)生物油精制一級(jí)冷凝器得到的為重質(zhì)生物油，密度大于1.0-1.5g/cm3，二級(jí)冷凝器得到的為輕質(zhì)生物油，密度在0. 8-1. Og/cm3,將制得的重質(zhì)生物油進(jìn)行催化裂解，重質(zhì)生物油預(yù)熱到 400°C，進(jìn)入固定床反應(yīng)器，溫度保持在410-490°C，催化劑是擇形分子篩催化劑ZSM-5、 Na-ZSM-5、HZSM-5、或磷酸鋁類分子篩，進(jìn)料速率按設(shè)備大小控制在3-6m3/h，催化劑用量為生物油質(zhì)量2%的條件下催化熱裂解生物油。
2.如權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)熱裂解液化燃用油技術(shù)，其特征在于所述的生物質(zhì)為農(nóng)作物秸稈，包括玉米、小麥秸稈及花生殼。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)熱裂解液化燃用油技術(shù)，包括如下工藝步驟(1)生物質(zhì)預(yù)處理用水、5mol/L鹽酸、氫氟酸按照體積比20∶1∶0.5的比例配置浸泡液，浸泡30min，脫除灰分；(2)生物質(zhì)熱裂解；(3)生物油精制；將制得的重質(zhì)生物油進(jìn)行催化裂解，重質(zhì)生物油預(yù)熱到400℃，進(jìn)入固定床反應(yīng)器，溫度保持在410-490℃，催化劑是擇形分子篩催化劑ZSM-5、Na-ZSM-5、HZSM-5、或磷酸鋁類分子篩，進(jìn)料速率按設(shè)備大小控制在3-6m3/h，催化劑用量為生物油質(zhì)量2％的條件下催化熱裂解生物油。本發(fā)明脫除灰分，在熱裂解過程中減小灰分的影響，使生物油的產(chǎn)量提高50％-60％。并且裂解反應(yīng)后通過催化裂解的方法精制生物油，催化劑在中溫、常壓下通過熱化學(xué)方法將生物油中的氧以CO、CO、HO的形式除去，使之轉(zhuǎn)化為常溫下穩(wěn)定、油品質(zhì)量高、能量密度高、可直接廣泛應(yīng)用的液體燃料。
文檔編號(hào)C10B53/02GK102277188SQ20111020753
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月25日
發(fā)明者鄭德華 申請(qǐng)人:青島福瑞斯生物能源科技開發(fā)有限公司