專利名稱：一種礦石催化床生物質快速熱解制油裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于可再生能源技術應用領域，涉及一種生物質快速熱解制油反應裝置。
背景技術：
發(fā)展生物質油，我國有著十分豐富的原料資源。我國幅員遼闊，地域跨度大，水熱資源分布各異，能源植物資源種類豐富多樣，但有效利用率低。如農作物生產系統(tǒng)中最常見的副產品秸桿的使用主要在牲畜飼料和農村生活用能兩大方面，利用率低，甚至經常發(fā)生秸桿焚燒污染環(huán)境等問題，因此，高效利用秸桿等生物質具有重要意義。在從多生物質轉化技術中，熱解可較為簡單地將生物質轉化為燃料且成本較低，成為國內外生物質利用研究的熱點。生物質熱解技術可將廢棄的秸桿等等轉化為生物油，得到的生物油不僅可以直接用于燃燒，而且可通過進一步加工為可替代柴油或汽油的動力燃料，該液體燃料含硫含氮量均很低，是環(huán)境友好型燃料，可實現低質原料的高檔次利用。 高效利用生物油不僅可以節(jié)約大量的石油、煤炭等商品能源，減輕對優(yōu)質商品能源的需求壓力。而且減少溫室效應氣體的排放，降低了環(huán)境污染。因此，生物質快速熱解技術研究得到了世界各國的高度重視，加拿大、澳大利亞、美國等國都已經開始生物質快速熱解的商業(yè)化運行，國內山東理工大學、浙江大學、中國科學技術大學、中科院過程研究所、沈陽農業(yè)大學等單位進行了生物質快速熱解技術的研究，并取得了一定的成果。
發(fā)明內容本發(fā)明包括加料系統(tǒng)、熱載氣系統(tǒng)、礦石催化床熱解反應器、氣固分離及炭收集系統(tǒng)、分級冷凝系統(tǒng)以及熱解尾氣處理系統(tǒng)組成。該裝置用加料系統(tǒng)將生物質粉原料送入礦石催化床熱解反應器中，而載氣經熱載氣系統(tǒng)加熱后進入礦石催化床熱解反應器，使反應器內發(fā)生劇烈的傳熱傳質過程，生物質原料在熱載氣和礦石床料催化作用下發(fā)生快速受熱裂解，產生揮發(fā)分和焦炭，揮發(fā)分、焦炭和載氣一起經氣固分離及炭收集系統(tǒng)去除焦炭顆粒后進入分級冷凝系統(tǒng)，在直接噴淋冷卻和間接冷卻相結合的冷凝方式作用下，其可冷凝部分被充分冷凝成生物油。熱解尾氣經過熱解尾氣處理系統(tǒng)處理后，進入熱載氣系統(tǒng)作為燃燒器輔助燃燒，制備的生物質油也可部分進入熱載氣系統(tǒng)作為燃料燃燒提供熱解能量。

圖I為本發(fā)明的系統(tǒng)結構示意圖。圖中，1-1、生物質粉倉，1-2、生物質進料密封裝置，1-3、可調速螺旋給料裝置，2-1、礦石催化床熱解反應器，2-2、礦石床料，2-3、載熱氣裝置，2-4、鼓動風入口，2_5、折流擋板，3、旋風分離器，3-2、集炭箱，4-1、文丘里一級噴淋冷卻裝置，4-2、第一級噴淋嘴，4-3、第二級噴淋嘴，4-4、第一級儲油罐，4-5、冷卻油泵，5-1、文丘里二級冷卻裝置，5-2、二級冷卻源進口，5-3、二級冷卻源出口，5-4、第二級儲油罐，6、尾氣處理裝置。
具體實施方式
本發(fā)明“一種礦石催化床生物質快速熱解制油裝置”，包括以下部件生物質粉倉1-1，生物質進料密封裝置1-2，可調速螺旋給料裝置1-3，礦石催化床熱解反應器2-1，礦石床料2-2，載熱氣裝置2-3，鼓動風入口 2-4，折流擋板2-5，旋風分離器3_1，集炭箱3_2，文丘里一級噴淋冷卻裝置4-1，第一級噴淋嘴4-2，第二級噴淋嘴4-3，第一級儲油罐4-4，冷卻油泵4-5，文丘里二級冷卻裝置5-1，二級冷卻源進口 5-2，二級冷卻源出口 5-3，第二級儲油罐5-4，尾氣處理裝置6。生物質粉倉1-1內經粉碎后的生物質粉通過生物質進料密封裝置1-2和可調速螺旋給料裝置1-3后連接到礦石催化床熱解反應器2-1上部。礦石催化床熱解反應器2-1下部載熱氣進口與載熱氣裝置2-3相連。礦石催化床熱解反應器2-1上部出口與旋風分離器3相連，旋風分離器3的氣體出口與文丘里一級噴淋冷卻裝置4-1連接，文丘里一級噴淋冷卻裝置4-1下部出口連接到第一級儲油罐4-4上部。第一級儲油罐4-4通過冷卻油泵4-5與文丘里一級噴淋冷卻裝置4-1內的第一級噴淋嘴4-2和第二級噴淋嘴4-3相連，文丘里一級噴淋冷卻裝置4-1上部的出氣管則與文丘里二級冷卻裝置5-1相連。文丘里二級冷卻裝置5-1下出口與第二級儲油罐5-4相連，文丘里二級冷卻裝置5-1旁出·口與尾氣處理裝置6相連。第二級儲油罐5-4出口與載熱氣裝置2-3相連。將生物質粉原料加入生物質粉倉1-1，生物質粉原料通過進料密封裝置1-2和可調速螺旋給料裝置1-3進入礦石催化床熱解反應器2-1。礦石催化床熱解反應器2-1內折流擋板2-5將生物質粉原料比較均勻地分散在反應器內，礦石催化床熱解反應器2-1使用90度錐形布風方式，反應器所需熱量來自載熱氣裝置2-3，經過載熱氣裝置2-3加熱的熱風由礦石催化床熱解反應器2-1底部的鼓動風入口 2-4進入反應器，折流擋板2-5使熱風在反應器內分布更合理、滯留時間更長，熱風對生物質粉原料和礦石床料2-2進行加熱，礦石床料2-2被加熱起催化作用加速生物質粉熱解。礦石催化床熱解反應器2-1內的生物質粉原料在礦石床料2-2催化作用下發(fā)生快速熱解，產生的熱解氣由礦石催化床熱解反應器2-1頂部出口進入旋風分離器3-1，在離心力作用下焦炭顆粒分離落入集炭箱3-2內。除去焦炭顆粒的熱解氣繼續(xù)進入文丘里一級噴淋冷卻裝置4-1，文丘里一級噴淋冷卻裝置4-1采用噴淋法自下而上設置第一級噴淋嘴4-2和第二級噴淋嘴4-3兩組噴淋嘴，熱解氣自下而上經過兩組噴淋嘴噴淋，熱解氣中可冷凝氣部分被直接冷凝成液態(tài)流入第一級儲油罐4-4，第一級儲油罐4-4下部接冷卻油泵4-5，部分液態(tài)生物質油被冷卻油泵4-5抽回到噴淋嘴充當冷卻介質。熱解氣由文丘里一級噴淋冷卻裝置4-1上部出口進入文丘里二級冷卻裝置5-1，經過文丘里二級冷卻裝置5-1間接冷凝，冷凝下的液態(tài)產物進入第二級儲油罐5-4。通過調節(jié)噴淋介質和間接換熱介質的流量來控制兩級冷凝裝置的冷凝溫度的分級冷凝方式，可以實現生物質油輕質、重質不同組分的分離，以提高生物質油的產率和品質。熱解經過尾氣處理裝置6處理后供給載熱氣裝置2-3，同時生產的生物質油也可以供給載熱氣裝置2-3，燃燒后提供熱解能量。
權利要求1.一種礦石催化床生物質快速熱解制油裝置，其特征在于它包括加料系統(tǒng)、熱載氣系統(tǒng)、礦石催化床熱解反應器、氣固分離及炭收集系統(tǒng)、分級冷凝系統(tǒng)以及熱解尾氣處理系統(tǒng)；該裝置的加料系統(tǒng)將生物質粉原料送入礦石催化床熱解反應器，熱載氣系統(tǒng)將載氣加熱后送入礦石催化床熱解反應器，在反應器內發(fā)生劇烈的傳熱傳質過程，生物質原料在熱載氣和礦石床料催化作用下發(fā)生快速受熱裂解，產生揮發(fā)分和焦炭，經氣固分離及炭收集系統(tǒng)去除焦炭顆粒，然后進入分級冷凝系統(tǒng)，在直接噴淋冷卻和間接冷卻相結合的冷凝方式作用下，其可冷凝部分被充分冷凝成生物油；所述加料系統(tǒng)包含生物質粉倉、生物質進料密封裝置和可調速螺旋給料裝置，所述熱載氣系統(tǒng)包含載熱氣裝置和燃燒器，所述氣固分離及炭收集系統(tǒng)中旋風分離器和集炭箱，所述分級冷凝系統(tǒng)包含文丘里一級噴淋冷卻裝置、第一級儲油罐、冷卻油泵、文丘里二級冷卻裝置和第二級儲油罐，所述熱解尾氣處理系統(tǒng)包含尾氣處理裝置。
2.根據權利要求I所述的一種礦石催化床生物質快速熱解制油裝置，其特征在于 (1)生物質粉倉下部有生物質進料密封裝置； (2)生物質粉倉出口與可調速螺旋給料裝置相連。
3.根據權利要求I所述的一種礦石催化床生物質快速熱解制油裝置，其特征在于 (1)載熱氣裝置上部有出口，與礦石催化床熱解反應器連接； (2)載熱氣裝置有燃燒器，燃燒器與尾氣處理裝置和第二級儲油罐連接。
4.根據權利要求I所述的一種礦石催化床生物質快速熱解制油裝置，其特征在于 (1)礦石催化床熱解反應器內有礦石床料； (2)礦石催化床熱解反應器內有折流擋板； (3)礦石催化床熱解反應器內有90度錐形布風結構； (4)礦石催化床熱解反應器底部有鼓動風入口，與載熱氣裝置相連； (5)礦石催化床熱解反應器頂部有出口，與旋風分離器相連。
5.根據權利要求I所述的一種礦石催化床生物質快速熱解制油裝置，其特征在于 (1)旋風分離器筒體中上部有進口與礦石催化床熱解反應器相連； (2)旋風分離器底部有出口與集炭箱相連； (3)旋風分離器頂部有出口與文丘里一級噴淋冷卻裝置相連。
6.根據權利要求I所述的一種礦石催化床生物質快速熱解制油裝置，其特征在于 (1)文丘里一級噴淋冷卻裝置進口與旋風分離器相連； (2)文丘里一級噴淋冷卻裝置底部有出口與第一級儲油罐相連； (3)第一級儲油罐與冷卻油泵相連，冷卻油泵另一端與文丘里一級噴淋冷卻裝置相連； (4)文丘里一級噴淋冷卻裝置頂部出口與文丘里二級冷卻裝置相連； (5)文丘里二級冷卻裝置下部有出口與第二級儲油罐相連，第二級儲油罐另一端有出口與載熱氣裝置的燃燒器相連； (6)文丘里二級冷卻裝置下部有出口與尾氣處理裝置相連。
7.根據權利要求I所述的一種礦石催化床生物質快速熱解制油裝置，其特征在于 (1)尾氣處理裝置上部有進口與文丘里二級冷卻裝置相連； (2)尾氣處理裝置另一端有出口與載熱氣裝置的燃燒器相連。
8.根據權利要求I所述的一種礦石催化床生物質快速熱解制油裝置，其特征在于文丘里一級噴淋冷卻裝置采用噴淋法直接進行冷卻，其內部自下而上設置第一級噴淋嘴和第二級噴淋嘴兩組噴淋嘴.
9.根據權利要求I所述的一種礦石催化床生物質快速熱解制油裝置，其特征在于尾氣處理裝置處理過的熱解尾氣的一部分進入載熱氣裝置的燃燒器輔助燃燒，第二級儲油罐收集的生物質油一部分進入載熱氣裝置的燃燒器進行燃燒，繼續(xù)提供熱解所需要的熱能。
專利摘要一種礦石催化床生物質快速熱解制油裝置包括加料系統(tǒng)、熱載氣系統(tǒng)、礦石催化床熱解反應器、氣固分離及炭收集系統(tǒng)、分級冷凝系統(tǒng)以及熱解尾氣處理系統(tǒng)。裝置中生物質原料經加料系統(tǒng)送入礦石催化床熱解反應器，載氣經熱載氣系統(tǒng)加熱后進入礦石催化床熱解反應器，生物質原料在熱載氣和礦石床料催化作用下發(fā)生快速熱解，產生的揮發(fā)分和焦炭與載氣一起經氣固分離及炭收集系統(tǒng)去除焦炭顆粒后進入分級冷凝系統(tǒng)，在直接噴淋冷卻和間接冷卻相結合的冷凝方式作用下，其可冷凝部分被充分冷凝成生物油。熱解尾氣經過熱解尾氣處理系統(tǒng)處理后，進入熱載氣系統(tǒng)作為燃燒器輔助燃燒。該裝置熱解速度快，熱解比較完全，生物質油的產率高、油品好，運行成本低。
文檔編號C10B53/02GK202808710SQ20112050973
公開日2013年3月20日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權日2011年12月8日
發(fā)明者朱復東, 賈樹山, 柏林霞, 李東亮 申請人:江蘇東嘉能源科技有限公司