专利名称：一种矿石催化床生物质快速热解制油装置的制作方法
技术领域：
本发明属于可再生能源技术应用领域，涉及一种生物质快速热解制油反应装置。
背景技术：
发展生物质油，我国有着十分丰富的原料资源。我国幅员辽阔，地域跨度大，水热资源分布各异，能源植物资源种类丰富多样，但有效利用率低。如农作物生产系统中最常见的副产品秸杆的使用主要在牲畜饲料和农村生活用能两大方面，利用率低，甚至经常发生秸杆焚烧污染环境等问题，因此，高效利用秸杆等生物质具有重要意义。在从多生物质转化技术中，热解可较为简单地将生物质转化为燃料且成本较低，成为国内外生物质利用研究的热点。生物质热解技术可将废弃的秸杆等等转化为生物油，得到的生物油不仅可以直接用于燃烧，而且可通过进一步加工为可替代柴油或汽油的动力燃料，该液体燃料含硫含氮量均很低，是环境友好型燃料，可实现低质原料的高档次利用。 高效利用生物油不仅可以节约大量的石油、煤炭等商品能源，减轻对优质商品能源的需求压力。而且减少温室效应气体的排放，降低了环境污染。因此，生物质快速热解技术研究得到了世界各国的高度重视，加拿大、澳大利亚、美国等国都已经开始生物质快速热解的商业化运行，国内山东理工大学、浙江大学、中国科学技术大学、中科院过程研究所、沈阳农业大学等单位进行了生物质快速热解技术的研究，并取得了一定的成果。
发明内容本发明包括加料系统、热载气系统、矿石催化床热解反应器、气固分离及炭收集系统、分级冷凝系统以及热解尾气处理系统组成。该装置用加料系统将生物质粉原料送入矿石催化床热解反应器中，而载气经热载气系统加热后进入矿石催化床热解反应器，使反应器内发生剧烈的传热传质过程，生物质原料在热载气和矿石床料催化作用下发生快速受热裂解，产生挥发分和焦炭，挥发分、焦炭和载气一起经气固分离及炭收集系统去除焦炭颗粒后进入分级冷凝系统，在直接喷淋冷却和间接冷却相结合的冷凝方式作用下，其可冷凝部分被充分冷凝成生物油。热解尾气经过热解尾气处理系统处理后，进入热载气系统作为燃烧器辅助燃烧，制备的生物质油也可部分进入热载气系统作为燃料燃烧提供热解能量。
图I为本发明的系统结构示意图。图中，1-1、生物质粉仓，1-2、生物质进料密封装置，1-3、可调速螺旋给料装置，2-1、矿石催化床热解反应器，2-2、矿石床料，2-3、载热气装置，2-4、鼓动风入口，2_5、折流挡板，3、旋风分离器，3-2、集炭箱，4-1、文丘里一级喷淋冷却装置，4-2、第一级喷淋嘴，4-3、第二级喷淋嘴，4-4、第一级储油罐，4-5、冷却油泵，5-1、文丘里二级冷却装置，5-2、二级冷却源进口，5-3、二级冷却源出口，5-4、第二级储油罐，6、尾气处理装置。
具体实施方式
本发明“一种矿石催化床生物质快速热解制油装置”，包括以下部件生物质粉仓1-1，生物质进料密封装置1-2，可调速螺旋给料装置1-3，矿石催化床热解反应器2-1，矿石床料2-2，载热气装置2-3，鼓动风入口 2-4，折流挡板2-5，旋风分离器3_1，集炭箱3_2，文丘里一级喷淋冷却装置4-1，第一级喷淋嘴4-2，第二级喷淋嘴4-3，第一级储油罐4-4，冷却油泵4-5，文丘里二级冷却装置5-1，二级冷却源进口 5-2，二级冷却源出口 5-3，第二级储油罐5-4，尾气处理装置6。生物质粉仓1-1内经粉碎后的生物质粉通过生物质进料密封装置1-2和可调速螺旋给料装置1-3后连接到矿石催化床热解反应器2-1上部。矿石催化床热解反应器2-1下部载热气进口与载热气装置2-3相连。矿石催化床热解反应器2-1上部出口与旋风分离器3相连，旋风分离器3的气体出口与文丘里一级喷淋冷却装置4-1连接，文丘里一级喷淋冷却装置4-1下部出口连接到第一级储油罐4-4上部。第一级储油罐4-4通过冷却油泵4-5与文丘里一级喷淋冷却装置4-1内的第一级喷淋嘴4-2和第二级喷淋嘴4-3相连，文丘里一级喷淋冷却装置4-1上部的出气管则与文丘里二级冷却装置5-1相连。文丘里二级冷却装置5-1下出口与第二级储油罐5-4相连，文丘里二级冷却装置5-1旁出·口与尾气处理装置6相连。第二级储油罐5-4出口与载热气装置2-3相连。将生物质粉原料加入生物质粉仓1-1，生物质粉原料通过进料密封装置1-2和可调速螺旋给料装置1-3进入矿石催化床热解反应器2-1。矿石催化床热解反应器2-1内折流挡板2-5将生物质粉原料比较均匀地分散在反应器内，矿石催化床热解反应器2-1使用90度锥形布风方式，反应器所需热量来自载热气装置2-3，经过载热气装置2-3加热的热风由矿石催化床热解反应器2-1底部的鼓动风入口 2-4进入反应器，折流挡板2-5使热风在反应器内分布更合理、滞留时间更长，热风对生物质粉原料和矿石床料2-2进行加热，矿石床料2-2被加热起催化作用加速生物质粉热解。矿石催化床热解反应器2-1内的生物质粉原料在矿石床料2-2催化作用下发生快速热解，产生的热解气由矿石催化床热解反应器2-1顶部出口进入旋风分离器3-1，在离心力作用下焦炭颗粒分离落入集炭箱3-2内。除去焦炭颗粒的热解气继续进入文丘里一级喷淋冷却装置4-1，文丘里一级喷淋冷却装置4-1采用喷淋法自下而上设置第一级喷淋嘴4-2和第二级喷淋嘴4-3两组喷淋嘴，热解气自下而上经过两组喷淋嘴喷淋，热解气中可冷凝气部分被直接冷凝成液态流入第一级储油罐4-4，第一级储油罐4-4下部接冷却油泵4-5，部分液态生物质油被冷却油泵4-5抽回到喷淋嘴充当冷却介质。热解气由文丘里一级喷淋冷却装置4-1上部出口进入文丘里二级冷却装置5-1，经过文丘里二级冷却装置5-1间接冷凝，冷凝下的液态产物进入第二级储油罐5-4。通过调节喷淋介质和间接换热介质的流量来控制两级冷凝装置的冷凝温度的分级冷凝方式，可以实现生物质油轻质、重质不同组分的分离，以提高生物质油的产率和品质。热解经过尾气处理装置6处理后供给载热气装置2-3，同时生产的生物质油也可以供给载热气装置2-3，燃烧后提供热解能量。
权利要求1.一种矿石催化床生物质快速热解制油装置，其特征在于它包括加料系统、热载气系统、矿石催化床热解反应器、气固分离及炭收集系统、分级冷凝系统以及热解尾气处理系统；该装置的加料系统将生物质粉原料送入矿石催化床热解反应器，热载气系统将载气加热后送入矿石催化床热解反应器，在反应器内发生剧烈的传热传质过程，生物质原料在热载气和矿石床料催化作用下发生快速受热裂解，产生挥发分和焦炭，经气固分离及炭收集系统去除焦炭颗粒，然后进入分级冷凝系统，在直接喷淋冷却和间接冷却相结合的冷凝方式作用下，其可冷凝部分被充分冷凝成生物油；所述加料系统包含生物质粉仓、生物质进料密封装置和可调速螺旋给料装置，所述热载气系统包含载热气装置和燃烧器，所述气固分离及炭收集系统中旋风分离器和集炭箱，所述分级冷凝系统包含文丘里一级喷淋冷却装置、第一级储油罐、冷却油泵、文丘里二级冷却装置和第二级储油罐，所述热解尾气处理系统包含尾气处理装置。
2.根据权利要求I所述的一种矿石催化床生物质快速热解制油装置，其特征在于 (1)生物质粉仓下部有生物质进料密封装置； (2)生物质粉仓出口与可调速螺旋给料装置相连。
3.根据权利要求I所述的一种矿石催化床生物质快速热解制油装置，其特征在于 (1)载热气装置上部有出口，与矿石催化床热解反应器连接； (2)载热气装置有燃烧器，燃烧器与尾气处理装置和第二级储油罐连接。
4.根据权利要求I所述的一种矿石催化床生物质快速热解制油装置，其特征在于 (1)矿石催化床热解反应器内有矿石床料； (2)矿石催化床热解反应器内有折流挡板； (3)矿石催化床热解反应器内有90度锥形布风结构； (4)矿石催化床热解反应器底部有鼓动风入口，与载热气装置相连； (5)矿石催化床热解反应器顶部有出口，与旋风分离器相连。
5.根据权利要求I所述的一种矿石催化床生物质快速热解制油装置，其特征在于 (1)旋风分离器筒体中上部有进口与矿石催化床热解反应器相连； (2)旋风分离器底部有出口与集炭箱相连； (3)旋风分离器顶部有出口与文丘里一级喷淋冷却装置相连。
6.根据权利要求I所述的一种矿石催化床生物质快速热解制油装置，其特征在于 (1)文丘里一级喷淋冷却装置进口与旋风分离器相连； (2)文丘里一级喷淋冷却装置底部有出口与第一级储油罐相连； (3)第一级储油罐与冷却油泵相连，冷却油泵另一端与文丘里一级喷淋冷却装置相连； (4)文丘里一级喷淋冷却装置顶部出口与文丘里二级冷却装置相连； (5)文丘里二级冷却装置下部有出口与第二级储油罐相连，第二级储油罐另一端有出口与载热气装置的燃烧器相连； (6)文丘里二级冷却装置下部有出口与尾气处理装置相连。
7.根据权利要求I所述的一种矿石催化床生物质快速热解制油装置，其特征在于 (1)尾气处理装置上部有进口与文丘里二级冷却装置相连； (2)尾气处理装置另一端有出口与载热气装置的燃烧器相连。
8.根据权利要求I所述的一种矿石催化床生物质快速热解制油装置，其特征在于文丘里一级喷淋冷却装置采用喷淋法直接进行冷却，其内部自下而上设置第一级喷淋嘴和第二级喷淋嘴两组喷淋嘴.
9.根据权利要求I所述的一种矿石催化床生物质快速热解制油装置，其特征在于尾气处理装置处理过的热解尾气的一部分进入载热气装置的燃烧器辅助燃烧，第二级储油罐收集的生物质油一部分进入载热气装置的燃烧器进行燃烧，继续提供热解所需要的热能。
专利摘要一种矿石催化床生物质快速热解制油装置包括加料系统、热载气系统、矿石催化床热解反应器、气固分离及炭收集系统、分级冷凝系统以及热解尾气处理系统。装置中生物质原料经加料系统送入矿石催化床热解反应器，载气经热载气系统加热后进入矿石催化床热解反应器，生物质原料在热载气和矿石床料催化作用下发生快速热解，产生的挥发分和焦炭与载气一起经气固分离及炭收集系统去除焦炭颗粒后进入分级冷凝系统，在直接喷淋冷却和间接冷却相结合的冷凝方式作用下，其可冷凝部分被充分冷凝成生物油。热解尾气经过热解尾气处理系统处理后，进入热载气系统作为燃烧器辅助燃烧。该装置热解速度快，热解比较完全，生物质油的产率高、油品好，运行成本低。
文档编号C10B53/02GK202808710SQ20112050973
公开日2013年3月20日 申请日期2011年12月8日 优先权日2011年12月8日
发明者朱复东, 贾树山, 柏林霞, 李东亮 申请人:江苏东嘉能源科技有限公司