生物质快速热转化的制作方法_3

文档序号:9780295阅读:来源:国知局
容器中未被收集的蒸气被引导至辅收集柱60(辅冷凝柱)。同样如 主冷凝柱50中的情况一样,所收集的产物液体经由顶置分配系统63用作淬火介质。优选地, 至少10gpm/ft2(加仑每分钟/平方英尺)柱截面直径的液体循环经过柱60。更优选地,至少 50~100gpm/ft 2(加仑每分钟/平方英尺)柱截面直径的液体循环经过柱60。柱60可在柱60 的气体出口段装配有除雾器以减少夹带进入下游除雾器或过滤系统的液滴、雾或气溶胶。 柱60的截面直径可以与主收集柱50的相同。但是,柱60的直径通常较小,因为更大的表观气 体速度将有利于移除柱60的除雾器部分中的微细液滴或气溶胶。
[0038]离开辅收集柱60的雾、气溶胶和不可凝气体被引导至单独的除雾器系统70。如果 辅收集柱60配备有内部除雾器单元,则可不需要下游单独的除雾器。除雾器系统70优选移 除大于3微米的雾滴。倾向于在除雾器中通过惯性碰撞来捕获这些液滴。在气流中行进的这 些颗粒在流经除雾系统70时由于其重量而不能突然改变随气体的流动方向。结果,它们撞 击除雾器的纤维,然后被捕获。与除雾器纤维接触的雾粒通过弱范德华力粘合。累积的碰撞 雾滴倾向于结合在一起形成较大的单个液滴,最后因重力沉降而落到除雾器容器的下部。
[0039] 除雾器系统70可包括一系列除雾器单元。第一单元是叶片除雾器,其可消除约 99%的低至10微米的雾。接着是具有约51b/ft 3的密度和0.011英寸线径的不锈钢丝网垫 (表面积为45f t2/f t3并具有99.0%的空隙)。除钢外可使用的其它材料包括玻璃、合金20、聚 四氟乙烯、聚丙烯等。然后是91b/ft 3的不锈钢丝网垫,线径同样为0.011英寸(表面积为 85ft2/ft3并具有98.0%的空隙)。最后的除雾器单元是共编织类型,包括由纤维玻璃构造的 金属丝。该垫的密度为91b/f t3,线径为0.00036英寸(表面积为3725f t2/f t3并具有99.0 %的 空隙)。
[0040] 微细气溶胶(即小于约3微米)、从除雾器系统70逸出的大于3微米的冷凝颗粒和来 自辅冷凝柱60或除雾器系统70的不可凝气体来到最后的过滤系统80。过滤系统80可包括两 个并联设置的纤维床80A和80B,如图1所示。同样地,如除雾器系统70的情况一样,大于约3 微米的颗粒通过惯性碰撞被捕获。1至3微米的冷凝颗粒倾向于通过拦截而捕获,其中该颗 粒遵循在纤维表面的约一个颗粒半径内的不可凝气体流线。而小于1微米的颗粒则通过扩 散或布朗运动被捕获,其中颗粒由于其随机运动而倾向于自身附着到过滤器80的纤维上。 同样,捕获的颗粒倾向于结合在一起形成较大的液滴。但是,在足够量的原料流到过滤容器 的下部之前,跨越过滤器80的压力降可能超过预定限制。此外,由于液体局部负荷增加,过 滤器的有效开口截面积降低,从而增大经过保留开口区域的气体流量,因此收集的原料可 能会出现再夹带。该增大的气体流量导致速度增加,其可导致比预期更大的压力降,并可能 出现再夹带和捕获液体的损失。因此,过滤系统80可以由多于一个的过滤单元组成,其可以 根据需要并联或串联设置。通常采用2个并联的过滤单元80A和80B,其中一个过滤单元随时 在线。过滤单元可保持在线约8~24小时(一般12小时)时间段。当过滤单元处于关闭离线状 态时,其允许排空。过滤单元的压力降也可决定单元允许保持在线的时间段。超过预定限制 的压力降(通常为100英寸水柱)可导致过滤单元的过滤元件失效(即在织物中可发展出撕 裂孔)。
[0041 ]由于收集的雾和气溶胶液体在环境条件下倾向于是相对粘滞的,因此可在辅冷凝 柱60和除雾器70和纤维床过滤器80A和80B之间使用再换热器90。作为替代方案,如果在辅 冷凝柱60中并入除雾器,则再换热器将仅安装在纤维床过滤器80A和80B的上游。该再换热 器90用于稍微提高蒸气流的温度(至约60~65°C),并使得在下游系统70和80中捕获的液体 的粘度能够充分降低,以允许充分排空。
[0042] 经过滤系统80过滤的气体通过反应器风机95循环回到反应器30。循环的气体为反 应器30的混合区中载热体的向上流动提供输送流体。
[0043] 下面将讨论根据本发明实施方案的示例性热转化过程的结果。在这些实施例中, 主收集柱和辅收集柱各自具有约4英尺的直径。生物质原料进入转化系统的进料速率在约 2650至3400镑/小时之间不等。进入的蒸气的温度为约500°C,流量为约1100标准立方英尺 每分钟(scfm)。在这些实施例中,各个收集柱的液体产物的一部分被冷却并循环回到收集 柱以提供淬火介质。下表1示出了 9个示例性过程参数的淬火温度和再循环速率。淬火温度 是冷却的液体产物在注射回收集柱之前的温度,再循环速率是在收集柱顶部的液体产物的 流量。
[0044] 表1:淬火温度和再循环速率
[0046] 这九个实施例的结果示出在图4的表2中。各个实施例过程在约12小时的时间段内 进行。表2示出在主收集柱和辅收集柱或冷凝器中收集的生物油的百分比分布,其中辅收集 柱中的收集包括来自除雾器和纤维床过滤器的生物油收集。表2还示出从主收集柱和辅收 集柱中收集的生物油的特性。
[0047] 虽然本发明在目前优选的实施方案方面进行了描述,但是应理解的是本公开内容 不能理解为限制。在阅读本发明公开内容后,对本领域技术人员而言各种改动和修改无疑 将变得显而易见。因此,旨在将所附权利要求解释为涵盖所有落入本发明的精神和范围内 的改变和修改。
【主权项】
1. 将生物质或非生物质原料转化为液体产物的方法,包括: 在反应器中将原料与砂的上升流混合,以在350~600°C的转化温度下将所述原料热转 化为蒸气流; 将所述砂与所述蒸气流分离; 在冷凝室中利用向下流动的淬火介质将所述蒸气流在小于0.1秒内快速淬火至低于50 °C的温度,以将所述蒸气流冷凝成液体产物;和 收集来自所述冷凝室的液体产物。2. 如权利要求1所述的方法,其中所述原料包括生物质原料。3. 如权利要求2所述的方法,其中所述生物质原料基本包括木材。4. 如权利要求1所述的方法,其中所述原料包括非生物质碳质原料。5. 如权利要求4所述的方法,其中所述非生物质碳质原料包括塑料、聚合物、烃、石油、 煤炭或精炼原料。6. 如权利要求1所述的方法,还包括: 将液体产物栗抽出所述冷凝室; 将栗抽出的液体产物冷却到约30°C~50°C的温度;和 将冷却的液体产物循环回到所述冷凝室以提供所述淬火介质。7. 如权利要求6所述的方法,其中所述淬火介质以至少10加仑每分钟(gpm)每平方英尺 所述冷凝室截面积的流量向下倾倒至所述蒸气流上。8. 如权利要求所述的方法7,其中所述淬火介质以至少50加仑每分钟(gpm)每平方英尺 所述冷凝室截面积的流量向下倾倒至所述蒸气流上。9. 如权利要求1所述的方法,其中所述蒸气流在小于0.02秒内淬火至低于50°C的温度。10. 如权利要求1所述的方法,其中所述热转化产生副产物炭
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