专利名称：植物材料催化裂解制取可燃气体的方法及其生产装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种植物材料催化裂解制取可燃气体的方法及其生产装置技术领域。
背景技术：
植物的光合作用是天然的、最有效的生产方法，现在人类生产、生活所需的大多数物资都是通过它来直接或间接获得。对人类战胜疾病，目前过多地依赖化学合成药物，它们的副作用较大，有损人体健康。而利用天然生物资源来提取药物进行生产，可大大降低副作用，有益人类健康素质的大幅度提高。对于人类文明发展最重要的动力能源而言，由于人类对矿物能源的无休止消耗，煤和石油资源正在不可逆地减少，终有枯竭的一天。因此，利用植物材料这一可再生资源开发新能源替代当今的煤和石油的生产，其意义十分深远。为此本发明人多次申报了有关植物材料催化裂解制取可燃气体的专利，如专利申请号为00127502.X的中国专利“植物材料催化裂解制取可燃气体的生产方法”，其特征在于将植物材料与强碱性或中碱性的催化剂以质量比1∶1～10％混合后加入裂解炉中，在压力0～5大气压、温度200-900℃、隔绝空气条件下，进行催化裂解反应产生低分子可燃气体，其具有方法简单、转化率高、残留物少等优点，适宜在农村推广应用，但是该方法也有进一步改进的一面，如直接将有些植物的有益成分也分解掉了，只是制取了一些可燃气体，有点得不偿失，会造成经济效益不明显，有待进一步改进；专利号为00249749.2的中国专利“植物材料化学裂解制取可燃气装置”也仅仅报道了生产可燃气体的装置，不能对植物材料做更多的进一步综合利用，提高其经济价值，使植物材料的有用组分得到人类充分利用。
发明内容
本发明所要解决的首要技术问题是针对现有技术做进一步改进和完善而提供一种植物材料催化裂解制取可燃气体的方法，它能对部分植物材料能提取其有益的组分，然后再催化裂解制取可燃气体，这样对部分植物材料能做更多的综合利用，并提高其经济价值，并且方法合理简单，容易实施。
本发明所要解决的再一个技术问题是提供一种上述方法中专用的生产装置，其结构合理、简单并容易实施。
本发明解决上述首要技术问题所采用的技术方案为该种植物材料催化裂解制取可燃气体的方法，其特征在于将植物材料粉碎后加入到反应釜中，在同一反应釜中先经液固浸取或气固提取有效成分后，再混入1-10％质量百分比的碱性化合物到反应釜中，在压力1-10大气压、温度200-900度、隔绝空气的条件下进行催化裂解反应生产低分子可燃气体。
上述的碱性化合物选用氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钙、氧化钙、醋酸钠、醋酸钾或醋酸钙粉末，但优先选用廉价经济的氢氧化钙或氧化钙粉末。
上述的氢氧化钙混入是利用反应釜浸取液提纯分离装置中的泵和管道将氢氧化钙乳液泵入到反应釜中与植物材料混合均匀，然后再放出多余的氢氧化钙乳液，这样能充分利用泵和管道，将催化剂与植物材料混合均匀。
上述的低分子可燃气体经过分离装置后分为可液化的可燃气体和难液化的可燃气体，其中可液化的可燃气体去装瓶，难液化的可燃气体去燃烧作为加热的热源去加热植物材料，来充分利用可燃气体，达到降低成本目的。
上述的植物材料选用树木的枝、叶、竹块、作物的秸、秆、种子与果实的皮、芯、壳、核、各种荒草、蒿草、种植草以及木屑、糖渣，加工成颗粒状或片状，颗粒直径在1-10mm范围，片状为厚0.2-2mm，面积在10-1000平方毫米范围。
上述的反应釜其加热是利用上部的加热气体进口通入加热气体，下部设置加热气体出口，从上而下进行加热，对于某些材料如竹子来提取鲜竹沥特别适用，能提高产品的产量和产品的质量。
本发明解决上述再一个技术问题所采用的技术方案为该专用的生产装置，其包括有化学反应釜，在反应釜的底部设置了残渣出口和盖板，在反应釜的上部分别设置了进料口及盖板和可燃气体出口，反应釜中下部有加热气体进口，另有汽化加热器将气体加热后接该加热气体进口，其特征在于反应釜上下部位分别设置有浸取液的进口和出口，其浸取液的出口经过循环泵和管道接其进口，在管道上可以接有三通阀，通过三通阀去接浸取液提纯分离装置。
上述的反应釜上部可燃气体出口经过管道接有三通阀，通过三通阀分为两路，其中一路去接冷凝分离装置，另一路去接精馏分离装置，精馏分离装置上部出口的难液化的可燃气体可以燃烧做热源来加热反应釜或汽化加热器，精馏分离装置中部出口的可液化可燃气体去装瓶。
上述的反应釜其加热气体进口设置在上部，而可燃气体出口设置在下部，同时兼作为加热气体出口，反应釜底部有产品放出口。
与现有技术相比，本发明的优点在于该方法能避免部分植物材料仅仅裂解制取可燃气体，能对部分植物材料提取其有益的组分，供人们其它使用，然后再催化裂解制取可燃气体，这样对部分植物材料能做更多的综合利用，并提高其经济价值，避免新的形式下浪费，而且该方法更加合理，在同一反应釜中对植物材料裂解以前先进行提取步骤，以获得有益组分，也比较简单，容易实施，成本低廉；该专用的生产装置结构科学合理，在同一反应釜中只是增加了浸取液提纯分离装置或冷凝分离装置以及必要的管道、阀门，所以比较简单并容易改造和实施。
图1本发明生产装置流程图；图2本发明反应釜的示意图。
具体实施例方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1，如图1、2所示，反应釜4底部设置有残渣出口5和盖板，炉体上部有进料口43及盖板和可燃气体出口47，进料口上方为皮带输送机一端，皮带输送机另一端上方设置有拌料粉碎机3，反应釜中下部有加热气体进口46，并有汽化加热器6将气体加热后接加热气体进口46，反应釜上下部位还分别设置有浸取液进口41和出口42，浸取液进出口之间接有循环泵2和管道，经三通阀和管道连接浸取液提纯分离装置1。另外，上部的可燃气体出口47通过管道接有三通阀7，经过三通阀7后分为两路，其中一路接冷凝分离装置8，另一路去接精馏分离装置9，精馏分离装置上部出口10的难液化的可燃气体可以燃烧做热源来加热反应釜或汽化加热器，精馏分离装置中部出口11的可液化可燃气体去装瓶，下部出口12为要处理的焦油等重组份。反应釜上下部还分别设置有循环气体出口和进口，循环气体出口通过管道接循环加热器，然后再经过管道接循环气体进口，充分利用自身能源。
其工作过程如下当先浸取后裂解，植物材料用搅拌粉碎机粉碎成颗粒，然后用皮带机输送至反应釜的进料口，通过进料口加入反应釜内，关闭进料口盖板。通过循环泵将浸取液送入反应釜内，并经循环泵进行浸取液的循环流动，来代替反应釜内浸取时的搅拌，来提高浸取效率，浸取液经浸取液提纯分离装置分离得植物的有效成分，同时经初始浸取液作清洗后，利用氢氧化钙可以消除热裂解过程产生的氟、氯、硫等有害气体化合物逸出，减少环境污染。再通过循环泵加入氢氧化钙乳液，使植物材料表面附着氢氧化钙颗粒，经循环泵抽干氢氧化钙水乳液，接着将可燃气置换掉炉体内空气或将其抽成真空，将可燃气或油脂类经汽化加热器加热成为高温气体(如500℃)输入反应釜体内，植物材料即发生热化学裂解，产生各种组份可燃气体，经出口排出，又经精馏分离装置，分离出不可液化可燃气体、可液化可燃气体和焦油等组份。当先蒸馏后裂解时，加料过程一样。通过汽化加热器将气体加热到一定温度送入反应釜体内，植物材料的有效成分汽化后通过可燃气体出口经三通阀接冷凝分离装置再分离，获得有效成分；接下去的步骤就是化学裂解，通过循环泵加入氢氧化钙乳液，尔后的操作与前面所述一致。在某些情况下，用于加热的高温气体可从反应釜的顶部进入，而所产生的蒸馏所得组分或可燃气由底部导出。
如常压下，将谷壳装入釜内，以1.25％盐酸水溶液循环浸取4小时后，浸取液通过氨中和分离得植酸；随后谷壳经清水洗后，加入强碱性化合物，如氢氧化钙占物料重量比为8％，以汽化加热器通入500℃的C3、C4燃气对谷壳进行升温裂解，得到各组分重量百分比见表(谷壳的重量比为基准)
实施例2在常压下，将植物黄姜粉碎后装入釜内，以乙醇进行循环浸取4小时后，浸取液经过浓缩分离得到黄姜皂素；随后加入强碱性化合物，氢氧化钙占物料重量比为5％，以汽化加热器通入500℃的C3、C4燃气对黄姜渣进行升温裂解，得到各组分重量百分比见表(与鲜黄姜碎料的重量比)
其它条件与实施例1类似相同。
实施例3在常压下，将鲜桉树叶粉碎后装入釜内，通过汽化加热器输入110℃的水蒸汽进行蒸馏吹取4小时后，得到桉叶油、香草醛等；随后加入强碱性化合物氢氧化钙占物料重量比为3％，以汽化加热器通入600℃的C3、C4燃气对桉叶渣进行升温裂解，得到各组分重量百分比见表(与鲜桉叶碎料的重量比)
其它条件与实施例1类似相同。
实施例4，在常压下，将谷壳装入釜内，以1.5％盐酸水溶液循环浸取3小时后，浸取液通过氨中和分离得植酸；随后，谷壳经清水洗后，加入强碱性化合物，氢氧化钙占物料重量比为6％，以汽化加热器通入850℃的C3、C4燃气对谷壳进行升温裂解，在3个大气压条件下，得到各组分重量百分比见表(谷壳的重量比为基准)
其它条件与实施例1类似相同。
实施例5在常压下，将植物黄姜粉碎后装入釜内，以乙醇进行循环浸取5小时后，浸取液经过浓缩分离得到黄姜皂素；随后加入强碱性化合物，氢氧化钙占物料重量比为1％，以汽化加热器通入350℃的C3、C4燃气对黄姜渣进行升温裂解，在5个大气压的条件下，得到各组分重量百分比见表(与鲜黄姜碎料的重量比)
其它条件与实施例1类似相同。
实施例6，其专用装置设计为将加热气体的进口安置在反应釜的上部，加热气体的出口设置在反应釜的下部，同时兼做可燃气体的出口，浸取液进口兼做产品的出口，其它与实施例1雷同，将新鲜的竹子粉碎成块，放入到反应釜中，然后将120度的热空气通入到反应釜中，从上而下进行加热，同时从反应釜的底部放出鲜竹沥产品，一小时后，停止加热，然后混入氧化钙，其占物料重量比为5％，然后经汽化加热器通入400℃的C3、C4燃气对竹块进行升温裂解，在2个大气压条件下，得到各组分重量百分比见表(竹块的重量比为基准)
其它条件与实施例1雷同。
权利要求
1.一种植物材料催化裂解制取可燃气体的方法，其特征在于将植物材料粉碎后加入到反应釜中，在同一反应釜中先经液固浸取或气固提取有效成分后，再混入1-10％质量百分比的碱性化合物到反应釜中，在压力1-10大气压、温度200-900度、隔绝空气的条件下进行催化裂解反应生产低分子可燃气体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的碱性化合物选用氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化锂、氢氧化钙、氧化钙、醋酸钠、醋酸钾或醋酸钙粉末。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述的碱性化合物优先选用氢氧化钙或氧化钙粉末。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述的氢氧化钙混入是利用反应釜浸取液分离提纯装置中的泵和管道将氢氧化钙乳液泵入到反应釜中与植物材料混合均匀，然后再放出多余的氢氧化钙乳液来实现的。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的植物材料选用树木的枝、叶、竹块、作物的秸、秆、种子与果实的皮、芯、壳、核、各种荒草、蒿草、种植草以及木屑、糖渣，加工成颗粒状或片状，颗粒直径在1-10mm范围，片状为厚0.2-2mm，面积在10-1000平方毫米范围。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的低分子可燃气体经过分离装置后分为可液化的可燃气体和难液化的可燃气体，其中可液化的可燃气体去装瓶，难液化的可燃气体去燃烧作为加热的热源。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的反应釜其加热是利用上部的加热气体进口通入加热气体，下部设置加热气体出口，从上而下进行加热的。
8.一种在如权利要求1所述方法中专用的生产装置，其包括有化学反应釜，在反应釜的底部设置了残渣出口和盖板，在反应釜的上部分别设置了进料口及盖板和可燃气体出口，反应釜中下部有加热气体进口，另有汽化加热器将气体加热后接该加热气体进口，其特征在于反应釜上下部位分别设置有浸取液的进口和出口，其浸取液的出口经过循环泵和管道接其进口，在管道上接有三通阀，通过三通阀去接浸取液分离提纯装置。
9.根据权利要求8所述的生产装置，其特征在于所述的反应釜上部可燃气体出口经过管道接有三通阀，通过三通阀分为两路，其中一路去接冷凝分离装置，另一路去接精馏分离装置，精馏分离装置上部出口的难液化的可燃气体可以燃烧做热源来加热反应釜或汽化加热器，精馏分离装置中部出口的可液化可燃气体去装瓶。
10.根据权利要求8所述的生产装置，其特征在于所述的反应釜其加热气体进口设置在上部，而可燃气体出口设置在下部，同时兼作为加热气体出口，反应釜底部有产品放出口。
全文摘要
本发明涉及植物材料催化裂解制取可燃气体的方法及其生产装置技术领域。其为更好地综合利用植物材料而设计开发的。其特征在于将植物材料粉碎后加入到反应釜中，在同一反应釜中先经液固浸取或气固提取有效成分后，再混入1－10％质量百分比的碱性化合物到反应釜中，在压力1－10大气压、温度200－900度、隔绝空气的条件下进行催化裂解反应生产低分子可燃气体。本发明还提供上述方法中的生产装置。它具有简单合理、容易实施、经济效益好等优点，适合在可燃气体制取方面进行推广和应用。
文档编号C10G1/02GK1485401SQ0213718
公开日2004年3月31日 申请日期2002年9月26日 优先权日2002年9月26日
发明者楼龙春 申请人:楼龙春