专利名称：生物质制取生物油的装置及其方法
技术领域：
本发明公开了一种生物质制取生物油的装置及其方法，涉及生物质资源利用领域。
背景技术：
随着人类社会的快速发展，世界能源需求日益增长，人类长期依赖的化石能源不仅日趋枯竭，而且在化石能源的大规模利用中，造成了严重的环境污染。生物质(包括农业秸杆、林业废弃物以及各类有机垃圾等)是一种可再生的清洁能源，而且是唯一可转化为液体燃料的可再生资源。利用生物质制取液体燃料，不仅能够减轻对石油的依赖，而且能够大幅度降低大气污染以及温室气体的排放。
生物质热解液化是制取液体燃料生物油的主要技术之一，是指生物质经快速加热，在400 - 60(TC条件下生物质直接热解生成气体产物和固体焦炭；将热解气体快速冷却，冷凝获得的液态产物即为生物油，未冷凝的不凝性气体和固态焦炭可为生物质热解提供热源或作为副产品输出。为了提高生物油产率，改善生物油品质，满足工业化的需求，世界各国开发了多种热解反应器，包括流化床反应器、旋转锥反应器、真空移动床反应器、微波加热反应器等。利用目前的热解液化技术，生物油产率可在40% 80%，但是由于生物质原料含氧量高，水分大，造成生物油中氧量含高(35-40Wt%)，含水率大(15-30 wt %)，导致生物油酸性强，物化性质不稳定，品质低。为了改善热解产物品质，目前研究者较为关注的技术路线主要包括催化热解和催化加氢两个方面有研究者提出了在热解过程中加入催化剂进行催化热解，催化剂通常为分子筛催化剂、碱土金属氧化物等[肖睿，张会岩，一种生物质在线催化热解制取低氧含量液体燃料的方法，2011100003772. 7;]，但是催化热解面临的最大问题是催化剂容易结焦失活，导致催化剂的寿命较短，且脱氧率有限。催化加氢是在高压条件下生物油中加入氢和催化剂实现生物油脱氧，从而获得高品质的生物油，但是目前的主要障碍是需要消耗大量的氢源，且反应压力高，一般在IOMPa以上，能耗大，经济性差，而且贵金属催化剂不适合在生物质热解过程中加入。最近有研究者提出贵金属Pt催化剂和中孔分子筛催化剂相结合的条件下进行催化热解和催化加氢以提高油的品质，但是面临催化剂成本高，易失活的问题。因此开发高效、经济的生物质热解制油工艺具有重要意义。
发明内容
技术问题据于现有技术的局限，本发明的目的是提供一种生物质制取生物油的装置及其方法，以解决现有生物质热解制取液体燃料的生物油含氧量高、水分大、系统能源消耗高的问题，提出一种通过生物质分级热转化制取低含氧量、低含水率的生物油装置及其方法。技术方案为解决上述技术问题，本发明提供了一种生物质制取生物油的装置，该装置包括热解反应器，气化反应器、燃烧反应器，急冷器，给水加热器和生物质干燥器，第一旋风除尘器和第二旋风除尘器、输料管、返料管、料仓、下降管和给料器，以及连接管路；其中，
热解反应器包括生物质进料口和气体进口，以及热解气体出口和半焦出口 ；气化反应器包括半焦进口、水蒸气进口、气体产物出口、循环床料出口和排渣口 ；燃烧反应器包括燃气进口，空气/氧气进口，循环床料进口，烟气/循环床料出口 ；急冷器包括热解气体进口，冷却介质进口，冷凝的生物油出口，不凝性气体出口 ；给水加热器为间壁式换热器，包括高温烟气进口、烟气出口、给水进口和水蒸气出口 ；生物质干燥器为接触式换热器，包括烟气进口、烟气出口、生物质进口和干燥生物质出口 ；其中，
输料管将热解反应器的半焦出口和气化反应器的半焦进口连接，热解反应器的热解气体出口与第一旋风除尘器进气口连接，除尘后的热解气体通入急冷器热解气体进口 ；气化反应器的气体产物出口与热解反应器的气体进口连接；
返料管将气化反应器的循环床料出口与燃烧反应器的循环床料进口相连；烟气/循环 床料出口与第二旋风除尘器进口连接，第二旋风除尘器的料腿直接伸入燃烧反应器中；急冷器的不凝性气体出口与燃烧反应器的燃气进口相连；
第二旋风除尘器气体出口与给水加热器的高温烟气进口连接，给水加热器的烟气出口与生物质干燥器烟气进口连接；给水加热器的水蒸气出口直接与气化反应器的水蒸气进口连接；生物质干燥器出口连接料仓，料仓出口通过下降管和给料器进口相连，给料器出口与热解反应器进口直接连接。优选的，热解反应器为喷动流化床或者鼓泡流化床，热解反应器气体进口和生物质进料口分别位于热解反应器的下部；
气化反应器为喷动流化床或者鼓泡流化床，气化反应器的水蒸气进口位于气化反应器的底部；
燃烧反应器为循环流化床，燃烧反应器燃气进口和空气/氧气进口分别位于燃烧反应器的下部
热解反应器的半焦出口，气化反应器半焦进口和循环床料出口以及燃烧反应器的循环床料进口均位于各自反应器的下部，且半焦出口的位置高于半焦进口，循环床料出口的位置闻于循环床料进口。本发明还提供了一种生物质制取生物油的方法，该方法包括如下步骤
步骤I :经破碎、自然干燥的生物质首先进入生物质干燥器，将生物质的含水量干燥到3%以下；
步骤2:干燥后的生物质通过作为中间储罐的料仓经下降管由给料器送入热解反应器，在反应温度40(T60(TC，还原性气氛下发生快速热解，生物质转化生成热解气和热解半焦；
步骤3 :由热解反应器半焦出口的热解半焦经过输料管进入气化反应器，与气化介质水蒸气在750 900°C发生气化反应，气化产物为H2、CO和CO2 ;气化产物被送入热解反应器，使生物质热解在富氢的还原性气氛下进行，并同时提供热解所需要的热量；
步骤4 由热解反应器热解气体出口的热解气体经过第一旋风除尘器去除随气流携带的细小半焦颗粒后进入急冷器冷却，热解气体冷却后分离为生物油和不凝性气体两部分，其中生物油一部分作为产品输出装置，另一部分由急冷器冷却介质进口送入急冷器作为生物油的冷却介质；
步骤5 :急冷器不凝性气体出口的不凝性气体送入燃烧反应器与空气/氧气燃烧，加热燃烧反应器中作为热载体的循环床料，燃烧反应器操作温度控制在850 1000°C，循环床料由燃烧烟气携带经第二旋风除尘器的料腿送入气化反应器，为半焦气化提供热量；第二旋风除尘器气体出口的高温烟气先通入给水加热器，再送入生物质干燥器后排出装置。优选的，所述的半焦气化产物为富氢气体，其中成分H2 :50% 70%、CO 5% 15%和CO2 15% 30%，热解反应器的气体入口温度在700°C 850°C。优选的，所述的给料器和料仓之间的下降管保持存有生物质。优选的，所述的给水加热器出口水蒸气温度在450°C飞00°C。 优选的，所述的急冷器冷却介质为循环的生物油；急冷器冷却介质入口的生物油温度控制在25°C以下。优选的，所述的生物质干燥器内的操作温度在80 200°C，烟气出口的排烟温度在150°C以下。优选的，所述的生物质为经过自然干燥后的农业废弃物、林业废弃物等中的任一种或其任意组合，破碎后的生物质粒径在O. 5 5_。优选的，所述的循环床料为惰性的热载体，包括灰渣、A1203、SiO2中的任一种。有益效果本发明的方法对生物质实现分级热转化利用，生物质快速热解获得生物油、不凝性气体和半焦，其中热解生成的不凝性气体通过燃烧为生物质热解过程和半焦气化过程提供热量，利用半焦与水蒸气进行气化反应为热解过程提供富氢气体，且半焦的气化过程和不凝性气体的燃烧过程分开，在保证自供热气化的条件下，避免惰性气体和氧气混入气化产物气中，从而为热解反应器提供高浓度的氢。本发明的工艺生物质热解过程中所需加入的氢直接来自生物质热解制油系统的内部，避免了对外供氢气的依赖，既降低了生物质制油的经济成本和能耗，又降低了生物油中的含氧量，提高生物油的品质。本发明的工艺过程通过各级反应器的设置，充分利用生物质的能量，包括不凝性气体的燃烧、高温烟气加热给水和干燥生物质，提高了生物质转化生物油系统的能源效率，而且生物质热解前进行干燥预处理有利于降低生物油含水率，提高生物油的品质。
图I为本发明的工艺过程及系统装置示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步说明。以下结合附图I和具体实例对本发明的一种生物质制取生物油的装置及其方法进行详细说明。本发明的生物质制取生物油的装置及其方法，该方法通过生物质分级热转化，将生物质在热解反应器富氢的还原性气氛下快速热解获得生物油，不凝性气体和半焦，其中热解生成的不凝性气体通过燃烧为生物质热解过程和半焦气化过程提供热量，利用半焦与水蒸气进行气化反应为热解过程提供富氢气体，且燃烧反应器的高温烟气用于加热给水和干燥生物质，使装置在自供热源和自供氢源下实现生物质热解制油，本发明不仅在热解过程有效脱氧，提高生物油品质，而且系统能源效率高。本发明提供的生物质制取生物油的装置包括热解反应器1，气化反应器2、燃烧反应器3，急冷器4，给水加热器5和生物质干燥器6，第一旋风除尘器7和第二旋风除尘器8、输料管9、返料管11、料仓12、下降管13和给料器14，以及连接管路；其中，
热解反应器I包括生物质进料口 IA和气体进口 1B，以及热解气体出口 IC和半焦出口ID ;气化反应器2包括半焦进口 2A、水蒸气进口 2B、气体产物出口 2C、循环床料出口 2D和排渣口 2E ;燃烧反应器3包括燃气进口 3A，空气/氧气进口 3B，循环床料进口 3C，烟气/循环床料出口 3D ;急冷器4包括热解气体进口 4A，冷却介质进口 4D，冷凝的生物油出口 4B，不凝性气体出口 4C ;给水加热器5为间壁式换热器，包括高温烟气进口 5A、烟气出口 5C、给水进口 5B和水蒸气出口 ;生物质干燥器6为接触式换热器，包括烟气进口 6A、烟气出口 6C、生物质进口 6B和干燥生物质出口 6D ;其中，
输料管9将热解反应器I的半焦出口 ID和气化反应器2的半焦进口 2A连接，热解反应器I的热解气体出口 IC与第一旋风除尘器7进气口连接，除尘后的热解气体通入急冷器4热解气体进口 4A ;气化反应器2的气体产物出口 2C与热解反应器I的气体进口 IB连接；返料管11将气化反应器2的循环床料出口 2D与燃烧反应器3的循环床料进口 3C相连；烟气/循环床料出口 3D与第二旋风除尘器8进口连接，第二旋风除尘器8的料腿10直接伸入燃烧反应器3中；急冷器4的不凝性气体出口 4C与燃烧反应器3的燃气进口 3A相连；
第二旋风除尘器8气体出口 8B与给水加热器5的高温烟气进口 5A连接，给水加热器5的烟气出口 5C与生物质干燥器6烟气进口 6A连接；给水加热器5的水蒸气出口直接与气化反应器2的水蒸气进口 2B连接；生物质干燥器6出口 6D连接料仓12，料仓出口 12B通过下降管13和给料器14进口相连，给料器14出口与热解反应器I进口 IA直接连接。热解反应器I为喷动流化床或者鼓泡流化床，热解反应器I气体进口 IB和生物质进料口 IA分别位于热解反应器I的下部；
气化反应器2为喷动流化床或者鼓泡流化床，气化反应器2的水蒸气进口 2B位于气化反应器2的底部；
燃烧反应器3为循环流化床，燃烧反应器3的燃气进口 3A和空气/氧气进口 3B分别位于燃烧反应器3的下部。热解反应器I的半焦出口 1D，气化反应器2的半焦进口 2A和循环床料出口 2D以及燃烧反应器3的循环床料进口 3C均位于各自反应器的下部，且半焦出口 ID的位置高于半焦进口 2A，循环床料出口 2D的位置高于循环床料进口 3C。本发明还提供了一种生物质制取生物油的方法，该方法包括如下步骤
步骤I :经破碎、自然干燥的生物质首先进入生物质干燥器6，将生物质的含水量干燥到3%以下；
步骤2 :干燥后的生物质通过作为中间储罐的料仓12经下降管13由给料器14送入热解反应器1，在反应温度40(T6(KrC，还原性气氛下发生快速热解，生物质转化生成热解气和热解半焦；
步骤3 :由热解反应器I半焦出口 ID的热解半焦经过输料管9进入气化反应器2，与气化介质水蒸气在750 900°C发生气化反应，气化产物为H2、CO和CO2 ;气化产物被送入热解反应器1，使生物质热解在富氢的还原性气氛下进行，并同时提供热解所需要的热量；步骤4 由热解反应器I热解气体出口 IC的热解气体经过第一旋风除尘器7去除随气流携带的细小半焦颗粒后进入急冷器4冷却，热解气体冷却后分离为生物油和不凝性气体两部分，其中生物油一部分作为产品输出装置，另一部分由急冷器4冷却介质进口 4D送入急冷器4作为生物油的冷却介质；
步骤5 :急冷器4不凝性气体出口 4C的不凝性气体送入燃烧反应器3与空气/氧气燃烧，加热燃烧反应器中作为热载体的循环床料，燃烧反应器3操作温度控制在850 IOOO0C，循环床料由燃烧烟气携带经第二旋风除尘器8的料腿10送入气化反应器2，为半焦气化提供热量；第二旋风除尘器8气体出口 SB的高温烟气先通入给水加热器5，再送入生物质干燥器6后排出装置。所述的半焦气化产物为富氢气体，其中成分H2 :50% 70%、CO 5% 15%和CO215% 30%，热解反应器I的气体入口温度在700°C 850°C。
所述的给料器14和料仓12之间的下降管13保持存有生物质。所述的给水加热器5出口水蒸气温度在450°C ^600°C。所述的急冷器4冷却介质为循环的生物油；急冷器4冷却介质入口 4D的生物油温度控制在25°C以下。所述的生物质干燥器6内的操作温度在80 200°C，烟气出口 6C的排烟温度在150°C以下。所述的生物质为经过自然干燥后的农业废弃物、林业废弃物等中的任一种或其任意组合，破碎后的生物质粒径在O. 5 5_。所述的循环床料为惰性的热载体，包括灰渣、A1203、SiO2中的任一种。本发明的装置包括热解反应器1，气化反应器2、燃烧反应器3，急冷器4，给水加热器5和生物质干燥器6，旋风除尘器7和8、输料管9、返料管11、料仓12、下降管13和给料器14以及连接管路组成。其中热解反应器I包括两个进口 生物质进料口 IA和气体进口 1B，以及两个出口 热解气体出口 IC和半焦出口 ID ;气化反应器2包括一个半焦进口 2A，一个水蒸气进口 2B，一个气化产物出口 2C，一个循环床料出口 2D和一个排渣口 2E ；燃烧反应器3包括有3个进口和I个出口 燃气进口 3A，空气/氧气进口 3B，循环床料进口3C，烟气/循环床料出口 3D ;急冷器包括热解气体进口 4A，冷却介质进口 4D，冷凝的生物油出口 4B，不凝性气体出口 4C。其中输料管9将热解反应器I的半焦出口 ID和气化反应器2的半焦进口 2A连接，气体产物出口 2C与热解反应器I的气体进口 IB通过管道连接；返料管11将气化反应器2的循环床料出口 2D与燃烧反应器3的循环床料进口 3C相连；燃烧反应器3的烟气/循环床料出口 3D与旋风除尘器8气体进口 8A连接，旋风除尘器8的料腿10直接伸入燃烧反应器3中；热解反应器I的热解气体出口 IC与旋风除尘器7进气口 7A连接，气体出口 7B连接到急冷器4入口 4A，急冷器4的不凝性气体出口 4C与燃烧反应器3的燃气进口 3A相连；给水加热器5为间壁式换热器，包括高温烟气进口 5A和中温烟气出口5C，给水进口 5B和水蒸气出口 ;生物质干燥器6为接触式换热器，包括烟气进口 6A和烟气出口 6C，生物质进口 6B和干燥生物质出口 6D，其中旋风除尘器8气体出口 8B与给水加热器5高温烟气进口 5A连接，烟气出口 5C与生物质干燥器6烟气进口 6A连接；给水加热器5水蒸气出口直接与气化反应器2的水蒸气进口 2B连接；生物质干燥器6的干燥生物质出口 6D通过输送管道与料仓12连接，料仓12出口 12B与下降管13上端连接，下降管13下端连接给料器14进口 14A，给料器14出口 14B与热解反应器I的生物质进口 IA直接连接。另外，热解反应器I为喷动流化床或者鼓泡流化床，气体进口 IB位于反应器布风板之下的底部，生物质进料口 IA位于反应器下部布风板之上；气化反应器2为喷动流化床或者鼓泡流化床，水蒸气进口 2B位于气化反应器2布风板之下的底部；燃烧反应器3为循环流化床，燃气进口 3A和空气/氧气进口 3B位于反应器的下部；热解反应器I的半焦出口1D，气化反应器2的半焦进口 2A和循环床料出口 2D以及燃烧反应器3的循环床料进口 3C均位于各自反应器的下部，且出口 ID的位置高于进口 2A，出口 2D的位置高于进口 3C。在上述的装置中，生物质热解制油的工艺过程如下经自然干燥、破碎到O. 5-2_ 的生物质如生物质秸杆、林业木屑等，首先进入生物质干燥器6，利用系统烟气余热在80 200°C下进行干燥，得到含水率低于3%的干燥生物质。然后干燥后的生物质进入作为中间储罐的料仓12，经下料管13通过给料器14送入热解反应器1，料仓12和下料管13中的原料起到隔离生物质干燥器6和热解反应器I气体的作用，避免气体窜混，另外通过调节给料器14的转速，可调节装置生物质热解制油的处理量。在热解反应器I中同时通入来自气化反应器2的气化产物气H2、⑶和CO2，生物质在富氢的还原性气氛下，40(T550°C范围内快速热解，转化为热解气体和半焦。热解气体经热解反应器I上部出口 IC进入旋风除尘器7，去除携带的细小半焦颗粒后进入急冷器4，旋风除尘器7粉尘出口 7C的细小半焦颗粒排出装置或者送入气化反应器2，热解气体在急冷器4中分离为可凝性产物生物油和不凝性气体，生物油由急冷器4下部出口 4B输出，其中生物油一部分作为产品输出装置，另一部分作为生物油的冷却介质由急冷器4入口 4D送入急冷器4 ;不凝性气体经急冷器4上部出口 4C输出，经气体管路送入燃烧反应器3。另外，热解反应器I出口的热解半焦经过输料管9进入气化反应器2，与气化介质水蒸气在800 900°C发生气化反应，气化产物为富氢气体，其中含仏50% 70%、C0 5% 15%和CO2 15% 30% ；750 850°C的气化产物气被送入热解反应器1，使生物质热解在富氢的还原性气氛下进行，并同时提供热解所需要的热量，而半焦气化所需热量由气化反应器2与燃烧反应器3之间的循环床料提供，即气化反应器2与燃烧反应器3直接相连，来自急冷器4的不凝性气体在燃烧反应器3与空气/氧气燃烧，燃烧反应器3操作温度控制在85(Tl000°C，加热燃烧反应器中的循环床料，高温循环床料由燃烧烟气携带经旋风除尘器8的料腿10送入气化反应器2，循环床料作为热载体为半焦气化提供热量，并在燃烧反应器3和气化反应器2之间循环，所述的循环床料为灰渣、Al2O3或SiO2等惰性材料，实现生物质半焦气化的自供热，并且将燃烧过程与气化过程分开，避免了惰性气体和氧气混入气化产物气中，从而为热解反应器提供含氢50%以上的富氢气体。气化反应器2下部设有排渣口2E，装置经一段时间运行后可从排渣口 2E排出部分灰渣和床料，保持反应器内床层高度的稳定，且排出的灰渣和床料也可以混入气化反应器2出口的气化产物气一起送入热解反应器I。以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。
参考文献
1、[BridgwaterA.V. , Review of fast pyrolysis of biomass and productupgrading, Biomass and Bioenergyj 2012， 38: 68 - 94， Butler Eoinj DevlinGerj Meier Dietrich, McDonnell Kevin, A review of recent laboratory researchand commercial developments in fast pyrolysis and upgrading, Renewable andSustainable Energy Reviews, 2011， 15: 4171-4186]
2、Thangalazhy-GopakumarSuchithraj Adhikari Sushilj Gupta Ram B.， TuMaobingj Taylor Steven, Production of hydrocarbon fuels from biomass using catalytic pyrolysis under helium and hydrogen environments, BioresourceTechnology, 2011，102: 6742 - 6749; Mante Ofei D.，Agblevor F. A.，Oyama S. T.，McClung R.，The influence of recycling non—condensable gases in the fractionalcatalytic pyrolysis of biomass，Bioresource Technology，2012，111 :482-490]
3、ChoudharyT. V.， Phillips C. B.，Renewable fuels via catalytichydrodeoxygenation, Applied Catalysis A: General, 2011，397 : I - 12; DemirbasAyhan,Competitive liquid biofuels from biomass，Applied Energy ,2011, 88: 17 -28
4、WangYuxinj He Taoj Liu Kaituoj Wu Jinhuj Fang Yunmingj From biomass toadvanced bio-fuel by catalytic pyrolysis/hydro-processing: Hydrodeoxygenationof bio-oil derived from biomass catalytic pyrolysis, Bioresource Technology,2012,108: 280 - 28权利要求
1.一种生物质制取生物油的装置，其特征在于该装置包括热解反应器(1)，气化反应器(2)、燃烧反应器(3)，急冷器(4)，给水加热器(5)和生物质干燥器(6)，第一旋风除尘器(7)和第二旋风除尘器(8)、输料管(9)、返料管(11)、料仓(12)、下降管(13)和给料器(14)，以及连接管路；其中， 热解反应器(I)包括生物质进料口(IA)和气体进口(1B)，以及热解气体出口(IC)和半焦出口(ID);气化反应器(2)包括半焦进口(2A)、水蒸气进口(2B)、气体产物出口(2C)、循环床料出口(2D)和排渣口(2E);燃烧反应器(3)包括燃气进口(3A)，空气/氧气进口(3B)，循环床料进口(30，烟气/循环床料出口(3D);急冷器(4)包括热解气体进口(4A)，冷却介质进口(4D)，冷凝的生物油出口(4B)，不凝性气体出口(4C);给水加热器(5)为间壁式换热器，包括高温烟气进口(5A)、烟气出口(50、给水进口(58)和水蒸气出口(5D);生物质干燥器(6)为接触式换热器，包括烟气进口(6A)、烟气出口(6C)、生物质进口(6B)和干燥生物质出口(6D);其中， 输料管(9)将热解反应器(I)的半焦出口(ID)和气化反应器(2)的半焦进口(2A)连接，热解反应器(I)的热解气体出口( 1C)与第一旋风除尘器(7)进气口连接，除尘后的热解气体通入急冷器(4)热解气体进口(4A);气化反应器(2)的气体产物出口(2C)与热解反应器(I)的气体进口(IB)连接； 返料管(11)将气化反应器(2)的循环床料出口(2D)与燃烧反应器(3)的循环床料进口(3C)相连；烟气/循环床料出口(3D)与第二旋风除尘器(8)进口连接，第二旋风除尘器(8)的料腿(10)直接伸入燃烧反应器(3)中；急冷器(4)的不凝性气体出口(4C)与燃烧反应器(3)的燃气进口(3A)相连； 第二旋风除尘器(8)气体出口(8B)与给水加热器(5)的高温烟气进口(5A)连接，给水加热器(5)的烟气出口(5C)与生物质干燥器(6)烟气进口(6A)连接；给水加热器(5)的水蒸气出口(5D)直接与气化反应器(2)的水蒸气进口(2B)连接；生物质干燥器(6)出口(6D)连接料仓(12)，料仓出口(12B)通过下降管(13)和给料器(14)进口相连，给料器(14)出口与热解反应器(I)进口( 1A)直接连接。
2.根据权利要求I所述的生物质制取生物油的装置，其特征在于热解反应器(I)为喷动流化床或者鼓泡流化床，热解反应器(I)气体进口( 1B)和生物质进料口( 1A)分别位于热解反应器(I)的下部； 气化反应器(2)为喷动流化床或者鼓泡流化床，气化反应器(2)的水蒸气进口(2B)位于气化反应器(2)的底部； 燃烧反应器(3)为循环流化床，燃烧反应器(3)的燃气进口(3A)和空气/氧气进口(3B)分别位于燃烧反应器(3)的下部 热解反应器(I)的半焦出口(1D)，气化反应器(2)的半焦进口(2A)和循环床料出口(2D)以及燃烧反应器(3 )的循环床料进口( 3C)均位于各自反应器的下部，且半焦出口( ID)的位置高于半焦进口(2A)，循环床料出口(2D)的位置高于循环床料进口(3C)。
3.—种生物质制取生物油的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤 步骤I :经破碎、自然干燥的生物质首先进入生物质干燥器(6)，将生物质的含水量干燥到3%以下； 步骤2 :干燥后的生物质通过作为中间储罐的料仓(12)经下降管(13)由给料器(14)送入热解反应器(1)，在反应温度40(T6(Krc，还原性气氛下发生快速热解，生物质转化生成热解气和热解半焦； 步骤3 :由热解反应器(I)半焦出口(ID)的热解半焦经过输料管(9)进入气化反应器(2)，与气化介质水蒸气在750 900°C发生气化反应，气化产物为H2、CO和CO2 ;气化产物被送入热解反应器(1)，使生物质热解在富氢的还原性气氛下进行，并同时提供热解所需要的热量； 步骤4 :由热解反应器(I)热解气体出口(IC)的热解气体经过第一旋风除尘器(7)去除随气流携带的细小半焦颗粒后进入急冷器(4)冷却，热解气体冷却后分离为生物油和不凝性气体两部分，其中生物油一部分作为产品输出装置，另一部分由急冷器(4)冷却介质进口(4D)送入急冷器(4)作为生物油的冷却介质； 步骤5 :急冷器(4)不凝性气体出口(4C)的不凝性气体送入燃烧反应器(3)与空气/氧气燃烧，加热燃烧反应器中作为热载体的循环床料，燃烧反应器(3)操作温度控制在850 1000°C，循环床料由燃烧烟气携带经第二旋风除尘器(8)的料腿(10)送入气化反应器(2)，为半焦气化提供热量；第二旋风除尘器(8)气体出口(SB)的高温烟气先通入给水加热器(5)，再送入生物质干燥器(6)后排出装置。
4.根据权利要求3所述的生物质制取生物油的方法，其特征在于，所述的半焦气化产物为富氢气体，其中成分H2 :50% 70%、C0 5% 15%和CO2 15% 30%，热解反应器(I)的气体入口温度在700°C 850°C。
5.根据权利要求3所述的生物质制取生物油的方法，其特征在于，所述的给料器(14)和料仓(12)之间的下降管(13)保持存有生物质。
6.根据权利要求3所述的生物质制取生物油的方法，其特征在于，所述的给水加热器(5)出口水蒸气温度在450°C 600°C。
7.根据权利要求3所述的生物质制取生物油的方法，其特征在于，所述的急冷器(4)冷却介质为循环的生物油；急冷器(4)冷却介质入口(4D)的生物油温度控制在25°C以下。
8.根据权利要求3所述的生物质制取生物油的方法，其特征在于，所述的生物质干燥器(6)内的操作温度在80 200°C，烟气出口(6C)的排烟温度在150°C以下。
9.根据权利要求3所述的生物质制取生物油的方法，其特征在于，所述的生物质为经过自然干燥后的农业废弃物、林业废弃物等中的任一种或其任意组合，破碎后的生物质粒径在O. 5 5mm。
10.根据权利要求3所述的生物质制取生物油的方法，其特征在于，所述的循环床料为惰性的热载体，包括灰渣、A1203、SiO2中的任一种。
全文摘要
本发明公开了一种生物质制取生物油的装置及其方法，该装置包括热解反应器(1)，气化反应器(2)、燃烧反应器(3)，急冷器(4)。该方法包括如下步骤，步骤1经破碎、自然干燥的生物质首先进入生物质干燥器(6)，将生物质的含水量干燥到3％以下；步骤2干燥后的生物质通过作为中间储罐的料仓(12)经下降管(13)由给料器(14)送入热解反应器(1)，在反应温度400~600℃，还原性气氛下发生快速热解，生物质转化生成热解气和热解半焦；步骤3由热解反应器(1)半焦出口(1D)的热解半焦经过输料管(9)进入气化反应器(2)。本发明不仅在热解过程有效脱氧，提高生物油品质，而且系统能源效率高。
文档编号C10B57/10GK102703098SQ20121017000
公开日2012年10月3日 申请日期2012年5月29日 优先权日2012年5月29日
发明者沈来宏, 肖军 申请人:东南大学