一种生物质制备汽油调和组分联合反应装置的制作方法

本实用新型涉及生物质反应装置技术领域，具体涉及一种生物质制备汽油调和组分联合反应装置。

背景技术：

生物质热解是指在隔绝空气或供给少量空气的条件下，通过热化学转换，将生物质转变成为木炭、液体和气体等低分子物质的过程。生物质热解技术能够以较低的成本、连续化生产工艺，将常规方法难以处理的低能量密度的生物质转化为高能量密度的气、液、固产物，减少了生物质的体积，便于储存和运输。同时还能从生物油中提取高附加值的化学品。传统生物质热解技术在400-600℃下快速加热生成生物质气，生物质油及生物质碳等产物。传统热解技术存在碳资源利用不完全，产生的生物质油品味不高(酸值高，含氧量高，稳定性差)，不能直接作为汽油或其调和组分使用。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的就是针对上述问题，提供一种生物质制备汽油调和组分联合反应装置，联合反应装置内同时进行加氢热解与加氢反应，克服传统热解反应器产物不稳定，品味不高的缺点。

本实用新型提供的技术方案为：

一种生物质制备汽油调和组分联合反应装置，包括：

进料装置，其包括螺旋进料器、螺旋进料变调器以及螺旋进料口，所述螺旋进料口、螺旋进料变调器分别连接着螺旋进料器，所述螺旋进料变调器用于调节螺旋进料器的进料速度；

加氢热解反应器，其包括流化床、反应器沉降分离腔，所述加氢热解反应器连接螺旋进料器且设置有气体入口、气体管道以及沉降管，所述气体进入口处设有氢气/氮气三通切换阀，所述流化床为加氢热解催化剂层；优选的加氢热解反应器内还设有压力感应调控装置，可用于感应加氢热解反应器内压力并设定压力值调节压力大小；

生物灰-气体分离装置，其内设有过滤器，上端一侧连接沉降管，下端设置有生物灰收集装置，其中生物灰-气体分离装置的下部分为生物灰沉降层，所述生物灰-气体分离装置的底部设置有生物灰排放口及生物灰排放阀门与生物灰收集装置联通，所述生物灰-气体分离装置的顶部设置有检修口法兰；

加氢精制反应器，其包括加氢精制催化剂填料层，以及上端连接有精制入口管、加氢入口管、换热器，所述精制入口管与加氢入口管汇合形成加氢精制入口管与加氢精制反应器连接，所述精制入口管另一端连接所述过滤器；优选的加氢精制反应器内、精制入口管与加氢入口管分别还设有压力感应调控装置，可用于感应加氢热解反应器内压力并设定压力值调节压力大小，精制入口管与加氢入口管上压力感应调控装置可调控其进入的气体流量，从而调节气体比例，提高反应效率；

气液分离装置，其连接换热器，顶部设有气体出口，底部设有液体出口，气体出口及液体出口处分别设有开关阀门。

优选的是，所述加氢热解反应器为圆筒状，圆筒外壁设有陶瓷保温层，其中圆筒外壁与陶瓷保温层之间还设有温控装置。

优选的是，所述加氢热解反应器的顶部、底部分别设有法兰，顶部法兰为加氢热解催化剂填料口法兰，底部法兰为加氢热解催化剂卸料口法兰。

优选的是，所述气体管道、加氢精制入口管上分别设有加热器。

优选的是，所述沉降管设置倾斜角度30-60度。

优选的是，所述过滤器直径为20-30mm，孔径小于1微米。

优选的是，所述沉降管端口处设置有滤网，滤网孔径小于50微米。

本实用新型还提供了一种所述的生物质制备汽油调和组分联合反应装置的使用方法，包括：

步骤一、将生物质原料装填入螺旋进料器，加氢热解催化剂通过加氢热解催化剂填料口填入加氢热解反应器，加氢精制催化剂填料层在安装设备时人工装填；

步骤二、切换氢气/氮气三通切换阀至氮气侧，对整个装置进行氮气置换至出口气体氧气浓度降至0.01v％，0.01v％为体积分数0.01％；

步骤三、开启温控装置对加氢热解反应器进行加热，使加氢热解反应器温度保持在 350-480℃之间；

步骤四、开启螺旋进料器变调器开关，切换氢气/氮气三通切换阀至氢气侧，使生物质原料进入加氢热解反应器中进行加氢热解反应，通过螺旋进料器变调器、气体流量控制器、温控装置控制生物质原料和氢气进入加氢热解反应器速度，使加氢热解催化剂及生物质原料在流化床中处于流化状态；

步骤五、加氢热解得到气体组分和生物灰通过加氢热解反应器顶部的沉降管进入生物灰-气体分离装置；反应气体通过生物灰-气体分离装置顶部连接过滤器的精制入口管进入加氢精制反应器，生物灰通过所述生物灰-气体分离装置的生物灰排放阀门使生物灰进入生物灰收集装置中；

步骤六、通过加氢精制入口管上的加热器控制气体温度至330-420℃，通过加氢入口补充氢气，使氢气/反应气体体积比为15-40Nm³/m³；

步骤七、反应气体在加氢精制催化剂填料层作用下进行加氢精制反应，所得产物经出口换热器冷凝后进入气液分离装置，分离后的液体经底部液体出口流出系统，经后续脱水加工后得汽油调和组分，经分离后的气体经顶部气体出口排出，全部反应(包括热解以及精制)完成后打开所述生物灰-气体分离装置的生物灰排放阀门使生物灰进入生物灰收集装置中。

优选的是，所述加氢热解催化剂为球形加氢催化剂，催化剂平均粒径100-120微米，载体为分子筛，活性组分为Co、Mo、Ni、W中一种或几种。

优选的是，所述加氢精制催化剂填料层中加氢精制催化剂为异形条状，长度3-5mm，载体为γ-Al2O3，活性组分为Pt、Pd、Ni、Mo、Co中一种或几种。

本实用新型的有益效果如下：

1)、本实用新型装置可同时进行生物质的热解与加氢反应，克服传统热解反应器产物不稳定，品味不高的缺点，同时，对反应产物进行进一步加氢精制，最终得到的产物经常规物理方法处理(脱水)即可作为汽油调和组分使用；

2)本实用新型装置显著缩短的生物质热解精制的反应时间，提高汽油调和组分生产效率，降低成本；本实用新型中生物灰-气体分离装置设有微米级过滤装置，使得后续的精制反应效率更好，得到汽油组分纯净度更高。

附图说明

图1为本实用新型生物质制备汽油调和组分联合反应装置示意图，

图中：螺旋进料器变调器1、螺旋进料口2、螺旋进料器3、氢气/氮气三通切换阀4、加热器5/21、气体管道6、加氢热解催化剂卸料口法兰7、加氢热解反应器8、流化床9、反应器沉降分离腔10、陶瓷保温层11、加氢热解催化剂填料口法兰12、沉降管13、生物灰-气体分离装置14、过滤器15、生物灰沉降层16、生物灰排放阀门17、生物灰收集装置18、检修口法兰19、精制入口管20、加氢精制反应器22、加氢精制催化剂填料层23、换热器24、气液分离入口管25、气液分离装置26、液体出口28、开关阀门27/29、气体出口30、补充氢气入口切断阀31、加氢入口管32、滤网33。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“顶端”、“底端”、“上端”、“下端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，一种生物质制备汽油调和组分联合反应装置，包括：

进料装置，其包括螺旋进料器3、螺旋进料变调器1以及螺旋进料口2，所述螺旋进料口2、螺旋进料变调器1分别连接着螺旋进料器3，所述螺旋进料变调器1用于调节螺旋进料器3的进料速度；

加氢热解反应器8，其包括流化床9、反应器沉降分离腔10，所述加氢热解反应器8 连接螺旋进料器3且设置有气体入口氮气和氢气入口、气体管道6以及沉降管13，所述气体进入口处设有氢气/氮气三通切换阀4，氢气/氮气三通切换阀4连接有气体流量控制器分别用于控制氮气和氢气的流量，所述流化床为加氢热解催化剂层；优选的加氢热解反应器8内还设有压力感应调控装置，可用于感应加氢热解反应器内压力并设定压力值调节压力大小；

生物灰-气体分离装置14，其内设有过滤器15，上端一侧连接沉降管13，下端设置有生物灰收集装置18，其中生物灰-气体分离装置的下部分为生物灰沉降层16，所述生物灰-气体分离装置14的底部设置有生物灰排放口及生物灰排放阀门17与生物灰收集装置联通，所述生物灰-气体分离装置的顶部设置有检修口法兰19；

加氢精制反应器22，其包括加氢精制催化剂填料层23，以及上端连接有精制入口管 20、加氢入口管32、换热器24，所述精制入口管20与加氢入口管32汇合形成加氢精制入口管与加氢精制反应器连接，所述精制入口管20另一端连接所述过滤器15；优选的加氢精制反应器22内、精制入口管20与加氢入口管32分别还设有压力感应调控装置，可用于感应加氢热解反应器22内压力并设定压力值调节压力大小，精制入口管20与加氢入口管32上压力感应调控装置可调控其进入的气体流量，从而调节气体比例，提高反应效率；

气液分离装置26，其通过气液分离入口管25连接换热器24，顶部设有气体出口30，底部设有液体出口28，气体出口及液体出口处分别设有开关阀门27/29，开关阀门27为顶部气体出口阀，开关阀门29为底部液体出口阀。

其中另一优选的实施方式，所述加氢热解反应器8为圆筒状，圆筒外壁设有陶瓷保温层11，其中圆筒外壁与陶瓷保温层11之间还设有温控装置。

其中另一优选的实施方式，所述加氢热解反应器8的顶部、底部分别设有法兰，顶部法兰为加氢热解催化剂填料口法兰12，底部法兰为加氢热解催化剂卸料口法兰7。

其中另一优选的实施方式，所述气体管道6、加氢精制入口管上分别设有加热器5/21。

其中另一优选的实施方式，所述沉降管13设置倾斜角度θ为30-60度，倾斜角度θ为沉降管与生物灰-气体分离装置的水平夹角。

其中另一优选的实施方式，所述过滤器15直径为20-30mm，孔径小于1微米。

其中另一优选的实施方式，所述沉降管13端口处设置有滤网33，滤网33孔径小于 50微米。

本实用新型还提供了一种所述的生物质制备汽油调和组分联合反应装置的使用方法，包括：

步骤一、生物质原料先被粉碎至粒径小于150微米，将粉碎后生物质原料装填入螺旋进料器2，加氢热解催化剂通过加氢热解催化剂填料口填入加氢热解反应器8，加氢精制催化剂填料层23在安装设备时人工装填；

步骤二、切换氢气/氮气三通切换阀4至氮气侧，对整个装置进行氮气置换至出口气体氧气浓度降至0.01v％，0.01v％为体积分数0.01％；

步骤三、开启温控装置对加氢热解反应器8进行加热，使加氢热解反应器温度保持在 350-480℃之间；

步骤四、开启螺旋进料器变调器1开关，切换氢气/氮气三通切换阀4至氢气侧，开启加热器5氢气进入加氢热解反应器8前先经预热到190-300℃，使生物质原料进入加氢热解反应器8中进行加氢热解反应，通过螺旋进料器变调器1、气体流量控制器、温控装置控制生物质原料和氢气进入加氢热解反应器8速度，使加氢热解催化剂及生物质原料在流化床9中处于流化状态；

步骤五、加氢热解得到气体组分和生物灰通过加氢热解反应器8顶部的沉降管13进入生物灰-气体分离装置14；气体组分通过生物灰-气体分离装置14中顶部的过滤器15 后得到反应气体，反应气体通过生物灰-气体分离装置14顶部连接过滤器15的精制入口管20进入加氢精制反应器22，生物灰通过所述生物灰-气体分离装置14的生物灰排放阀门17使生物灰进入生物灰收集装置中；

步骤六、通过加氢精制入口管上的加热器21控制气体温度至330-420℃，打开补充氢气入口切断阀31通过加氢入口补充氢气，使氢气/反应气体体积比为15-40Nm³/m³，开启加热器21氢气进入加氢精制反应器22前先经预热到190-300℃；

步骤七、反应气体在加氢精制催化剂填料层23作用下进行加氢精制反应，所得产物经出口换热器24冷凝后进入气液分离装置26，分离后的液体经底部液体出口28流出系统，经后续脱水加工后得汽油调和组分，经分离后的气体经顶部气体出口30排出。

其中另一优选的实施方式，所述加氢热解催化剂为球形加氢催化剂，催化剂平均粒径 100-120微米，载体为分子筛，活性组分为Co、Mo、Ni、W中一种或几种。

其中另一优选的实施方式，所述加氢精制催化剂填料层23中加氢精制催化剂为异形条状，长度3-5mm，载体为γ-Al2O3，活性组分为Pt、Pd、Ni、Mo、Co中一种或几种。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。