热解生物质的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化工领域，具体而言，本发明涉及一种热解生物质的方法和系统。
【背景技术】
[0002]随着人们对能源需求的日益增长，作为主要能源的燃料却迅速减少。因此，寻找一种可再生的环境友好型能源便成为社会普遍关注的焦点。在各种可再生能源中，生物质是独特的，不仅能贮存太阳能，还是一种可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料，对生物质能源的有效利用不仅可以减少对化石燃料的使用量，又可以抑制二氧化碳的排放量。生物质能有效利用技术开始于20世纪70年代末期，主要是利用热化学转化和生物转化技术将生物质转化为气、液和固态多种能源产物和化学品。热化学方法包括:直接燃烧、气化和热解。其中最常用的当属生物质热解技术。
[0003]生物质热解是指生物质在完全没有氧或缺氧条件下热分解，最终生成木炭、生物油和不可冷凝气体的过程，三种产物的比例取决于热解工艺的类型和反应条件。反应器是生物质进行热解的重要装置，并且是目前国内外关注的焦点。常用的热解反应器具有加热速率快、反应温度中等和气体停留时间短等特征。目前，世界各国通过对反应器的设计、制造及工艺条件的控制，已研发了固定床、流化床、真空移动床、引流床、夹带流、多炉装置、旋转炉、旋转锥反应器和辐射炉等。
[0004]现有技术中，各类型的反应器各有优缺点，固定床、移动床的结构简单、操作稳定，但传热传质效果较差，处理规模难以放大；真空移动床、旋转锥反应器和辐射炉对固定床反应器进行了部分改进，但仍然存在处理规模不大、系统复杂等问题；流化床反应器被认为是有前景的反应装置，传热传质效果较好，但其扬析特性导致生物质热解气中含有大量的粉尘颗粒难于净化。
[0005]因此，现有的生物质热解技术有待进一步改进。
【发明内容】
[0006]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种热解生物质的方法和系统，该方法可以实现生物质的催化热解，并且热解效率高、加热均匀，同时可以解决现有技术中生物质催化热解过程中催化剂用量大的问题，并且可以充分利用过程产生的热能，从而显著降低处理成本。
[0007]在本发明的一个方面，本发明提出了一种热解生物质的方法。根据本发明的实施例，该方法包括:
[0008](1)将生物质与催化剂进行混合处理，以便得到混合物料；
[0009](2)将所述混合物料在移动床热解反应器内进行热解处理，以便得油气混合物以及含有生物炭和失活催化剂的固体热解产物；
[0010](3)将所述油气混合物进行冷却处理，以便得到生物质油和热解气；
[0011](4)将所述含有生物炭和失活催化剂的固体热解产物与空气进行燃烧，以便得到供热烟气以及含有热灰和再生催化剂的固体产物；
[0012](5)将所述供热烟气返回步骤(2)中的所述移动床热解反应器的辐射加热管作为热源使用，以便得到降温烟气；以及
[0013](6)将所述含有热灰和再生催化剂的固体产物进行分离处理，以便分别得到再生催化剂和热灰，并将所述再生催化剂返回步骤(1)与所述混合物料混合。
[0014]由此，根据本发明实施例的热解生物质的方法可以实现生物质的催化热解，并且热解效率高、加热均匀，同时可以解决现有技术中生物质催化热解过程中催化剂用量大的问题，并且可以充分利用过程产生的热能，从而显著降低处理成本。
[0015]另外，根据本发明上述实施例的热解生物质的方法还可以具有如下附加的技术特征:
[0016]在本发明的一些实施例中，所述热解生物质的方法进一步包括:(7)在将所述生物质与所述催化剂进行混合处理之前预先对所述生物质进行干燥处理。由此，可以显著提高生物质热解效率。
[0017]在本发明的一些实施例中，所述热解生物质的方法进一步包括:(8)在将所述油气混合物进行冷却处理之前，预先对所述油气混合物进行除尘处理，以便得到除尘后油气和固体颗粒，并将所述固体颗粒返回步骤⑷与所述空气进行燃烧。由此，不仅可以提高生物质油和热解气的品质，而且可以提高原料的利用率。
[0018]在本发明的一些实施例中，所述热解生物质的方法进一步包括:(9)在将所述供热烟气返回步骤(2)中的所述移动床热解反应器的辐射加热管作为热源使用之前，预先对所述供热烟气进行除尘处理，以便得到除尘后供热烟气和细灰。由此，可以实现供热烟气余热的高效利用。
[0019]在本发明的一些实施例中，所述热解生物质的方法进一步包括:(10)将所述热灰和所述细灰中的至少之一与步骤(5)得到的所述降温烟气进行换热处理，以便得到升温烟气和灰渣，并将所述升温烟气返回步骤(7)对所述生物质进行干燥处理。由此，可以进一步实现过程中热量的高效利用。
[0020]在本发明的另一个方面，本发明提出了一种热解生物质的系统。根据本发明的实施例，所述系统用于实施上述所述的热解生物质的方法，该系统包括:
[0021]混合装置，所述混合装置具有生物质入口、催化剂入口和混合物料出口，且适于将生物质与催化剂进行混合处理，以便得到混合物料；
[0022]移动床热解反应器，所述移动床热解反应器具有混合物料入口、供热烟气入口、降温烟气出口、油气混合物出口和固体热解产物出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连，且适于将所述混合物料进行热解处理，以便得油气混合物以及含有生物炭和失活催化剂的固体热解产物；
[0023]冷却装置，所述冷却装置具有油气混合物入口、生物质油出口和热解气出口，所述油气混合物入口与所述油气混合物出口相连，且适于将所述油气混合物进行冷却处理，以便得到生物质油和热解气；
[0024]催化剂再生装置，所述催化剂再生装置具有空气入口、固体热解产物入口、供热烟气出口和固体产物出口，所述固体热解产物入口与所述固体热解产物出口相连，所述供热烟气出口与所述供热烟气入口相连，且适于将所述含有生物炭和失活催化剂的固体热解产物与空气进行燃烧，以便得到供热烟气以及含有热灰和再生催化剂的固体产物，并将所述供热烟气返回所述移动床热解反应器的辐射加热管作为热源使用，以便得到降温烟气；以及
[0025]分离装置，所述分离装置具有固体产物入口、再生催化剂出口和热灰出口，所述固体产物入口与所述固体产物出口相连，所述再生催化剂出口与所述催化剂入口相连，且适于将所述含有热灰和再生催化剂的固体产物进行分离处理，以便分别得到再生催化剂和热灰，并将所述再生催化剂返回所述混合装置。
[0026]由此，根据本发明实施例的热解生物质的系统可以实现生物质的催化热解，并且热解效率高、加热均匀，同时可以解决现有技术中生物质催化热解过程中催化剂用量大的问题，并且可以充分利用系统中产生的热能，从而显著降低处理成本。
[0027]另外，根据本发明上述实施例的热解生物质的系统还可以具有如下附加的技术特征:
[0028]在本发明的一些实施例中，所述热解生物质的系统进一步包括:干燥装置，所述干燥装置与所述生物质入口相连，且适于在将所述生物质与所述催化剂进行混合处理之前预先对所述生物质进行干燥处理。由此，可以显著提高生物质热解效率。
[0029]在本发明的一些实施例中，所述热解生物质的系统进一步包括:第一除尘装置，所述第一除尘装置具有油气混合物进口、除尘后油气出口和固体颗粒出口，所述油气混合物进口与所述油气混合物出口相连，所述除尘后油气出口与所述油气混合物入口相连，所述固体颗粒出口与所述固体热解产物入口相连，且适于在将所述油气混合物进行冷却处理之前，预先对所述油气混合物进行除尘处理，以便得到除尘后油气和固体颗粒，并将所述固体颗粒返回所述催化剂再生装置。由此，不仅可以提高生物质油和热解气的品质，而且可以提高原料的利用率。
[0030]在本发明的一些实施例中，所述热解生物质的系统进一步包括:第二除尘装置，所述第二除尘装置具有含尘供热烟气入口、除尘后供热烟气出口和细灰出口，所述含尘供热烟气入口与所述供热烟气出口相连，所述除尘后供热烟气出口与所述供热烟气入口相连，且适于在将所述供热烟气返回所述移动床热解反应器的辐射加热管作为热源使用之前，预先对所述供热烟气进行除尘处理，以便得到除尘后供热烟气和细灰。由此，可以实现供热烟气余热的高效利用。
[0031 ] 在本发明的一些实施例中，所述热解生物质的系统进一步包括:换热装置，所述换热装置具有热灰入口、降温烟气入口、升温烟气出口和灰渣出口，所述热灰入口与所述热灰出口和所述细灰出口中的至少之一相连，所述降温烟气入口与所述降温烟气出