專利名稱：一種高效凈化分離及收集生物油的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物質(zhì)能利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種生物油凈化分離收集的方法
及裝置。
背景技術(shù)：
目前，發(fā)達(dá)國(guó)家以生物能源和化工產(chǎn)品生產(chǎn)為主的生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)正在蓬勃興起， 其中，用生物質(zhì)快速熱解技術(shù)制取生物油，大力發(fā)展生物能源以替代化石燃料，是當(dāng)前 的研究主流和發(fā)展前沿。由于生物質(zhì)快速熱解條件非?？量蹋壳坝蒙镔|(zhì)熱解制備的 生物油，還存在氧含量高，腐蝕性和粘度較大，化學(xué)成分復(fù)雜和不穩(wěn)定等問(wèn)題，要替代 石油燃料尚有一定距離。專利CN02112008.8和CN02218043.5公開(kāi)了一種生物質(zhì)整合式熱裂解分級(jí)制取
液體燃料的技術(shù)和裝置，采用變截面流化床反應(yīng)器，高、中、低冷凝器組成的分級(jí)冷凝 系統(tǒng)，通過(guò)分級(jí)冷凝獲取不同餾分的生物油，生物油固體顆粒物含量高的問(wèn)題。專利CN 公開(kāi)了一種生物質(zhì)真空裂解制備生物油的方法，包括以下流程(1)真空裂解經(jīng)預(yù)處 理后的原料加入反應(yīng)釜中，在外圍管式爐加熱下升溫裂解，反應(yīng)釜內(nèi)置有導(dǎo)熱器件。(2) 冷凝低溫下的揮發(fā)份(主要為水蒸汽)被導(dǎo)入干燥塔，高溫下的揮發(fā)份被導(dǎo)入盤管冷 凝器中冷凝。(3)吸收不可凝氣中的水蒸汽被干燥塔吸收，氮化物和硫化物被鼓泡吸 收瓶吸收。該專利存在生產(chǎn)的生物油粘度較高，冷凝過(guò)程換熱效率不高的問(wèn)題。專利 CN200810198249.2公開(kāi)了一種分級(jí)制取生物油的裝置及方法，在真空壓力下，熱裂解裝 置外加熱升溫時(shí)，根據(jù)熱解溫度不同，將低溫段制得的含水量較高的生物油提前分離， 控制熱解溫度的停留時(shí)間，收集中溫段時(shí)生成的含水量低，有機(jī)組分含量高的生物油， 另外在真空裂解反應(yīng)器下游設(shè)置催化裂解裝置，將長(zhǎng)鏈有機(jī)物和復(fù)雜芳香族化合物裂解 為短鏈和簡(jiǎn)單芳香型化合物。該專利生物油產(chǎn)率較低，生產(chǎn)成本較高的問(wèn)題。上述專利均未涉及爐內(nèi)過(guò)濾與有機(jī)冷凝劑噴淋相結(jié)合的生物油凈化分離機(jī)收集 方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)生物油粘度較高、固體顆粒物含量高等技術(shù)問(wèn) 題，提供一種高效凈化分離及收集生物油的方法及裝置。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取了以下的技術(shù)方案一種高效凈化分離及收集生 物油的方法，包括以下步驟(1)生物油分離將經(jīng)過(guò)破碎的生物質(zhì)通入流化床，生物質(zhì)在流化床內(nèi)快速熱 解，生成包括可冷凝生物油、熱解氣的熱解氣體產(chǎn)物以及固體殘?jiān)粚a(chǎn)生的固體殘?jiān)?和熱解氣體產(chǎn)物快速分離；(2)生物油冷凝將步驟(1)分離出來(lái)的熱解氣體產(chǎn)物采用有機(jī)冷凝劑快速冷 凝，將熱解氣體產(chǎn)物中的可冷凝生物油冷凝成小液滴；
(3)生物油收集將步驟(2)冷凝得到的生物油液滴與氣體分離，得到生物油； 分離出來(lái)的熱解氣經(jīng)過(guò)進(jìn)一步處理利用?，F(xiàn)有技術(shù)是采用固體殘?jiān)蜔峤鈿怏w產(chǎn)物在床外分離，本發(fā)明采用的是在床內(nèi) 分離；生物油冷凝現(xiàn)在最常用的方法是采用生物油循環(huán)噴淋，少量的采用間接換熱冷 凝，本發(fā)明中采用有機(jī)溶劑冷凝。所述步驟(2)中生物質(zhì)熱解氣體產(chǎn)物冷卻時(shí)采用直冷方式，采用的有機(jī)冷凝劑 為L(zhǎng)-異構(gòu)烷烴。有機(jī)溶劑與生物油不互溶，與生物油混合時(shí)分層，溶劑位于生物油上 層。直冷的方式是冷凝劑與需要冷卻的物質(zhì)直接接觸，一般采用噴頭將冷凝劑霧化的方 式。所述步驟(2)中生物質(zhì)熱解氣體產(chǎn)物冷卻時(shí)所述冷卻劑的溫度為-15 30°C。 確保生物質(zhì)熱解氣體產(chǎn)物中的可冷凝氣體完全冷凝，提高生物油產(chǎn)率。本發(fā)明還提供了一種高效凈化分離及收集生物油的裝置，該裝置配合流化床使 用，流化床爐膛內(nèi)一般分成密相區(qū)和稀相區(qū)兩個(gè)部分，實(shí)際運(yùn)行時(shí)床料和物料比較多的 區(qū)域叫密相區(qū)，是反應(yīng)發(fā)生的地方，物料和床料比較少的區(qū)域?yàn)橄∠鄥^(qū)；連接在流化床 中下部上設(shè)有進(jìn)料機(jī)構(gòu)，流化床頂部設(shè)有流化床氣體出口，底部設(shè)有流化氣進(jìn)口；該種 高效凈化分離及收集生物油的裝置，包括有管束過(guò)濾器，所述管束過(guò)濾器設(shè)置在流化床 中部?jī)?nèi)的密相區(qū)，通過(guò)管束過(guò)濾器在流化床密相區(qū)將氣化產(chǎn)物分離出來(lái)，并凈化，還包 括有文丘里冷凝管，油泵，冷凝器、油箱和氣液分離器；文丘里冷凝管管從進(jìn)口到出 口一般分成入口段、收縮段、喉口、擴(kuò)散段幾個(gè)部分，所述文丘里冷凝管的一端與管束 過(guò)濾器的頂端連接，另一端連接到氣液分離器，在所述文丘里冷凝管的喉口上均勻布設(shè) 有至少一個(gè)噴嘴，所述喉口通過(guò)管道依次與油泵、冷凝器連接，冷凝器另一端連接到油 箱；所述油箱的頂端連接到氣液分離器；在油箱內(nèi)灌注有有機(jī)冷凝劑。本發(fā)明中文丘里 冷凝管能加強(qiáng)冷凝劑與氣化氣體產(chǎn)物的混合。管束過(guò)濾器用于將生物質(zhì)在流化床內(nèi)熱解產(chǎn)生的熱解氣體產(chǎn)物(包括可冷凝生 物油和熱解氣)、固體殘?jiān)约按矁?nèi)的床料分離，并將熱解氣體產(chǎn)物快速導(dǎo)出流化床，防 止熱解產(chǎn)生的生物油發(fā)生二次裂解，提高生物油產(chǎn)率，同時(shí)利用床料與管束過(guò)濾器外表 面的快速摩擦作用，將過(guò)濾時(shí)可能附著在管束過(guò)濾器外表面的生物焦摩快速去除，防止 管束過(guò)濾器堵塞；文丘里冷凝管用于對(duì)熱解氣體產(chǎn)物進(jìn)行冷凝，從而得到生物油，氣液 分離器用于將冷凝后氣體中的生物油液滴與熱解氣分離，并將分離出來(lái)的液體儲(chǔ)存在油 箱中。所述文丘里冷凝管與水平面為傾斜布置，其遠(yuǎn)離流化床的一端低于靠近流化床 的一端設(shè)置，所述傾斜角度在2 15°之間。便于在文丘里冷凝管內(nèi)冷凝下來(lái)的有機(jī)液 體(生物油及冷凝劑)順冷凝管壁面流進(jìn)氣液分離器，避免液體在文丘里冷凝管內(nèi)聚集， 影響文丘里冷凝管正常運(yùn)作。在文丘里冷凝管喉口處的圓周上采用多個(gè)噴嘴對(duì)稱布置。所述噴嘴為傾斜布置，噴嘴與來(lái)流方向夾角在45 90°之間。以形成穩(wěn)定的流 場(chǎng)，使冷凝劑與生物質(zhì)熱解氣體產(chǎn)物混合均勻，以達(dá)到良好的冷卻效果。所述有機(jī)冷凝劑為L(zhǎng)-異構(gòu)烷烴。所述氣液分離器采用多個(gè)旋風(fēng)分離器并聯(lián)布置。可以提高氣液分離效率，增加生物油產(chǎn)量。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明利用有機(jī)溶劑直冷的方式對(duì)生物質(zhì)熱解氣體產(chǎn)物進(jìn)行冷凝，制備生物 油。避免了傳統(tǒng)直冷工藝采用生物油冷凝熱解氣體時(shí)，生物油多次循環(huán)冷凝后，粘性增 加，流動(dòng)性能較差，同時(shí)生物油與固體顆粒容易在噴嘴處結(jié)團(tuán)，造成噴嘴堵塞。2、本發(fā)明采用的冷凝劑為L(zhǎng)-異構(gòu)烷烴，與生物油不互溶，且產(chǎn)生分層。在生 產(chǎn)過(guò)程中L-異構(gòu)烷烴可以方便的循環(huán)使用，節(jié)約生產(chǎn)成本。同時(shí)L-異構(gòu)烷烴流動(dòng)性及 穩(wěn)定性較好，可以有效防止噴嘴堵塞。3、本發(fā)明采用管束過(guò)濾器進(jìn)行氣固分離，生產(chǎn)的生物油固體顆粒物含量低，流 動(dòng)性能好。4、該發(fā)明工藝適應(yīng)性較強(qiáng)，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，易于放大。


圖1是本發(fā)明生物質(zhì)快速熱解制取生物油的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1文丘里管喉口局部放大圖；圖3是文丘里管喉口 A-A截面視圖；圖4是氣液分離器B-B截面視圖；附圖標(biāo)記說(shuō)明1-管束過(guò)濾器，2-文丘里管，3-氣液分離器，4-料斗，5-螺 旋進(jìn)料器，6-流化氣進(jìn)口，7-流化床，8-流化床氣體出口，9-冷凝劑出口，10-油泵， 11-喉口，12-油箱，13-冷凝器，14-噴嘴。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明內(nèi)容做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例一種高效凈化分離及收集生物油的方法，包括以下步驟(1)生物油分離將經(jīng)過(guò)破碎的生物質(zhì)通入流化床，生物質(zhì)在流化床內(nèi)快速熱 解，生成包括可冷凝生物油、熱解氣的熱解氣體產(chǎn)物以及固體殘?jiān)?。將產(chǎn)生的固體殘?jiān)?和熱解氣體產(chǎn)物快速分離。(2)生物油冷凝將步驟(1)分離出來(lái)的熱解氣體產(chǎn)物采用有機(jī)冷凝劑快速冷 凝，將熱解氣體產(chǎn)物中的可冷凝生物油冷凝成小液滴；(3)生物油收集將步驟(2)冷凝得到的生物油液滴與氣體分離，得到生物油； 分離出來(lái)的熱解氣經(jīng)過(guò)進(jìn)一步處理利用。步驟2中生物質(zhì)熱解氣體產(chǎn)物冷卻時(shí)采用直冷方式，采用的有機(jī)冷凝劑為L(zhǎng)-異 構(gòu)烷烴。步驟(2)中生物質(zhì)熱解氣體產(chǎn)物冷卻時(shí)所述有機(jī)冷凝劑的溫度可選為-15 30本實(shí)施例中選取為_(kāi)5°C。請(qǐng)參閱圖1和圖4所示，一種與流化床配合使用的高效凈化分離及收集生物油的 裝置，流化床用來(lái)產(chǎn)生生物油，連接在流化床7中下部上有進(jìn)料機(jī)構(gòu)，該進(jìn)料機(jī)構(gòu)包括 有螺旋進(jìn)料器5，在螺旋進(jìn)料器5上設(shè)有料斗4組成，流化床7頂部設(shè)有流化床氣體出口8，底部設(shè)有流化氣進(jìn)口 6;該種高效凈化分離及收集生物油的裝置包括有設(shè)置在流化床 7中部?jī)?nèi)密相區(qū)的管束過(guò)濾器1，還包括有文丘里冷凝管2，油泵10，冷凝器13、油箱12 和氣液分離器3;文丘里冷凝管2的一端與管束過(guò)濾器1的頂端連接，另一端連接到氣液 分離器3，文丘里冷凝管2的喉口 11上均勻布設(shè)有至少一個(gè)噴嘴14，喉口 11通過(guò)管道依 次與油泵10、冷凝器13連接，冷凝器13另一端連接到油箱12，在油箱12上設(shè)有冷凝劑 出口 9，其通過(guò)管道與冷凝器13連接；油箱12的頂端連接到氣液分離器3;在油箱12內(nèi) 灌注有有機(jī)冷凝劑。有機(jī)冷凝劑為L(zhǎng)-異構(gòu)烷烴。請(qǐng)結(jié)合參閱圖2所示，文丘里冷凝管2與水平面為傾斜布置，其遠(yuǎn)離流化床7的 一端低于靠近流化床7的一端設(shè)置，傾斜角度在2 15°之間。本實(shí)施例中選取為5°。請(qǐng)結(jié)合參閱圖3所示，在文丘里冷凝管2喉口 11處的圓周上采用多個(gè)噴嘴14 對(duì)稱布置?？梢匀鐖D3所示的四個(gè)噴嘴對(duì)稱布置，或者六個(gè)、八個(gè)及更多個(gè)噴嘴對(duì)稱布置。噴嘴14為傾斜布置，噴嘴與來(lái)流方向夾角在45 90°之間。本實(shí)施例中選取 為 75°。氣液分離器3可采用多個(gè)旋風(fēng)分離器并聯(lián)布置，能更有效的將冷凝后氣體中的 生物油液滴與熱解氣分離。本發(fā)明的具體運(yùn)行過(guò)程如下經(jīng)破碎成細(xì)顆粒狀的生物質(zhì)放置在料斗4內(nèi)，然 后通過(guò)螺旋進(jìn)料器5進(jìn)入流化床7內(nèi)，在從流化床氣體進(jìn)口8通入的高溫氣體流化、加熱 下，在流化床7內(nèi)550°C熱解，生成熱解氣體產(chǎn)物(包括生物油和熱解氣)和固體殘?jiān)?熱解產(chǎn)物大部分通過(guò)管束過(guò)濾器1分離，分離出來(lái)的熱解氣體產(chǎn)物進(jìn)入文丘里冷凝管2 ； 少量氣體(包括熱解氣體產(chǎn)物、固體殘?jiān)?不通過(guò)管束過(guò)濾器1，直接從流化床氣體出口 8排出流化床7 ；進(jìn)入文丘里冷凝管2的生物質(zhì)熱解氣體產(chǎn)物在經(jīng)過(guò)文丘里管喉口 11時(shí)， 在從噴嘴14噴入的低溫冷凝劑(L-異構(gòu)烷烴)作用下，生物質(zhì)熱解氣體產(chǎn)物中的可冷凝 氣體冷凝成小液滴，并隨氣體一起進(jìn)入氣液分離器3;少量可冷凝氣體直接冷凝成液體 生物油，沿傾斜的文丘里冷凝管2流入氣液分離器3，進(jìn)入氣液分離器3中氣體里的小液 滴和氣體被分離開(kāi)分離出來(lái)的液體被儲(chǔ)存在油箱12中，油箱12中的液體自動(dòng)分層，下 層液體為生物油，上層液體為冷凝劑L-異構(gòu)烷烴；上層的L-異構(gòu)烷烴從冷凝劑出口 9， 流出油箱12，然后被冷凝器13冷卻到-5°C，然后通過(guò)油泵10鼓入噴嘴14中，用來(lái)冷卻 生物質(zhì)熱解氣體產(chǎn)物；分離出來(lái)的熱解氣經(jīng)過(guò)進(jìn)一步處理利用。上列詳細(xì)說(shuō)明是針對(duì)本發(fā)明可行實(shí)施例的具體說(shuō)明，該實(shí)施例并非用以限制本 發(fā)明的專利范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實(shí)施或變更，均應(yīng)包含于本案的專利范圍 中。
權(quán)利要求
1.一種高效凈化分離及收集生物油的方法，包括以下步驟(1)生物油分離將經(jīng)過(guò)破碎的生物質(zhì)通入流化床，生物質(zhì)在流化床內(nèi)快速熱解， 生成包括可冷凝生物油、熱解氣的熱解氣體產(chǎn)物以及固體殘?jiān)?，將產(chǎn)生的固體殘?jiān)蜔?解氣體產(chǎn)物快速分離；(2)生物油冷凝將步驟(1)分離出來(lái)的熱解氣體產(chǎn)物采用有機(jī)冷凝劑快速冷凝，將 熱解氣體產(chǎn)物中的可冷凝生物油冷凝成小液滴；(3)生物油收集將步驟(2)冷凝得到的生物油液滴與氣體分離，得到生物油；分離 出來(lái)的熱解氣經(jīng)過(guò)進(jìn)一步處理利用。
2.如權(quán)利要求1所述的高效凈化分離及收集生物油的方法，其特征在于所述步驟 (2)中生物質(zhì)熱解氣體產(chǎn)物冷卻時(shí)采用直冷方式，采用的有機(jī)冷凝劑為L(zhǎng)-異構(gòu)烷烴。
3.如權(quán)利要求1所述的高效凈化分離及收集生物油的方法，其特征在于所述步驟 (2)中生物質(zhì)熱解氣體產(chǎn)物冷卻時(shí)所述有機(jī)冷凝劑的溫度為-15 30°C。
4.一種高效凈化分離及收集生物油的裝置，其特征在于包括有管束過(guò)濾器(1)、文 丘里冷凝管(2)和氣液分離器(3)，所述管束過(guò)濾器(1)設(shè)置在流化床(7)中部?jī)?nèi)的密相 區(qū)，還包括有油泵(10)、冷凝器(13)和油箱(12)；所述文丘里冷凝管(2)的一端與管 束過(guò)濾器(1)的頂端連接，另一端連接到氣液分離器(3)，所述文丘里冷凝管(2)的喉口 (11)上均勻布設(shè)有至少一個(gè)噴嘴(14)，所述喉口(11)通過(guò)管道依次與油泵(10)、冷凝器(13)連接，冷凝器(13)另一端連接到油箱(12)；所述油箱(12)的頂端連接到氣液分離 器(3)；在油箱(12)內(nèi)灌注有有機(jī)冷凝劑。
5.如權(quán)利要求4所述的高效凈化分離及收集生物油的裝置，其特征在于所述文丘 里冷凝管(2)與水平面為傾斜布置，其遠(yuǎn)離流化床(7)的一端低于靠近流化床(7)的一端 設(shè)置，所述傾斜角度在2 15°之間。
6.如權(quán)利要求4所述的高效凈化分離及收集生物油的裝置，其特征在于在文丘里 冷凝管(2)喉口(11)處的圓周上采用多個(gè)噴嘴對(duì)稱布置。
7.如權(quán)利要求4所述的高效凈化分離及收集生物油的裝置，其特征在于所述噴嘴(14)為傾斜布置，噴嘴與來(lái)流方向夾角在45 90°之間。
8.如權(quán)利要求4所述的高效凈化分離及收集生物油的裝置，其特征在于所述有機(jī) 冷凝劑為L(zhǎng)-異構(gòu)烷烴。
9.如權(quán)利要求4所述的高效凈化分離及收集生物油的裝置，其特征在于 分離器(3)采用多個(gè)旋風(fēng)分離器并聯(lián)布置。所述氣液
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高效凈化分離及收集生物油的方法，包括以下步驟生物油分離將經(jīng)過(guò)破碎的生物質(zhì)通入流化床，生物質(zhì)在流化床內(nèi)快速熱解，生成包括可冷凝生物油、熱解氣的熱解氣體產(chǎn)物以及固體殘?jiān)?，將產(chǎn)生的固體殘?jiān)蜔峤鈿怏w產(chǎn)物快速分離；生物油冷凝將步驟(1)分離出來(lái)的熱解氣體產(chǎn)物采用有機(jī)冷凝劑快速冷凝，將熱解氣體產(chǎn)物中的可冷凝生物油冷凝成小液滴；生物油收集將步驟(2)冷凝得到的生物油液滴與氣體分離，得到生物油；分離出來(lái)的熱解氣經(jīng)過(guò)進(jìn)一步處理利用。本發(fā)明利用有機(jī)溶劑直冷的方式對(duì)生物質(zhì)熱解氣體產(chǎn)物進(jìn)行冷凝，制備生物油。避免了傳統(tǒng)直冷工藝采用生物油冷凝熱解氣體時(shí)，生物油多次循環(huán)冷凝后，粘性增加，流動(dòng)性能較差，同時(shí)生物油與固體顆粒容易在噴嘴處結(jié)團(tuán)，造成噴嘴堵塞。
文檔編號(hào)C10G1/00GK102021013SQ201010243318
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2010年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月2日
發(fā)明者常勝, 李海濱, 王小波, 趙增立, 鄭安慶 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所