專利名稱：一種利用生物質(zhì)快速熱裂解制備生物油的調(diào)控試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用生物質(zhì)快速熱裂解制備生物油的調(diào)控試驗裝置，屬于生物 質(zhì)再生利用及其能源化設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，石化能源資源短缺，生態(tài)環(huán)境惡化等問題受到了廣泛的關(guān)注，可再生 能源的開發(fā)受到了普遍的重視。在眾多的可再生能源中，生物質(zhì)能具有唯一性、安全 性、兼容性等特點，因而具有廣闊的開發(fā)利用前景。在眾多的生物質(zhì)能利用技術(shù)中， 生物質(zhì)快速熱解技術(shù)可以將低能量密度的固態(tài)生物質(zhì)直接轉(zhuǎn)化為高品位的能源產(chǎn)品及材 料——生物油、清潔燃?xì)夂突钚蕴糠?，是目前國?nèi)外研究的熱點，被認(rèn)為是極具發(fā)展?jié)?力的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)。生物質(zhì)快速熱解的主要目標(biāo)是得到生物油。生物油的品質(zhì)是影響其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用 的重要因素。目前生物油品質(zhì)差(熱值低，穩(wěn)定性差，酸性強，易被氧化等)，因此其利 用比較困難，以至于該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用情況不夠理想。為了改良生物油品質(zhì)，目前一 般的做法是對生物油進行精制提煉，包括催化裂解、催化加氫、添加助劑、與柴油乳化 等手段，但這些方法都需要增加額外工序，因此成本高、工藝復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種利用生物質(zhì)快速熱裂解制備生物油的調(diào)控試驗裝置， 用以在生物油形成以前就進行調(diào)控，對生物油的生產(chǎn)工藝進行干預(yù)和控制，從而實現(xiàn)對 目標(biāo)生物油質(zhì)量的調(diào)控。本發(fā)明提出的利用生物質(zhì)快速熱裂解制備生物油的調(diào)控試驗裝置，包括流化床熱解反應(yīng)器，用于使干燥后的物料進行熱解反應(yīng)，產(chǎn)生炭和熱解氣，反 應(yīng)器下部設(shè)有進料口，底部設(shè)有進氣口，快速熱裂解反應(yīng)器的上部與旋風(fēng)分離器的入口 相連；旋風(fēng)分離器，用于使熱解反應(yīng)得到的炭和熱解氣進行分離，所述的旋風(fēng)分離器 的出口與粗過濾器的進口相連；粗過濾器，用于對旋風(fēng)分離得到的熱解氣進行過濾，粗過濾器的出口分別與固 定床熱裂解反應(yīng)器和第一多路采樣閥進口相連；固定床熱裂解反應(yīng)器，用于使熱解氣進行催化反應(yīng)，固定床熱裂解反應(yīng)器的上 部設(shè)有加氫口，固定床熱裂解反應(yīng)器的下部與一級冷凝器的進口相連；第一多路采樣閥，用于采集冷凝前待進入氣相色譜分析的熱解氣，第一多路采 樣閥的進口和出口分別通過精密過濾器并聯(lián)在所述的固定床熱裂解反應(yīng)器的進口和出口 上；第一氣相色譜儀，用于對所述的固定床熱裂解反應(yīng)器中的熱裂解氣進行實時在 線檢測和分析，為生物油的調(diào)控試驗提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，第一氣相色譜儀與所述的第一多路采樣閥相連；一級冷凝器，用于對來自固定床熱裂解反應(yīng)器的熱解氣進行一級冷凝，得到生 物油和未冷凝氣體，一級冷凝器的下部出口與第一儲油罐的進口相連；第一儲油罐，用于儲存來自一級冷凝器的生物油，第一儲油罐的出口與二級冷 凝器的上部入口相連；高溫油循環(huán)浴槽，用于控制一級冷凝器中冷凝介質(zhì)的溫度，高溫油循環(huán)浴槽并 聯(lián)在所述的一級冷凝器的上部和下部；二級冷凝器，用于對來自一級冷凝器的熱解氣進行二級冷凝，得到生物油和未 冷凝氣體，二級冷凝器的下部出口與第二儲油罐的進口相連；第二儲油罐，用于儲存來自二級冷凝器的生物油，第二儲油罐的出口與三級冷 凝器的上部入口相連；第二低溫循環(huán)浴槽，用于控制二級冷凝器中冷凝介質(zhì)的溫度，第二低溫循環(huán)浴 槽并聯(lián)在所述的二級冷凝器的上部和下部；三級冷凝器，用于對來自二級冷凝器的熱解氣進行三級冷凝，得到生物油和未 冷凝氣體，三級冷凝器的下部出口與第三儲油罐的進口相連；第三儲油罐，用于儲存來自三級冷凝器的生物油，第三儲油罐的出口與儲氣罐 相連；第一低溫循環(huán)浴槽，用于控制三級冷凝器中冷凝介質(zhì)的溫度，第一低溫循環(huán)浴 槽并聯(lián)在所述的三級冷凝器的上部和下部；第二多路采樣閥，用于采集冷凝前待進入氣相色譜分析的熱解氣，第二多路采 樣閥的進口分別通過精密過濾器與所述的第一儲油罐、第二儲油罐和第三儲油罐相連；第二氣相色譜儀，用于分別對所述的第一儲油罐、第二儲油罐和第三儲油罐中 的熱裂解氣進行實時在線檢測和分析，為生物油的調(diào)控試驗提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，第二氣相色 譜儀與所述的第二多路采樣閥相連；一套尾氣循環(huán)利用裝置，包括一個吸附罐、兩個緩沖罐和空壓機，用于將不可 冷凝氣體去除雜質(zhì)后通過空壓機增壓，用于流化床熱解反應(yīng)器的循環(huán)載氣；儲氣罐，用于儲存不可冷凝氣體，作為流化床熱解反應(yīng)器的循環(huán)載氣，儲氣罐 進口與三級冷凝器出口相連。本發(fā)明提出的利用生物質(zhì)快速熱裂解制備生物油的調(diào)控試驗裝置，其優(yōu)點是1、本發(fā)明裝置采用流化床與固定床相聯(lián)合的方式，實現(xiàn)了熱解氣的二次催化轉(zhuǎn) 化和調(diào)控。其特點為第一，兩者的組合是靈活的，熱解氣可以在進入固定床之前和之 后(二次轉(zhuǎn)化之后)進入氣相色譜分析，使得對生物質(zhì)快速熱裂解過程中熱解氣的在線檢 測和分析成為可能，有助于尋找合適的制備高產(chǎn)率高油品的生物油的調(diào)控手段。第二， 固定床提供了進行催化劑催化效果試驗的理想平臺，可以對催化劑的影響效果進行系統(tǒng) 性研究。2、本發(fā)明裝置中布置有前后兩套氣相色譜分析系統(tǒng)，有效克服了當(dāng)前同類研究 裝置檢測點少的問題，可真正實現(xiàn)對反應(yīng)的適時在線檢測。具體來說，色譜共設(shè)置五個 取樣點，分別為流化床熱裂解析出氣體管路口、固定床催化裂解析出氣體管路口、一 級冷凝氣體出口、二級冷凝氣體出口、三級冷凝氣體出口。同時，多個檢測點的開關(guān)可以靈活控制，有效實現(xiàn)對不同反應(yīng)條件下，不同反應(yīng)階段，不同冷凝階段的產(chǎn)物的在線 分析，為生物油的調(diào)控試驗提供多角度的數(shù)據(jù)。3、本發(fā)明裝置在冷凝系統(tǒng)方面采用了三級可控冷凝，分別對應(yīng)不同的冷凝溫度 范圍，這就克服了單級冷凝冷凝不充分、冷凝產(chǎn)物收集不完全等問題。并且各級冷凝出 口均與氣相色譜相連，能更全面地在線檢測和分析熱解氣成分。4、本發(fā)明裝置節(jié)能環(huán)保，將不可冷凝氣體用作循環(huán)流化介質(zhì)，這既利用了尾 氣，又節(jié)約了常規(guī)使用其它惰性氣體作為保護氣的額外費用，節(jié)能環(huán)保，運行成本低。 并且加入了儲氣罐的設(shè)計，可將尾氣儲存于儲氣罐中以備后續(xù)實驗使用，使得尾氣的利 用更加靈活而可控。


圖1是本發(fā)明提出的利用生物質(zhì)快速熱裂解制備生物油的調(diào)控試驗裝置的示意 圖。圖1中，1為流化床熱解反應(yīng)器，2為旋風(fēng)分離器，3為粗過濾器，4為固定床熱 裂解反應(yīng)器，5為第一氣相色譜儀，6為一級冷凝器，7為第二多路采樣閥，8為第二氣相 色譜儀，9為二級冷凝器，10為三級冷凝器，11為吸附罐，12為儲氣罐，13為第三儲油 罐，14為第一低溫循環(huán)浴槽，15為第二儲油罐，16為第二低溫循環(huán)浴槽，17為第一儲油 罐，18為高溫油循環(huán)浴槽，19為第一多路采樣閥，20為精密過濾器，21為前緩沖罐，22 為空壓機，23為后緩沖罐。
具體實施例方式本發(fā)明提出的利用生物質(zhì)快速熱裂解制備生物油的調(diào)控試驗裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1 所示，包括流化床熱解反應(yīng)器1，用于使干燥后的物料進行熱解反應(yīng)，產(chǎn)生炭和熱解氣，反 應(yīng)器下部設(shè)有進料口，底部設(shè)有進氣口，快速熱裂解反應(yīng)器的上部與旋風(fēng)分離器2的入 口相連；旋風(fēng)分離器2，用于使熱解反應(yīng)得到的炭和熱解氣進行分離，旋風(fēng)分離器2的出 口與粗過濾器3的進口相連；粗過濾器3，用于對旋風(fēng)分離得到的熱解氣進行過濾，粗過濾器的出口分別與固 定床熱裂解反應(yīng)器和第一多路采樣閥進口相連；固定床熱裂解反應(yīng)器4，用于使熱解氣進行催化反應(yīng)，固定床熱裂解反應(yīng)器的上 部設(shè)有加氫口，固定床熱裂解反應(yīng)器的下部與一級冷凝器的進口相連；第一多路采樣閥19，用于采集冷凝前待進入氣相色譜分析的熱解氣，第一多路 采樣閥的進口和出口分別通過精密過濾器并聯(lián)在所述的固定床熱裂解反應(yīng)器的進口和出 口上；第一氣相色譜儀5，用于對所述的固定床熱裂解反應(yīng)器4中的熱裂解氣進行實時 在線檢測和分析，為生物油的調(diào)控試驗提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，第一氣相色譜儀5與所述的第一 多路采樣閥19相連；一級冷凝器6，用于對來自固定床熱裂解反應(yīng)器的熱解氣進行一級冷凝，得到生物油和未冷凝氣體，一級冷凝器的下部出口與第一儲油罐的進口相連；第一儲油罐17，用于儲存來自一級冷凝器的生物油，第一儲油罐的出口與二級 冷凝器的上部入口相連；高溫油循環(huán)浴槽18，用于控制一級冷凝器中冷凝介質(zhì)的溫度，高溫油循環(huán)浴槽 并聯(lián)在所述的一級冷凝器的上部和下部；二級冷凝器9，用于對來自一級冷凝器的熱解氣進行二級冷凝，得到生物油和未 冷凝氣體，二級冷凝器的下部出口與第二儲油罐的進口相連；第二儲油罐15，用于儲存來自二級冷凝器的生物油，第二儲油罐的出口與三級 冷凝器的上部入口相連；第二低溫循環(huán)浴槽16，用于控制二級冷凝器中冷凝介質(zhì)的溫度，第二低溫循環(huán) 浴槽并聯(lián)在所述的二級冷凝器的上部和下部；三級冷凝器10，用于對來自二級冷凝器的熱解氣進行三級冷凝，得到生物油和 未冷凝氣體，三級冷凝器的下部出口與第三儲油罐的進口相連；第三儲油罐13，用于儲存來自三級冷凝器的生物油，第三儲油罐的出口與儲氣 罐相連；第一低溫循環(huán)浴槽14，用于控制三級冷凝器中冷凝介質(zhì)的溫度，第一低溫循環(huán) 浴槽并聯(lián)在所述的三級冷凝器的上部和下部；第二多路采樣閥7，用于采集冷凝前待進入氣相色譜分析的熱解氣，第二多路采 樣閥的進口分別通過精密過濾器與所述的第一儲油罐、第二儲油罐和第三儲油罐相連；第二氣相色譜儀8，用于分別對所述的第一儲油罐、第二儲油罐和第三儲油罐中 的熱裂解氣進行實時在線檢測和分析，為生物油的調(diào)控試驗提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，第二氣相色 譜儀與所述的第二多路采樣閥相連；一套尾氣循環(huán)利用裝置，包括一個吸附罐11、兩個緩沖罐21和23以及空壓機 22，用于將不可冷凝氣體去除雜質(zhì)后通過空壓機增壓，用于流化床熱解反應(yīng)器的循環(huán)載 氣；儲氣罐12，用于儲存不可冷凝氣體，作為流化床熱解反應(yīng)器的循環(huán)載氣，儲氣 罐進口與三級冷凝器出口相連。本發(fā)明裝置綜合噴動流化床快速熱解技術(shù)、固定床催化裂解技術(shù)、氣相色譜在 線分析技術(shù)、分級可控冷凝技術(shù)；結(jié)合節(jié)能環(huán)保的思想，將產(chǎn)生的氣體循環(huán)利用或儲 存，以克服現(xiàn)有技術(shù)不能實現(xiàn)在線分析與精確調(diào)控的動態(tài)對比研究的缺陷，有助于實現(xiàn) 生物質(zhì)快速熱解生物油的調(diào)控。其突出優(yōu)點是，整個生物油的產(chǎn)生和調(diào)控過程是一步式 的，工藝簡潔；同時，快速熱解產(chǎn)生的焦油不易控制，易堵塞設(shè)備，而本發(fā)明的裝置將 流化床與固定床相聯(lián)合，可以對焦油進行二次轉(zhuǎn)化和調(diào)控。本發(fā)明裝置中的流化床熱解反應(yīng)器，用于使干燥后的物料進行熱解反應(yīng)，產(chǎn)生 炭和熱解氣；采用變徑設(shè)計，這樣可以在小進料量的情況下獲得良好的物料流化特性； 其內(nèi)部布置有布風(fēng)板，布風(fēng)板也是針對小進料量和微型反應(yīng)器條件而設(shè)計的，使準(zhǔn)確控 制反應(yīng)物的停留時間及后續(xù)調(diào)控成為可能。該反應(yīng)器用于使粉碎干燥后的生物質(zhì)物料快 速熱裂解，得到熱解氣和炭。反應(yīng)器下部設(shè)有進料口，底部設(shè)有進氣口，進氣口既可以 直接通入載氣(如氮氣)，又可以通入最后的尾氣，由相應(yīng)閥門調(diào)節(jié)?？焖贌崃呀夥磻?yīng)器的上部與旋風(fēng)分離器的入口相連。本發(fā)明裝置中的固定床熱裂解反應(yīng)器，采用圓柱形床身，裝填催化劑，其進、 出口分別與前多路采樣閥的進口相連，進而與氣相色譜配合實現(xiàn)對熱解氣的在線檢測和 分析，對熱解氣的二次催化轉(zhuǎn)化和調(diào)控。在固定床的上部一側(cè)設(shè)有加氫口，可以進行進 一步的加氫試驗。本發(fā)明裝置中的第一和第二多路采樣閥，其中，第二多路采樣閥用于采集冷凝 前待進入氣相色譜分析的熱解氣，第一多路采樣閥用于采集各級冷凝后待進入氣相色譜 分析的氣體。第一和第二多路采樣閥的入口處均連接著精密過濾器，使進入氣相色譜的 氣體得到充分的過濾。前、后多路采樣閥出口分別與前、后氣相色譜分析儀相連。第 一和第二兩套氣相色譜分析儀，型號均為GC9900(柱箱最高使用溫度室溫以上20°C 400°C )，其中第一套氣相色譜儀的柱箱內(nèi)設(shè)有恒溫裝置使進入色譜分析柱的氣體溫度控 制在260°C左右。本裝置共設(shè)置了五個取樣檢測點，可實現(xiàn)對熱裂解氣在不同部位的適時 在線檢測和分析，為生物油的調(diào)控試驗提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；本發(fā)明裝置中的三級冷凝系統(tǒng)，冷凝溫度分別為150-220 °C，80-150 °C， 10-80°C。熱解氣中的可冷凝成分經(jīng)過三級冷凝后得到生物油。其中，一級冷凝器的冷 凝介質(zhì)通路進出口與高溫油浴循環(huán)槽相連，二、三級冷凝器的冷凝介質(zhì)通路進出口與低 溫循環(huán)浴槽相連。各級冷凝溫度均可通過相應(yīng)冷凝介質(zhì)循環(huán)槽控制。各級冷凝器出口均 與相應(yīng)的儲油罐相連。本發(fā)明裝置中的吸附罐11、兩個緩沖罐和空壓機22，組成一套尾氣循環(huán)利用裝 置，用于將不可冷凝氣體除雜以后增壓用作流化床反應(yīng)器中的循環(huán)載氣，儲氣罐，用于 儲存最后的不可冷凝氣體以備后續(xù)作為流化床中的載氣使用。儲氣罐進口與最后一級冷 凝器出口相連。本發(fā)明提出的利用生物質(zhì)快速熱裂解制備生物油的調(diào)控試驗裝置具有快速熱 解、催化裂解、在線分析與調(diào)控、分級可控冷凝等試驗功能，突破了以往生物質(zhì)熱解反 應(yīng)的靜態(tài)研究模式，將實現(xiàn)在線分析與調(diào)控的動態(tài)對比研究效果。該平臺工藝布置合 理、結(jié)構(gòu)緊湊、工作穩(wěn)定，可進行裂解氣的全組分分析與催化劑評價，定量分析可靠， 可有效開展生物質(zhì)快速熱裂解制備生物油的調(diào)控試驗。本發(fā)明的裝置通過如下工作過程實現(xiàn)經(jīng)過粉碎、干燥、篩分后的生物質(zhì)物料顆粒，由螺旋進料器和氣力輸送配合輸 入到流化床熱解反應(yīng)器1中，在流化床熱解反應(yīng)器內(nèi)的惰性流化床料的撞擊下，生物質(zhì) 顆粒在高溫的反應(yīng)器內(nèi)快速熱解為炭(固相)和熱解氣(包括不可冷凝氣體和可冷凝氣 體)，并在惰性載氣的攜帶下迅速離開快速熱裂解反應(yīng)器，進入到旋風(fēng)分離器2中。在 旋風(fēng)分離器中，大部分固態(tài)炭被捕集下來，熱解氣隨著載氣在粗過濾器3中進一步過濾 后，進入固定床熱裂解反應(yīng)器4中進行二次催化裂解轉(zhuǎn)化；熱解氣進入固定床前、后均 可通過第一多路采樣閥19進入第一氣相色譜儀5分析。制得的熱裂解氣在惰性載氣的 攜帶下依次進入三級冷凝器6、9、10 ( —級冷凝器由高溫油循環(huán)浴槽18提供冷凝介質(zhì)， 二、三級冷凝分別由各自的低溫循環(huán)浴槽16、14提供冷凝介質(zhì))，可冷凝氣體經(jīng)過冷凝 后會形成生物油并排除到儲油罐17、15、13中，而不可冷凝氣體會繼續(xù)隨載氣前進。各 級冷凝后得到的氣體可分別通過第二多路采樣閥7而進入第二氣相色譜儀8分析。通過三級冷凝后的不可冷凝氣體可隨惰性載氣繼續(xù)前進，一部分在經(jīng)過動力設(shè)備，如空壓機 22等增壓后，作為循環(huán)載氣進入到流化床熱解反應(yīng)器1中循環(huán)使用，另一部分可進入儲 氣罐12中以備后續(xù)使用。本發(fā)明的生物質(zhì)快速熱裂解生物油的在線調(diào)控裝置中，流化床與固定床相連， 實現(xiàn)了生物油二次轉(zhuǎn)化和在線調(diào)控；布置了前后兩套氣相色譜分析儀，可對熱解氣進行 多級多層次分析；采用了三級可控冷凝系統(tǒng)，使得冷凝條件可調(diào)控，對熱解氣的分析更 全面；利用體系中產(chǎn)生的不可冷凝氣體作為循環(huán)流化介質(zhì)氣體，節(jié)省了購買昂貴的惰性 保護載氣的費用，使得整套系統(tǒng)運行成本大大降低。以下介紹
具體實施例方式實施例1 將處理量為lkg/h的生物質(zhì)快速熱裂解生物油的在線調(diào)控裝置用于處理落葉松 木屑，以研究生物油的定向、在線調(diào)控，固定床中裝填SBA-15中孔分子篩。其具體工藝操作如下調(diào)節(jié)加熱爐，設(shè)置流化床熱解反應(yīng)器內(nèi)溫度為550°C，固定床熱裂解反應(yīng)器內(nèi)溫 度為450°C，流化床中床料為石英砂，固定床中裝填30ml的SBA-15中孔分子篩催化劑。 打開循環(huán)風(fēng)機，調(diào)節(jié)管道中的循環(huán)風(fēng)量為6m7h，開啟連接管路中的閥門，運行流化氣體 循環(huán)系統(tǒng)。打開各級冷凝器的循環(huán)浴槽，設(shè)置各級冷凝溫度，運行冷凝系統(tǒng)。待流化床 熱解反應(yīng)器和固定床熱裂解反應(yīng)器內(nèi)部加熱到所需的設(shè)定溫度后，開始進料，設(shè)置無級 調(diào)頻電機為10Hz，將含水率為10%，粒徑為0.45-0.9mm的落葉松木屑加入到料倉中，再 通過螺旋進料器和氣力輸送相結(jié)合將木屑加入到流化床熱解反應(yīng)器中，反應(yīng)開始進行。 在旋風(fēng)分離器處收集到炭粉，在儲油罐中收集到生物油。調(diào)節(jié)各路閥門，通過第一多路 采樣閥分別對進入固定床前和進入固定床后的熱裂解氣進行氣相色譜在線分析；通過第 二多路采樣閥分別對各級冷凝后的氣體進行氣相色譜在線分析。將不可冷凝氣體收集到 儲氣罐中，待反應(yīng)穩(wěn)定后可取代循環(huán)流化氣體作為流化載氣使用。觀察監(jiān)控系統(tǒng)中顯示 的溫度、流量、壓力、濕度等工作參數(shù)，保證裝置運行穩(wěn)定和良好。工作一段時間后， 關(guān)閉旋風(fēng)分離器中的閥門，打開炭箱，除去生物炭。待物料全部進入反應(yīng)器并反應(yīng)完全 后，關(guān)閉加熱系統(tǒng)。當(dāng)反應(yīng)器溫度降到150°C以下后，關(guān)閉循環(huán)風(fēng)機及冷凝器循環(huán)浴槽， 工作結(jié)束，整理分析數(shù)據(jù)。得到的熱解產(chǎn)物中液相、氣相及固相產(chǎn)率分別約為60%、 25%, 15%。液相產(chǎn)物生物油中，氧元素的相對百分含量約為28%;脂肪族成分相對百 分含量約為5.2%，芳香族成分相對百分含量約為41.2%。實施例2 將處理量為lkg/h的生物質(zhì)快速熱裂解生物油的在線調(diào)控裝置用于處理落葉松 木屑，以研究生物油的定向、在線調(diào)控，固定床中裝填HZSM-5微孔分子篩。其具體工藝操作如下調(diào)節(jié)加熱爐，設(shè)置流化床熱解反應(yīng)器內(nèi)溫度為550°C，固定床熱裂解反應(yīng)器內(nèi) 溫度為450°C，流化床中床料為石英砂，固定床中裝填30ml的HZSM-5微孔分子篩催化 劑。打開循環(huán)風(fēng)機，調(diào)節(jié)管道中的循環(huán)風(fēng)量為6m7h，開啟連接管路中的閥門，運行流 化氣體循環(huán)系統(tǒng)。打開各級冷凝器的循環(huán)浴槽，設(shè)置各級冷凝溫度，運行冷凝系統(tǒng)。待流化床熱解反應(yīng)器和固定床熱裂解反應(yīng)器內(nèi)部加熱到所需的設(shè)定溫度后，開始進料，設(shè) 置無級調(diào)頻電機為10Hz，將含水率為10%，粒徑為0.45-0.9mm的落葉松木屑加入到料 倉中，再通過螺旋進料器和氣力輸送相結(jié)合將木屑加入到流化床反應(yīng)器中，反應(yīng)開始進 行。在旋風(fēng)分離器處收集到炭粉，在儲油罐中收集到生物油。調(diào)節(jié)各路閥門，通過第 一多路采樣閥分別對進入固定床前和進入固定床后的熱裂解氣進行氣相色譜在線分析； 通過第二多路采樣閥分別對各級冷凝后的氣體進行氣相色譜在線分析。將不可冷凝氣體 收集到儲氣罐中，待反應(yīng)穩(wěn)定后可取代循環(huán)流化氣體作為流化載氣使用。觀察監(jiān)控系統(tǒng) 中顯示的溫度、流量、壓力、濕度等工作參數(shù)，保證裝置運行穩(wěn)定和良好。工作一段時 間后，關(guān)閉旋風(fēng)分離器中的閥門，打開炭箱，除去生物炭。待物料全部進入反應(yīng)器并反 應(yīng)完全后，關(guān)閉加熱系統(tǒng)。當(dāng)反應(yīng)器溫度降到150°C以下后，關(guān)閉循環(huán)風(fēng)機及冷凝器循 環(huán)浴槽，工作結(jié)束，整理分析數(shù)據(jù)。得到的熱解產(chǎn)物中液相、氣相及固相產(chǎn)率分別約為 55%, 25%, 20%。液相產(chǎn)物生物油中，氧元素的相對百分含量約為27.5% ；脂肪族成 分相對百分含量約為4.6%，芳香族成分的相對百分含量約為44.6%。
權(quán)利要求
1. 一種利用生物質(zhì)快速熱裂解制備生物油的調(diào)控試驗裝置，其特征在于該裝置包括流化床熱解反應(yīng)器，用于使干燥后的物料進行熱解反應(yīng)，產(chǎn)生炭和熱解氣，反應(yīng) 器下部設(shè)有進料口，底部設(shè)有進氣口，快速熱裂解反應(yīng)器的上部與旋風(fēng)分離器的入口相 連；旋風(fēng)分離器，用于使熱解反應(yīng)得到的炭和熱解氣進行分離，所述的旋風(fēng)分離器的出 口與粗過濾器的進口相連；粗過濾器，用于對旋風(fēng)分離得到的熱解氣進行過濾，粗過濾器的出口分別與固定床 熱裂解反應(yīng)器和第一多路采樣閥進口相連；固定床熱裂解反應(yīng)器，用于使熱解氣進行催化反應(yīng)，固定床熱裂解反應(yīng)器的上部設(shè) 有加氫口，固定床熱裂解反應(yīng)器的下部與一級冷凝器的進口相連；第一多路采樣閥，用于采集冷凝前待進入氣相色譜分析的熱解氣，第一多路采樣閥 的進口和出口分別通過精密過濾器并聯(lián)在所述的固定床熱裂解反應(yīng)器的進口和出口上；第一氣相色譜儀，用于對所述的固定床熱裂解反應(yīng)器中的熱裂解氣進行實時在線檢 測和分析，為生物油的調(diào)控試驗提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，第一氣相色譜儀與所述的第一多路采樣 閥相連；一級冷凝器，用于對來自固定床熱裂解反應(yīng)器的熱解氣進行一級冷凝，得到生物油 和未冷凝氣體，一級冷凝器的下部出口與第一儲油罐的進口相連；第一儲油罐，用于儲存來自一級冷凝器的生物油，第一儲油罐的出口與二級冷凝器 的上部入口相連；高溫油循環(huán)浴槽，用于控制一級冷凝器中冷凝介質(zhì)的溫度，高溫油循環(huán)浴槽并聯(lián)在 所述的一級冷凝器的上部和下部；二級冷凝器，用于對來自一級冷凝器的熱解氣進行二級冷凝，得到生物油和未冷凝 氣體，二級冷凝器的下部出口與第二儲油罐的進口相連；第二儲油罐，用于儲存來自二級冷凝器的生物油，第二儲油罐的出口與三級冷凝器 的上部入口相連；第二低溫循環(huán)浴槽，用于控制二級冷凝器中冷凝介質(zhì)的溫度，第二低溫循環(huán)浴槽并 聯(lián)在所述的二級冷凝器的上部和下部；三級冷凝器，用于對來自二級冷凝器的熱解氣進行三級冷凝，得到生物油和未冷凝 氣體，三級冷凝器的下部出口與第三儲油罐的進口相連；第三儲油罐，用于儲存來自三級冷凝器的生物油，第三儲油罐的出口與儲氣罐相連；第一低溫循環(huán)浴槽，用于控制三級冷凝器中冷凝介質(zhì)的溫度，第一低溫循環(huán)浴槽并 聯(lián)在所述的三級冷凝器的上部和下部；第二多路采樣閥，用于采集冷凝前待進入氣相色譜分析的熱解氣，第二多路采樣閥 的進口分別通過精密過濾器與所述的第一儲油罐、第二儲油罐和第三儲油罐相連；第二氣相色譜儀，用于分別對所述的第一儲油罐、第二儲油罐和第三儲油罐中的熱 裂解氣進行實時在線檢測和分析，為生物油的調(diào)控試驗提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，第二氣相色譜儀 與所述的第二多路采樣閥相連；一套尾氣循環(huán)利用裝置，包括一個吸附罐、兩個緩沖罐和空壓機，用于將不可冷凝 氣體去除雜質(zhì)后通過空壓機增壓，用于流化床熱解反應(yīng)器的循環(huán)載氣；儲氣罐，用于儲存不可冷凝氣體，作為流化床熱解反應(yīng)器的循環(huán)載氣，儲氣罐進口 與三級冷凝器出口相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用生物質(zhì)快速熱裂解制備生物油的調(diào)控試驗裝置，屬于生物質(zhì)再生利用及其能源化設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。本裝置包括流化床熱解反應(yīng)器、固定床熱裂解反應(yīng)器、兩套多路采樣閥、兩套氣相色譜儀、三級冷凝器和三個儲油罐等部件。本發(fā)明裝置具有快速熱解、催化裂解、在線分析與調(diào)控、分級可控冷凝等試驗功能，而且結(jié)構(gòu)緊湊、工作穩(wěn)定，可進行裂解氣的全組分分析與催化劑評價，定量分析可靠，可有效開展生物質(zhì)快速熱裂解制備生物油的調(diào)控試驗。
文檔編號C10G1/00GK102010742SQ20101057745
公開日2011年4月13日 申請日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者任學(xué)勇, 何文昌, 司慧, 常建民, 李強, 王文亮, 王鵬起, 高雪景 申請人:北京林業(yè)大學(xué)