專利名稱：一種礦石催化床生物質(zhì)快速熱解制油裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于可再生能源技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，涉及一種生物質(zhì)快速熱解制油反應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
發(fā)展生物質(zhì)油，我國有著十分豐富的原料資源。我國幅員遼闊，地域跨度大，水熱資源分布各異，能源植物資源種類豐富多樣，但有效利用率低。如農(nóng)作物生產(chǎn)系統(tǒng)中最常見的副產(chǎn)品秸桿的使用主要在牲畜飼料和農(nóng)村生活用能兩大方面，利用率低，甚至經(jīng)常發(fā)生秸桿焚燒污染環(huán)境等問題，因此，高效利用秸桿等生物質(zhì)具有重要意義。在從多生物質(zhì)轉(zhuǎn)化技術(shù)中，熱解可較為簡單地將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為燃料且成本較低，成為國內(nèi)外生物質(zhì)利用研究的熱點。生物質(zhì)熱解技術(shù)可將廢棄的秸桿等等轉(zhuǎn)化為生物油，得到的生物油不僅可以直接用于燃燒，而且可通過進一步加工為可替代柴油或汽油的動力燃料，該液體燃料含硫含氮量均很低，是環(huán)境友好型燃料，可實現(xiàn)低質(zhì)原料的高檔次利用。高效利用生物油不僅可以節(jié)約大量的石油、煤炭等商品能源，減輕對優(yōu)質(zhì)商品能源的需求壓力。而且減少溫室效應(yīng)氣體的排放，降低了環(huán)境污染。因此，生物質(zhì)快速熱解技術(shù)研究得到了世界各國的高度重視，加拿大、澳大利亞、美國等國都已經(jīng)開始生物質(zhì)快速熱解的商業(yè)化運行，國內(nèi)山東理工大學(xué)、浙江大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中科院過程研究所、沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)等單位進行了生物質(zhì)快速熱解 技術(shù)的研究，并取得了一定的成果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明包括加料系統(tǒng)、熱載氣系統(tǒng)、礦石催化床熱解反應(yīng)器、氣固分離及炭收集系統(tǒng)、分級冷凝系統(tǒng)以及熱解尾氣處理系統(tǒng)組成。該裝置用加料系統(tǒng)將生物質(zhì)粉原料送入礦石催化床熱解反應(yīng)器中，而載氣經(jīng)熱載氣系統(tǒng)加熱后進入礦石催化床熱解反應(yīng)器，使反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生劇烈的傳熱傳質(zhì)過程，生物質(zhì)原料在熱載氣和礦石床料催化作用下發(fā)生快速受熱裂解，產(chǎn)生揮發(fā)分和焦炭，揮發(fā)分、焦炭和載氣一起經(jīng)氣固分離及炭收集系統(tǒng)去除焦炭顆粒后進入分級冷凝系統(tǒng)，在直接噴淋冷卻和間接冷卻相結(jié)合的冷凝方式作用下，其可冷凝部分被充分冷凝成生物油。熱解尾氣經(jīng)過熱解尾氣處理系統(tǒng)處理后，進入熱載氣系統(tǒng)作為燃燒器輔助燃燒，制備的生物質(zhì)油也可部分進入熱載氣系統(tǒng)作為燃料燃燒提供熱解能量。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1-1、生物質(zhì)粉倉，1-2、生物質(zhì)進料密封裝置，1-3、可調(diào)速螺旋給料裝置，2-1、礦石催化床熱解反應(yīng)器，2-2、礦石床料，2-3、載熱氣裝置，2-4、鼓動風(fēng)入口，2_5、折流擋板，3、旋風(fēng)分離器，3-2、集炭箱，4-1、文丘里一級噴淋冷卻裝置，4-2、第一級噴淋嘴，4-3、第二級噴淋嘴，4-4、第一級儲油罐，4-5、冷卻油泵，5-1、文丘里二級冷卻裝置，5-2、二級冷卻源進口，5-3、二級冷卻源出口，5-4、第二級儲油罐，6、尾氣處理裝置。
具體實施例方式本發(fā)明“一種礦石催化床生物質(zhì)快速熱解制油裝置”，包括以下部件:生物質(zhì)粉倉1-1，生物質(zhì)進料密封裝置1-2，可調(diào)速螺旋給料裝置1-3，礦石催化床熱解反應(yīng)器2-1，礦石床料2-2，載熱氣裝置2-3，鼓動風(fēng)入口 2-4，折流擋板2-5，旋風(fēng)分離器3_1，集炭箱3_2，文丘里一級噴淋冷卻裝置4-1，第一級噴淋嘴4-2，第二級噴淋嘴4-3，第一級儲油罐4-4，冷卻油泵4-5，文丘里二級冷卻裝置5-1，二級冷卻源進口 5-2，二級冷卻源出口 5-3，第二級儲油罐5-4，尾氣處理裝置6。生物質(zhì)粉倉1-1內(nèi)經(jīng)粉碎后的生物質(zhì)粉通過生物質(zhì)進料密封裝置1-2和可調(diào)速螺旋給料裝置1-3后連接到礦石催化床熱解反應(yīng)器2-1上部。礦石催化床熱解反應(yīng)器2-1下部載熱氣進口與載熱氣裝置2-3相連。礦石催化床熱解反應(yīng)器2-1上部出口與旋風(fēng)分離器3相連，旋風(fēng)分離器3的氣體出口與文丘里一級噴淋冷卻裝置4-1連接，文丘里一級噴淋冷卻裝置4-1下部出口連接到第一級儲油罐4-4上部。第一級儲油罐4-4通過冷卻油泵4-5與文丘里一級噴淋冷卻裝置4-1內(nèi)的第一級噴淋嘴4-2和第二級噴淋嘴4-3相連，文丘里一級噴淋冷卻裝置4-1上部的出氣管則與文丘里二級冷卻裝置5-1相連。文丘里二級冷卻裝置5-1下出口與第二級儲油罐5-4相連，文丘里二級冷卻裝置5-1旁出口與尾氣處理裝置6相連。第二級儲油罐5-4出口與載熱氣裝置2-3相連。 將生物質(zhì)粉原料加入生物質(zhì)粉倉1-1，生物質(zhì)粉原料通過進料密封裝置1-2和可調(diào)速螺旋給料裝置1-3進入礦石催化床熱解反應(yīng)器2-1。礦石催化床熱解反應(yīng)器2-1內(nèi)折流擋板2-5將生物質(zhì)粉原料比較均勻地分散在反應(yīng)器內(nèi)，礦石催化床熱解反應(yīng)器2-1使用90度錐形布風(fēng)方式，反應(yīng)器所需熱量來自載熱氣裝置2-3，經(jīng)過載熱氣裝置2-3加熱的熱風(fēng)由礦石催化床熱解反應(yīng)器2-1底部的鼓動風(fēng)入口 2-4進入反應(yīng)器，折流擋板2-5使熱風(fēng)在反應(yīng)器內(nèi)分布更合理、滯留時間更長，熱風(fēng)對生物質(zhì)粉原料和礦石床料2-2進行加熱，礦石床料2-2被加熱起催化作用加速生物質(zhì)粉熱解。礦石催化床熱解反應(yīng)器2-1內(nèi)溫度控制在450攝氏度 550攝氏度，氣相停留時間保證在2秒以內(nèi)，生物質(zhì)粉原料在反應(yīng)器內(nèi)在礦石床料2-2催化作用下發(fā)生快速熱解，產(chǎn)生的熱解氣由礦石催化床熱解反應(yīng)器2-1頂部出口進入旋風(fēng)分離器3-1，在離心力作用下焦炭顆粒分離落入集炭箱3-2內(nèi)。除去焦炭顆粒的熱解氣繼續(xù)進入文丘里一級噴淋冷卻裝置4-1，文丘里一級噴淋冷卻裝置4-1采用噴淋法自下而上設(shè)置第一級噴淋嘴4-2和第二級噴淋嘴4-3兩組噴淋嘴，熱解氣自下而上經(jīng)過兩組噴淋嘴噴淋，熱解氣中可冷凝氣部分被直接冷凝成液態(tài)流入第一級儲油罐4-4，第一級儲油罐4-4下部接冷卻油泵4-5，部分液態(tài)生物質(zhì)油被冷卻油泵4-5抽回到噴淋嘴充當(dāng)冷卻介質(zhì)。熱解氣由文丘里一級噴淋冷卻裝置4-1上部出口進入文丘里二級冷卻裝置5-1，經(jīng)過文丘里二級冷卻裝置5-1間接冷凝，冷凝下的液態(tài)產(chǎn)物進入第二級儲油罐5-4，文丘里二級冷卻裝置5-1出口的熱解氣溫度控制在35攝氏度 60攝氏度。通過調(diào)節(jié)噴淋介質(zhì)和間接換熱介質(zhì)的流量來控制兩級冷凝裝置的冷凝溫度的分級冷凝方式，可以實現(xiàn)生物質(zhì)油輕質(zhì)、重質(zhì)不同組分的分離，以提高生物質(zhì)油的產(chǎn)率和品質(zhì)。熱解經(jīng)過尾氣處理裝置6處理后供給載熱氣裝置2-3，同時生產(chǎn)的生物質(zhì)油也可以供給載熱氣裝置2-3，燃燒后提供熱解能量。
權(quán)利要求
1.一種礦石催化床生物質(zhì)快速熱解制油裝置，其特征在于:它包括加料系統(tǒng)、熱載氣系統(tǒng)、礦石催化床熱解反應(yīng)器、氣固分離及炭收集系統(tǒng)、分級冷凝系統(tǒng)以及熱解尾氣處理系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加料系統(tǒng)，其特征在于: (1)生物質(zhì)粉倉下部有生物質(zhì)進料密封裝置； (2)生物質(zhì)粉倉出口與可調(diào)速螺旋給料裝置相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱載氣系統(tǒng)，其特征在于: (1)載熱氣裝置上部有出口，與礦石催化床熱解反應(yīng)器連接； (2)載熱氣裝置有燃燒器，燃燒器與尾氣處理裝置和第二級儲油罐連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦石催化床熱解反應(yīng)器，其特征在于: (1)礦石催化床熱解反應(yīng)器內(nèi)有礦石床料； (2)礦石催化床熱解反應(yīng)器內(nèi)有折流擋板； (3)礦石催化床熱解反應(yīng)器內(nèi)有90度錐形布風(fēng)結(jié)構(gòu)； (4)礦石催化床熱解反應(yīng)器底部有鼓動風(fēng)入口，與載熱氣裝置相連； (5)礦石催化床熱解反應(yīng)器頂部有出口，與旋風(fēng)分離器相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣固分離及炭收集系統(tǒng)，其特征在于: (1)旋風(fēng)分離器筒體中上部有進口與礦石催化床熱解反應(yīng)器相連； (2)旋風(fēng)分離器底部有出口與集炭箱相連； (3)旋風(fēng)分離器頂部有出口與文丘里一級噴淋冷卻裝置相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分級冷凝系統(tǒng)，其特征在于: (1)文丘里一級噴淋冷卻裝置進口與旋風(fēng)分離器相連； (2)文丘里一級噴淋冷卻裝置底部有出口與第一級儲油罐相連； (3)第一級儲油罐與冷卻油泵相連，冷卻油泵另一端與文丘里一級噴淋冷卻裝置相連； (4)文丘里一級噴淋冷卻裝置頂部出口與文丘里二級冷卻裝置相連； (5)文丘里二級冷卻裝置下部有出口與第二級儲油罐相連，第二級儲油罐另一端有出口與載熱氣裝置的燃燒器相連； (6)文丘里二級冷卻裝置下部有出口與尾氣處理裝置相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱解尾氣處理系統(tǒng)，其特征在于: (1)尾氣處理裝置上部有進口與文丘里二級冷卻裝置相連； (2)尾氣處理裝置另一端有出口與載熱氣裝置的燃燒器相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦石催化床生物質(zhì)快速熱解制油裝置，其特征在于: 礦石催化床熱解反應(yīng)器采用鼓動礦石催化床技術(shù)，以礦石床料催化作用加快生物質(zhì)粉原料熱解速度，反應(yīng)器內(nèi)溫度控制在450攝氏度 550攝氏度，氣相停留時間控制在2秒以內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦石催化床生物質(zhì)快速熱解制油裝置，其特征在于: 文丘里一級噴淋冷卻裝置采用噴淋法直接進行冷卻，其內(nèi)部自下而上設(shè)置第一級噴淋嘴和第二級噴淋嘴兩組噴淋嘴；文丘里二級冷卻裝置采用間接冷卻方法；文丘里二級冷卻裝置出口的熱解氣溫度控制在35攝氏度 60攝氏度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦石催化床生物質(zhì)快速熱解制油裝置，其特征在于:尾氣處理裝置處理過的熱解尾氣的一部分進入載熱氣裝置的燃燒器輔助燃燒，第二級儲油罐收集的生物質(zhì)油一部分進入載熱氣裝置的燃燒器進行燃燒，繼續(xù)提供熱解所需要的熱能 。
全文摘要
一種礦石催化床生物質(zhì)快速熱解制油裝置包括加料系統(tǒng)、熱載氣系統(tǒng)、礦石催化床熱解反應(yīng)器、氣固分離及炭收集系統(tǒng)、分級冷凝系統(tǒng)以及熱解尾氣處理系統(tǒng)。裝置中生物質(zhì)原料經(jīng)加料系統(tǒng)送入礦石催化床熱解反應(yīng)器，載氣經(jīng)熱載氣系統(tǒng)加熱后進入礦石催化床熱解反應(yīng)器，生物質(zhì)原料在熱載氣和礦石床料催化作用下發(fā)生快速熱解，產(chǎn)生的揮發(fā)分和焦炭與載氣一起經(jīng)氣固分離及炭收集系統(tǒng)去除焦炭顆粒后進入分級冷凝系統(tǒng)，在直接噴淋冷卻和間接冷卻相結(jié)合的冷凝方式作用下，其可冷凝部分被充分冷凝成生物油。熱解尾氣經(jīng)過熱解尾氣處理系統(tǒng)處理后，進入熱載氣系統(tǒng)作為燃燒器輔助燃燒。該裝置熱解速度快，熱解比較完全，生物質(zhì)油的產(chǎn)率高、油品好，運行成本低。
文檔編號C10B57/00GK103160297SQ201110407388
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者朱復(fù)東, 賈樹山, 柏林霞, 李東亮 申請人:江蘇東嘉能源科技有限公司