一种生物质快速热解装置及工艺制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种生物质快速热解装置及工艺，其装置包括热解反应器、催化剂分级分离系统、催化剂再生器和产物冷凝分离器；热解反应器包括混合升温区、热解反应区和热解过滤区；热解反应区与热解过滤区通过第一格栅分开；混合升温区顶部设有物料进口和第一催化剂进口；热解反应区下部设有返料阀通过第一返料器与催化剂再生器连接；热解过滤区顶部设有第二催化剂进口，下部设有调节阀，侧部设有气相产物出口；热解过滤区与气相产物出口通过第二格栅分开，气相产物出口与产物冷凝分离器连接，调节阀通过第二返料器与催化剂再生器进口连接。该装置使得生物质能够在热解反应器中同时完成二级热解及过滤，降低液体产物的含灰率。

【技术实现步骤摘要】
一种生物质快速热解装置及工艺
本专利技术涉及能源利用领域，具体涉及一种生物质快速热解装置及工艺。
技术介绍
解决能源问题对于世界经济增长具有重大的战略意义。煤炭、石油和天然气等化石燃料的长期使用，造成了严重的环境污染和温室效应。此外，化石燃料为不可再生能源，从长远看液体燃料短缺将成为困扰人类发展的大问题。生物质能是唯一可转化为液体燃料的一种可再生能源。鉴于生物质分布分散，形态各异，能量密度低以及受季节限制的原因，现有技术中采用生物质热化学液化，将生物质部分或全部转化为能量密度大、易于存贮和运输的液体燃料。该方法不存在产品规模和消费地域限制，是环境友好性、最有希望的石油替代品。因此，生物质快速热解技术将是本世纪最有工业化发展潜力的技术，是国内外生物质液化研究和开发的重点和热点。生物质在不同的反应条件下进行热解时，都会生成气体、液体和固体三相产物。目前存在的反应系统由于原料在反应过程中摩擦严重，易产生大量粉尘，导致反应生成的气态产物中含大量粉尘，冷凝后存在于液体燃料中，影响了液体燃料的后续利用。另一方面，快速热解工艺需要热解生成的气态产物要快速冷凝成液体燃料，才能保证液体收率，而且得到的液体产物中重组分含量较多，也限制了液体燃料的后续利用途径。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种生物质快速热解装置，使得生物质能够在一个热解反应器中完成二级热解，并实现气相产物快速过滤，有效降低液体产物的含灰率，提高液体产物的收率和质量。本专利技术针对上述的技术问题所提供的技术方案为：一种生物质快速热解装置，包括热解反应器、催化剂分级分离系统、催化剂再生器和产物冷凝分离器；所述热解反应器包括混合升温区，设置在混合升温区下端的热解反应区以及位于热解反应区侧端的热解过滤区；所述热解反应区与热解过滤区通过第一格栅分开；所述混合升温区顶部设有物料进口和第一催化剂进口；所述热解反应区下部设有返料阀，并通过第一返料器与催化剂再生器连接；所述热解过滤区顶部设有第二催化剂进口，下部设有调节阀，侧部设有气相产物出口；所述热解过滤区与气相产物出口通过第二格栅分开，气相产物出口与产物冷凝分离器连接，调节阀通过第二返料器与催化剂再生器进口连接；所述第一催化剂进口和第二催化剂进口分别与催化剂分级分离系统连接，所述催化剂再生器出口与催化剂分级分离系统进口连接。上述的技术方案中，生物质由物料进口进入，而催化剂由第一催化剂进口进入，两者通过相互碰撞在混合升温区实现快速混合升温，并迅速进入热解反应区开始剧烈反应，热解反应区生成的气相产物通过第一格栅进入热解过滤区，与热解过滤区中的催化剂接触再次进行热解反应，降低了产物重组分含量，显著提高了液体产物质量，而热解过滤区中的催化剂由第二催化剂进口进入。同时，热解过滤区也起到了过滤气相产物中粉尘的作用，气相产物携带的粉尘颗粒被热解过滤区的催化剂过滤并随之下移排出。热解过滤区的宽度和催化剂的粒度等决定了由热解反应区生成的气相产物在热解过滤区的停留时间。反应结束后，固体物料经过第一返料阀和第二返料器进入催化剂再生器进行再生处理，之后进入催化剂分级分离系统，分离后的催化剂根据不同粒径分别进入热解反应器、第二返料阀或外排，而气相产物经过气相产物出口最终进入产物冷凝分离器进行分离，最终得到生物气、木醋液、生物轻油和生物重油等。优选的，所述第一催化剂进口竖直设置于混合升温区顶部；所述物料进口包括二个，分别倾斜设置于混合升温区顶部。进一步优选，所述二个物料进口对称设置在混合升温区顶部，且物料进口与第一催化剂进口的夹角为15-75°。优选的，所述催化剂分级分离系统由四级旋风分离器串联组成，上一级旋风分离器的出口与下一级旋风分离器进口连接；所述第一级旋风分离器的灰斗与热解过滤区顶部的第二催化剂进口连接，所述第二级旋风分离器的灰斗与混合升温区顶部的第一催化剂进口连接，所述第三级旋风分离器的灰斗与第二返料器连接，所述第四级旋风分离器的灰斗和出口分别外排。通过催化剂分级分离系统，可以将经过催化剂再生器再生处理后的催化剂按颗粒粒径分为4个区间分别投入不同工段，分别为第一级分离器分离下粒径大于2mm的催化剂用于高温油气二次热解过滤，第二级分离器分离出0.5-2mm的催化剂用于快速热解反应，第三级分离器分离出0.1-0.5mm的催化剂用于维持工艺热循环，第四级分离器分离出小于0.1mm的催化剂外排。优选的，所述催化剂再生器内设有取热器。该设置能够有效地利用由生物质半焦生成的热量。优选的，所述混合升温区设有若干物料混合板；所述物料混合板的形状为三菱柱，相互之间平行设置且分层错位排列。进一步优选，所述物料混合板的层数为2-8层。优选的，所述物料混合板的横截面为等腰三角形，顶角范围为45-120°。优选的，所述热解反应区为流化床，催化剂是Ni/Al2O3，反应温度为600-900℃，催化剂靠重力下落到返料阀，返料阀应具有自密封功能。优选的，所述热解过滤区为移动床，催化剂是Ni/Al2O3，热解过滤区温度为600-900℃，催化剂下落速度通过调节下部的调节阀来控制。优选的，所述第一格栅由倒V字形格栅板间隔排列组成；所述倒V字形格栅板为不对称结构，位于热解反应区一侧板边与竖直方向的夹角小于位于热解过滤区一侧板边与竖直方向的夹角。优选的，位于热解反应区一侧板边与竖直方向的夹角范围为15-45°；位于热解过滤区一侧板边与竖直方向的夹角范围为15-75°。优选的，所述倒V字形格栅板位于热解反应区一侧板边的底部位置低于下一层倒V字形格栅板的顶部位置；所述倒V字形格栅板位于热解过滤区一侧板边的底部位置齐平于下一层倒V字形格栅板的顶部位置。优选的，所述倒V字形格栅板之间的间隔距离小于热解反应区中催化剂的粒径。优选的，所述第二格栅由一字形格栅板间隔排列组成；所述一字形格栅板与竖直方向的夹角范围为15-45°。优选的，所述一字形格栅板的底部位置低于下一层一字形格栅板的顶部位置。优选的，所述一字形格栅板的间隔距离小于热解过滤区中催化剂的粒径。优选的，所述热解过滤区包括二个，分别对称设置于热解反应区两侧。本专利技术还提供一种使用上述装置的生物质快速热解工艺，包括如下步骤：1)生物质和催化剂分别由物料进口和第一催化剂进口进入，在混合升温区实现混合升温，并进入热解反应区开始反应；反应后的催化剂及未完全反应的半焦通过第一返料器进入催化剂再生器内，进行再生处理；2)步骤1)中生成的气相产物通过第一格栅进入热解过滤区，与热解过滤区中的催化剂接触进行反应，并过滤气相产物中粉尘；反应后的催化剂则通过第二返料器进入催化剂再生器内，进行再生处理；3)步骤2)中经过热解过滤后的气相产物通过第二格栅进入产物冷凝分离器，进行产物分离处理；4)步骤1)和步骤2)中经过催化剂再生器再生处理的催化剂，进入催化剂分级分离系统，由第一级分离器分离下粒径大于2mm的催化剂进入热解过滤区，由第二级分离器分离出0.5-2mm的催化剂进入混合升温区，由第三级分离器分离出0.1-0.5mm的催化剂送入第二返料器，之后进入催化剂再生器用于维持工艺热循环，由第四级分离器分离出小于0.1mm的催化剂则外排。同现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：(1)本专利技术所提供的生物质快速热解装置能够实现催化剂的再生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质快速热解装置，其特征在于，包括热解反应器、催化剂分级分离系统、催化剂再生器和产物冷凝分离器；所述热解反应器包括混合升温区，设置在混合升温区下端的热解反应区以及位于热解反应区侧端的热解过滤区；所述热解反应区与热解过滤区通过第一格栅分开；所述混合升温区顶部设有物料进口和第一催化剂进口；所述热解反应区下部设有返料阀，并通过第一返料器与催化剂再生器连接；所述热解过滤区顶部设有第二催化剂进口，下部设有调节阀，侧部设有气相产物出口；所述热解过滤区与气相产物出口通过第二格栅分开，气相产物出口与产物冷凝分离器连接，调节阀通过第二返料器与催化剂再生器进口连接；所述第一催化剂进口和第二催化剂进口分别与催化剂分级分离系统连接，所述催化剂再生器出口与催化剂分级分离系统进口连接。

【技术特征摘要】
1.一种生物质快速热解装置，其特征在于，包括热解反应器、催化剂分级分离系统、催化剂再生器和产物冷凝分离器；所述热解反应器包括混合升温区，设置在混合升温区下端的热解反应区以及位于热解反应区侧端的热解过滤区；所述热解反应区与热解过滤区通过第一格栅分开；所述混合升温区顶部设有物料进口和第一催化剂进口；所述热解反应区下部设有返料阀，并通过第一返料器与催化剂再生器连接；所述热解过滤区顶部设有第二催化剂进口，下部设有调节阀，侧部设有气相产物出口；所述热解过滤区与气相产物出口通过第二格栅分开，气相产物出口与产物冷凝分离器连接，调节阀通过第二返料器与催化剂再生器进口连接；所述第一催化剂进口和第二催化剂进口分别与催化剂分级分离系统连接，所述催化剂再生器出口与催化剂分级分离系统进口连接。2.根据权利要求1所述的生物质快速热解装置，其特征在于，所述催化剂分级分离系统由四级旋风分离器串联组成，上一级旋风分离器的出口与下一级旋风分离器进口连接；所述第一级旋风分离器的灰斗与热解过滤区顶部的第二催化剂进口连接，所述第二级旋风分离器的灰斗与混合升温区顶部的第一催化剂进口连接，所述第三级旋风分离器的灰斗与第二返料器连接，所述第四级旋风分离器的灰斗和出口分别外排。3.根据权利要求1所述的生物质快速热解装置，其特征在于，所述混合升温区设有若干物料混合板；所述物料混合板的形状为三菱柱，相互之间平行设置且分层错位排列。4.根据权利要求1所述的生物质快速热解装置，其特征在于，所述第一格栅由倒V字形格栅板间隔排列组成；所述倒V字形格栅板为不对称结构，位于热解反应区一侧板边与竖直方向的夹角小于位于热解过滤区一侧板边与竖直方向的夹角。5.根据权利要求4所述的生物质快速热解装置，其特征在于，所述倒V字形格栅板位于热解反应区一侧板边的底部...

【专利技术属性】
技术研发人员：盖希坤，杨瑞芹，田原宇，乔英云，卢艺，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33