一种生物质热解和催化裂解系统技术方案

本发明专利技术创造属于生物质热解技术领域，主要是一种基于蓄热式辐射管加热的生物质热解和催化裂解系统，该系统包括：热解料斗、第一进料装置、热解和催化裂解反应器、裂解气旋风分离器、喷淋塔和燃气罐等部件，其中，热解和催化裂解反应器包括有进料口、热解室、裂解室和裂解气出口，以及：蓄热式辐射管、隔热砖墙、催化剂加入装置和连通构件。该反应系统结构简单，操作方便，温度分布均匀，加热效果好，热解室产生的油气，可在裂解室进行深度裂解，大分子的焦油分子裂解为小分子的气态烃类，该反应系统可产生大量的裂解气产品，避免了热解油含尘的问题，真正实现了化石燃料的清洁高效利用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术创造属于生物质热解
，主要是一种基于蓄热式辐射管加热的生物质热解和催化裂解系统，以制取清洁可燃气。
技术介绍
生物质能是地球第四大资源，同时也是储量最大的可再生能源。生物质具有分布广泛、储量丰富、可再生性、低污染性等特点，是最具潜力的化石能源替代能源之一。目前，生物质能的能源化利用方式主要以发酵生产燃料、沼气，气化，快速热解，炭化为主。其中，发酵生产燃料、沼气主要应用草本植物，该技术生产周期长，产率较低等缺点限制其发展；气化生产燃气技术则由于燃气热值低，多应用于发电、工业供气方面，有一定的局限性；炭化技术得到的产品主要以固体生物炭为主，难以替代化石能源规模化应用；快速热解是指在无氧或限氧的条件下，将生物质快速升温至550℃左右，生成生物油、生物炭和热解气的过程。热解技术是唯一一种将生物质能源直接转化为液体燃料的技术。然而，经过热解技术得到的生物油组分极为复杂，pH值较低、含氧量高、热稳定性较差、粘度大等缺点使得生物油难以直接利用和储存。此外，生物油的后处理过程复杂、效果不佳且成本较高，使其难以工业化应用。因此，如何设计一种高效除尘、系统结构和工艺流程都简单的系统成为本领域亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，设计并开发出一种生物质蓄热式下行床热解和催化裂解反应系统，该反应系统可进行热解和裂解两种作业，热解室产生的油气，可以进入裂解室进行深度催化裂解，将大分子的焦油分子裂解为小分子的气态烃类，该反应器可产生大量的裂解气，从而避免了生产热解油难以利用的问题，真正实现了生物质的清洁高效利用。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：有鉴于此，本专利技术提供了一种生物质热解和催化裂解系统。根据本专利技术的实施例，该系统包括：热解料斗；第一进料装置，所述第一进料装置与所述热解料斗连接；热解和催化裂解反应器，包括：进料口、热解室、裂解室和裂解气出口,所述进料口设置在所述热解室的顶壁上，所述裂解气出口设置在所述裂解室的侧壁上，以及：蓄热式辐射管，所述蓄热式辐射管沿所述热解反应器的高度方向多层布置在所述热解室和所述裂解室内部，每层具有多根沿水平方向布置的所述蓄热式辐射管；隔热砖墙，所述隔热砖墙设置在反应器横向宽度的2/3处，竖直地贯穿于所述反应器内，将所述反应器的内部空间分隔成所述热解室和所述裂解室；催化剂加入装置，其与所述裂解室连接，用于将裂解催化剂施加于所述裂解室中；连通构件，所述连通构件设置在所述隔热砖墙的下部，用于将所述热解室产生的油气，通过所述连通构件，通入到所述裂解室；裂解气旋风分离器，所述裂解气旋风分离器分别与所述裂解气出口、半焦输送装置和喷淋塔相连；喷淋塔，所述喷淋塔与所述裂解气旋风分离器连接；燃气罐，所述燃气罐与所述喷淋塔连接。专利技术人发现，根据本专利技术实施例的该反应系统结构简单，操作方便，温度分布均匀，加热效果好，热解室产生的油气，可在裂解室进行深度裂解，大分子的焦油分子裂解为小分子的气态烃类，该反应系统可产生大量的裂解气产品，避免了热解油含尘的问题，真正实现了化石燃料的清洁高效利用。此外，一个炉体内可进行两种作业，合二为一，生物质利用率高，节省建造成本和占地面积。而且该反应器采用了蓄热式辐射管加热技术无需气、固热载体加热，提高了反应器的热效率的同时简化了系统工艺。根据本专利技术的实施例，所述连通构件为设置在所述隔热砖墙上的包括多个孔的孔带；或者，所述连通构件为所述隔热砖墙纵向长度上，位于下部位置的开口。根据本专利技术的实施例，所述隔热砖墙的厚度为5-15cm，所述孔带的高度为3-15cm，所述孔的直径为1-3cm，所述开口的高度为3-15cm。根据本专利技术的实施例，该系统进一步包括：气化炉，所述气化炉一端与所述蓄热式辐射管的燃气入口相连，另一端与所述半焦输送装置相连。根据本专利技术的实施例，该系统还可以包括：加料斗；第二进料装置，其与所述加料斗相连；干燥装置，其分别与所述第二进料装置和所述蓄热式辐射管上的烟气出口连接；干燥旋风分离器，其分别与所述干燥装置和所述热解料斗相连接；尾气净化装置，其与所述干燥旋风分离器相连接。根据本专利技术的实施例，催化剂加入装置可以包括：催化剂料斗；催化剂主管，所述催化剂主管与所述催化剂料斗相连；催化剂支管，所述催化剂支管与所述催化剂主管相连通，所述催化剂支管穿过所述反应器裂解室的壁并延伸至所述裂解室内部；至少一个催化剂喷射件，所述催化剂喷射件设置在所述催化剂支管上，且位于所述裂解室内部；优选的，所述催化剂支管为多个并沿所述催化剂主管的长度方向彼此平行布置，所述催化剂支管设置在所述蓄热式辐射管的层间；优选的，所述催化剂喷射件包括催化剂喷出管道和设置在所述催化剂喷出管道上的喷嘴，所述喷嘴上设置有调节阀。根据本专利技术的实施例，所述热解料斗通过所述第一进料装置与所述进料口相连；进一步还包括半焦出口，其设置在所述热解室的下部，所述半焦出口与所述半焦输送装置连接。在本专利技术的另一个方面，本专利技术提供了一种利用前面所述的系统进行热解和催化裂解的方法。根据本专利技术的实施例，该方法包括以下步骤：a.将颗粒生物质通过所述第一进料装置及所述进料口加入到所述反应器中，在所述反应器的所述热解室中完成热解过程；b.热解产生的油气通过所述反应器隔热砖墙上设置的所述连通构件，进入到所述反应器的所述裂解室；c.热解产生的油气进入到所述裂解室内，所述催化剂加入装置将催化剂喷洒于所述裂解室中，所述热解油气在所述裂解室内完成裂解过程，产生裂解气；d.所述裂解气通过所述裂解气出口进入到所述裂解气旋风分离器中，对所述裂解气进行除尘净化处理，经所述裂解气旋风分离器分离下来的细尘通过所述半焦输送装置进入所述气化炉气化；e.经过除尘后的裂解气进入所述喷淋塔中，对裂解气进行洗涤净化处理；f.经过净化的净裂解气进入所述燃气罐中储存。根据本专利技术的实施例，所述步骤a中，所述颗粒生物质从所述反应器上部的进料口加入到所述反应器中，并被所述反应器内的所述蓄热式辐射管打散，热解半焦从所述反应器底部的半焦出口排出；所述颗粒生物质被所述反应器热解室中的所述蓄热式辐射管加热到500-600℃，所述步骤b中，热解油气被所述反应器裂解室中的所述蓄热式辐射管加热到600-900℃，所述步骤c中，所述催化剂通过所述催化剂喷射件均匀地喷洒于所述裂解室中；根据本专利技术的实施例，所述颗粒生物质的粒度为20mm以下。本专利技术至少具有以下有益效果：1）采取蓄热式辐射管移动床工艺，反应系统结构简单，操作方便，温度分布均匀，加热...

【技术保护点】
一种生物质热解和催化裂解系统，其特征在于，包括：热解料斗；第一进料装置，所述第一进料装置与所述热解料斗连接；热解和催化裂解反应器，包括：进料口、热解室、裂解室和裂解气出口, 所述进料口设置在所述热解室的顶壁上，所述裂解气出口设置在所述裂解室的侧壁上；以及：蓄热式辐射管，所述蓄热式辐射管沿所述热解反应器的高度方向多层布置在所述热解室和所述裂解室内部，每层具有多根沿水平方向布置的所述蓄热式辐射管；隔热砖墙，所述隔热砖墙设置在反应器横向宽度的2/3处，竖直地贯穿于所述反应器内，将所述反应器的内部空间分隔成所述热解室和所述裂解室；催化剂加入装置，其与所述裂解室连接，用于将裂解催化剂施加于所述裂解室中；连通构件，所述连通构件设置在所述隔热砖墙的下部，用于将所述热解室产生的油气，通过所述连通构件，通入到所述裂解室；裂解气旋风分离器，所述裂解气旋风分离器分别与所述裂解气出口、半焦输送装置和喷淋塔相连，；喷淋塔，所述喷淋塔与所述裂解气旋风分离器连接；燃气罐，所述燃气罐与所述喷淋塔连接。

【技术特征摘要】
1.一种生物质热解和催化裂解系统，其特征在于，包括：
热解料斗；
第一进料装置，所述第一进料装置与所述热解料斗连接；
热解和催化裂解反应器，包括：进料口、热解室、裂解室和裂解气出口,所述进料口设
置在所述热解室的顶壁上，所述裂解气出口设置在所述裂解室的侧壁上；以及：
蓄热式辐射管，所述蓄热式辐射管沿所述热解反应器的高度方向多层布置在所述热解
室和所述裂解室内部，每层具有多根沿水平方向布置的所述蓄热式辐射管；
隔热砖墙，所述隔热砖墙设置在反应器横向宽度的2/3处，竖直地贯穿于所述反应器
内，将所述反应器的内部空间分隔成所述热解室和所述裂解室；
催化剂加入装置，其与所述裂解室连接，用于将裂解催化剂施加于所述裂解室中；
连通构件，所述连通构件设置在所述隔热砖墙的下部，用于将所述热解室产生的油气，
通过所述连通构件，通入到所述裂解室；
裂解气旋风分离器，所述裂解气旋风分离器分别与所述裂解气出口、半焦输送装置和
喷淋塔相连，；
喷淋塔，所述喷淋塔与所述裂解气旋风分离器连接；
燃气罐，所述燃气罐与所述喷淋塔连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述连通构件为设置在所述隔热砖墙上的
包括多个孔的孔带；或者，所述连通构件为所述隔热砖墙纵向长度上，位于下部位置的开
口。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述隔热砖墙的厚度为5-15cm，所述孔带
的高度为3-15cm，所述孔的直径为1-3cm，所述开口的高度为3-15cm。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，进一步包括：气化炉，所述气化
炉一端与所述蓄热式辐射管的燃气入口相连，另一端与所述半焦输送装置相连。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，还包括：
加料斗；
第二进料装置，其与所述加料斗相连；
干燥装置，其分别与所述第二进料装置和所述蓄热式辐射管上的烟气出口连接；
干燥旋风分离器，其分别与所述干燥装置和所述热解料斗相连接；
尾气净化装置，其与所述干燥旋风分离器相连接。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，催化剂加入装置包括：催化剂料斗；催化剂
主管，所述催化剂主管与所述催化剂料斗相连；催化剂支管，所述催化剂支管与所述催...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿层层，陈水渺，肖磊，薛逊，吴道洪，
申请(专利权)人：北京神雾环境能源科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11