一种热解生物质制备苯的系统及方法技术方案

本发明专利技术提出了一种热解生物质制备苯的系统和方法。该系统包括快速热解反应器、乙炔存储装置、除尘装置、冷却装置和苯分离装置；快速热解反应器设有乙炔入口和热解油气出口；乙炔存储装置设有乙炔出口，乙炔出口与乙炔入口相连；除尘装置设有热解油气入口和除尘油气出口，热解油气入口和热解油气出口相连；冷却装置设有除尘油气入口和生物油出口，除尘油气入口和除尘油气出口相连；苯分离装置设有生物油入口和苯出口，生物油入口与生物油出口相连。本发明专利技术所提供的系统及方法具有投资小、工艺流程简单、经济效益好等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物质资源高效利用
，具体涉及一种热解生物质制备苯的系统及方法。
技术介绍
我国生物质资源十分丰富，随着石油、煤炭等化石资源储量的逐渐减少，将低值生物质资源进行品位升级转化为生物油及化工原料以补充和替代部分化石原料，成为生物质能开发利用的重要方向。生物质热解技术可以将生物质转化为生物油、生物炭和可燃气，具有广阔的前景和重要的社会价值。生物质热解是生物质在惰性气氛下进行高温加热，产生可燃气体、生物油和固体炭的过程。生物油组成中含有多种复杂不稳定的化合物，具有芳烃含量少，品位低的特点，增加生物油中的芳烃含量，尤其是其中苯的含量，对提升生物油作为新型燃料油及化工原料的意义重大。生物质热解时，其反应器内部是高温环境，而且生物质热解后产生的热解炭可以作为乙炔反应生成苯的催化剂。因此，生物质热解时的环境非常适合乙炔发生反应生成苯。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种热解生物质制备苯的系统及方法。根据本专利技术的一个方面，一种热解生物质制备苯的系统，其包括快速热解反应器、乙炔存储装置、除尘装置、冷却装置和苯分离装置；所述快速热解反应器设有乙炔入口和热解油气出口；所述乙炔存储装置设有乙炔出口，所述乙炔出口与所述乙炔入口相连；所述除尘装置设有热解油气入口和除尘油气出口，所述热解油气入口和所述热解油气出口相连；所述冷却装置设有除尘油气入口和生物油出口，所述除尘油气入口和所述除尘油气出口相连；所述苯分离装置设有生物油入口和苯出口，所述生物油入口与所述生物油出口相连。在本专利技术的一个实施方案中，所述乙炔入口设置在所述快速热解反应器的中下部。在本专利技术的一个实施方案中，所述快速热解反应器的加热装置为蓄热式辐射管燃烧器，所述蓄热式辐射管燃烧器沿着所述快速热解反应器的高度方向多层设置在所述快速热解反应器的侧壁上，且辐射管燃烧器表面喷涂陶瓷涂层。在本专利技术的一个实施方案中，所述快速热解反应器还设有出料口，所述系统还包括出料装置，所述出料装置的入口与所述出料口相连。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术还提供了一种利用上述系统热解生物质制备苯的方法，所述方法包括如下步骤：将生物质送入所述快速热解反应器进行热解，制得热解油气和热解炭，所述热解油气包括不凝气体和热解油；将所述乙炔存储装置中的乙炔送入所述快速热解反应器中，所述乙炔在所述不凝气体气氛中以及在所述热解炭的催化作用下反应生成苯；将包含苯的热解油气依次送入所述除尘装置和所述冷却装置进行除尘和冷却，制得生物油；将所述生物油送入所述苯分离装置中进行分离，制得苯。在本专利技术的一个实施方案中，所述生物质热解的温度为550-800℃。在本专利技术的一个实施方案中，所述生物质的平均粒径为1-3mm。在本专利技术的一个实施方案中，所述生物质的水分含量≤5wt％。在本专利技术的一个实施方案中，所述乙炔的用量为所述不凝气体体积的5-10％。本专利技术所提供的系统及方法，将乙炔通入快速热解反应器中，在生物质热解产生的甲烷、氢气和二氧化碳气氛中，以及在生物质热解产生的热解炭的催化作用下，乙炔反应生成苯。本专利技术所提供的系统及方法将生物质热解和乙炔制苯的反应结合在一起，生物质热解为乙炔制苯的反应提供了所需的条件，节约了能耗也节省了投资和运行成本，而且工艺流程也非常简单。此外，本专利技术所提供的系统及方法也提高了生物质热解油中芳烃的含量，使所得的生物质热解油的品质得到提升，明显的提高了生物质热解油的经济价值。附图说明图1为本专利技术实施例的一种热解生物质制备苯的系统的结构示意图。图2为本专利技术实施例的一种热解生物质制备苯的流程示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本专利技术的方案及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本专利技术的限制。本专利技术首先提供了一种热解生物质制备苯的系统，该系统包括快速热解反应器、乙炔存储装置、出料装置、除尘装置、冷却装置和苯分离装置。其中，快速热解反应器是本系统的核心装置，是生物质热解、乙炔反应的反应器。快速热解反应器设有进料口、乙炔(C2H2)入口、热解油气出口和出料口。乙炔入口可以设置在快速热解反应器的任何位置，其最优的位置为快速热解反应器的中下部，最优位置为快速热解反应器高度的30-50％处。在相同的压力下，乙炔的密度小于空气的密度，乙炔从下往上进入快速热解反应器中，能与生物质热解产生热解炭(C)充分的接触，并在生物质热解产生的不凝气体(甲烷(CH4)、氢气(H2)、二氧化碳(CO2)等)的氛围中反应生成苯。热解油气出口的个数并不需要限定。快速热解反应器的加热装置不需要特别限定，其最优的选择为蓄热式辐射管燃烧器。蓄热式辐射管燃烧器能够产生均匀分布的温度场，使热解物料均匀受热，与传统的使用热载体作为热解热源的方法比较，不需设置热解气和载体分离单元，简化了后续工艺流程。蓄热式辐射管燃烧器沿着所述快速热解反应器的高度方向多层设置在快速热解反应器的侧壁上，且辐射管燃烧器表面喷涂陶瓷涂层。蓄热式辐射管燃烧器的数量不限。乙炔存储装置设有乙炔出口，乙炔出口与快速热解反应器的乙炔入口相连。乙炔存储装置用于为快速热解反应器提供乙炔。出料装置设有入口和出口，出料装置的入口与快速热解反应器的出料口相连。出料装置用于将生物质热解后产生的热解炭送出快速热解反应器。除尘装置设有热解油气入口和除尘油气出口，热解油气入口和快速热解反应器的热解油气出口相连。除尘装置用于除去热解油气中的粉尘。冷却装置设有除尘油气入口和生物油出口，除尘油气入口与除尘装置的除尘油气出口相连。冷却装置用于分离生物油和热解气。苯分离装置设有生物油入口和苯出口，生物油入口与冷却装置的生物油出口相连。苯分离装置用于从生物油中将苯提取出来。本专利技术还提供了一种利用上述系统热解生物质制备苯的方法。如图2所示，本方法包括如下步骤：热解：首先，将生物质送入快速热解反应器进行热解，制得热解油气和热解炭，热解油气包括不凝气体(如甲烷、氢气、二氧化碳等)和热解油。然后，将乙炔存储装置中的乙炔送入快速热解反应器中，乙炔在不凝气体气氛中以及在热解炭的催化作用下反应生成苯。生物质经进料口进入快速热解反应器，然后经布料器均匀分散之后进入辐射管加热区域进行热解反应。所用生物质的平均粒径不需要特别限定。生物质热解后的产生热解炭在本专利技术中是乙炔反应的催化剂，生物质的粒径越小，热解所得的热解炭粒径也越小，其比表面积越大，催化效果越好。但将生物质加工得越小，所需工艺越复杂。专利技术人经过大量实验发现，生物质的平均粒径为1-3mm时为最优条件。所用生物质的水分含量不需要特别限定。专利技术人经过大量实验发现，所用生物质的最优水分含量≤5wt％。从乙炔入口通入的乙炔进入快速热解反应器后向上流动，与生成的热解炭接触，在热解炭的催化作用下，乙炔发生反应，生成苯。乙炔生成苯的反应需要在高温和催化剂存在的条件下才能进行，快速热解反应器在热解生物质时，其内部正好是高温环境，而且生物质热解后产生的热解炭可以作为乙炔反应生成苯的催化剂。乙炔在生成苯的同时，自身也会发生分解反应：上述反应为可逆反应。生物质热解后产生的不凝气体中含有甲烷、氢气，因此能在一定程度上抑制乙炔发生分解反应。此外，生物质热解后产生的不凝气体中还含有二氧化碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热解生物质制备苯的系统，其特征在于，其包括快速热解反应器、乙炔存储装置、除尘装置、冷却装置和苯分离装置；所述快速热解反应器设有乙炔入口和热解油气出口；所述乙炔存储装置设有乙炔出口，所述乙炔出口与所述乙炔入口相连；所述除尘装置设有热解油气入口和除尘油气出口，所述热解油气入口和所述热解油气出口相连；所述冷却装置设有除尘油气入口和生物油出口，所述除尘油气入口和所述除尘油气出口相连；所述苯分离装置设有生物油入口和苯出口，所述生物油入口与所述生物油出口相连。

【技术特征摘要】
1.一种热解生物质制备苯的系统，其特征在于，其包括快速热解反应器、乙炔存储装置、除尘装置、冷却装置和苯分离装置；所述快速热解反应器设有乙炔入口和热解油气出口；所述乙炔存储装置设有乙炔出口，所述乙炔出口与所述乙炔入口相连；所述除尘装置设有热解油气入口和除尘油气出口，所述热解油气入口和所述热解油气出口相连；所述冷却装置设有除尘油气入口和生物油出口，所述除尘油气入口和所述除尘油气出口相连；所述苯分离装置设有生物油入口和苯出口，所述生物油入口与所述生物油出口相连。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述乙炔入口设置在所述快速热解反应器的中下部。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述快速热解反应器的加热装置为蓄热式辐射管燃烧器，所述蓄热式辐射管燃烧器沿着所述快速热解反应器的高度方向多层设置在所述快速热解反应器的侧壁上，且辐射管燃烧器表面喷涂有陶瓷涂层。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述快速热解反应器还设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：窦从从，王培伦，郑倩倩，孟嘉乐，张照，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