一种植物纤维素裂解方法及其裂解设备技术

本发明专利技术创造提供了一种植物纤维素裂解方法及设备，具体过程为：(1)将待裂解的植物纤维素处理成含水10％以下，直径10mm以下的小颗粒；(2)将植物纤维素颗粒和原油混合，每千克植物秸秆颗粒加入原油2～6千克，混均匀后室温静置2～24小时，作原料备用；(3)将原料放入满足裂解条件的不锈钢试验瓶中；(4)将试验瓶进行真空无氧处理；(5)用加热装置对试验瓶进行迅速升温，当温度达到300～500℃时，恒温10～60分钟；(6)用自来水冷却试验瓶至室温，分别收集可燃气、混合油和焦渣。相对于现有技术，本发明专利技术创造所述的植物纤维素裂解方法及设备具有热裂解效率高、不引入其它导热介质，安全隐患小，裂解设备简单，方便操作等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术创造属于植物能源开发利用领域，具体涉及一种利用环烷基原油促进植物纤维素裂解成可燃气和生物质油的方法，适用于生产环烷基原油的油田企业，利用现有条件开发利用植物能源。
技术介绍
纤维素热裂解技术可以将低品位的植物能转化为高品质的液体燃料或者气体燃料。纤维素作为生物质最主要的组成部分，对其进行热裂有助于提高我国生物质能源的转化利用水平，促进生物质能源的开发和利用。近年来，国内外先后开发了利用高温固体粉末(如石英砂)、高温空气、高温蒸汽、等离子、高温氮气等对纤维素进行热裂解，产生裂解气或生物质油的方法。现有技术多数需要用到导热介质或催化剂，在裂解后需要将导热介质和催化剂从裂解产物中分离。高温等离子热裂解技术虽然不需要导热介质，但成本高昂。原油是各种有机物如动物、植物、特别是低等的动植物像藻类、细菌、蚌壳、鱼类等死后埋藏在不断下沉缺氧的环境中，经过许多物理化学作用，最后逐渐形成为石油。石油中环烷烃的含量从少到多分类，原油大致可分为石蜡基原油、中间基原油、环烷基原油。原油组份复杂，其中的中环烷烃等组份和纤维素可相互促进热裂解，本专利技术利用这一特性对纤维素-原油混合物进行热裂解。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术创造旨在利用原油中环烷烃等组份和纤维素可相互促进热裂解的特性，提出一种植物纤维素裂解方法及其裂解设备，以解决现有技术存在的问题。为达到上述目的，本专利技术创造的技术方案是这样实现的：一种植物纤维素裂解方法，所述方法的具体步骤如下：(1)将需要进行热裂解的植物纤维素进行干燥处理至含水10％以下，并粉碎到直径10mm以下的小颗粒；(2)常温下将步骤(1)中所得植物纤维素颗粒和原油混合，配比为每千克植物秸秆颗粒加入原油2～6千克，混拌均匀后室温静置2～24小时，作为原料备用；(3)将步骤(2)中所得原料放入可承压10MPa、耐温700℃的裂解设备中；(4)向裂解设备内通入氮气除氧，除氧后将裂解设备进行真空处理，真空度小于-0.06MPa时，保持裂解设备内当前真空度不变；(5)用加热装置对裂解设备进行迅速升温，当温度达到300～500℃时，恒温10～60分钟；(6)用自来水冷却裂解设备至室温，用排水法收集并测量生成的可燃气，用500目不锈钢网分离裂解设备内混合油和焦渣，分别称量焦渣和混合油质量，从而得到可燃气、混合油和焦渣。进一步的，所述步骤(4)中氮气除氧时通氮气量不少于3倍裂解设备容积。进一步的，所述步骤(5)中采用加热装置为马弗炉，其升温速率大于200℃/h。进一步的，所述步骤(3)中原料混合物体积占裂解设备容积的1/4～1/3。进一步的，所述原油为环烷基原油或中间基原油。进一步的，所述植物纤维素为芒草、芦苇、小麦秸秆、玉米秸秆、稻草秸秆中的一种或两种以上的混合物，其干燥处理方式为烘干或晒干。本专利技术创造的另一目的在于提出一种实施所述的植物纤维素裂解方法的设备，所述设备包括试验瓶和位于试验瓶上下两端用于密封所述试验瓶的瓶盖，试验瓶的上下两端均装有放气管，放气管上设有截止阀。进一步的，所述瓶盖与所述试验瓶之间通过螺纹连接，且连接处设有密封垫。更进一步的，所述密封垫为铜垫。更进一步的，所述试验瓶和瓶盖均为不锈钢材质。相对于现有技术，本专利技术创造所述的植物纤维素裂解方法及设备具有以下优势：1、充分利用了原油中环烷烃等组份和纤维素可相互促进热裂解的特性，原油本身参与裂解，也起导热作用，提高了热裂解效率；不使用其它导热介质，如石英砂、热空气、热蒸汽等，省去了裂解后分离的工艺环节；2、热裂解过程原料不接触空气，无氧、安全隐患相对较小，裂解设备简单，方便操作；3、本专利技术得到的可燃气经脱水、脱硫后，可掺入商品天然气中，每方天然气掺入不多于0.1方可燃气时，对商品天然气各项性能影响较小，相当于增加了天然气产量；4、本专利技术得到的混合油可掺入商品原油中外输销售，每千克商品原油中掺入不多于0.1千克混合油时,对商品原油各项性能影响较小，相当于增加了原油产量。附图说明构成本专利技术创造的一部分的附图用来提供对本专利技术创造的进一步理解，本专利技术创造的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术创造，并不构成对本专利技术创造的不当限定。在附图中：图1为本专利技术创造实施例所述的植物纤维素裂解设备的结构示意图。附图标记说明：1-放气管；2-截止阀；3-瓶盖；4-螺纹；5-密封垫；6-试验瓶。具体实施方式除非另外说明，本文中所用的术语均具有本领域技术人员常规理解的含义，为了便于理解本专利技术，将本文中使用的一些术语进行了下述定义。在说明书和权利要求书中使用的，单数型“一个”和“这个”包括复数参考，除非上下文另有清楚的表述。例如，术语“(一个)细胞”包括复数的细胞，包括其混合物。所有的数字标识，例如pH、温度、时间、浓度，包括范围，都是近似值。要了解，虽然不总是明确的叙述所有的数字标识之前都加上术语“约”。同时也要了解，虽然不总是明确的叙述，本文中描述的试剂仅仅是示例，其等价物是本领域已知的。本专利技术为一种在300～500℃下、真空无氧条件下热裂解植物纤维素原油混合物，制取混合油和可燃气的方法及其裂解设备，具体操作过程为：(1)植物纤维素为芒草、芦苇、小麦秸秆、玉米秸秆、稻草秸秆中的一种或两种以上混合物，以上植物秸秆应晒干或烘干至含水10％以下，并粉碎到直径10mm以下的小颗粒；(2)原油需要满足10℃时原油粘度应小于20mPa.s，选用环烷基原油或中间基原油，不能用石蜡基原油；(3)将上述植物纤维颗粒和原油混合，配比为每千克植物纤维颗粒加入原油2～6千克，混拌均匀后室温静置2～24小时；(4)将上述植物纤维颗粒和原油混合物放入承压10MPa，耐温700℃的不锈钢试验瓶6中，混合物体积约占试验瓶6容积2/3～3/4(试验瓶两端都装有放气管1和截止阀2，瓶盖3与所述试验瓶6之间通过4螺纹连接，且连接处设有铜密封垫5，具体结构见附图1)，放入植物纤维颗粒和原油混合物后，向试验瓶内通入氮气除氧，通氮气量不少于3倍试验瓶容积，然后将试验瓶抽真空，真空度小于-0.06MPa时，关闭截止阀保持试验瓶内真空；(5)用马弗炉等对试验瓶进行迅速升温，升温速率大于200℃/h，当温度达到300～500℃时，恒温10～60分钟；(6)用自来水冷却试验瓶至室温，缓慢打开测试瓶截止阀，用排水法测量生成的可燃气体积，用500目不锈钢网分离试验瓶内混合油和焦渣，分别称量焦渣和混合油质量，从而得到可燃气、混合油和焦渣。下面结合实施例及附图来详细说明本专利技术创造。实施例1采用干燥的芒草粉碎颗粒100克(最大颗粒直径5mm)，加入大港油田羊三木地区环烷基原油400克，搅拌均匀室温静置6小时后放入不锈钢试验瓶6中，向试验瓶6内通入10L以上氮气除氧。然后将试验瓶6抽真空，真空度小于-0.06MPa时，关闭截止阀2。用马弗炉对试验瓶进行迅速升温，升温速率220℃/h，当温度达到450℃±20℃时，恒温0.5小时。用自来水冷却试验瓶6至室温。缓慢打开测试瓶截止阀2，用排水法测量生成的可燃气体积约12.5L。用500目质量已称的不锈钢网分离试验瓶内混合油和焦渣，称量焦渣约8.9克，混合油470.6克。按热值估算，相当于增产天然气约6L，增产原油约35克。实施例2采用干燥的麦草粉碎颗粒100克(最大颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种植物纤维素裂解方法，其特征在于，所述方法的具体步骤如下：(1)将需要进行热裂解的植物纤维素进行干燥处理至含水10％以下，并粉碎到直径10mm以下的小颗粒；(2)常温下将步骤(1)中所得植物纤维素颗粒和原油混合，配比为每千克植物秸秆颗粒加入原油2～6千克，混拌均匀后室温静置2～24小时，作为原料备用；(3)将步骤(2)中所得原料放入可承压10MPa、耐温700℃的裂解设备中；(4)向裂解设备内通入氮气除氧，除氧后将裂解设备进行真空处理，真空度小于‑0.06MPa时，保持设备内当前真空度不变；(5)用加热装置对裂解设备进行迅速升温，当温度达到300～500℃时，恒温10～60分钟；(6)用自来水冷却裂解设备至室温，用排水法收集并测量生成的可燃气，用500目不锈钢网分离裂解设备内混合油和焦渣，分别称量焦渣和混合油质量，从而得到可燃气、混合油和焦渣。

【技术特征摘要】
1.一种植物纤维素裂解方法，其特征在于，所述方法的具体步骤如下：(1)将需要进行热裂解的植物纤维素进行干燥处理至含水10％以下，并粉碎到直径10mm以下的小颗粒；(2)常温下将步骤(1)中所得植物纤维素颗粒和原油混合，配比为每千克植物秸秆颗粒加入原油2～6千克，混拌均匀后室温静置2～24小时，作为原料备用；(3)将步骤(2)中所得原料放入可承压10MPa、耐温700℃的裂解设备中；(4)向裂解设备内通入氮气除氧，除氧后将裂解设备进行真空处理，真空度小于-0.06MPa时，保持设备内当前真空度不变；(5)用加热装置对裂解设备进行迅速升温，当温度达到300～500℃时，恒温10～60分钟；(6)用自来水冷却裂解设备至室温，用排水法收集并测量生成的可燃气，用500目不锈钢网分离裂解设备内混合油和焦渣，分别称量焦渣和混合油质量，从而得到可燃气、混合油和焦渣。2.根据权利要求1所述的植物纤维素裂解方法，其特征在于：所述步骤(4)中氮气除氧时通氮气量不少于3倍裂解设备容积。3.根据权利要求1所述的植物纤维素裂解方法，其特征在于：所述步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛红江，雷齐玲，杨卫华，程静，雷齐松，陈月芳，
申请(专利权)人：大港油田集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：天津;12