一种连续式生物油加氢脱氧制备燃料的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于一种连续式生物油加氢脱氧制备燃料的装置，包含原料罐、气化室、反应装置和收集装置，原料罐与气化室连通，反应装置包含反应器A和反应器B，反应器A和反应器B上分别设有进气口和出气口，气化室与反应器A和反应器B的进气口通过管路连通，收集装置分别与反应器A和反应器B的出气口通过管路连通，气化室上还设有供气装置，供气装置能够置换气化室、反应装置和收集装置内腔的空气。与现有技术相比，发明专利技术针对生物油内酚类物质难以转化、H2消耗较大及不能连续式加氢脱氧问题，提出一种能够高效转化生物油内酚类物质，且通过氢供体代替氢源进行连续式加氢脱氧的装置及其方法。

A device and method of continuous bio-oil hydrodeoxidation for fuel preparation

The invention belongs to a continuous bio-oil hydrogenation and deoxidation device for fuel preparation, which comprises a raw material tank, a gasification chamber, a reaction device and a collection device. The raw material tank is connected with the gasification chamber. The reaction device includes reactor A and reactor B. The reactor A and reactor B are respectively provided with an air inlet and an air outlet. The gasification chamber is connected with the inlet of reactor A and reactor B through a pipeline to collect and load. The outlets of reactor A and reactor B are connected by pipes respectively. The gasification chamber is also equipped with a gas supply device, which can replace the air in the gasification chamber, reaction device and collecting device. Compared with the existing technology, a device and method for continuous hydrogenation and deoxidation of phenolic substances in bio-oil by hydrogen donor instead of hydrogen source are proposed to solve the problems of difficult conversion of phenolic substances in bio-oil, high consumption of H2 and non-continuous hydrogenation and deoxidation.

【技术实现步骤摘要】
一种连续式生物油加氢脱氧制备燃料的装置及方法
本专利技术属于生物质能源领域，具体涉及一种连续式生物油加氢脱氧制备燃料的方法。
技术介绍
能源危机和环境恶化正不断威胁着人类社会的可持续发展，因此迫切需要寻找一种来源丰富、可再生且利于环境改善和可持续发展的新能源。生物质能是绿色植物直接或间接地通过光合作用，把太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的一种储量丰富、廉价易得、环境友好的可再生能源。生物质可以转化为气体、液体和固体燃料，其消耗总量仅次于煤、石油和天然气，是世界第四大消耗能源，因而生物质能源的开发与利用受到了社会各界的广泛关注。木质纤维素生物质经热解转化可以获得生物油，但由于生物油成分复杂、品质较差，不能直接作为燃料使用，因而必须通过加氢脱氧、催化裂化、催化酯化、催化重整和乳化等手段提升生物油的品质。由于加氢脱氧具有产率高，品质好的优点，成为生物油提质研究的关注焦点。加氢精制能够有效的降低生物油中的含氧量，提高生物油的热值、燃烧性能和稳定性。生物油加氢脱氧提质过程中，酚类是生物油不稳定的主要原因之一，而且也是生物油提质过程中最难转化的一类物质。因此，在生物油提质过程中，酚类化合物的转化是非常关键的。另外一个关键问题就是H2消耗较大的问题。较高的H2消耗，导致生物油加氢脱氧提质制燃料油经济性较差。同时，现有生物油提质转化过程中不能进行连续式转化，影响转化效率。因此，如何降低H2消耗、改善工艺参数提高酚类转化效率和实现连续性转化是生物油加氢提质研究的重点。因此，本专利技术提出一种能够高效转化生物油内酚类物质，且通过氢供体代替氢源进行连续式加氢脱氧的装置及其方法。优选工艺参数解决了生物基油酚类衍生物难以转化的问题，其次，氢供体作为氢源，是生物油加氢脱氧提质制备清洁生物燃料的有效途径，同时连续式加氢脱氧制备燃料提高生产效率。
技术实现思路
本专利技术所要解决的是现有生物油提质时生物油内酚类物质不稳定，难以转化，H2消耗较大，不能进行连续式转化的问题。为实现上述目的，本专利技术提供以下的技术方案：一种连续式生物油加氢脱氧制备燃料的装置，其特征在于：包含原料罐（21）、气化室（6）、反应装置和收集装置，所述原料罐（21）与气化室（6）连通，所述反应装置至少包含反应器A（18）和反应器B（8），所述反应器A（18）和反应器B（8）上分别设有进气口和出气口，所述气化室（6）与反应器A（18）和反应器B（8）的进气口通过管路连通，所述气化室（6）与反应器A（18）和反应器B（8）的连通管路上分别设有阀门A（20）和阀门B（7），所述收集装置分别与反应器A（18）和反应器B（8）的出气口通过管路连通，所述收集装置与反应器A（18）和反应器B（8）的连通管路上设有阀门C（17）和阀门D（10），所述气化室（6）上还设有供气装置（1），所述供气装置（1）能够置换气化室（6）、反应装置和收集装置内腔的空气。进一步的，所述的收集装置包含收集罐（13）、冷凝槽（14）和冷凝器（15），所述收集罐（13）与反应器A（18）和反应器B（8）连通，所述收集罐（13）设于冷凝槽（14），所述冷凝槽（14）与冷凝器（15）连通。再进一步的，所述供气装置（1）为一个储气罐，所述储气罐内设有N2。一种连续式生物油加氢脱氧制备燃料的方法，其特征在于：通过如上所述的装置进行制备，具体步骤如下：（a）、原料制备：以生物油基酚类衍生物愈创木酚作为反应物，以异丙醇作为加氢脱氧的氢供体，将愈创木酚与异丙醇按照摩尔比1：10-1:50的比例加入原料罐（21），以Ni/HZSM-5-La2O3为催化剂加入反应器A（18）和反应器B（8）；（b）、装置净化：供气装置（1）内设有N2，供气装置（1）向气化室（6）充气，使N2置换气化室（6）、反应器A（18）、反应器B（8）和收集罐（13）的空气，进行3-5次气体循环置换，气体流量为300-400ml/min；（c）、反应装置加热、加压：在（b）步骤的气氛下对反应器A（18）和反应器B（8）进行加热、加压，温度300-400℃，压强1-3MPa；（d）、连续式加氢脱氧反应：将（a）步骤原料罐（21）的混合原料输入反应器A（18）或反应器B（8），进料流量为0.064g/min，质量空速0.96h-1，反应40-80min，待反应完毕，将原料罐（21）的混合原料输入切换至反应器B（8）或反应器A（18）继续反应，反应产物通过收集罐（13）收集；（e）、产物提取：将收集罐（13）内收集的产物通过二氯甲烷萃取。供气装置（1）向气化室（6）充N2，打开阀门B（7）、阀门D（10）、阀门C（17）、阀门A（20）、稳压阀（5）、背压阀（12），然后打开气体流量控制器（23）置换气化室（6）、反应器A（18）、反应器B（8）和收集罐（13）的空气；其次关闭阀门（2）、阀门B（7）、阀门D（10）、阀门C（17）、阀门A（20）、稳压阀（5）、背压阀（12），和供气装置（1）。调节钢瓶压力高于反应压力0.3-0.5MPa，其次打开阀门（2）、阀门A（20）和阀门C（17），同时调节气体流量控制器（23），然后打开稳压阀（5），使整个系统的压力高于反应压力0.3-0.5MPa，接着缓缓打开背压阀（12），调节到反应压力，最后设置温度控制器（16）到指定的气化温度和反应温度即可。当反应器A（18）中的催化剂寿命快结束时，先打开阀门B（7）、阀门D（10），后关闭阀门A（20）和阀门C（17），此过程在很短时间完成，此时给反应器A（18）换上新鲜催化剂，并置换器内空气。混合原料在反应器B（8）中继续进行加氢脱氧实验。同理当反应器B（8）中的催化剂寿命快结束时，先打开阀门A（20）和阀门C（17），后关闭阀门B（7）和阀门D（10），此时给反应器B（8）换上新鲜催化剂，并置换反应器B（8）内空气。原料在反应器A（18）中继续进行加氢脱氧实验。以此循环，实现连续的加氢脱氧。与现有技术相比，专利技术针对生物油内酚类物质难以转化、H2消耗较大及不能连续式加氢脱氧问题，提出一种能够高效转化生物油内酚类物质，且通过氢供体代替氢源进行连续式加氢脱氧的装置及其方法。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。附图标记1是供气装置；2是阀门；3是压力表；4是质量流量计；5是稳压阀；6是气化室；7是阀门B；8是反应器B；9是填充区；10是阀门D；11是压力表；12是背压阀；13是收集罐；14是冷凝槽；15是冷凝器；16是温度控制器；17是阀门C；18是反应器A；19是填充区；20是阀门A；21是原料罐；22是蠕动泵；23是气体流量控制器。具体实施方式下面详细说明本专利技术的优选实施方式。实施例1：参照图1，为本专利技术实施例1的结构示意图，一种连续式生物油加氢脱氧制备燃料的装置，其特征在于：包含原料罐（21）、气化室（6）、反应装置和收集装置，所述原料罐（21）与气化室（6）连通，所述反应装置至少包含反应器A（18）和反应器B（8），所述反应器A（18）和反应器B（8）上分别设有进气口和出气口，所述气化室（6）与反应器A（18）和反应器B（8）的进气口通过管路连通，所述气化室（6）与反应器A（18）和反应器B（8）的连通管路上分别设有阀门A（20）和阀门B（7），所述收集装置分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种连续式生物油加氢脱氧制备燃料的装置，其特征在于：包含原料罐（21）、气化室（6）、反应装置和收集装置，所述原料罐（21）与气化室（6）连通，所述反应装置至少包含反应器A（18）和反应器B（8），所述反应器A（18）和反应器B（8）上分别设有进气口和出气口，所述气化室（6）与反应器A（18）和反应器B（8）的进气口通过管路连通，所述气化室（6）与反应器A（18）和反应器B（8）的连通管路上分别设有阀门A（20）和阀门B（7），所述收集装置分别与反应器A（18）和反应器B（8）的出气口通过管路连通，所述收集装置与反应器A（18）和反应器B（8）的连通管路上设有阀门C（17）和阀门D（10），所述气化室（6）上还设有供气装置（1），所述供气装置（1）能够置换气化室（6）、反应装置和收集装置内腔的空气。

【技术特征摘要】
1.一种连续式生物油加氢脱氧制备燃料的装置，其特征在于：包含原料罐（21）、气化室（6）、反应装置和收集装置，所述原料罐（21）与气化室（6）连通，所述反应装置至少包含反应器A（18）和反应器B（8），所述反应器A（18）和反应器B（8）上分别设有进气口和出气口，所述气化室（6）与反应器A（18）和反应器B（8）的进气口通过管路连通，所述气化室（6）与反应器A（18）和反应器B（8）的连通管路上分别设有阀门A（20）和阀门B（7），所述收集装置分别与反应器A（18）和反应器B（8）的出气口通过管路连通，所述收集装置与反应器A（18）和反应器B（8）的连通管路上设有阀门C（17）和阀门D（10），所述气化室（6）上还设有供气装置（1），所述供气装置（1）能够置换气化室（6）、反应装置和收集装置内腔的空气。2.如权利要求1所述的连续式生物油加氢脱氧制备燃料的装置，其特征在于：所述的收集装置包含收集罐（13）、冷凝槽（14）和冷凝器（15），所述收集罐（13）与反应器A（18）和反应器B（8）连通，所述收集罐（13）设于冷凝槽（14），所述冷凝槽（14）与冷凝器（15）连通。3.如权利要求1或2所述的连续式生物油加氢脱氧制备燃料的装置，其特征在于：所述供气装置（1）为一个储气罐，...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋恩臣，李治宇，许细薇，孙焱，王明峰，任永志，简秀梅，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44