一种分步式生物质温和催化热解系统技术方案

本发明专利技术涉及生物质能转化利用系统技术领域，具体是一种分步式生物质温和催化热解系统，包括依次连接的气化装置、反应装置及冷凝装置，所述反应装置内设置有催化剂。采用上述结构进行催化热解操作时，生物质原料在气化装置内进行气化反应，气化气经气体管路进入催化反应装置内与催化剂接触进行催化反应，该系统能够根据工艺需求分别设置气化装置、反应装置的最优操作条件，且催化反应装置内气化气和催化剂的气固两相催化反应能够使混合接触更均匀，大幅提高催化反应转化率。大幅提高催化反应转化率。大幅提高催化反应转化率。

【技术实现步骤摘要】
一种分步式生物质温和催化热解系统


[0001]本专利技术涉及生物质能转化利用系统
，具体是一种分步式生物质温和催化热解系统。

技术介绍

[0002]生物质热解技术是一种高值化利用生物质资源的前沿技术，能够将生物质原料转化为高热值、高品位液体燃料生物油，提高生物质能与其他能源的竞争力。目前多采用在热解过程中添加分子筛等强酸性催化剂的办法改善生物油品质，新型生物质温和催化热解技术的优点在于通过采用活性温和、性能稳定的弱酸性或者弱碱性金属氧化物催化剂，从而降低生物质热解脱氧的催化强度，解决目前常规技术中催化剂易失活的问题。
[0003]目前，生物质温和催化热解常用“一步法”，即生物质粉料和催化剂在同一个反应器内进行热裂解和催化反应。由于原料和催化剂都是固相组分，在反应过程中存在诸多问题，一是反应过程中传热传质效果差、混合不充分，从而导致催化反应效率低，二是结焦严重，导致催化剂迅速失活等等问题。
[0004]因此，积极开发一种经济成本低、加热效果好、反应效率高的生物质温和催化热解系统迫在眉睫。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种分步式生物质温和催化热解系统。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：
[0007]一种分步式生物质温和催化热解系统，包括依次连接的气化装置、反应装置及冷凝装置，所述反应装置内设置有催化剂。
[0008]采用上述结构进行催化热解操作时，生物质原料在气化装置内进行气化反应，气化气经气体管路进入催化反应装置内与催化剂接触进行催化反应，该系统能够根据工艺需求分别设置气化装置、反应装置的最优操作条件，且催化反应装置内气化气和催化剂的气固两相催化反应能够使混合接触更均匀，大幅提高催化反应转化率。
[0009]其中，所述气化装置包括外筒，外筒内部设置有内筒，外筒及内筒均为水平设置。内筒的外部设置有加热层，为气化反应提供热量，内筒连接第一旋转动力装置，使得内筒可旋转。
[0010]所述冷凝装置顶部通过管路连接燃烧炉，燃烧炉通过管路与气化装置的外筒连通。在反应装置内催化反应后的产生气体进入冷凝装置，进行冷凝收集生物质油，其他的不凝气通入燃烧炉内燃烧，所产生的热烟气通入外筒内部，在内筒、外筒之间的空间内进行辅助加热。
[0011]所述内筒的内部设置有搅拌轴，搅拌轴连接第二旋转动力装置，使其旋转。搅拌轴为中空结构，其表面开设有多个通气孔，搅拌轴输出端通过管路连接反应装置。生物质气化
气由通气孔进入搅拌轴内，在旋转作用下气化气的固相微小杂质受离心作用聚结于搅拌轴内壁，净化后的生物质气经气体输送管路进入催化反应装置内进行催化反应。
[0012]所述搅拌轴由其一端到输出端，其表面的通气孔分布由密集变稀疏。这样设置的目的是尽可能减少靠近输出端已进入搅拌轴内的气体，再次由通气孔逸出。
[0013]所述搅拌轴一轴多用，搅拌轴连接有多个刮板，刮板包括主体板，主体板的尾端连接有三个分支板，其中一个分支板与主体板平行，另外两个分支板分布在主体板的两侧并与主体板成一定角度设置。搅拌轴旋转时，带动刮板对生物质原料进行搅拌和扰动，强化热质传递，提高气化反应的效率。
[0014]所述反应装置包括一个或多个立式反应管，立式反应管内装填有催化剂，可根据不同处理量配置反应管数量，另外，当单个反应管出现故障时，不用马上停工，不影响整体的长周期运行，可待统一检修时再进行维修。
[0015]所述立式反应管内设置有多层网状垫片，催化剂分别放置在各层网状垫片上。
[0016]所述反应装置内还设置有气体改道器，所述气体改道器包括进气管、配气盘和多个排气管，进气管用来与气化装置连接，配气盘为环形结构，与进气管连接，配气盘的上部连接多个排气管，排气管上设置有排气口。气化反应后的气体通过进气管进入配气盘圆环内，再通过不同的排气管送往各立式反应管。
[0017]所述冷凝装置包括喷淋器，喷淋器下部连接液体储罐，喷淋器可设置一级或多级。
[0018]本专利技术所达到的有益效果是：
[0019]1、本系统中生物质气化和催化裂解分别在气化装置和催化反应装置内进行，能够根据工艺需要针对性的使上述两个装置分别达到所需最优操作条件和最佳效果，并且催化反应装置内气化气和催化剂的气固两相催化反应能够使混合接触更均匀，从而大幅提高催化反应转化率。
[0020]2、催化反应装置采用活性温和、性能稳定的弱酸性或者弱碱性金属氧化物催化剂，降低了生物质热解脱氧的催化强度，解决了目前催化剂易结焦失活的问题。
[0021]3、本专利技术的结构优化，
[0022]其中，气化装置采用双筒设计，内外筒的环隙通入不凝气燃烧烟气提供热量，在加热层加热的基础上，辅助加热，节能环保；另外，气化装置的内筒及搅拌轴分别旋转，可根据不同原料物性，调节搅拌速度，增加生物质粉在气化器内的扰动，使其达到最佳受热和气化效果。
[0023]催化反应装置内设置有多个立式反应管，增大了处理量，可根据不同处理量配置反应管数量，单个反应管损坏或故障对整体反应过程影响小；另外，催化反应装置内有气体改道器，可根据反应管的布置情况进行相应气体改道，起到气化气的合理分配和导向作用，提高催化反应效率。
附图说明
[0024]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0025]图1是本专利技术结构示意图；
[0026]图2是气化装置内筒的传动结构图；
[0027]图3是气化装置内刮板的结构示意图；
[0028]图4是气化装置内搅拌轴的结构示意图；
[0029]图5是反应装置内立式反应管的半剖结构示意图；
[0030]图6反应装置内是气体改道器的结构示意图。
[0031]图中：1、内筒；2、加热层；3、外筒；4、刮板；41、主体板；42、分支板；5、第二旋转动力装置；6、第一旋转动力装置；7、支撑柱；8、进料口；9、搅拌轴；91、通气孔；10、排灰口；11、出气口；12、反应装置；13、立式反应管；131、网状垫片；14、连接支架；15、气体改道器；151、配气盘；152、排气管；153、进气管；154、排气口；16、除杂口；17、喷淋头；18、第一喷淋器；19、蝶阀；20、液体储罐；21、第二喷淋器；22、燃烧炉；23、传动带。
具体实施方式
[0032]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0033]实施例：
[0034]如图1所示，一种分步式生物质温和催化热解系统，包括依次连接的气化装置、反应装置12及冷凝装置，所述反应装置12内设置有催化剂。
[0035]其中，所述气化装置包括卧式的圆柱体外筒3，外筒3下部由支撑柱7支撑。外筒3内部设置有卧式的圆柱体内筒1，内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分步式生物质温和催化热解系统，其特征在于，包括依次连接的气化装置、反应装置(12)及冷凝装置，所述反应装置(12)内设置有催化剂。2.根据权利要求1所述的分步式生物质温和催化热解系统，其特征在于，所述气化装置包括外筒(3)，外筒(3)内部设置有内筒(1)，内筒(1)外部设置有加热层(2)，内筒(1)连接第一旋转动力装置(6)。3.根据权利要求2所述的分步式生物质温和催化热解系统，其特征在于，所述冷凝装置顶部通过管路连接燃烧炉(22)，燃烧炉(22)通过管路与气化装置的外筒(3)连通。4.根据权利要求2或3所述的分步式生物质温和催化热解系统，其特征在于，所述内筒(1)的内部设置有搅拌轴(9)，搅拌轴(9)连接第二旋转动力装置(5)，搅拌轴(9)为中空结构，其表面开设有多个通气孔(91)，搅拌轴(9)输出端通过管路连接反应装置(12)。5.根据权利要求4所述的分步式生物质温和催化热解系统，其特征在于，所述搅拌轴(9)由其一端到输出端，其表面的通气孔(91)分布由密集变稀疏。6.根据权利要求4所述的分步式生物质温和催化热解系统，其特征在于，所述搅拌轴(9)连接有多个刮板(4)，刮板(4)包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：张玉春，江越，邢晓婷，付鹏，李治宇，陈洁铭，薛炜天，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：