本发明专利技术公开了一种生物质制取生物油的装置及其方法，该装置包括热解反应器（1），气化反应器（2）、燃烧反应器（3），急冷器（4）。该方法包括如下步骤，步骤1：经破碎、自然干燥的生物质首先进入生物质干燥器（6），将生物质的含水量干燥到3％以下；步骤2：干燥后的生物质通过作为中间储罐的料仓（12）经下降管（13）由给料器（14）送入热解反应器（1），在反应温度400~600℃，还原性气氛下发生快速热解，生物质转化生成热解气和热解半焦；步骤3：由热解反应器（1）半焦出口（1D）的热解半焦经过输料管(9)进入气化反应器（2）。本发明专利技术不仅在热解过程有效脱氧，提高生物油品质，而且系统能源效率高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术公开了一种，涉及生物质资源利用领域。
技术介绍
随着人类社会的快速发展，世界能源需求日益增长，人类长期依赖的化石能源不仅日趋枯竭，而且在化石能源的大规模利用中，造成了严重的环境污染。生物质(包括农业秸杆、林业废弃物以及各类有机垃圾等)是一种可再生的清洁能源，而且是唯一可转化为液体燃料的可再生资源。利用生物质制取液体燃料，不仅能够减轻对石油的依赖，而且能够大幅度降低大气污染以及温室气体的排放。 生物质热解液化是制取液体燃料生物油的主要技术之一，是指生物质经快速加热，在400 - 60(TC条件下生物质直接热解生成气体产物和固体焦炭；将热解气体快速冷却，冷凝获得的液态产物即为生物油，未冷凝的不凝性气体和固态焦炭可为生物质热解提供热源或作为副产品输出。为了提高生物油产率，改善生物油品质，满足工业化的需求，世界各国开发了多种热解反应器，包括流化床反应器、旋转锥反应器、真空移动床反应器、微波加热反应器等。利用目前的热解液化技术，生物油产率可在40% 80%，但是由于生物质原料含氧量高，水分大，造成生物油中氧量含高(35-40Wt%)，含水率大(15-30 wt %)，导致生物油酸性强，物化性质不稳定，品质低。为了改善热解产物品质，目前研究者较为关注的技术路线主要包括催化热解和催化加氢两个方面有研究者提出了在热解过程中加入催化剂进行催化热解，催化剂通常为分子筛催化剂、碱土金属氧化物等[肖睿，张会岩，一种生物质在线催化热解制取低氧含量液体燃料的方法，2011100003772. 7;]，但是催化热解面临的最大问题是催化剂容易结焦失活，导致催化剂的寿命较短，且脱氧率有限。催化加氢是在高压条件下生物油中加入氢和催化剂实现生物油脱氧，从而获得高品质的生物油，但是目前的主要障碍是需要消耗大量的氢源，且反应压力高，一般在IOMPa以上，能耗大，经济性差，而且贵金属催化剂不适合在生物质热解过程中加入。最近有研究者提出贵金属Pt催化剂和中孔分子筛催化剂相结合的条件下进行催化热解和催化加氢以提高油的品质，但是面临催化剂成本高，易失活的问题。因此开发高效、经济的生物质热解制油工艺具有重要意义。
技术实现思路
技术问题据于现有技术的局限，本专利技术的目的是提供一种，以解决现有生物质热解制取液体燃料的生物油含氧量高、水分大、系统能源消耗高的问题，提出一种通过生物质分级热转化制取低含氧量、低含水率的生物油装置及其方法。技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种生物质制取生物油的装置，该装置包括热解反应器，气化反应器、燃烧反应器，急冷器，给水加热器和生物质干燥器，第一旋风除尘器和第二旋风除尘器、输料管、返料管、料仓、下降管和给料器，以及连接管路；其中， 热解反应器包括生物质进料口和气体进口，以及热解气体出口和半焦出口 ；气化反应器包括半焦进口、水蒸气进口、气体产物出口、循环床料出口和排渣口 ；燃烧反应器包括燃气进口，空气/氧气进口，循环床料进口，烟气/循环床料出口 ；急冷器包括热解气体进口，冷却介质进口，冷凝的生物油出口，不凝性气体出口 ；给水加热器为间壁式换热器，包括高温烟气进口、烟气出口、给水进口和水蒸气出口 ；生物质干燥器为接触式换热器，包括烟气进口、烟气出口、生物质进口和干燥生物质出口 ；其中， 输料管将热解反应器的半焦出口和气化反应器的半焦进口连接，热解反应器的热解气体出口与第一旋风除尘器进气口连接，除尘后的热解气体通入急冷器热解气体进口 ；气化反应器的气体产物出口与热解反应器的气体进口连接； 返料管将气化反应器的循环床料出口与燃烧反应器的循环床料进口相连；烟气/循环 床料出口与第二旋风除尘器进口连接，第二旋风除尘器的料腿直接伸入燃烧反应器中；急冷器的不凝性气体出口与燃烧反应器的燃气进口相连； 第二旋风除尘器气体出口与给水加热器的高温烟气进口连接，给水加热器的烟气出口与生物质干燥器烟气进口连接；给水加热器的水蒸气出口直接与气化反应器的水蒸气进口连接；生物质干燥器出口连接料仓，料仓出口通过下降管和给料器进口相连，给料器出口与热解反应器进口直接连接。优选的，热解反应器为喷动流化床或者鼓泡流化床，热解反应器气体进口和生物质进料口分别位于热解反应器的下部； 气化反应器为喷动流化床或者鼓泡流化床，气化反应器的水蒸气进口位于气化反应器的底部； 燃烧反应器为循环流化床，燃烧反应器燃气进口和空气/氧气进口分别位于燃烧反应器的下部 热解反应器的半焦出口，气化反应器半焦进口和循环床料出口以及燃烧反应器的循环床料进口均位于各自反应器的下部，且半焦出口的位置高于半焦进口，循环床料出口的位置闻于循环床料进口。本专利技术还提供了一种生物质制取生物油的方法，该方法包括如下步骤 步骤I :经破碎、自然干燥的生物质首先进入生物质干燥器，将生物质的含水量干燥到3%以下； 步骤2:干燥后的生物质通过作为中间储罐的料仓经下降管由给料器送入热解反应器，在反应温度40(T60(TC，还原性气氛下发生快速热解，生物质转化生成热解气和热解半焦； 步骤3 :由热解反应器半焦出口的热解半焦经过输料管进入气化反应器，与气化介质水蒸气在750 900°C发生气化反应，气化产物为H2、CO和CO2 ;气化产物被送入热解反应器，使生物质热解在富氢的还原性气氛下进行，并同时提供热解所需要的热量； 步骤4 由热解反应器热解气体出口的热解气体经过第一旋风除尘器去除随气流携带的细小半焦颗粒后进入急冷器冷却，热解气体冷却后分离为生物油和不凝性气体两部分，其中生物油一部分作为产品输出装置，另一部分由急冷器冷却介质进口送入急冷器作为生物油的冷却介质； 步骤5 :急冷器不凝性气体出口的不凝性气体送入燃烧反应器与空气/氧气燃烧，加热燃烧反应器中作为热载体的循环床料，燃烧反应器操作温度控制在850 1000°C，循环床料由燃烧烟气携带经第二旋风除尘器的料腿送入气化反应器，为半焦气化提供热量；第二旋风除尘器气体出口的高温烟气先通入给水加热器，再送入生物质干燥器后排出装置。优选的，所述的半焦气化产物为富氢气体，其中成分H2 :50% 70%、CO 5% 15%和CO2 15% 30%，热解反应器的气体入口温度在700°C 850°C。优选的，所述的给料器和料仓之间的下降管保持存有生物质。优选的，所述的给水加热器出口水蒸气温度在450°C飞00°C。 优选的，所述的急冷器冷却介质为循环的生物油；急冷器冷却介质入口的生物油温度控制在25°C以下。优选的，所述的生物质干燥器内的操作温度在80 200°C，烟气出口的排烟温度在150°C以下。优选的，所述的生物质为经过自然干燥后的农业废弃物、林业废弃物等中的任一种或其任意组合，破碎后的生物质粒径在O. 5 5_。优选的，所述的循环床料为惰性的热载体，包括灰渣、A1203、SiO2中的任一种。有益效果本专利技术的方法对生物质实现分级热转化利用，生物质快速热解获得生物油、不凝性气体和半焦，其中热解生成的不凝性气体通过燃烧为生物质热解过程和半焦气化过程提供热量，利用半焦与水蒸气进行气化反应为热解过程提供富氢气体，且半焦的气化过程和不凝性气体的燃烧过程分开，在保证自供热气化的条件下，避免惰性气体和氧气混入气化产物气中，从而为热解反应器提供高浓度的氢本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种生物质制取生物油的装置，其特征在于该装置包括热解反应器(1)，气化反应器(2)、燃烧反应器(3)，急冷器(4)，给水加热器(5)和生物质干燥器(6)，第一旋风除尘器(7)和第二旋风除尘器(8)、输料管(9)、返料管(11)、料仓(12)、下降管(13)和给料器(14)，以及连接管路；其中， 热解反应器(I)包括生物质进料口(IA)和气体进口(1B)，以及热解气体出口(IC)和半焦出口(ID);气化反应器(2)包括半焦进口(2A)、水蒸气进口(2B)、气体产物出口(2C)、循环床料出口(2D)和排渣口(2E);燃烧反应器(3)包括燃气进口(3A)，空气/氧气进口(3B)，循环床料进口(30，烟气/循环床料出口(3D);急冷器(4)包括热解气体进口(4A)，冷却介质进口(4D)，冷凝的生物油出口(4B)，不凝性气体出口(4C);给水加热器(5)为间壁式换热器，包括高温烟气进口(5A)、烟气出口(50、给水进口(58)和水蒸气出口(5D);生物质干燥器(6)为接触式换热器，包括烟气进口(6A)、烟气出口(6C)、生物质进口(6B)和干燥生物质出口(6D);其中， 输料管(9)将热解反应器(I)的半焦出口(ID)和气化反应器(2)的半焦进口(2A)连接，热解反应器(I)的热解气体出口( 1C)与第一旋风除尘器(7)进气口连接，除尘后的热解气体通入急冷器(4)热解气体进口(4A);气化反应器(2)的气体产物出口(2C)与热解反应器(I)的气体进口(IB)连接； 返料管(11)将气化反应器(2)的循环床料出口(2D)与燃烧反应器(3)的循环床料进口(3C)相连；烟气/循环床料出口(3D)与第二旋风除尘器(8)进口连接，第二旋风除尘器(8)的料腿(10)直接伸入燃烧反应器(3)中；急冷器(4)的不凝性气体出口(4C)与燃烧反应器(3)的燃气进口(3A)相连； 第二旋风除尘器(8)气体出口(8B)与给水加热器(5)的高温烟气进口(5A)连接，给水加热器(5)的烟气出口(5C)与生物质干燥器(6)烟气进口(6A)连接；给水加热器(5)的水蒸气出口(5D)直接与气化反应器(2)的水蒸气进口(2B)连接；生物质干燥器(6)出口(6D)连接料仓(12)，料仓出口(12B)通过下降管(13)和给料器(14)进口相连，给料器(14)出口与热解反应器(I)进口( 1A)直接连接。2.根据权利要求I所述的生物质制取生物油的装置，其特征在于热解反应器(I)为喷动流化床或者鼓泡流化床，热解反应器(I)气体进口( 1B)和生物质进料口( 1A)分别位于热解反应器(I)的下部； 气化反应器(2)为喷动流化床或者鼓泡流化床，气化反应器(2)的水蒸气进口(2B)位于气化反应器(2)的底部； 燃烧反应器(3)为循环流化床，燃烧反应器(3)的燃气进口(3A)和空气/氧气进口(3B)分别位于燃烧反应器(3)的下部 热解反应器(I)的半焦出口(1D)，气化反应器(2)的半焦进口(2A)和循环床料出口(2D)以及燃烧反应器(3 )的循环床料进口( 3...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖军，沈来宏，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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