[发明专利]生物质热裂解制取生物油的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及生物质再生利用及其能源化技术领域，特别是涉及生物质热裂解液化制取生 物油的方法及装置。

背景技术

生物质热裂解是指生物质在完全没有氧或缺氧的条件下在极短的时间内加热、冷却，最 终生成生物油、炭和不可冷凝气体的过程。国外采用了多种不同的试验装置和技术路线，以 达到增加生物油产率和提高能源利用水平的目的。现有技术中也公开了一些关于制备生物油 的方法，但多以消耗高品位能源电能为代价或是反应器内有运动部件，结构复杂，工作可靠 性和运行寿命难以保证等限制。中国专利200510057215.8公开的《生物质热裂解液化的工艺 方法及其双塔式装置系统》就是一种生物质热裂解液化制取生物油的工艺系统。由该申请案 提出的热裂解工艺流程而确定的装置包括由调频电动机、加料装置、螺旋输送装置组成的给 料系统、热解反应塔、载热体分离器、载热体加热塔、鼓风机、热交换器、初级分离器、气 固分离器、冷凝器、气体过滤器、集油器、气体泵、储气罐、氮气罐、载热体调温器、流化 气调温器、进料管、冷却水套、载气调节阀、布风孔板、流化气调节阀、载热体回送管、载 热体调节器、载热体残碳循环管。其中的关键设备是热解反应塔和载热体加热塔，从该申请 案的内容来看，其发明目的是达到了。但是，该申请案提出的热裂解工艺流程及其装置在工 业化应用中将受到限制。因为，该申请案提出的生物质粉料在热解反应塔内进行热裂解反应 以及燃烧产物炭以预加热载热体的过程中，需要氮气作为载气对设备内的载热体及生物质进 行流化，氮气需要预热，且用量很大，不但提高了运行成本，而且使不可冷凝气体的热值降 低。另外，该申请案提出的利用载热体调温器对分离出来的载热体进行调温，消耗优质能源 来加热中间热载体，使得液化成本较高，不利于产业化；综上所述，整套装置能耗高，在工 业化应用中将受到限制。研究表明，生物质热裂解所需热量比较少。生物质快速热裂解一般 得到50％-70％的生物油，如果反应条件合适，可获得原生物质80％-85％的能量，生物油 产率可达70％以上，其余产物为焦炭和燃气。Dynamotive的流化床小试装置上的能量衡算 表明，每kg生物油热裂解得到的焦炭和燃气的总能量大于其热裂解所需的热量。由此表明， 完全可以利用热裂解副产物来为生物质热裂解提供能量，从而实现自热式的热裂解液化。针 对上述问题，本发明提出一种自热式无污染的生物质热裂解制取生物油的方法。

发明内容

本发明的主要目的是针对现有的生物质热裂解液化工艺中能源利用率不高以及实际生 产连续性差等缺点，提出一种自热式无污染的生物质热裂解制取生物油的方法。该方法利用 热裂解副产物炭和不可冷凝气体作为热裂解液化的能源，有效利用载热体加热装置排放的烟 气作为流化气，并采用载热体循环技术，减少了载热体加热所需热量，从而大幅降低生物质 热裂解液化的总成本。所要解决的技术问题是保证生物质在无氧状态下以及最佳热裂解温度 范围进行热裂解反应，保证生物质热裂解液化连续性生产，从而更加适于工业化应用。

本发明的方法包括以下步骤：

(a)将生物质物料粉碎至粒径1-2mm，干燥至含水率小于8％，将处理后的生物质粉料 倒入预备料斗中存储，待预备料斗充满生物质粉料后，关闭预备料斗的顶盖，使粉料处于无 氧状态；并打开原先关闭预备料斗和给料料斗之间的阀门，将预备料斗的粉料缓缓加入给料 料斗，通过送料机构将生物质粉料送入流化床反应器。

(b)生物质粉料在流化床反应器内进行热裂解反应结束后，其载热体与产物热裂解气、 炭和灰分一道从反应器内被送出；首先进入载热体分离器进行一级分离，其中载热体被分离 出来，剩余的炭、灰分和热裂解气再进入气固分离器，将其中的炭和灰分分离出来。

(c)分离出来的载热体进入载热体加热装置上层，产物炭和灰分进入载热体加热装置 下层，燃烧产物炭和不可冷凝气体以加热载热体；载热体在载热体加热装置上层被加热到设 定温度后依靠重力作用沿着载热体回送管顺利进入流化床反应器内以供循环使用。