[发明专利]生物质制取生物油的装置及其方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种生物质制取生物油的装置及其方法，涉及生物质资源利用领域。

背景技术

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（包括农业秸秆、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400－600℃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10MPa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。

发明内容

技术问题：据于现有技术的局限，本发明的目的是提供一种生物质制取生物油的装置及其方法，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，本发明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