[发明专利]一种基于NTP技术的生物油裂解催化剂的再生装置及再生方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源研究领域，更具体地，涉及一种生物油裂解催化剂的再生装置及再生方法。

背景技术

随着世界经济的持续发展，大量化石能源被不断消耗，导致了能源的日益枯竭以及环境污染的日趋严重。丰富的生物质资源在能量利用过程中具有CO₂净排放为零，SO_x、NO_x排放量少的优点。生物质热解获得生物油的技术自上世纪80年代提出以来，得到迅速发展。然而，由于生物原油与碳氢燃料的物理化学性质差别很大，它的高含水量、高含氧量、高黏度、低热值等性质大大阻碍了其燃料的广泛使用，因此必须对其进行改性精制，以提高生物油的品质。目前，精制改性方法主要有催化裂解、催化加氢、催化酯化和添加溶剂等方法，其中，催化裂解精制方法是中温、常压和在催化剂作用下，通过催化裂解反应将生物原油中的大分子含氧组分裂解成小分子烃类的精制方法。裂解反应安全性高，反应条件温和，受到国内外学者的广泛关注。

传统沸石分子筛HZSM-5表现出较好的催化裂解性能（郭晓亚，颜涌捷，生物质快速裂解油的催化裂解精制，化学反应工程与工艺，2005，21(3)：227-233）。但催化裂解精制过程中生物油中含有的未裂解完全的大分子会在小孔分子筛催化剂的表面和内孔凝结，形成焦炭，导致催化剂易结焦失活，催化使用寿命较短（Adjaye J D, Bakhshi N N. Catalyticconversion of a biomass-derived oil to fuels and chemicals:                                                . Chemical kinetics, parameter estimation and model prediction. Biomass and Bioenergy, 1995, 8(4): 265-277）。因此，如何实现催化剂高效快速再生成为一个亟待解决的研究课题。

郭晓亚等提出一种采用空气高温焙烧的方式再生HZSM-5催化剂的方法(郭晓雅，颜涌捷，生物质油精制中失活催化剂的再生及焦炭前驱物分析，高效化学工程学报，2006，20(2)：222-226)。该方法的主要缺点为：将结焦催化剂在空气气氛中于600℃灼烧12h，再生温度较高，再生耗时较长，且再生后的催化性能显著降低，长时间高温焙烧会造成催化剂部分永久性失活；Vitolo等同样提出采用高温焙烧再生HZSM-5催化剂的方法（Vitolo S, Bresei B, Seggiani M, et al. Catalytic upgrading of pyrolytic oils over HZSM-5 zeolite: Behavior of the catalytic when used in repeated upgrading-regenerating cycles. Fuel, 2001, 80: 17-26）。该方法的主要缺点为：500℃的焙烧温度不足以除去HZSM-5表面的所有焦炭，高于500℃的焙烧温度虽能有效除去焦炭，但易造成催化剂表面酸性位点失活，并且催化活性随再生次数的增加而明显降低。

因此，克服现有生物油裂解催化剂再生方法中存在的缺陷和不足，就成为本发明需要解决的关键问题。

发明内容

为了克服现有生物油裂解催化剂再生技术中存在的缺陷，本发明提出一种新的基于NTP技术的生物油裂解催化剂再生装置及再生方法。

本发明所述的一种基于NTP技术的生物油裂解催化剂的再生装置，包括控制模块，配气系统，智能脉冲冲击机，调压器， NTP发生器，再生反应器和气体分析仪；所述控制模块与配气系统相连，用来控制所述配气系统的放电气体排放量；同时，所述控制模块与智能脉冲冲击机相连，用来控制所述智能脉冲冲击机的输出电流频率；所述配气系统与NTP发生器相连，用来向NTP发生器供给放电气体；所述智能脉冲冲击机与调压器相连，用来控制调压器的输入电流的频率；所述调压器与NTP发生器相连，用来调节NTP发生器的放电电压；所述NTP发生器与再生反应器相连，所述NTP发生器产生的高能活性物质在所述配气系统的放电气体载带下进入再生反应器，用来对再生反应器里的结焦催化剂进行活化再生；所述再生反应器与所述气体分析仪连接，所述气体分析仪用来对所述再生反应器的排气进行碳氧化物进行实时检测。

上述方案中，所述NTP发生器还连接有示波器，通过所述示波器显示的李莎茹图形来实时监测所述NTP发生器的放电工况。