[发明专利]高、低有效氢碳比原料共混催化热解制取燃料的装置和方法

权利要求书

1.一种高、低有效氢碳比原料共混催化热解制取燃料的装置，其特征在于：包括预混器(1)、一级马达(2)、二级马达(3)、料仓(4)、一级螺旋进料器(5)、二级螺旋进料器(6)、流化床热解器(7)、旋风分离器(8)、焦炭仓(9)、一级冷凝装置(10)、二级冷凝装置(11)、储油罐(12)和储气罐(13)；

所述预混器(1)的出口与料仓(4)的入口相连，料仓(4)的出口位于一级螺旋进料器(5)的入口处，一级螺旋进料器(5)和一级马达(2)同轴连接，通过一级马达(2)驱动一级螺旋进料器(5)，二级螺旋进料器(6)的入口位于一级螺旋进料器(5)的出口处，二级螺旋进料器(6)的出口与流化床热解器(7)的入口相连，二级螺旋进料器(6)和二级马达(3)同轴连接，通过二级马达(3)驱动二级螺旋进料器(6)；所述二级螺旋进料器(6)运转时间为一级螺旋进料器(5)的两倍，以保证一级螺旋进料器(5)所输送的原料完全进入所述流化床热解器(7)；

所述流化床热解器(7)的上部气体出口连接旋风分离器(8)的入口，旋风分离器(8)的气相出口与一级冷凝装置(10)的入口相连，旋风分离器(8)的固相出口与焦炭仓(9)的入口相连；

所述一级冷凝装置(10)的气体出口与二级冷凝装置(11)的入口相连，二级冷凝装置(11)的气体出口与储气罐(13)入口相连，储气罐(13)出口与流化床热解器(7)的底部载气入口相连；反应结束后一级冷凝装置(10)、二级冷凝装置(11)中冷凝用的液体回收到储油罐(12)内；

所述一级螺旋进料器(5)和二级螺旋进料器(6)构成两级螺旋进料机构，料仓(4)通过两级螺旋进料机构与流化床热解器(7)间接连通，防止流化床热解器(7)中的载气反串入料仓(4)；为了确保料仓(4)不返混，在料仓(4)中通入氮气作为料仓气，料仓气的流量为流化床热解器(7)中流化气流量的30％～50％。

2.根据权利要求1所述的高、低有效氢碳比原料共混催化热解制取燃料的装置，其特征在于：所述一级冷凝装置(10)由试管和缸体组成，在试管内注入去离子水，试管间通过乳胶管连通，在缸体中盛放冰水混合物，试管浸泡在缸体内的冰水混合物中，使试管内去离子水的温度保持在0～2℃范围内；所述二级冷凝装置(11)由试管和缸体组成，在试管内注入冰乙醇，试管间通过乳胶管连通，在缸体中盛放干冰，试管浸泡在缸体内的干冰中，使得试管内冰乙醇的温度保持在-40～-45℃范围内。

3.根据权利要求1所述的高、低有效氢碳比原料共混催化热解制取燃料的装置，其特征在于：所述流化床热解器(7)的布风板由不锈钢丝网组成，网孔直径为300目；流化床热解器(7)中的载气为氮气或者热解产生的不冷凝气，床料为所选用催化剂。

4.基于权利要求1～3任一所述装置的方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)高、低有效氢碳比原料共混：将高有效氢碳比原料、低有效氢碳比原料在预混器(1)中混合并送入料仓(4)，打开料仓气辅助进料并防止返混，料仓(4)中的混合原料经一级螺旋进料器(5)和二级螺旋进料器(6)的螺旋杆推动进入流化床热解器(7)；所述高有效氢碳比原料为有效氢碳比高于设定值的含碳固体废弃物，低有效氢碳比原料为有效氢碳比低于设定值的含碳固体废弃物；高有效氢碳比原料和低有效氢碳比原料的配比应使得混合后的原料有效氢碳比为0.8～1.4；

(2)高、低有效氢碳比原料共混催化热解：高、低有效氢碳比原料与催化剂在流化床热解器(7)中发生催化热解反应，发生氢转移，产物进入旋风分离器(8)，在旋风分离器(8)中进行气固相分离，固相产物是反应后失活的催化剂和反应产生的炭颗粒，进入焦炭仓(9)，气相产物是热解产生的挥发分，进入一级冷凝装置(10)；所述催化剂为LOSA-1、FCC或Al₂O₃中的一种或两种以上的混合；

(3)冷凝制取高品质液体燃料：生物质热解气相产物经过一级冷凝装置(10)，沸点在0℃以上的成分冷凝留在试管中，沸点在0℃以下的成分未冷凝进入二级冷凝装置(11)，二级冷凝装置(11)中沸点在-45℃以上的成分冷凝，沸点在-45℃以下的成分不冷凝进入储气瓶(13)；反应结束后将两级冷凝装置中冷凝用的液体回收到储油罐(12)内。