[发明专利]木质素催化裂解装置及其催化裂解方法

说明书

本发明公开了一种木质素催化裂解装置及其催化裂解方法，包括进料装置、热气进口、热气仓、热解腔、导热隔板、脱碳腔和催化裂解腔，所述进料装置与热解腔的下部相连，热气进口与热气仓一端相连，热气仓位于热解腔底部，热气仓另一端与热解腔底部相连，热解腔与催化裂解腔通过导热隔板相连，热解腔上部的热解气出气口与脱碳腔相连，脱碳腔上部的脱碳气出气口与催化裂解腔的下部相连，所述催化裂解腔的上部设有催化气出气口和上盖板。本发明实现了热解、脱碳、催化一体化，合理的使用了热量，杜绝了气体流动过程中的结焦问题，通过独特的催化裂解腔有效控制了催化剂的温度以及催化剂的积碳失效，保证了木质素高效、稳定催化裂解。

技术领域

本发明属于生物质能源和林产化工领域，具体是一种木质素催化裂解装置及其催化裂解方法。

背景技术

木质素在木质纤维素生物质中的含量居于第二位，木质素衍生的生物质油或者化学品可以大大提高整个生物质精炼过程的经济性，由于木质素具有的独特结构和丰富芳香族单元含量，一直被认为是生产生物质芳香族化合物的潜在原料。

目前，木质素在各种催化剂的催化作用下热解产生高品质化学品的技术已在生物质材料技术领域内逐渐起步，并成了国内外研究的热点。木质素通过热解产生生物质油，然后通过催化裂化制得高品质化学品。国内外的许多学者致力于产物的产率、高选择性以及催化剂持久性的研究。催化剂针对某一类或者某一种化学品的高产率、高选择性已经取了很多研究成果，比如，木质素在负载La₂O₃的HZSM-5催化剂作用下在450℃可以定向制备高产率、高选择性的对二甲苯。催化剂持久性的研究主要是催化剂的积碳影响催化效果，使得催化效果下降，许多学者研究在催化过程添加甲醇等助剂有助于降低积碳，但是在现实生产中，增加助剂，不仅成本高，而且工艺装置实现有困难。现有催化裂解装置是分步实现，先热解后催化，其中热量利用、油的降温变质直接影响着生产成本以及催化效果。因此，热解、脱碳、催化一体化装置，在不增加成本，不改工艺的基础上，保证催化剂持续、稳定效果是对于木质素热解催化制备化学品的重要需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种木质素催化裂解装置及其催化裂解方法，本木质素催化裂解装置及其催化裂解方法实现了热解、脱碳、催化一体化，合理的使用了热量，有效杜绝了气体流动过程中的结焦问题，同时通过独特的催化裂解腔有效控制了催化剂的温度以及催化剂的积碳失效，保证了木质素高效、稳定催化裂解。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种木质素催化裂解装置，包括进料装置、热气进口、热气仓、热解腔、导热隔板、脱碳腔和催化裂解腔，所述进料装置与热解腔的下部相连，热气进口与热气仓一端相连，热气仓位于热解腔底部，热气仓另一端与热解腔底部相连，热解腔与催化裂解腔通过导热隔板相连，热解腔上部的热解气出气口与脱碳腔相连，脱碳腔上部的脱碳气出气口与催化裂解腔的下部相连，所述催化裂解腔的上部设有催化气出气口和上盖板。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述进料装置包括进料斗和螺旋进料器，所述进料斗与螺旋进料器相连，所述螺旋进料器与热解腔的下部相连。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述热解腔的底部与热气仓相连的部分布置有锥形布气器。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述布气器的锥角为45度至60度，锥面布满孔，孔直径为5mm，相邻孔之间的间距为8 mm。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述热解腔的腔体内壁布置有耐火砖。