[发明专利]一种利用Halbach永磁阵列实现生物质热解油增产提质的方法

说明书

本发明公开了一种利用Halbach永磁阵列实现生物质热解油增产提质的方法，属于生物质热解领域，首次将工程上的Halbach磁场阵列应用于生物质热解过程，在有限空间内营造更大更均匀的磁场，有利于加速升温、促进热解，实现热解产物定向调控，达到生物油产率提高、粘度降低、品质提升的目的。该方法减少了催化剂成本，避免了催化剂结焦分离的繁琐步骤，简单经济，有益于生物质热解工艺优化和生物燃料提质，对优化能源结构具有重要意义。

技术领域

本发明属于生物质热解技术领域，具体涉及一种利用Halbach永磁阵列实现生物质热解油增产提质的方法。

背景技术

传统化石燃料储量有限，燃烧排放大量二氧化碳，导致全球变暖，制约了经济社会可持续发展。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)预计，若将全球平均升温控制在1.5℃，需要在2050年实现全球温室气体净零排放，为此，世界各国纷纷做出减排承诺。中国也积极应对气候变化，采取有力行动。目前我国能源结构仍是以煤炭为主，中国能源结构转型还有很大发展空间实。生物质作为唯一的可再生碳源，凭借其可持续再生、产量丰富、清洁环保的特点成为当下研究热点。生物质热解技术是一种清洁高效的生物质转化技术，可将生物质转化为燃烧清洁的生物燃料。

生物质热解得到的生物油是一种很有前途的替代能源，但是其粘度高、含氧量高、不稳定性等原因阻碍了它的推广应用。为了使热解油得到更广泛的应用，就要对热解油进行改性提质，使其早日替代石油产品，成为高值燃料油。黏度直接影响燃料的使用效果，影响热解油的流动性。因此，探寻高效可行的热解油降黏提质方法成为生物质热解制油技术的核心问题。

目前，国内外主要采取催化裂解、催化加氢、催化酯化等方法对热解油进行降粘提质。虽然催化热解手段应用广泛，技术成熟，但存在影响产率、结焦失活、与产品分离困难等问题，仍需探寻新的技术手段实现热解油的提质降粘。磁场作为一种能量场，能够改变物质的微观特性，从而影响物质的理化性质及化学反应进程。据此，磁场有望成为新型的、经济的油品降粘途径。

Halbach阵列是工程上一种近似理想的磁体结构，可用最少量的磁体产生最强的磁场。这种磁场阵列将磁化方向不同的磁体按某些特殊规则进行排列，使得整个磁场由各单体的磁场叠加而成，出现一侧磁场增强，另一侧磁场抵消的情况，在体积有限的永磁体阵列中实现磁场系统效率的最大化。

发明内容

为了解决现有技术中心存在的问题，本发明提供一种利用Halbach永磁阵列实现生物质热解油增产提质的方法。本发明首次将Halbach磁场阵列应用于生物质热解过程，解决现有技术中生物质热解油产率低、粘度高，催化热解后催化剂结焦失活难以分离的问题。该发明旨在占据热解炉内最少空间而营造最优磁场，实现热解产物的定向调控，为热解油增产提质提供新的工艺路线。

本发明的技术方案是：一种利用Halbach永磁阵列实现生物质热解增油提质的方法，包括以下步骤：

(1)构建圆柱形Halbach永磁阵列，由期望的中心磁场强度，确定Halbach阵列内外径与剩磁大小；

(2)确定离散磁块位置、尺寸、数量，并计算相邻磁块的夹角及磁化方向改变角；

(3)基于热解反应器形状尺寸、实际加工难度和磁化方向等问题，选择合适的离散磁块截面形状，选择具有耐高温特性的磁性材料进行充磁；

(4)将Halbach永磁阵列放置于热解反应器底部，将生物质原料平铺于阵列周围进行高温热解， Halbach永磁阵列可在有限空间内营造强而均匀的磁场，有助于生物质原料与气流充分反应，加速升温，促进热解；

(5)热解结束后收集热解油，计算油相比例，并对热解油进行粘度测定。