[发明专利]一种生物质热解自调控制备高品质生物油联产生物质炭装置及其工艺方法

说明书

本发明公开一种生物质热解自调控制备高品质生物油联产生物质炭装置及其工艺方法，包括生物质热解自调控一体化装置、冷凝器一、冷凝器二、生物质油收集池、引风机一和燃气燃烧腔，本装置采用独特的热解腔中的分层热解床，通过热解产生不凝气气体燃烧产生热量提供热解需要的热量，控制热解温度，实现了定向热解；采用独特的自调控腔，对热解产生生物质炭的温度(调控热量也来源于热解产生不凝气气体燃烧)进行调控，满足生物质热解混合气催化产高品质油的同时生物质炭(催化剂)又在不停的更新，不因催化剂失活引起的油的品质波动；将热解、热解气自调控(油提质)和生物质炭提质结合在一个装置内，装置新颖独特。

技术领域

本发明涉及生物质能源领域，具体地说是一种生物质热解自调控制备高品质生物油联产生物质炭装置及其工艺方法。

背景技术

随着化石资源的日益枯竭以及全社会对于可循环发展能源的大力支持，近些年来生物质能源技术得到了各国学者的广泛关注。其中生物质热解液化技术是可将生物质转化成液体、固体和气体产物，实现生物质高效利用的有效手段，也是当下应用较多的一种，生物质热解是指在没有空气(氧气)参与的条件下，用加热的方式使组成生物质的高分子聚合物裂解成低分子有机物，生成固体(焦炭)、液体产物(生物质油)和气体产物(合成气)的过程，这里面的液体产物，也称作生物油(生物质油)，是生物质热解的主要产物。生物油还具有原料来源广泛、可利用组分多、可再生、便于运输、能量密度较高等诸多特点，因而可作为传统化石能源的替代品，应用于能源燃料和化工行业，既能从中提取具有商业价值的化工原料，又能作为锅炉燃气轮机或内燃机的燃料。

传统热解得到的生物质油与矿物质油相比，生物质油中氧元素、水分和固体杂质含量较多，而且热值低、pH值小、有腐蚀性，性能也不够稳定。这是因为生物质油中的主要成分是酸、醇、醛、酮和酚类等含氧有机化合物，它们之间可能发生化学反应，特别是在长时间存放或受热后，生物质油的物理化学特性会迅速朝着不利于其应用的方向改变。由于品质和热稳定性都较差，因此生物质油在应用遇到了一系列的问题，这也制约了它的推广应用、商业化进程以及工业化发展。

近年来，一系列旨在提高生物油品质及其应用价值的工作在不断开展，包括催化热解、催化裂解和催化加氢等，也收到了一些积极的成果。但是，这些技术仍旧面临因催化剂的结焦失活带来的生产效率低下以及生产成本过高等问题，因此，如何在不增加生产成本基础上，提高生物质油的品质，减少含氧化合物，已成为领域内的前沿学者广泛关注的问题，也成为当前生物油改质过程中的首要任务之一。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种能够实现生产高品质生物质油的同时得到比表面积较高的生物质炭，显著提高经济效益和环境效益的生物质热解自调控制备高品质生物油联产生物质炭装置及其工艺方法，以解决现有生物质油制备技术存催化剂稳定性差、产品单一、热量利用效率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种生物质热解自调控制备高品质生物油联产生物质炭装置，包括生物质热解自调控一体化装置、冷凝器一、冷凝器二、生物质油收集池、引风机一和燃气燃烧腔，所述生物质热解自调控一体化装置包括一体化主体罐、进料组件、电动导杆组件和出碳螺旋管，一体化主体罐从上至下依次设置为热解腔、过渡腔和自调控腔，自调控腔的下部设置有热解混合气抽气室，进料组件设置在热解腔上、搅拌组件设置在一体化主体罐内，且其贯穿热解腔、过渡腔和自调控腔，出碳螺旋管设置在自调控腔的下端，热解混合气抽气室的热解产物出口与冷凝器一的气体入口相连，冷凝器一的气体出口与冷凝器二的气体入口相连，冷凝器二的气体出口与引风机一入口相连，冷凝器一的下部和冷凝器二的下部均与生物质油收集池相连，引风机一的出口与燃气燃烧腔进口相连，燃气燃烧腔出口分两路，一路与生物质热解自调控一体化装置的自调控腔相连，另一路与生物质热解自调控一体化装置的热解腔相连，自调控腔的一侧和热解腔的一侧均连接有引风机二，两路经过换热后烟气分别由各自相对应连接的引风机二引出排空，所述一体化主体罐中自调控腔的烟气用来调控生物质炭的温度，其热解腔的烟气用于提供热解需要的热量，其产生的高品质炭从出碳螺旋管底部设置的出炭口排出。