專利名稱：生物油及其用生物質(zhì)磁穩(wěn)定流化床反應(yīng)器中溫快速熱裂解制生物油的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物油及其用生物質(zhì)磁穩(wěn)定流化床反應(yīng)器中溫快速熱裂解制生物油的 方法，屬于生物質(zhì)工程中生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化中的中溫快速熱分解領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)快速熱裂解液化技術(shù)是當(dāng)今世界可再生能源發(fā)展領(lǐng)域中的前沿技術(shù)之一。產(chǎn)物以 生物油為主，可獲得原生物質(zhì)85% 90%的能量(是目前利用率最高的手段)。生物油除用 作燃料外，還可通過進(jìn)一步分離、提取、合成高附加值化工原料。目前用于生產(chǎn)生物油的熱裂解反應(yīng)器投入規(guī)模生產(chǎn)的有旋轉(zhuǎn)錐反應(yīng)器及其改進(jìn)型，流化 床反應(yīng)器等，但大都存在一定的缺點(diǎn)。如荷蘭Twente大學(xué)生物質(zhì)技術(shù)集團(tuán)的旋轉(zhuǎn)錐反應(yīng)器， 不需載氣，裝置容積小，生物油產(chǎn)率高，但設(shè)備運(yùn)行與維修復(fù)雜，能耗高。加拿大Waterloo 大學(xué)的流化床反應(yīng)器，設(shè)備工藝簡單，反應(yīng)強(qiáng)度大，傳熱傳質(zhì)速率高，溫度場均勻，但床料 易流失，易與物料結(jié)塊。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種生物油及其利用一種反應(yīng)器即生物質(zhì)磁穩(wěn)定流化床反應(yīng)器中 溫快速熱裂解制生物油的方法，該發(fā)明是利用一種新的反應(yīng)器即磁穩(wěn)定流化床反應(yīng)器制生物 油，克服傳統(tǒng)流化床反應(yīng)器的缺點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)工藝簡單穩(wěn)定，處理能力強(qiáng)，油產(chǎn)率高，能耗低的 特點(diǎn)。磁穩(wěn)定流化床是以磁性顆粒為床料，在軸向不隨時(shí)間變化的空間均勻磁場下形成的穩(wěn) 定床層。磁穩(wěn)定流化床兼有固定床和流化床的許多優(yōu)點(diǎn)。它可以像流化床那樣使用小顆粒固 體而不至于造成過高的壓力降，外加磁場的作用有效地控制了相間返混，細(xì)小顆粒的可流動(dòng) 性使得裝卸固體非常便利；可避免流化床操作中經(jīng)常出現(xiàn)的固體顆粒流失現(xiàn)象，也可避免固 定床中可能出現(xiàn)的局部熱點(diǎn)，同時(shí)可以在較寬范圍內(nèi)穩(wěn)定操作，還可以破碎結(jié)塊改善相間傳 質(zhì)。本發(fā)明的目的是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的-本發(fā)明的生物油中按質(zhì)量百分比含C〉71.1X、 H>7.3%、 0>16.6%、 N<0.1%，油粘 度〉10Wa.s，密度>1.10， pH值〉2.5，含水率<20%。采用國際先進(jìn)的中溫快速熱裂解技術(shù)，以磁穩(wěn)定流化床(床料細(xì)鐵砂粉，粒徑〈0.2mm。 外加磁場設(shè)置線圈，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化控制，提供均勻磁場。)為反應(yīng)器制生物油。生物質(zhì)在貧 氧氣體的流化作用下快速通過高溫磁穩(wěn)定床料，降低了物料停留時(shí)間，抑制了產(chǎn)物二次分解絲，來制作光子晶體光纖。所制作的光子晶體光纖的截面與圖33相同，外徑為120微米，氣孔直徑d為1.5微米，氣孔間距A為2.3微米，d/ △ =0.65。 MFD是2.5微米，光纖的損耗在1.55微米下為65dB/km， 零分散波長為1.55微米。將波長1.55微米、脈沖寬度0.5ps、峰值功率為30W的脈沖激勵(lì) 光入射到長度為50m的該光子晶體光纖中。在脈沖受到孤子效應(yīng) (soliton effect)的同時(shí)，觀測到隨著在光纖內(nèi)傳送，脈沖光譜向長波長 側(cè)偏移(孤子自相位移位)。圖36表示使用了本實(shí)施例16的光子晶體光纖的波長可變脈沖光 源。該光源是通過使入射脈沖的峰值功率變化，利用了光譜位移量變 化效果的波長可變脈沖光源。波長可變脈沖光源將光放大器902、長度 50m的本實(shí)施例16的光子晶體光纖903和可編程PLC(planer lightwave circuit:平面光路)合頻分頻器904縱向連接到以10GHz調(diào)制的脈沖 光源901上。進(jìn)一步，將光放大器905和長度50m的本實(shí)施例16的光子晶體光 纖906縱向連接到可編程PLC合頻分頻器(multi-demultiplexer:復(fù)用解 復(fù)用器)904的輸出上。通過這種結(jié)構(gòu)，波長可變脈沖光源以10 100Gbit/s的信道發(fā)送速率，以波長可變范圍為150nm(1550 1700nm)，輸出光脈沖。使用該光子晶體光纖，而制作與圖30相同結(jié)構(gòu)的波長轉(zhuǎn)換裝置。 作為光源，使用在1530 1560nm的波段中在lOOGHz間隔輸出32個(gè) 波的WDM信號(hào)的光源301 332和輸出1480nm的激勵(lì)光和1565nm 的激勵(lì)光的光源333。使用長度15m的實(shí)施例16的光子晶體光纖343， 在信號(hào)放大的同時(shí)，進(jìn)行波長統(tǒng)一轉(zhuǎn)換。對(duì)"80nm的激勵(lì)光的功率 50mW、 1565nm的激勵(lì)光的功率50mW，可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換效率為5dB， 帶寬70nm的波長統(tǒng)一轉(zhuǎn)換。另外，若將長度15m的本實(shí)施例16的光子晶體光纖適用于參照?qǐng)D 44的后述非線性光纖環(huán)型反射鏡中，通過門光的功率10mW，可以對(duì) 頻率80GHz、脈沖寬度8ps的高速調(diào)制后的信號(hào)光重復(fù)進(jìn)行信號(hào)光的 開關(guān)切換。圖37表示使用了本實(shí)施例16的光子晶體光纖的參數(shù)光放大器。
圖l為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的利用生物質(zhì)作為原料，采用磁穩(wěn)定流化床反應(yīng)器中溫快速熱裂解制生物油的技 術(shù)，原料經(jīng)預(yù)處理，中溫快速熱裂解，旋風(fēng)分離器氣、固分離，氣體冷凝、精制后得到生物 油(工藝流程圖如圖l所示)?，F(xiàn)以玉米芯為原料，對(duì)本發(fā)明的具體內(nèi)容加以詳細(xì)描述(1) 原料前處理-收集玉米芯，然后粉碎、千燥(含水率<8%)并制成粒徑小于2mm的物料顆粒。
(2) 貧氧氣體制備-空氣由空氣壓縮機(jī)導(dǎo)入貧氧氣體發(fā)生器，產(chǎn)生的貧氧氣體被壓入緩沖罐。從氣體緩沖罐 出來的氣體經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)分成兩路流量較大的主路進(jìn)入反應(yīng)器底部預(yù)熱，經(jīng)氣體分布板進(jìn) 入反應(yīng)器；流量較小的一路由料倉頂部通入，并順著物料一同進(jìn)入反應(yīng)器。
(3) 磁穩(wěn)定流化床反應(yīng)物料隨貧氧氣體通過螺旋進(jìn)料器進(jìn)入磁穩(wěn)定流化床反應(yīng)器中進(jìn)行快速熱裂解。進(jìn)料率為5kg/h。調(diào)節(jié)磁場強(qiáng)度，使床料正好被外加磁場限制于反應(yīng)器中，不外逸。貧氧氣體在反應(yīng)器內(nèi)一起流化床料和物料的混合物，并添加少量稀土化合物作為催化劑，以減少堿和鹽成分。
反應(yīng)器被外加電熱絲加熱到500'C，物料在高溫缺氧條件下發(fā)生熱降解，生成熱裂解蒸氣和 木炭。進(jìn)入反應(yīng)器的貧氧氣體與生成物一起離開反應(yīng)器，切向進(jìn)入旋風(fēng)分離器。熱解條件-壓力為1.25kPa，流化風(fēng)速0.25m/s。
(4) 產(chǎn)物收集-生物質(zhì)炭由旋風(fēng)分離器和集炭箱收集；油蒸氣通過冷凝器(冷凝器溫度維持在0'C)收 集于集油瓶中。氣體產(chǎn)物經(jīng)過濾器除去分子表面的焦油，用壓縮氣罐收集貯存。
(5) 產(chǎn)物精制-產(chǎn)物先進(jìn)行加氫反應(yīng)，CoMo作催化劑，壓力10Mpa，溫度30(TC，時(shí)間3min。隨后進(jìn) 行蒸餾精制，控制溫度約40(TC處理后，制成生物油。
生成物組成(質(zhì)量分?jǐn)?shù))生物油75%;木炭12%;氣體13%。生物油粘度〉106mPa.s，密 度1.40， pH值2.9,熱值32MJ/kg，含水率10%。生物油元素分析C含量72.1X， H含量 7.6%, 0含量16.8%, N含量0.05X。
權(quán)利要求
1、 一種生物油，其特征是生物油中按質(zhì)量百分比含C〉71.1%、 H>7.3%、 O〉 16.6%、 N<0.1%，油粘度〉106mPa.s，密度>1.10， pH值〉2.5，含水率<20%。
2、 一種用生物質(zhì)磁穩(wěn)定流化床反應(yīng)器中溫快速熱裂解制權(quán)利要求1所述的生物油 的方法，其特征是具體工藝步驟如下-(O原料前處理以生物質(zhì)為原料，然后粉碎、干燥至含水率〈8at^，制成粒徑小于2mm的物料顆粒；(2) 貧氧氣體制備空氣由空氣壓縮機(jī)導(dǎo)入貧氧氣體發(fā)生器，產(chǎn)生的貧氧氣體進(jìn)入氣體緩沖罐，氣體緩沖罐 出來的氣體經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)分成兩路流量較大的主路進(jìn)入反應(yīng)器底部預(yù)熱，經(jīng)氣體分布板進(jìn) 入反應(yīng)器；流量較小的一路由料倉頂部通入，并順著物料一同進(jìn)入反應(yīng)器；(3) 磁穩(wěn)定流化床反應(yīng)生物質(zhì)顆粒隨貧氧氣體通過螺旋進(jìn)料器進(jìn)入磁穩(wěn)定流化床反應(yīng)器中進(jìn)行快速熱裂解，進(jìn) 料率為5-10kg/h，調(diào)控磁場強(qiáng)度使床料正好被限制于反應(yīng)器中，貧氧氣體在反應(yīng)器內(nèi)流化床料和物料的一起混合，并添加原料量1 3ate/。的鑭-鈰稀土化合物作為催化劑，反應(yīng)器被加熱 到450—550'C之間，物料在高溫缺氧條件下降解，生成裂解蒸氣和木炭，熱解條件壓力為 1 1.4kPa，流化風(fēng)速0.20-0.30m/s;(4) 產(chǎn)物收集木炭由旋風(fēng)分離器和集炭箱收集；裂解蒸氣中的油蒸氣通過冷凝器收集于集油瓶中，冷凝器溫度維持在-i rc。裂解蒸氣中的不可凝氣體經(jīng)過濾器用壓縮氣罐收集貯存；(5) 產(chǎn)物精制油蒸汽的冷凝液經(jīng)用CoMo作催化劑，在壓力9 llMpa,溫度300-35(TC條件下簡單加 氫3 5min后，蒸餾處理，蒸餾溫度380 450°C，制成生物油。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用生物質(zhì)磁穩(wěn)定流化床反應(yīng)器中溫快速熱裂解制權(quán)利要 求l所述的生物油的方法，其特征是釆用磁穩(wěn)定流化床進(jìn)行生物質(zhì)的中溫快速熱裂解制生 物油，進(jìn)料率為5-10kg/h，床料細(xì)鐵砂粉，粒徑〈0.2mm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用生物質(zhì)磁穩(wěn)定流化床反應(yīng)器中溫快速熱裂解制權(quán)利要 求l所述的生物油的方法，其特征是所述生物質(zhì)為秸稈、樹葉、木屑和\或有機(jī)廢棄物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生物油及其用生物質(zhì)磁穩(wěn)定流化床反應(yīng)器中溫快速熱裂解制生物油的方法，本發(fā)明的生物油中按質(zhì)量百分比含C＞71.1％、H＞7.3％、O＞16.6％、N＜0.1％，油粘度＞10⁶mPa.s，密度＞1.10，pH值＞2.5，含水率＜20％。其方法是利用生物質(zhì)(秸稈、樹葉、木屑、有機(jī)廢棄物)在磁穩(wěn)定流化床反應(yīng)器中中溫快速熱裂解，經(jīng)旋風(fēng)分離器氣、固分離，氣體冷凝，冷凝液簡單加氫、蒸餾處理后得到生物油，產(chǎn)率達(dá)75％。生物油中含有豐富的化學(xué)品(酚、醛類物質(zhì))，有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本發(fā)明采用磁穩(wěn)定流化床中溫快速熱裂解工藝制生物油，取代了普通流化床反應(yīng)器。該技術(shù)以生物質(zhì)為原料，原料易得，價(jià)格便宜，工藝簡單，有良好的應(yīng)用和市場前景，并可有效解決環(huán)境問題，增加農(nóng)民收入，符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。
文檔編號(hào)C10G1/00GK101121895SQ20071014732
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月15日
發(fā)明者吉二旺 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古金驕特種新材料有限公司