生物質(zhì)下行床快速催化熱解反應(yīng)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種生物質(zhì)下行床快速催化熱解反應(yīng)器，包括：料斗、錐形分料器、輻射管、導(dǎo)料板和催化劑噴口，其中，料斗與熱解反應(yīng)器的物料入口相連；錐形分料器設(shè)置在物料入口的下方；輻射管沿?zé)峤夥磻?yīng)器的高度方向多層布置，每層具有多根沿水平方向彼此平行均勻分布的輻射管；導(dǎo)料板的上端固定在熱解反應(yīng)器的側(cè)壁上，并且導(dǎo)料板的下端以與熱解反應(yīng)器的側(cè)壁呈15°?45°夾角的方式向熱解反應(yīng)器內(nèi)部下方延伸；催化劑噴口設(shè)置在熱解反應(yīng)器豎直高度H的1/15H?2/3H區(qū)間內(nèi)，且位于導(dǎo)料板下端的正下方。該生物質(zhì)下行床快速催化熱解反應(yīng)器采用催化劑噴射均勻混合的方法進(jìn)行生物質(zhì)催化裂解，有效提高生物油產(chǎn)率，降低生物油pH值。
【專利說明】
生物質(zhì)下行床快速催化熱解反應(yīng)器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，具體而言，本發(fā)明涉及生物質(zhì)下行床快速催化熱解反應(yīng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]生物質(zhì)能是地球第四大資源，僅次于煤炭、石油、天然氣，同時(shí)也是儲(chǔ)量最大的可再生能源。生物質(zhì)具有分布廣泛、儲(chǔ)量豐富、可再生性、低污染性等特點(diǎn)，是最具潛力的化石能源替代能源之一。
[0003]目前，生物質(zhì)能的能源化利用方式主要以發(fā)酵生產(chǎn)燃料、沼氣，氣化，快速熱解，炭化為主。其中，發(fā)酵生產(chǎn)燃料、沼氣主要應(yīng)用草本植物，該技術(shù)生產(chǎn)周期長，產(chǎn)率較低等缺點(diǎn)限制其發(fā)展;氣化生產(chǎn)燃?xì)饧夹g(shù)則由于燃?xì)鉄嶂档?，多?yīng)用于發(fā)電、工業(yè)供氣方面，有一定的局限性;炭化技術(shù)得到的產(chǎn)品主要以固體生物炭為主，難以替代化石能源規(guī)?；瘧?yīng)用;快速熱解是指在無氧或限氧的條件下，將生物質(zhì)快速升溫至550°C左右，生成生物油、生物炭和熱解氣的過程。熱解技術(shù)是唯一一種將生物質(zhì)能源直接轉(zhuǎn)化為液體燃料的技術(shù)。然而，經(jīng)過熱解技術(shù)得到的生物油組分極為復(fù)雜，PH值較低、含氧量高、熱穩(wěn)定性較差、粘度大等缺點(diǎn)使得生物油難以直接利用和儲(chǔ)存。此外，生物油的后處理過程復(fù)雜、效果不佳且成本較高，使其難以工業(yè)化應(yīng)用。生物質(zhì)快速催化熱解的方法來提高生物油的產(chǎn)率、提升生物油品質(zhì)是目前生物質(zhì)能源化利用的主要方向。目前，生物質(zhì)快速催化熱解中催化劑主要以與原料混合添加、熱解油氣濾過催化層的方式為主，其中混合添加難以實(shí)現(xiàn)催化劑的均勻催化，濾過催化層的方式則需外加熱源保證催化層溫度，且催化層易結(jié)焦失活，催化劑不易更換。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種生物質(zhì)下行床快速催化熱解反應(yīng)器，利用該反應(yīng)器能有效提高生物油的產(chǎn)率及品質(zhì)，工藝簡(jiǎn)單，且適合工業(yè)化推廣。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種生物質(zhì)下行床快速催化熱解反應(yīng)器，包括:
[0006]料斗，所述料斗設(shè)置在所述熱解反應(yīng)器的頂部且與所述熱解反應(yīng)器的物料入口相連；
[0007]錐形分料器，所述錐形分料器設(shè)置在所述熱解反應(yīng)器的物料入口的下方；
[0008]輻射管，所述輻射管沿所述熱解反應(yīng)器的高度方向多層布置，每層具有多根沿水平方向彼此平行均勻分布的輻射管，其中，沿所述熱解反應(yīng)器的高度方向布置的輻射管彼此平行并且錯(cuò)開布置，輻射管根數(shù)的布置方式為:沿反應(yīng)器豎直方向，輻射管層中的根數(shù)依次為N、N+1、N、N+1，由此使得輻射管根數(shù)交替布置，N 2 I，其中，輻射管根數(shù)為N+1的輻射管層中，各輻射管的中心軸處于同一個(gè)第一水平面，輻射管根數(shù)為N的輻射管層中，各輻射管的中心軸處于同一個(gè)第二水平面，；
[0009]導(dǎo)料板，所述導(dǎo)料板的上端固定在所述熱解反應(yīng)器的側(cè)壁上，并且所述導(dǎo)料板的下端以與所述熱解反應(yīng)器的側(cè)壁呈15°-45°夾角的方式向所述熱解反應(yīng)器內(nèi)部下方延伸，其中，所述導(dǎo)料板的上端處于所述第一水平面上，所述導(dǎo)料板的下端處于所述第二水平面上；
[0010]催化劑噴口，所述催化劑噴口設(shè)置在所述熱解反應(yīng)器豎直高度H的1/15H-2/3H區(qū)間內(nèi)，且位于所述導(dǎo)料板下端的正下方，其中，所述催化劑噴口被設(shè)置成使得催化劑噴入方向與輻射管長度方向垂直。
[0011]采用上述實(shí)施例的生物質(zhì)下行床快速催化熱解反應(yīng)器，將生物質(zhì)原料輸送至料斗中，生物質(zhì)原料經(jīng)錐形分料器分離后均勻下落，下落過程中生物質(zhì)原料與輻射管直接接觸，同催化劑采用催化劑噴口噴入，使催化劑與物料及熱解油氣充分接觸，發(fā)生快速催化裂解反應(yīng)，提尚催化效率。
[0012]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的生物質(zhì)下行床快速催化熱解反應(yīng)器還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0013]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述熱解反應(yīng)器的熱解油氣出口設(shè)置在所述熱解反應(yīng)器側(cè)壁的底部。進(jìn)而熱解油氣排出過程可帶動(dòng)生物質(zhì)原料，保證生物質(zhì)原料依次通過催化熱解區(qū)和二次催化熱解區(qū)，完成催化熱解反應(yīng)。
[0014]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，上述實(shí)施例的生物質(zhì)下行床快速催化熱解反應(yīng)器，進(jìn)一步包括:
[0015]螺旋出料機(jī)，所述螺旋出料機(jī)與所述熱解反應(yīng)器的生物炭出口相連。進(jìn)而提高生物炭的排出效率。
[0016]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述熱解反應(yīng)器的側(cè)壁周圍設(shè)置有保溫層。進(jìn)而提高能源的利用率。
【附圖說明】
[0017]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的生物質(zhì)下行床快速催化熱解反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種生物質(zhì)下行床快速催化熱解反應(yīng)器。根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例的生物質(zhì)下行床快速催化熱解反應(yīng)器，包括:料斗、錐形分料器、輻射管、導(dǎo)料板和催化劑噴口，其中，料斗設(shè)置在熱解反應(yīng)器的頂部且與熱解反應(yīng)器的物料入口相連;錐形分料器設(shè)置在熱解反應(yīng)器的物料入口的下方;輻射管沿?zé)峤夥磻?yīng)器的高度方向多層布置，每層具有多根沿水平方向彼此平行均勻分布的輻射管，其中，沿?zé)峤夥磻?yīng)器的高度方向布置的輻射管彼此平行并且錯(cuò)開布置，輻射管根數(shù)的布置方式為:沿反應(yīng)器豎直方向，輻射管層中的根數(shù)依次為N、N+1、N、N+1，由此使得輻射管根數(shù)交替布置，N2 1，其中，輻射管根數(shù)為N+1的輻射管層中，各輻射管的中心軸處于同一個(gè)第一水平面，輻射管根數(shù)為N的輻射管層中，各輻射管的中心軸處于同一個(gè)第二水平面，；導(dǎo)料板的上端固定在熱解反應(yīng)器的側(cè)壁上，并且導(dǎo)料板的下端以與熱解反應(yīng)器的側(cè)壁呈15°-45°夾角的方式向熱解反應(yīng)器內(nèi)部下方延伸，其中，導(dǎo)料板的上端處于第一水平面上，導(dǎo)料板的下端處于第二水平面上;催化劑噴口設(shè)置在熱解反應(yīng)器豎直高度H的1/15H-2/3H區(qū)間內(nèi)，且位于導(dǎo)料板下端的正下方，其中，催化劑噴口被設(shè)置成使得催化劑噴入方向與輻射管長度方向垂直。
[0020]采用上述實(shí)施例的生物質(zhì)下行床快速催化熱解反應(yīng)器，將生物質(zhì)原料輸送至料斗中，生物質(zhì)原料經(jīng)錐形分料器分離后均勻下落，下落過程中生物質(zhì)原料與輻射管直接接觸，同催化劑采用催化劑噴口噴入，使催化劑與物料及熱解油氣充分接觸，發(fā)生快速催化裂解反應(yīng)，提尚催化效率。
[0021]下面參考圖1詳細(xì)描述本發(fā)明具體實(shí)施例的生物質(zhì)下行床快速催化熱解反應(yīng)器。根據(jù)本發(fā)明具體實(shí)施例的生物質(zhì)下行床快速催化熱解反應(yīng)器100，包括:料斗10、錐形分料器20、輻射管30、導(dǎo)料板40和催化劑噴口 50。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，料斗10設(shè)置在熱解反應(yīng)器100的頂部且與熱解反應(yīng)器的物料入口 11相連。由此可以生物質(zhì)的加入。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，生物質(zhì)粒徑范圍為
0.5mm-6mm0
[0023]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，錐形分料器20設(shè)置在熱解反應(yīng)器100的物料入口I的下方。由此可以將物料均勻分成兩部分，進(jìn)而均勻地進(jìn)入熱解反應(yīng)器100內(nèi)。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，輻射管沿30沿?zé)峤夥磻?yīng)器100的高度方向多層布置，每層具有多根沿水平方向彼此平行均勻分布的輻射管，其中，沿所述熱解反應(yīng)器的高度方向布置的輻射管彼此平行并且錯(cuò)開布置，輻射管根數(shù)的布置方式為:沿反應(yīng)器豎直方向，輻射管層中的根數(shù)依次為1奸1、1奸1，由此使得輻射管根數(shù)交替布置42 1，其中，輻射管根數(shù)為N+1的輻射管層中，各輻射管的中心軸處于同一個(gè)第一水平面，輻射管根數(shù)為N的輻射管層中，各輻射管的中心軸處于同一個(gè)第二水平面。如圖中所示。由此，通過設(shè)置上述排布方式的輻射管沿30使得生物質(zhì)原料在下降的過程中與蓄熱式輻射管充分接觸，實(shí)現(xiàn)快速裂解。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，導(dǎo)料板40設(shè)置在熱解反應(yīng)器100的側(cè)壁上，具體地，導(dǎo)料板40的上端固定在熱解反應(yīng)器100的側(cè)壁上，并且導(dǎo)料板的下端以與熱解反應(yīng)器100的側(cè)壁呈15°-45°夾角(Θ)的方式向熱解反應(yīng)器100內(nèi)部下方延伸，其中，導(dǎo)料板的上端處于第一水平面上，導(dǎo)料板的下端處于第二水平面上。由此，可以由N+1的輻射管層上滑落的生物質(zhì)經(jīng)過導(dǎo)料板40可以全部落到N的輻射管層上，避免生物質(zhì)直接貼著熱解反應(yīng)器100的側(cè)壁滑落，進(jìn)而可以提高輻射管對(duì)生物質(zhì)的加熱效率，進(jìn)而提高熱解效果。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，催化劑噴口50設(shè)置在熱解反應(yīng)器100豎直高度H的I/15H-2/3H區(qū)間內(nèi)，且位于所述導(dǎo)料板下端的正下方，如圖1所示。其中，催化劑噴□被設(shè)置成使得催化劑噴入方向與輻射管長度方向垂直。由此，催化劑噴口 50即位于導(dǎo)料板40正下方，進(jìn)而可以避免下落的生物質(zhì)堵塞催化劑噴口 50。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，催化劑噴口50通過噴入的方式加入催化劑，采用的載氣可以為氮?dú)獾榷栊詺怏w，催化劑噴入速度可以為lm/s-4.5m/s。根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，通過上述催化劑噴口 50噴入催化劑，催化劑從催化劑噴口 50噴入生物質(zhì)下行床快速催化熱解反應(yīng)器內(nèi)，可以有效提高生物質(zhì)熱解效果。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述熱解反應(yīng)器的熱解油氣出口12設(shè)置在所述熱解反應(yīng)器100側(cè)壁的底部。進(jìn)而熱解油氣排出過程可帶動(dòng)生物質(zhì)原料，保證生物質(zhì)原料催化熱解反應(yīng)。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，上述實(shí)施例的生物質(zhì)下行床快速催化熱解反應(yīng)器100，還可以進(jìn)一步包括:螺旋出料機(jī)60，所述螺旋出料機(jī)60與所述熱解反應(yīng)器100的生物炭出口13相連。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例，所述熱解反應(yīng)器的側(cè)壁周圍設(shè)置有保溫層。由此可以避免熱量散失，提高熱解效率。
[0031]采用上述實(shí)施例的生物質(zhì)下行床快速催化熱解反應(yīng)器，將生物質(zhì)原料輸送至料斗中，生物質(zhì)原料經(jīng)錐形分料器分離后均勻下落，下落過程中生物質(zhì)原料與輻射管直接接觸，同時(shí)由催化劑噴口噴入催化劑，開始發(fā)生快速催化裂解反應(yīng);熱解油氣由下行床快速催化熱解裝置底部的熱解油氣出口排出，經(jīng)凈化單元處理后得到生物油與裂解燃?xì)?；生物炭由下行床快速催化熱解裝置底部經(jīng)螺旋出料器排出。
[0032]實(shí)施例1
[0033]木肩經(jīng)干燥處理后運(yùn)送至料倉斗，木肩經(jīng)料斗自由下落至下行床熱解反應(yīng)器中，通過錐形分料器、輻射管雙重布料后，同時(shí)催化劑由催化劑噴口噴出，木肩在下落過程中同時(shí)發(fā)生催化熱解，熱解油氣由熱解油氣出口排出，生物炭由螺旋出料器排出。
[0034]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0035]此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。
[0036]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體;可以是機(jī)械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0037]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0038]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明書中，對(duì)上述術(shù)語的示意性表述不必針對(duì)的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以將本說明書中描述的不同實(shí)施例或示例以及不同實(shí)施例或示例的特征進(jìn)行結(jié)合和組合。
[0039]盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種生物質(zhì)下行床快速催化熱解反應(yīng)器，其特征在于，包括: 料斗，所述料斗設(shè)置在所述熱解反應(yīng)器的頂部且與所述熱解反應(yīng)器的物料入口相連； 錐形分料器，所述錐形分料器設(shè)置在所述熱解反應(yīng)器的物料入口的下方； 輻射管，所述輻射管沿所述熱解反應(yīng)器的高度方向多層布置，每層具有多根沿水平方向彼此平行均勻分布的輻射管，其中，沿所述熱解反應(yīng)器的高度方向布置的輻射管彼此平行并且錯(cuò)開布置，輻射管根數(shù)的布置方式為:沿所述熱解反應(yīng)器豎直方向，輻射管層中的根數(shù)依次為N、N+1、N、N+1，由此使得輻射管根數(shù)交替布置，N 2 I，其中，輻射管根數(shù)為N+1的輻射管層中，各輻射管的中心軸處于同一個(gè)第一水平面，輻射管根數(shù)為N的輻射管層中，各輻射管的中心軸處于同一個(gè)第二水平面； 導(dǎo)料板，所述導(dǎo)料板的上端固定在所述熱解反應(yīng)器的側(cè)壁上，并且所述導(dǎo)料板的下端以與所述熱解反應(yīng)器的側(cè)壁呈15°-45°夾角的方式向所述熱解反應(yīng)器內(nèi)部下方延伸，其中，所述導(dǎo)料板的上端處于所述第一水平面上，所述導(dǎo)料板的下端處于所述第二水平面上；催化劑噴口，所述催化劑噴口設(shè)置在所述熱解反應(yīng)器豎直高度H的1/15H-2/3H區(qū)間內(nèi)，且位于所述導(dǎo)料板下端的正下方，其中，所述催化劑噴口被設(shè)置成使得催化劑噴入方向與輻射管長度方向垂直。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)下行床快速催化熱解反應(yīng)器，其特征在于，所述熱解反應(yīng)器的熱解油氣出口設(shè)置在所述熱解反應(yīng)器側(cè)壁的底部。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)下行床快速催化熱解反應(yīng)器，其特征在于，進(jìn)一步包括: 螺旋出料機(jī)，所述螺旋出料機(jī)與所述熱解反應(yīng)器的生物炭出口相連。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)下行床快速催化熱解反應(yīng)器，其特征在于，所述熱解反應(yīng)器的側(cè)壁周圍設(shè)置有保溫層。
【文檔編號(hào)】C10G1/08GK105861022SQ201610293582
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月5日
【發(fā)明人】趙延兵, 陳水渺, 姜朝興, 薛遜, 吳道洪
【申請(qǐng)人】北京神霧環(huán)境能源科技集團(tuán)股份有限公司