一種生物質(zhì)熱解和催化裂解系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)創(chuàng)造屬于生物質(zhì)熱解技術(shù)領(lǐng)域，主要是一種基于蓄熱式輻射管加熱的生物質(zhì)熱解和催化裂解系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：熱解料斗、第一進料裝置、熱解和催化裂解反應(yīng)器、裂解氣旋風(fēng)分離器、噴淋塔和燃氣罐等部件，其中，熱解和催化裂解反應(yīng)器包括有進料口、熱解室、裂解室和裂解氣出口，以及：蓄熱式輻射管、隔熱磚墻、催化劑加入裝置和連通構(gòu)件。該反應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，溫度分布均勻，加熱效果好，熱解室產(chǎn)生的油氣，可在裂解室進行深度裂解，大分子的焦油分子裂解為小分子的氣態(tài)烴類，該反應(yīng)系統(tǒng)可產(chǎn)生大量的裂解氣產(chǎn)品，避免了熱解油含塵的問題，真正實現(xiàn)了化石燃料的清潔高效利用。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)創(chuàng)造屬于生物質(zhì)熱解
，主要是一種基于蓄熱式輻射管加熱的生物質(zhì)熱解和催化裂解系統(tǒng)，以制取清潔可燃氣。
技術(shù)介紹
生物質(zhì)能是地球第四大資源，同時也是儲量最大的可再生能源。生物質(zhì)具有分布廣泛、儲量豐富、可再生性、低污染性等特點，是最具潛力的化石能源替代能源之一。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)率較低等缺點限制其發(fā)展；氣化生產(chǎn)燃氣技術(shù)則由于燃氣熱值低，多應(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)模化應(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℃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、粘度大等缺點使得生物油難以直接利用和儲存。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。因此，如何設(shè)計一種高效除塵、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工藝流程都簡單的系統(tǒng)成為本領(lǐng)域亟需解決的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，設(shè)計并開發(fā)出一種生物質(zhì)蓄熱式下行床熱解和催化裂解反應(yīng)系統(tǒng)，該反應(yīng)系統(tǒng)可進行熱解和裂解兩種作業(yè)，熱解室產(chǎn)生的油氣，可以進入裂解室進行深度催化裂解，將大分子的焦油分子裂解為小分子的氣態(tài)烴類，該反應(yīng)器可產(chǎn)生大量的裂解氣，從而避免了生產(chǎn)熱解油難以利用的問題，真正實現(xiàn)了生物質(zhì)的清潔高效利用。為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案為：有鑒于此，本專利技術(shù)提供了一種生物質(zhì)熱解和催化裂解系統(tǒng)。根據(jù)本專利技術(shù)的實施例，該系統(tǒng)包括：熱解料斗；第一進料裝置，所述第一進料裝置與所述熱解料斗連接；熱解和催化裂解反應(yīng)器，包括：進料口、熱解室、裂解室和裂解氣出口,所述進料口設(shè)置在所述熱解室的頂壁上，所述裂解氣出口設(shè)置在所述裂解室的側(cè)壁上，以及：蓄熱式輻射管，所述蓄熱式輻射管沿所述熱解反應(yīng)器的高度方向多層布置在所述熱解室和所述裂解室內(nèi)部，每層具有多根沿水平方向布置的所述蓄熱式輻射管；隔熱磚墻，所述隔熱磚墻設(shè)置在反應(yīng)器橫向?qū)挾鹊?/3處，豎直地貫穿于所述反應(yīng)器內(nèi)，將所述反應(yīng)器的內(nèi)部空間分隔成所述熱解室和所述裂解室；催化劑加入裝置，其與所述裂解室連接，用于將裂解催化劑施加于所述裂解室中；連通構(gòu)件，所述連通構(gòu)件設(shè)置在所述隔熱磚墻的下部，用于將所述熱解室產(chǎn)生的油氣，通過所述連通構(gòu)件，通入到所述裂解室；裂解氣旋風(fēng)分離器，所述裂解氣旋風(fēng)分離器分別與所述裂解氣出口、半焦輸送裝置和噴淋塔相連；噴淋塔，所述噴淋塔與所述裂解氣旋風(fēng)分離器連接；燃氣罐，所述燃氣罐與所述噴淋塔連接。專利技術(shù)人發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本專利技術(shù)實施例的該反應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，溫度分布均勻，加熱效果好，熱解室產(chǎn)生的油氣，可在裂解室進行深度裂解，大分子的焦油分子裂解為小分子的氣態(tài)烴類，該反應(yīng)系統(tǒng)可產(chǎn)生大量的裂解氣產(chǎn)品，避免了熱解油含塵的問題，真正實現(xiàn)了化石燃料的清潔高效利用。此外，一個爐體內(nèi)可進行兩種作業(yè)，合二為一，生物質(zhì)利用率高，節(jié)省建造成本和占地面積。而且該反應(yīng)器采用了蓄熱式輻射管加熱技術(shù)無需氣、固熱載體加熱，提高了反應(yīng)器的熱效率的同時簡化了系統(tǒng)工藝。根據(jù)本專利技術(shù)的實施例，所述連通構(gòu)件為設(shè)置在所述隔熱磚墻上的包括多個孔的孔帶；或者，所述連通構(gòu)件為所述隔熱磚墻縱向長度上，位于下部位置的開口。根據(jù)本專利技術(shù)的實施例，所述隔熱磚墻的厚度為5-15cm，所述孔帶的高度為3-15cm，所述孔的直徑為1-3cm，所述開口的高度為3-15cm。根據(jù)本專利技術(shù)的實施例，該系統(tǒng)進一步包括：氣化爐，所述氣化爐一端與所述蓄熱式輻射管的燃氣入口相連，另一端與所述半焦輸送裝置相連。根據(jù)本專利技術(shù)的實施例，該系統(tǒng)還可以包括：加料斗；第二進料裝置，其與所述加料斗相連；干燥裝置，其分別與所述第二進料裝置和所述蓄熱式輻射管上的煙氣出口連接；干燥旋風(fēng)分離器，其分別與所述干燥裝置和所述熱解料斗相連接；尾氣凈化裝置，其與所述干燥旋風(fēng)分離器相連接。根據(jù)本專利技術(shù)的實施例，催化劑加入裝置可以包括：催化劑料斗；催化劑主管，所述催化劑主管與所述催化劑料斗相連；催化劑支管，所述催化劑支管與所述催化劑主管相連通，所述催化劑支管穿過所述反應(yīng)器裂解室的壁并延伸至所述裂解室內(nèi)部；至少一個催化劑噴射件，所述催化劑噴射件設(shè)置在所述催化劑支管上，且位于所述裂解室內(nèi)部；優(yōu)選的，所述催化劑支管為多個并沿所述催化劑主管的長度方向彼此平行布置，所述催化劑支管設(shè)置在所述蓄熱式輻射管的層間；優(yōu)選的，所述催化劑噴射件包括催化劑噴出管道和設(shè)置在所述催化劑噴出管道上的噴嘴，所述噴嘴上設(shè)置有調(diào)節(jié)閥。根據(jù)本專利技術(shù)的實施例，所述熱解料斗通過所述第一進料裝置與所述進料口相連；進一步還包括半焦出口，其設(shè)置在所述熱解室的下部，所述半焦出口與所述半焦輸送裝置連接。在本專利技術(shù)的另一個方面，本專利技術(shù)提供了一種利用前面所述的系統(tǒng)進行熱解和催化裂解的方法。根據(jù)本專利技術(shù)的實施例，該方法包括以下步驟：a.將顆粒生物質(zhì)通過所述第一進料裝置及所述進料口加入到所述反應(yīng)器中，在所述反應(yīng)器的所述熱解室中完成熱解過程；b.熱解產(chǎn)生的油氣通過所述反應(yīng)器隔熱磚墻上設(shè)置的所述連通構(gòu)件，進入到所述反應(yīng)器的所述裂解室；c.熱解產(chǎn)生的油氣進入到所述裂解室內(nèi)，所述催化劑加入裝置將催化劑噴灑于所述裂解室中，所述熱解油氣在所述裂解室內(nèi)完成裂解過程，產(chǎn)生裂解氣；d.所述裂解氣通過所述裂解氣出口進入到所述裂解氣旋風(fēng)分離器中，對所述裂解氣進行除塵凈化處理，經(jīng)所述裂解氣旋風(fēng)分離器分離下來的細塵通過所述半焦輸送裝置進入所述氣化爐氣化；e.經(jīng)過除塵后的裂解氣進入所述噴淋塔中，對裂解氣進行洗滌凈化處理；f.經(jīng)過凈化的凈裂解氣進入所述燃氣罐中儲存。根據(jù)本專利技術(shù)的實施例，所述步驟a中，所述顆粒生物質(zhì)從所述反應(yīng)器上部的進料口加入到所述反應(yīng)器中，并被所述反應(yīng)器內(nèi)的所述蓄熱式輻射管打散，熱解半焦從所述反應(yīng)器底部的半焦出口排出；所述顆粒生物質(zhì)被所述反應(yīng)器熱解室中的所述蓄熱式輻射管加熱到500-600℃，所述步驟b中，熱解油氣被所述反應(yīng)器裂解室中的所述蓄熱式輻射管加熱到600-900℃，所述步驟c中，所述催化劑通過所述催化劑噴射件均勻地噴灑于所述裂解室中；根據(jù)本專利技術(shù)的實施例，所述顆粒生物質(zhì)的粒度為20mm以下。本專利技術(shù)至少具有以下有益效果：1）采取蓄熱式輻射管移動床工藝，反應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，溫度分布均勻，加熱...

【技術(shù)保護點】
一種生物質(zhì)熱解和催化裂解系統(tǒng)，其特征在于，包括：熱解料斗；第一進料裝置，所述第一進料裝置與所述熱解料斗連接；熱解和催化裂解反應(yīng)器，包括：進料口、熱解室、裂解室和裂解氣出口,?所述進料口設(shè)置在所述熱解室的頂壁上，所述裂解氣出口設(shè)置在所述裂解室的側(cè)壁上；以及：蓄熱式輻射管，所述蓄熱式輻射管沿所述熱解反應(yīng)器的高度方向多層布置在所述熱解室和所述裂解室內(nèi)部，每層具有多根沿水平方向布置的所述蓄熱式輻射管；隔熱磚墻，所述隔熱磚墻設(shè)置在反應(yīng)器橫向?qū)挾鹊?/3處，豎直地貫穿于所述反應(yīng)器內(nèi)，將所述反應(yīng)器的內(nèi)部空間分隔成所述熱解室和所述裂解室；催化劑加入裝置，其與所述裂解室連接，用于將裂解催化劑施加于所述裂解室中；連通構(gòu)件，所述連通構(gòu)件設(shè)置在所述隔熱磚墻的下部，用于將所述熱解室產(chǎn)生的油氣，通過所述連通構(gòu)件，通入到所述裂解室；裂解氣旋風(fēng)分離器，所述裂解氣旋風(fēng)分離器分別與所述裂解氣出口、半焦輸送裝置和噴淋塔相連，；噴淋塔，所述噴淋塔與所述裂解氣旋風(fēng)分離器連接；燃氣罐，所述燃氣罐與所述噴淋塔連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種生物質(zhì)熱解和催化裂解系統(tǒng)，其特征在于，包括：
熱解料斗；
第一進料裝置，所述第一進料裝置與所述熱解料斗連接；
熱解和催化裂解反應(yīng)器，包括：進料口、熱解室、裂解室和裂解氣出口,所述進料口設(shè)
置在所述熱解室的頂壁上，所述裂解氣出口設(shè)置在所述裂解室的側(cè)壁上；以及：
蓄熱式輻射管，所述蓄熱式輻射管沿所述熱解反應(yīng)器的高度方向多層布置在所述熱解
室和所述裂解室內(nèi)部，每層具有多根沿水平方向布置的所述蓄熱式輻射管；
隔熱磚墻，所述隔熱磚墻設(shè)置在反應(yīng)器橫向?qū)挾鹊?/3處，豎直地貫穿于所述反應(yīng)器
內(nèi)，將所述反應(yīng)器的內(nèi)部空間分隔成所述熱解室和所述裂解室；
催化劑加入裝置，其與所述裂解室連接，用于將裂解催化劑施加于所述裂解室中；
連通構(gòu)件，所述連通構(gòu)件設(shè)置在所述隔熱磚墻的下部，用于將所述熱解室產(chǎn)生的油氣，
通過所述連通構(gòu)件，通入到所述裂解室；
裂解氣旋風(fēng)分離器，所述裂解氣旋風(fēng)分離器分別與所述裂解氣出口、半焦輸送裝置和
噴淋塔相連，；
噴淋塔，所述噴淋塔與所述裂解氣旋風(fēng)分離器連接；
燃氣罐，所述燃氣罐與所述噴淋塔連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述連通構(gòu)件為設(shè)置在所述隔熱磚墻上的
包括多個孔的孔帶；或者，所述連通構(gòu)件為所述隔熱磚墻縱向長度上，位于下部位置的開
口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述隔熱磚墻的厚度為5-15cm，所述孔帶
的高度為3-15cm，所述孔的直徑為1-3cm，所述開口的高度為3-15cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括：氣化爐，所述氣化
爐一端與所述蓄熱式輻射管的燃氣入口相連，另一端與所述半焦輸送裝置相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括：
加料斗；
第二進料裝置，其與所述加料斗相連；
干燥裝置，其分別與所述第二進料裝置和所述蓄熱式輻射管上的煙氣出口連接；
干燥旋風(fēng)分離器，其分別與所述干燥裝置和所述熱解料斗相連接；
尾氣凈化裝置，其與所述干燥旋風(fēng)分離器相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的系統(tǒng)，催化劑加入裝置包括：催化劑料斗；催化劑
主管，所述催化劑主管與所述催化劑料斗相連；催化劑支管，所述催化劑支管與所述催...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：耿層層，陳水渺，肖磊，薛遜，吳道洪，
申請(專利權(quán))人：北京神霧環(huán)境能源科技集團股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11