CN103396820A - 一种生物质热解制备生物油的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生物质热解制备生物油的方法，属于生物质能源化利用技术领域。首先将收集的生物质进行破碎、筛分等工艺进行预处理，处理后得到的颗粒送入快速热解反应器，在设定的温度下进行一定时间的快速热解反应，反应产物直接进行冷凝，冷凝产物经液固分离得到生物油和固化炭，固体炭和不可冷凝气体作为燃料。本发明有利于将生物油中的重油组分分离，提高生物油品质，实现重油的分离和利用，而且制备的生物油组分少，高值含量组分高。

Description

一种生物质热解制备生物油的方法
技术领域
本发明涉及一种生物质热解制备生物油的方法，属于生物质能源化利用技术领域。
背景技术
随着石油、煤炭等化石资源储量的逐渐减少，将低值生物质资源转化为能源及化工原料以补充和替代化石原料，已经成为世界各国的重要发展方向。热解技术可以将生物质材料转换制备为高品质的生物油、燃气和生物炭，具有广阔的市场前景和重要的社会价值。
生物质热解是指在缺氧的条件下，将生物质高温裂解为热解气和固体炭，之后再将热解气体进行迅速冷却得到生物油的过程，其主产物为生物油，副产物为固体炭和不可冷凝气体。农林生物质快速热裂解必须满足三个基本条件：中等的热裂解温度（450～650℃）、较高的生物质颗粒升温速率（102～104K/s）和较短的气体停留时间（0.2～3s）。
该技术的关键点之一是生物质热解产生的热解气要在极短的时间内进行快速冷却，以缩短热解气的停留时间，防止二次反应的发生，减少生物油组分，提高生物油中高值组分含量。现有生物质热解技术多在生物质热解后需要先对热解气和固体炭进行分离，再将分离除去固体炭的气体进行冷却得到生物油。在此过程中热解气停留时间长，在气固分离装置中会发生二次反应，使得生物油组分多，且高值组分含量低。
发明内容
本发明的目的是提出一种生物质热解制备生物油的方法，改变已有的通过生物质热解制备生物油的方法，以使制备的生物油组分少，高值组分含量高。
本发明提出的生物质热解制备生物油的方法，包括以下步骤：
（1）将生物质破碎后筛分，得到粒径为1～3毫米的生物质颗粒；
（2）将上述生物质颗粒送入流化床式快速热解反应器中，在500～600℃下，加热1～3秒，进行快速热解反应，得到含有热解气和固体炭的反应产物；
（3）将上述反应产物快速冷凝至30～50℃，热解气中的可冷凝气体经冷凝后与固体炭形成液固混合物，将热解气中的不可冷凝气体导出；
（4）对上述冷凝形成的液固混合物进行分离，得到的液体成为生物油，分离得到的固体产物成为燃料；
（5）对上述导出的不可冷凝气体进行净化，净化后的不可冷凝气体作为燃气或作为步骤（2）的流化气体。
本发明提出的生物质热解制备生物油的方法，其优点是：本发明方法对生物质热解产物，先进行冷凝再进行分离，得到生物油，因此制备的生物油组分少，高值含量组分高。其中固体炭与生物油中的重油组分混合形成类凝胶成分，有利于将生物油中的重油组分分离，提高了生物油品质，实现重油的分离。本发明方法中，分离出的固体炭与重油组分形成的类凝胶成分作为燃料，一方面能提高固体炭的燃烧热值，同时也实现了重油组分的利用。其中的固体炭起到一定的吸附作用，能有效减少热解尾气中焦油的含量，降低生物质热解焦油在生产过程中的堵塞问题，提高了设备的生产效率。
具体实施方式
本发明提出的生物质热解制备生物油的方法，包括以下步骤：
（1）将生物质破碎后筛分，得到粒径为1～3毫米的生物质颗粒；
（2）将上述生物质颗粒送入流化床式快速热解反应器中，在500～600℃下，加热1～3秒，进行快速热解反应，得到含有热解气和固体炭的反应产物；
（3）将上述反应产物快速冷凝至30～50℃，热解气中的可冷凝气体经冷凝后与固体炭形成液固混合物，将热解气中的不可冷凝气体导出；
（4）对上述冷凝形成的液固混合物进行分离，得到的液体成为生物油，分离得到的固体产物成为燃料；
（5）对上述导出的不可冷凝气体进行净化，净化后的不可冷凝气体作为燃气或作为步骤（2）的流化气体。
本发明提出的生物质热解制备生物油的方法，将收集的生物质首先进行预处理，即进行破碎、筛分等工艺处理，处理后得到生物质颗粒。将生物质颗粒送入流化床式快速热解反应器中，在设定的温度（500～600℃）下进行一定时间（1～3秒）的快速热解反应，反应产物直接进行冷凝，冷凝后得到液固混合物和不可冷凝气体。液固混合物经过分离后得到生物油和固体炭，不可冷凝气体经过净化后被分成两股，其中一股作为燃气在设定温度（1000～1200℃）下燃烧，燃烧后的尾气给所述的热解反应器供热，之后排空，另一股作为载气被加热到指定温度（650～750℃）后进入快速热解反应器作为流化气体。本方法中的冷凝过程可以采用直喷式接触冷凝，所用的喷淋介质为由本发明方法得到的经过冷却的生物油（温度为30～50℃）。
本发明方法的一个实施例中，将生物质经过破碎、筛分后得到粒径为2mm直径的颗粒。
颗粒由螺旋进料器送入流化床式快速热解反应器，流化床反应器温度为550℃，调整载气流量使热解蒸汽在反应器中的停留时间约为1秒。热解蒸产物从快速热解反应器出来后直接进入直喷式冷凝塔中进行冷凝，冷凝得到的产物留存在塔底部，其中轻油组分经由循环泵和换热器送至塔顶部作为喷淋介质喷入塔内对进入塔中的热解气体进行冷凝，控制换热器工用效率以保证塔底部生物油的温度在50℃左右，不可冷凝气体从塔顶导出。累积到一定量的生物油与固体炭混合物从塔底导出到分离器中进行分离，得到生物油与固体炭与重油混合的类凝胶成分。从冷凝塔中出来的不可冷凝气体先经过过虑器进行过虑，之后再经过电捕焦油器进行净化，净化后的气体经罗茨风机后一部分送入载气加热炉燃烧，另一部分作为载气经载气加热炉加热后进入快速热解反应器。载气加热炉的燃烧温度在1100℃左右，燃烧后的尾气先进入炭化炉外壳对其进行加热，以保证炭化炉反应温度在280℃左右，从炭化炉外壳出来后直接排入大气。
以上仅为本发明的较佳实施例，但本发明实施的范围并不受其限制。

Claims (1)

1.一种生物质热解制备生物油的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
（1）将生物质破碎后筛分，得到粒径为1～3毫米的生物质颗粒；
（2）将上述生物质颗粒送入流化床式快速热解反应器中，在500～600℃下，加热1～3秒，进行快速热解反应，得到含有热解气和固体炭的反应产物；
（3）将上述反应产物快速冷凝至30～50℃，热解气中的可冷凝气体经冷凝后与固体炭形成液固混合物，将热解气中的不可冷凝气体导出；
（4）对上述冷凝形成的液固混合物进行分离，得到的液体成为生物油，分离得到的固体产物成为燃料；
（5）对上述导出的不可冷凝气体进行净化，净化后的不可冷凝气体作为燃气或作为步骤（2）的流化气体。
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