CN101108970B - 生物质与煤快速共热解制备液体燃料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明生物质与煤快速共热解制备液体燃料的方法属于能源化工技术领域，其反应系统由提升管燃烧反应器(10)和生物质/煤快速共热解反应器两大部分构成，两部分通过固体热载体的循环联结。热解反应器由上部热解反应器混合段(5)、中部热解反应器并流热解段(6)和下部热解反应器气固分离段(7)构成，生物质和煤的质量比为95/5～50/50，在热解反应器中导入循环回用的副产富氢燃气作为载气和骤冷气体，共热解半焦在提升管燃烧反应器(10)中被全部烧掉。本发明的有益效果是，常压操作，工艺简单，热效率高，液体燃料产率高，品质好，适用于各种固体生物质和年轻煤的共热解液化。
Description
技术领域
本发明属于能源化工技术领域，涉及一种由生物质和煤快速共热解以制取液体燃料的方法。
背景技术
由生物质或煤快速热解是获取液体燃料和化学品的最有效的方法之一。但生物质或煤的单独热解各有其局限性。
煤的H/C比较低，因此，热解液体产品产率较低。煤热解半焦的产率一般大于50％，因此，必须考虑其应用出路。当采用劣质煤(高灰、高硫)热解时半焦的利用问题便成为难题。为提高液体产品产率，需在富氢环境下快速热解，即煤的加氢热解，但氢来源是大问题，目前氢或替代氢源(如天然气、焦炉煤气等)主要来自化石燃料，不可再生，且成本较高。
生物质是可再生资源，和煤相比，其含硫和矿物质低，含氢和氧较高，热解温度较低，液体产品产率较高，但液体产品中含氧高，稳定性差，腐蚀性强，作为燃料应用时进一步加工难度较大。
生物质和煤快速共热解可弥补各自单独热解的不足。同时，考虑到生物质的H/C比较高，可以做煤的廉价供氢剂，即将煤与生物质共热解，如果两者能在同一温度范围内发生同步热解，则生物质中富余的氢就有可能转移到煤中，使煤热解产生的自由基得以稳定化，增加液体燃料产率，即在共热解过程中实现的焦油产率高于生物质和煤单独热解的焦油产率的加和，此即所谓的协同效应。利用煤与生物质共热解技术生产液体燃料，实现两者的洁净、高效、综合利用，这对保护环境、提高资源利用效率和企业的经济效益、实现可持续发展都具有重要的意义。
由生物质或煤的快速热解以获取高产率液体产品(生物油或焦油)的基本条件已获得共识：所处理物料实现快速加热；适当的热解温度(375℃-650℃)；产物蒸汽的短停留时间(若干秒)；产物骤冷。煤快速热解的典型方法有以煤热解半焦为热载体、采用循环移动床反应器的鲁奇-鲁尔煤气法，以陶瓷球为热载体、采用回转炉主反应器的TOSCAL法等(参考文献：作者，王永宽，标题“国外煤低温干馏技术的开发状况与面临的课题”，文献出处，煤质技术，1995，No.1，39-45)；生物质快速热解的典型方法如加拿大蒂纳摩提乌技术公司(DynaMotiveEnergySystems)的生物质快速热解液化技术(参考文献：中国专利ZL97194819.4)。这是目前商业化生产规模最大的生物质快速热解技术，其处理量为1500kg/h，生产以树皮、白木树、刨花、甘蔗渣为原料，在隔绝氧气和450℃～500℃条件下，采用鼓泡循环流化床反应器，生物油的质量产率为60％～75％，炭15％～20％，不凝性气体10％～20％。生物油和炭可以作为商业产品出售，而不凝性气体则为循环气体燃烧使用，整个过程无废弃物产生，从而达到原料100％的利用率。
现在的生物质和煤的共热解技术尚处于基础研究阶段。由于慢加热速率下煤与生物质的热解温度存在较大差异，因而生物质中富余的氢不能有效地供给煤热解使用，在流通气氛的反应器如热天平和固定床反应器中不能发生协同效应(参考文献：Vuthaluru H B.Thermalbehaviour of biomass/coal blends during co-pyrolysis.Fuel Processing Technology，2003，85：141-155)。在静态气氛的反应器中和长反应时间(1h)条件下，观察到共热解焦油的组成发生了变化(参考文献：Jones J M，Kubacki M，Kubica K et al.Devolatilisation characteristics ofbiomass and coal blends.J.Anal.Appl.Pyrolysis，2005，74：502-511)，这显然是因为焦油发生二次反应的结果。
在高加热速率下煤与生物质的共热解也已经有一些相关的研究。在气流床中进行的煤与生物质的共热解研究表明，煤与生物质热解发生的温度范围基本上没有重叠，两者难以产生协同反应。此外，这种反应器中的载气起到了隔离煤与生物质颗粒的作用，生物质中富裕的氢不容易转移到煤中，也导致协同反应难以发生(参考文献：Hindmarsh C J，Thomas K M，Wang W X et al.A comparison of the pyrolysis of coal in wire-mesh and entrained-flowreactors.Fuel，1995，74：1185-1190)。沉降炉中快速加热(104℃/s)、短停留时间下煤与生物质的共热解结果也未能发现任何明显的协同效应。协同效应缺乏的最主要原因可能是由于实验中较大的惰性载气流速(2l/min)以及较低的生物质/煤混合比例(5-10wt.％)(参考文献：Moghtaderi B，Meesri C，Terry FW.Pyrolytic characteristics of blended coal and woodybiomass.Fuel，2004，83：745-750)。
因此，由生物质和煤的共热解以获取高产率液体产品(焦油)的基本条件除满足物料实现快速加热、适当的热解温度、产物蒸汽的短停留时间和产物骤冷等条件外，为实现共热解协同效应，共热解过程还应在富氢环境下进行。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物质与煤快速共热解制备液体燃料的方法，通过固体热载体快速加热条件下相对大量的生物质与相对少量的煤在富氢环境下快速共热解，提高热解油产率和品质。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
生物质与煤快速共热解制备液体燃料的方法，包括如下步骤：将质量比95/5～50/50的生物质原料和煤原料分别从生物质原料储槽1和煤原料储槽2经由一级螺旋加料器3和二级螺旋加料器4加入热解反应器混合段5，在此与来自热载体槽11的固体热载体通过热解反应器混合段内设的叶片实现强制快速混合，然后进入热解反应器并流热解6，同时，生物质和煤在小于5s的时间内被加热到热解反应温度450℃～700℃；在热解反应器混合段5通入热循环富氢气体，使生物质和煤在富氢气体气氛下发生快速共热解反应，同时缩短气体产物停留时间，固体热载体的质量与生物质和煤的总质量比为2∶1～30∶1；从热解反应器气固分离段7的底部通入冷循环富氢气体，使热解反应器气固分离段7底部的温度降到350℃以下，以终止生物质和煤的热解反应，同时，富氢气体携带热解反应产生的气态物质与热解半焦及固体热载体逆流分离；热解反应产生的热解半焦和固体热载体在重力作用下进入提升管燃烧反应器10的循环燃气燃烧室9，在此，循环回用的富氢气体与通入的空气燃烧，产生的高温热烟气将来自热解反应器的固体热载体和热解半焦提升，提升过程中，热解半焦与空气中剩余的氧气发生燃烧反应，被完全烧掉，同时，固体热载体积蓄了足够用于支持生物质和煤热解反应所需的热量，温度达到8002～1000℃；高温固体热载体颗粒由热烟气携带到提升管燃烧反应器10的顶部，然后进入旋风分离器和热载体储槽11，在此，热烟气和高温固体热载体颗粒被分离，热烟气进入后续的旋风除尘器12，经过旋风除尘和热量回收处理后外排，高温固体热载体颗粒被旋风分离器和热载体储槽11集存，在重力作用下经流量控制阀进入热解反应器混合段5中，供下一循环的生物质和煤的共热解反应使用；热解反应产生的气态物质经热解挥发物通道8依次进入喷淋洗涤塔16和脱雾填料塔18，气体中的可凝物被冷凝，得到的热解液体燃料储存在一级液体储槽17和二级液体储槽19中，得到的富氢燃气一部分循环回反应系统，另一部分外送。
控制上述生物质与煤的比例需兼顾以下要素：足够高的生物质/煤比以提供富氢环境，促进共热解协同效应；通过生物质热解焦油和煤热解焦油的互补，改善共热解油的品质；控制生物质和煤热解半焦产率，既实现系统能量平衡，同时无热解半焦产出。
上述方法中，固体热载体与固体燃料即生物质和煤的总质量比为2∶1～30∶1，最佳值4∶1～10∶1。高混合比有利于实现生物质和煤的快速加热。固体热载体的种类可以是石英砂、刚玉砂、烧结氧化镁砂、高温陶瓷、莫来石、锆英石、橄榄石或铁矿砂等，或者是它们的混合物。对高硫煤热解，填加部分煅烧石灰石或白云石作为固体热载体，以辅助脱硫。同时，煅烧石灰石或白云石作为CO2吸收剂，可有效降低产气中CO2含量，提高产气中氢含量。固体热载体的粒度为1-5mm，最佳值为1-2mm。
上述生物质的种类为林产废弃物或农作物秸秆或农作物加工废弃物，所述煤种类为褐煤或不粘煤或长焰煤等，生物质和煤的粒度均小于6mm，最佳粒度小于3mm。
上述喷淋洗涤塔中的喷淋液为循环热解液体，经换热器15冷却到60℃以下。
生物质与煤快速共热解制备液体燃料的装置，包括生物质原料储槽1、煤原料储槽2、一级螺旋加料器3、二级螺旋加料器4、热解反应器、循环燃气燃烧室9、提升管燃烧反应器10、旋风分离器和热载体槽11、旋风除尘器12、换热器15、喷淋洗涤塔16和一级液体储槽17，热解反应器由热解反应器混合段5、热解反应器并流热解段6和热解反应器气固分离段7组成，生物质原料储槽1和煤原料储槽2分别与一级螺旋加料器3连接，二级螺旋加料器4连接于一级螺旋加料器3和热解反应器混合段5之间，热解反应器混合段5、热解反应器并流热解段6和热解反应器气固分离段7依次连接，热解反应器气固分离段7与循环燃气燃烧室9连接，循环燃气燃烧室9设于提升管燃烧反应器10底部，提升管燃烧反应器10与旋风分离器和热载体槽11连接，旋风分离器和热载体槽11和旋风除尘器12连接，喷淋洗涤塔16经热解挥发物通道8与热解反应器气固分离段7连接，换热器15和一级液体储槽17分别与喷淋洗涤塔16连接，热解反应器由上部热解反应器混合段5、中部热解反应器并流热解段6和下部热解反应器气固分离段7构成，其中，热解反应器气固分离段7与热解反应器并流热解段6的横截面直径比介于2～8之间，在热解反应器混合段5设有热富氢气体入口，在热解反应器气固分离段7底部设有冷富氢气体入口和气体分布器，在热解反应器气固分离段7上部设有热解气态产物出口。
热解反应器并流热解段为气固并流下行床，温度控制在450℃-700℃之间，气体产品在高温热解区的停留时间短，避免了热解焦油的二次分解反应，以获得最高的焦油产率。
在热解反应器的混合段引入部分热解产生的副氢气体产物循环回用，其主要作用是：增加气体量，缩短热解挥发气体停留时间，减少挥发物的二次分解；提供富氢气氛，促进生物质和煤热解产生的自由基的稳定化，增加液体产率，改善液体组成。
热解反应器气固分离段为移动床，在此，生物质和煤继续发生共热解反应。在反应器底部引入循环富氢气体，其作用有三方面：使床层温度迅速降低到350℃以下，以终止热解反应；提供富氢环境，以促进生物质和煤共热解的协同效应；增加气体流速，减少热解挥发物的二次分解反应。循环富氢气体以逆流方式携带生物质/煤的热解挥发物上行，与固体热载体和残余热解半焦分离，进入后续冷凝净化系统。
热解反应器气固分离段和热解反应器并流热解段的横截面直径比介于2～8之间，使固体物料有足够长的停留时间，同时，控制气体物料的停留时间尽量短，以保证生物质和煤的充分共热解，同时减少热解挥发物的二次分解。在热解反应器气固分离段和热解反应器并流热解段的连接处，利用二者的横截面直径差和固体物料自然堆积作用，形成气固分离空间。热解反应器气固分离段和热解反应器并流热解段之间由固体热载体和热解半焦混合物颗粒形成动态的密相堆积层，利用密相固体颗粒过滤作用，减少气体带出粉尘量。
提升管燃烧反应器采用快速流化提升热载体方式，温度一般控制在800℃～1000℃，温度上限低于热解半焦的灰分熔融温度。在此，来自热解反应器的热解半焦与空气发生燃烧反应被全部烧掉，同时使固体热载体积蓄了用于提供生物质/煤热解反应所需的热量。热载体蓄热的另一来源是循环富氢气体的燃烧，循环富氢气体燃烧室设在提升管燃烧反应器底部。循环回用富氢燃气的数量取决于热解半焦的数量和热载体的温度要求。当单独生物质热解或共热解中生物质/煤比例较高，所产生的半焦量较少，不足以将热载体加热到规定温度时，应适当增加循环回用富氢气体数量。
在提升管燃烧反应器的出口设置旋风分离器，在此，热烟气夹带热解半焦燃烧灰分及部分粉化的热载体与高温固体热载体分离，进入后续二级旋风除尘器除尘，净化后的烟气用于预热空气和循环回用富氢燃气、生物质和煤的干燥或发生蒸汽等。高温固体热载体进入热载体槽。
热解反应器和提升管燃烧反应器内的压力大于0kPa(表压)，小于100kPa(表压)，提升管燃烧反应器的气氛与热解反应器的气氛相互分离，从而保证了热解产生的燃气中几乎不含氮气，并具有较高热值。
本发明的有益效果在于：
1)采用固体热载体加热方式实现生物质和煤快速共热解，常压操作，工艺简单，热效率高；
2)在较高的生物质/煤质量比下，存在共热解协同效应，即共热解的油产率高于单独生物质或煤热解油产率的加和，在富氢产气循环回用时，油产率也同时提高，与单独煤热解相比，油品中含硫较低，与单独生物质热解相比，油品中含氧较低，油品稳定性提高，进一步加工性能改善；
3)通过调整生物质/煤质量比和循环利用富氢产气等措施，易于实现反应系统能量平衡；
4)反应体系无固体半焦输出；
5)原料适应性强，适用于各种固体生物质和年轻煤(如褐煤、不粘煤、长焰煤等)的共热解，包括含水分、矿物质和硫分较高的劣质褐煤；
6)以可再生原料生物质为主体原料，生态和环境效益佳。
附图说明
图1是本发明生物质与煤快速共热解制备液体燃料的反应系统结构图。
图中：1、生物质原料储槽，2、煤原料储槽，3、一级螺旋加料器，4、二级螺旋加料器，5、热解反应器混合段，6、热解反应器并流热解段，7、热解反应器气固分离段，8、热解挥发物通道，9、循环燃气燃烧室，10、提升管燃烧反应器，11、旋风分离器和热载体槽，12、旋风除尘器，13、循环燃气预热器，14、空气预热器，15、换热器，16、喷淋洗涤塔，17、一级液体储槽，18、脱雾填料塔，19、二级液体储槽，20、循环回用冷气体通道，21、循环回用热气体通道。
具体实施方式
下面结合附图对本技术的优选方案之一的实施作进一步说明。
原料生物质干燥到水分小于10％，粒度以最小直径计小于3mm，原料煤水分小于6％，粒度小于3mm。生物质和煤的质量比为90/10～75/25。生物质和煤分别从生物质原料储槽1和煤原料储槽2经由一级螺旋加料器3和二级螺旋加料器4加入热解反应器混合段5，与从热载体槽11循环回来的固体热载体快速混合，进入热解反应器并流热解段6，同时，生物质和煤在小于2s的时间内被加热到热解反应温度即450℃～650℃。热载体为惰性或有热解液化催化活性的耐高温材料，如橄榄石，粒度1～2mm，温度850℃～900℃，与生物质和煤原料的总质量比控制在5/1。
在热解反应器混合段5经循环回用热气体通道21引入部分循环回用的热解气体产物，其主要成分是H2、CO、CO2和CH4等，其主要作用是：增加热解反应器并流热解段6中的气速，缩短热解挥发气体停留时间，减少焦油的二次分解；提供富氢环境，促进生物质和煤热解产生的自由基的稳定化，增加液体产率，改善液体组成，即实现所谓的生物质和煤的共热解协同效应。
在热解反应器并流热解段6下部是热解反应器气固分离段7，为气固逆流移动床，在此，生物质和煤继续发生共热解反应。热解反应器气固分离段7和热解反应器并流热解段6的横截面直径比大于2，使固体物料，即生物质和煤，有足够长的停留时间，以保证生物质和煤的充分共热解。在反应器气固分离段7下部引入循环富氢气体，其作用有三方面：使气固逆流移动床床层温度迅速降低到350℃以下，以终止热解反应；提供富氢环境，以促进生物质和煤共热解的协同效应；增加气体流速，减少热解挥发物的二次分解反应。循环富氢气体以逆流方式携带生物质和煤的热解挥发物上行，与固体热载体和残余半焦分离，经由热解反应器气固分离段7的上部空间，通过热解挥发物通道8进入后续冷凝净化系统。
由于热解反应器气固分离段7和热解反应器热解段6的横截面直径差，可以控制热解反应器气固分离段7和热解反应器热解段6中固体物料的下行速率，利用固体物料自然堆积作用，在热解反应器气固分离段7和热解反应器热解段6之间形成由固体热载体和热解半焦混合物颗粒形成的动态密相堆积层，此即气固分离空间。利用密相固体颗粒过滤作用，可有效减少气体带出粉尘量。
离开热解反应器的固体热载体和生物质/煤的热解半焦在重力作用下进入提升管燃烧反应器10。提升管燃烧反应器下部设循环燃气燃烧室9，在此，经热烟气预热的循环燃气与过量空气发生燃烧反应，产生的热烟气以快速流化方式将固体热载体和热解半焦提升，在提升过程中，热解半焦与剩余空气反应被烧掉，同时，固体热载体的温度达到850℃-950℃。
在提升管燃烧反应器10的出口设置旋风分离器和热载体储槽11，在此，热烟气夹带半焦燃烧灰分及部分粉化的热载体与高温固体热载体颗粒分离，固体颗粒热载体在旋风分离器和热载体储槽11中集存，在重力作用下透过流量控制阀进入热解反应器混合段5，开始下一轮循环。热烟气夹带粉尘进入后续旋风除尘器12除尘，净化后的烟气经循环燃气预热器13和空气预热器14分别预热循环回用富氢燃气和空气，同时，热烟气的显热被部分回收，剩余显热可进一步用于生物质和煤的干燥或发生蒸汽等。
热解反应器上部与热载体储槽11之间以及热解反应器下部与提升管燃烧反应器10之间的固体料封足够高，从而保证了热解反应器和提升管燃烧反应器10的气氛相互分离。
离开热解反应器的气态物质经热解挥发物通道8进入喷淋洗涤塔16，在此，热气体被冷的喷淋液冷却，气体中的大部分可凝物被冷凝，得到的热解液体燃料储存在一级液体储槽17中。喷淋液采用循环热解液体，经换热器15℃冷却到60℃以下。
离开喷淋洗涤塔16的气体中含有部分尚未冷凝的焦油雾或气凝胶，进一步在脱雾填料塔18中脱除并被储存在二级液体储槽19中。净化后的富氢燃气一部分作为载气和冷却气循环进入热解反应器，一部分作为补充燃料循环进入提升管燃烧反应器10，剩余部分外送。
在生物质/煤处理量为1kg/h的固体热载体实验装置上，进行豆秸和大雁褐煤的单独热解和共热解，热解温度600℃，载气为氮气，固体热载体为硅砂，共热解时豆秸/大雁褐煤质量比为73/27，生物质、煤和固体热载体的粒度为0.3-0.45mm，固体热载体/(豆秸+大雁褐煤)的质量比为5/1。对热解段产物计量结果表明，与单独生物质和煤热解的产率的数学加和相比，共热解过程的半焦产率降低了12％；液体和焦油产率分别增加了9％和3％；在气体组分上，CH4产率增加了将近2.5倍，CO和CO2产率降低了2％。
煤与生物质共热解不仅提高了焦油的产率，而且还改善了焦油的品质，使得焦油组分更加轻质化。与生物质与煤单独热解的加和相比，共热解焦油中重质族分沥青烯相对含量减少，且沥青烯的芳香化程度变高；轻质族分酚类化合物的相对含量增加了5％，且苯酚、甲苯酚及萘酚等结构相对简单的组分比例升高，共热解焦油酚类族分中苯酚、甲苯酚的相对含量分别增加了7％和11％；氢化芳烃含量增加，尤其是十氢萘的含量显著增加；脂肪烃含量减少。
Claims (6)
1.生物质与煤快速共热解制备液体燃料的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：将质量比为95/5～50/50的生物质原料和煤原料分别从生物质原料储槽(1)和煤原料储槽(2)经由一级螺旋加料器(3)和二级螺旋加料器(4)加入热解反应器混合段(5)，在此与来自热载体槽(11)的固体热载体快速混合，然后进入热解反应器并流热解段(6)，同时，生物质和煤在小于5s的时间内被加热到热解反应温度450℃～700℃；在热解反应器的混合段(5)通入热循环富氢气体，使生物质和煤在富氢气体气氛下发生快速共热解反应，同时缩短气体产物停留时间，固体热载体的质量与生物质和煤的总质量比为2∶1～30∶1；从热解反应器气固分离段(7)的底部通入冷循环富氢气体，使热解反应器气固分离段(7)底部的温度降到350℃以下，以终止生物质和煤的热解反应，同时，富氢气体携带热解反应产生的气态物质与热解半焦及固体热载体逆流分离；热解反应产生的热解半焦和固体热载体在重力作用下进入提升管燃烧反应器(10)的循环燃气燃烧室(9)，被循环燃气燃烧室(9)内产生的热烟气以快速流化方式提升，在提升过程中，热解半焦与空气反应被燃烧掉，同时，固体热载体的温度被加热到800℃～1000℃；高温固体热载体颗粒由热烟气携带到提升管燃烧反应器(10)的顶部，然后进入旋风分离器和热载体储槽(11)，在此，热烟气和高温固体热载体颗粒被分离，热烟气进入后续的旋风除尘器(12)，高温固体热载体颗粒被集存，在重力作用下经流量控制阀进入热解反应器混合段(5)中，供下一循环的生物质和煤的共热解反应使用；热解反应产生的气态物质经热解挥发物通道(8)依次进入喷淋洗涤塔(16)和脱雾填料塔(18)，气体中的可凝物被冷凝，得到的热解液体燃料储存在一级液体储槽(17)和二级液体储槽(19)中，得到的富氢燃气一部分循环回反应系统，另一部分外送。
2.如权利要求1所述的生物质与煤快速共热解制备液体燃料的方法，其特征在于，所述生物质为林产废弃物或农作物秸秆或农作物加工废弃物；所述煤为褐煤或不粘煤或长焰煤；所述固体热载体为石英砂或刚玉砂或烧结氧化镁砂或高温陶瓷或莫来石或锆英石或橄榄石或铁矿砂或它们的混合物，或上述物料添加部分煅烧石灰石或白云石形成的混合物。
3.如权利要求1或2所述的生物质与煤快速共热解制备液体燃料的方法，其特征在于，所述生物质和煤的粒度均小于6mm；所述固体热载体的粒度为1-5mm。
4.如权利要求1所述的生物质与煤快速共热解制备液体燃料的方法，其特征在于，所述喷淋洗涤塔中的喷淋液为循环热解液体，经换热器(15)冷却到60℃以下。
5.如权利要求1所述的生物质与煤快速共热解制备液体燃料的方法，其特征在于，所述热解反应器混合段(5)、热解反应器并流热解段(6)和热解反应器气固分离段(7)构成热解反应器，该热解反应器和提升管燃烧反应器内的压力大于0kPa表压，小于100kPa表压。
6.生物质与煤快速共热解制备液体燃料的装置，包括生物质原料储槽(1)、煤原料储槽(2)、一级螺旋加料器(3)、二级螺旋加料器(4)、热解反应器、循环燃气燃烧室(9)、提升管燃烧反应器(10)、旋风分离器和热载体槽(11)、旋风除尘器(12)、换热器(15)、喷淋洗涤塔(16)和一级液体储槽(17)，热解反应器由热解反应器混合段(5)、热解反应器并流热解段(6)和热解反应器气固分离段(7)组成，生物质原料储槽(1)和煤原料储槽(2)分别与一级螺旋加料器(3)连接，二级螺旋加料器(4)连接于一级螺旋加料器(3)和热解反应器混合段(5)之间，热解反应器混合段(5)、热解反应器并流热解段(6)和热解反应器气固分离段(7)依次连接，热解反应器气固分离段(7)与循环燃气燃烧室(9)连接，循环燃气燃烧室(9)设于提升管燃烧反应器(10)底部，提升管燃烧反应器(10)与旋风分离器和热载体槽(11)连接，旋风分离器和热载体槽(11)和旋风除尘器(12)连接，喷淋洗涤塔(16)经热解挥发物通道(8)与热解反应器气固分离段(7)连接，换热器(15)和一级液体储槽(17)分别与喷淋洗涤塔(16)连接，其特征在于，热解反应器由上部热解反应器混合段(5)、中部热解反应器并流热解段(6)和下部热解反应器气固分离段(7)构成，其中，热解反应器气固分离段(7)与热解反应器并流热解段(6)的横截面直径比介于2～8之间，在热解反应器混合段(5)设有热富氢气体入口，在热解反应器气固分离段(7)底部设有冷富氢气体入口和气体分布器，在热解反应器气固分离段(7)上部设有热解气态产物出口。
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