CN103849410B - 生物质热解制油的方法 - Google Patents

生物质热解制油的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103849410B
CN103849410B CN201410078694.0A CN201410078694A CN103849410B CN 103849410 B CN103849410 B CN 103849410B CN 201410078694 A CN201410078694 A CN 201410078694A CN 103849410 B CN103849410 B CN 103849410B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluidized
bed
gas
biomass
bio oil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410078694.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103849410A (zh
Inventor
陈冠益
马文超
颜蓓蓓
陈鸿
张枭雄
杨会军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN201410078694.0A priority Critical patent/CN103849410B/zh
Publication of CN103849410A publication Critical patent/CN103849410A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103849410B publication Critical patent/CN103849410B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel

Abstract

本发明公开了一种生物质热解制油的方法，包括以下步骤：（1）将生物质原料粉碎，干燥；（2）干燥石英砂；（3）将石英砂装入流化床中；（4）控制流化床温度，以预热氮气或回收气为载气持续吹扫流化床，使流化床内为无氧气氛，控制压力；（5）通过螺旋给料器并同时通入氮气为吹料风将生物质原料颗粒通入流化床内发生热解反应，使物料呈流化状态；（6）热解反应的产物经旋风分离器分离出残炭渣后进入冷凝器冷凝得到生物油和不可凝气体；不可凝气体一部分经气体燃烧器燃烧，用于流化床加热和预热器加热，另一部分作为回收气。本发明的方法可用于处理所有农业废弃物；生物油产率较高。副产物不可凝气体可回收利用。无废渣、废水、废气排放。

Description

生物质热解制油的方法
技术领域
本发明属于生物质资源能源化利用技术领域，尤其涉及通过快速热解方法将秸秆、稻壳、甘蔗渣等农业废弃物类生物质资源转化为生物油的方法。
背景技术
当今社会，随着人口的膨胀以及工业化进程的加快，对能源产生了巨大需求，造成化石能源的大规模开采利用，导致化石能源的日益削弱、退化，同时还造成了严重的环境污染，使人与自然的和谐平衡遭到了极大的破坏，威胁着经济社会的良性发展。因此，在当今这种化石能源逐渐枯竭、环境压力日益加重、石油需求不断上涨以及世界能源争夺战愈演愈烈的情况下，全球各国纷纷都在寻求和开发可再生能源。生物质能的开发和利用是可再生能源研究领域的热点之一，它是指以生物质为载体的能量，是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量形式。生物质通过快速热解的工艺方法可生产用于替代化石燃料的生物油产品，同时副产炭产品及高热值生物质燃气。生物油作为唯一一种可再生、清洁的替代液体燃料，通过油品精制工艺生产运输用替代燃料，它的开发和利用不仅避免了因秸秆燃烧污染环境的问题，对优化能源结构、节能减排、保障能源安全也有着重要意义，
农业废弃物类生物质资源以秸秆、稻壳、甘蔗渣等为主，其快速热解技术以生产生物油为主要目的。该工艺过程在常压高温、密闭隔氧、高加热速率的条件下进行，通过急冷技术收集生物油产品，生产过程中伴有气体、炭颗粒等副产品生成。生物油的直接燃料用途为锅炉用或发电机用燃料；也可作为化工品原料用于提取糠醛、丙酮、苯酚等高附加值化工产品；其经升级改质工艺还可成为运输用燃料，作为化石燃油的替代品。
目前所有报道的研究成果显示，生物油的生产方法都是基于热解的原理。生物油生产设备通常由原料预处理设备、产油反应器、气固分离设备、冷凝设备等四个主要部分组成。原料预处理设由粉碎机和烘干机组成。对于产油反应器，现有文献显示，国内外研究人员开发并利用的反应器有固定床反应器、流化床反应器、旋转锥反应器、烧蚀反应器、下降管式反应器、平行管式反应器、回转窑反应器等，这些反应器都可用于生产生物油，但由于各反应器的制造结构、进料方式、传热方式、加热方式以及需要控制的反应参数不同，造成了其具有不能连续进料、不能对原料快速加热，不能快速导出热解产生的高温油气等硬性技术缺陷，影响其产油性能；气固分离装置通常采用旋风分离器，用于分离热解气体和残炭；冷凝设备用于收集生物油，其设计是否达到骤冷的效果，会直接影响生物油的产率。
作为新能源及可再生能源工业，生物油的生产工艺必须满足性能稳定、节能减排、清洁高效的连续生产要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种运行可靠、性能稳定的生物质热解制油的方法。
本发明的技术方案概述如下：
生物质热解制油的方法，包括以下步骤：
（1）将生物质原料粉碎成粒径小于20目的颗粒，干燥使其含水量低于5wt%，防潮保存；
（2）干燥粒径在20目-50目的石英砂使其含水量小于0.1wt%；
（3）将步骤（2）获得的石英砂装入流化床中；
（4）控制流化床温度为480～580℃，以经预热器预热至250-350℃的氮气或回收气为载气持续吹扫流化床，使流化床内为无氧气氛，压力控制在0.1～0.2MPa；
（5）通过螺旋给料器并同时通入氮气为吹料风将步骤（1）获得的生物质原料颗粒通入流化床内发生热解反应，所述吹料风与载气的流量比为1:4-5，使物料呈流化状态；
（6）热解反应的产物经旋风分离器分离出残炭渣后进入冷凝器冷凝得到生物油和不可凝气体；不可凝气体一部分经气体燃烧器燃烧，用于流化床加热和预热器加热，另一部分作为回收气。
生物质原料为秸秆、稻壳、甘蔗渣、玉米芯、芦竹、微藻、椰子壳或木屑。
冷凝器冷流介质的温度优选为-5～10℃。
优选的是螺旋给料器外表面设置有冷却水夹套。
优选的冷凝器为盘管式冷凝器。
本发明的优点：
1.本发明的方法可用于处理所有农业废弃物类生物质，如秸秆、稻壳、甘蔗渣等，也可处理各种农业废弃物的混合物，对原料的适应性强。
2.本发明的方法生物油产率可达到55wt%～65wt%。
3.在螺旋给料器外表面最好设置有冷却水夹套，解决了生物质原料受热易粘结堵塞管道的技术问题。
4.优选的冷凝器为盘管式冷凝器，其具有换热面积大、换热效率高的特点，实现急冷的技术要求，保证了生物油的高产率。
5.本发明的方法，将副产物不可凝气体燃烧给流化床和预热器提供热量；不可凝气体还可以经循环回收作为载气。
6.本发明的方法无废渣、废水、废气等污染物排放，属于节能环保工艺。
7.本发明的方法仅在开工阶段消耗化石能源给反应器加热以及利用氮气作为载气，工艺流程稳定后用回收气，以自供给方式运行。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明作进一步说明。此处描述的具体实施例仅用于解释本发明，但并不限定本发明的保护范围。
实施例1
生物质热解制油的方法，包括以下步骤：
（1）将芦竹粉碎成粒径小于20目的颗粒，干燥使其含水量低于5wt%，防潮保存；
（2）干燥粒径在50目的石英砂使其含水量小于0.1wt%；
（3）将步骤（2）获得的石英砂装入流化床中；
（4）控制流化床温度为480℃，以经预热器预热至350℃的氮气为载气持续吹扫流化床，使流化床内为无氧气氛，压力控制在0.1MPa；
（5）通过螺旋给料器并同时通入氮气为吹料风将步骤（1）获得的芦竹颗粒通入流化床内发生热解反应，吹料风与载气的流量比为1:4，使物料呈流化状态；
（6）热解反应的产物经旋风分离器分离出残炭渣后进入冷凝器冷凝得到生物油和不可凝气体；不可凝气体一部分经气体燃烧器燃烧，用于流化床加热和预热器加热，另一部分作为回收气替代步骤（4）中的氮气。冷凝器冷流介质的温度为-5℃。
还可以在螺旋给料器外表面设置有冷却水夹套。冷凝器为盘管式冷凝器。
用麦秸秆、玉米芯、椰子壳或木屑替代实施例1的芦竹，其它同实施例1，可以制备出生物油。
实施例2
生物质热解制油的方法，包括以下步骤：
（1）将稻壳粉碎成粒径小于20目的颗粒，干燥使其含水量低于5wt%，防潮保存；
（2）干燥粒径在30目的石英砂使其含水量小于0.1wt%；
（3）将步骤（2）获得的石英砂装入流化床中；
（4）控制流化床温度为500℃，以经预热器预热至300℃的氮气为载气持续吹扫流化床，使流化床内为无氧气氛，压力控制在0.1MPa；
（5）通过螺旋给料器并同时通入氮气为吹料风将步骤（1）获得的稻壳颗粒通入流化床内发生热解反应，吹料风与载气的流量比为1:4，使物料呈流化状态；
（6）热解反应的产物经旋风分离器分离出残炭渣后进入冷凝器冷凝得到生物油和不可凝气体；不可凝气体一部分经气体燃烧器燃烧，用于流化床加热和预热器加热，另一部分作为回收气替代步骤（4）中的氮气。冷凝器冷流介质的温度为0℃。
还可以在螺旋给料器外表面设置有冷却水夹套。冷凝器为盘管式冷凝器。
用氮气替代步骤（4）的回收气为载气，其它同本实施例，能够制备出生物油和不可凝气体；
实施例3
生物质热解制油的方法，包括以下步骤：
（1）将甘蔗渣粉碎成粒径小于20目的颗粒，干燥使其含水量低于5wt%，防潮保存；
（2）干燥粒径在40目的石英砂使其含水量小于0.1wt%；
（3）将步骤（2）获得的石英砂装入流化床中；
（4）控制流化床温度为540℃，以经预热器预热至280℃的氮气为载气持续吹扫流化床，使流化床内为无氧气氛，压力控制在0.2MPa；
（5）通过螺旋给料器并同时通入氮气为吹料风将步骤（1）获得的甘蔗渣颗粒通入流化床内发生热解反应，吹料风与载气的流量比为1:5，使物料呈流化状态；
（6）热解反应的产物经旋风分离器分离出残炭渣后进入冷凝器冷凝得到生物油和不可凝气体；不可凝气体一部分经气体燃烧器燃烧，用于流化床加热和预热器加热，另一部分作为回收气替代步骤（4）中的氮气。冷凝器冷流介质的温度为5℃。
实施例4
生物质热解制油的方法，包括以下步骤：
（1）将微藻粉碎成粒径小于20目的颗粒，干燥使其含水量低于5wt%，防潮保存；
（2）干燥粒径在20目的石英砂使其含水量小于0.1wt%；
（3）将步骤（2）获得的石英砂装入流化床中；
（4）控制流化床温度为580℃，以经预热器预热至250℃的氮气为载气持续吹扫流化床，使流化床内为无氧气氛，压力控制在0.2MPa；
（5）通过螺旋给料器并同时通入氮气为吹料风将步骤（1）获得的生物质原料颗粒通入流化床内发生热解反应，吹料风与载气的流量比为1:5，使物料呈流化状态；
（6）热解反应的产物经旋风分离器分离出残炭渣后进入冷凝器冷凝得到生物油和不可凝气体；不可凝气体一部分经气体燃烧器燃烧，用于流化床加热和预热器加热，另一部分作为回收气替代步骤（4）中的氮气。
冷凝器冷流介质的温度为10℃。
各实施例制备的生物油具有以下特征见表1：
表1生物油典型特征
从表1可见，生物油具有高含水量、高氧含量、低热值等阻碍其燃料用途的特点，必须通过改质工艺加以精制提高其附加值，但生物油作为农业废弃物能源化利用的能源产品，为替代能源的开发和利用提供了最有使用价值和潜力的可再生能源原料。
实验证明，在实施例1-4的螺旋给料器的外表面设置有冷却水夹套时，解决了生物质进料易发生粘结导致螺旋给料器堵塞的问题、保证了流化床对生物质原料的高加热速率并兼顾了热解反应的产物短暂停留时间以及应用急冷技术保证了生物油的高产率。
本发明的方法是以生物质原料受热热解形成部分可冷凝为生物油、部分形成高热值不可冷凝气体，在大量实验与产品检测的基础上优化并修改完善形成的。本方法包括生物质快速热解、气固相分离和急冷，本发明的方法可连续、稳定生产生物油。
螺旋进料器可以由变频电动机驱动，可根据需要调整进料速率。
流化床内放置一定粒径的石英砂作为热载体，其功能是对进入流化床的生物质原料颗粒进行流态化高速加热，使其热解形成高温有机油汽，并通过控制吹料风与载气的流量使其在流化床内的停留时间为1～2s。
本发明的方法除在开工阶段外，正常工况下不消耗常规电能、化石燃料，降低生物油的生产成本。

Claims (3)

1.生物质热解制油的方法，其特征是包括以下步骤：
(1)将生物质原料粉碎成粒径小于20目的颗粒，干燥使其含水量低于5wt％，防潮保存；
(2)干燥粒径在20目-50目的石英砂使其含水量小于0.1wt％；
(3)将步骤(2)获得的石英砂装入流化床中；
(4)控制流化床温度为480～580℃，以经预热器预热至250-350℃的氮气或回收气为载气持续吹扫流化床，使流化床内为无氧气氛，压力控制在0.1～0.2MPa；
(5)通过螺旋给料器并同时通入氮气为吹料风将步骤(1)获得的生物质原料颗粒通入流化床内发生热解反应，所述吹料风与载气的流量比为1:4-5，使物料呈流化状态；
(6)热解反应的产物经旋风分离器分离出残炭渣后进入冷凝器冷凝得到生物油和不可凝气体；不可凝气体一部分经气体燃烧器燃烧，用于流化床加热和预热器加热，另一部分作为回收气；所述生物质原料为秸秆、稻壳、甘蔗渣、玉米芯、芦竹、微藻或椰子壳。
2.根据权利要求1所述的生物质热解制油的方法，其特征是所述冷凝器冷流介质的温度为-5～10℃。
3.根据权利要求1所述的生物质热解制油的方法，其特征是螺旋给料器外表面设置有冷却水夹套。
CN201410078694.0A 2014-03-05 2014-03-05 生物质热解制油的方法 Active CN103849410B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410078694.0A CN103849410B (zh) 2014-03-05 2014-03-05 生物质热解制油的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410078694.0A CN103849410B (zh) 2014-03-05 2014-03-05 生物质热解制油的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103849410A CN103849410A (zh) 2014-06-11
CN103849410B true CN103849410B (zh) 2016-02-17

Family

ID=50857541

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410078694.0A Active CN103849410B (zh) 2014-03-05 2014-03-05 生物质热解制油的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103849410B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104372044A (zh) * 2014-11-14 2015-02-25 天津大学 微藻全组分利用制备车用生物燃油、生物气及肥料的方法
CN105885891A (zh) * 2014-12-29 2016-08-24 北京林业大学 一种自热型生物质流化床快速热解工艺
CN112694088B (zh) * 2021-01-21 2023-08-04 东南大学 一种采用生物质热解气制备储氢炭材料的装置与方法
CN114196425A (zh) * 2021-12-17 2022-03-18 上海秦鄠工程技术有限公司 一种生物质热解制炭的工艺方法及装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102010729A (zh) * 2010-12-03 2011-04-13 北京林业大学 一种多功能流化床式生物质热解转化装置
CN202022889U (zh) * 2011-05-17 2011-11-02 哈尔滨商业大学 一种木屑快速裂解流化床反应器系统
CN102719265A (zh) * 2012-06-18 2012-10-10 天津大学 一种固体废弃物或生物质高效热解产油系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102010729A (zh) * 2010-12-03 2011-04-13 北京林业大学 一种多功能流化床式生物质热解转化装置
CN202022889U (zh) * 2011-05-17 2011-11-02 哈尔滨商业大学 一种木屑快速裂解流化床反应器系统
CN102719265A (zh) * 2012-06-18 2012-10-10 天津大学 一种固体废弃物或生物质高效热解产油系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN103849410A (zh) 2014-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3388498B1 (en) Method for producing bio-oil using torrefaction and fast pyrolysis process
CN102766475B (zh) 一种基于过热蒸气介质的流化床粉煤干燥、干馏方法及系统
CN102358841B (zh) 多级粉煤多管回转低温干馏工艺及系统
CN105505414A (zh) 一种固体垃圾无氧催化热裂解方法
CN103849410B (zh) 生物质热解制油的方法
CN102643657A (zh) 一种连续式生物质干馏炭化工艺
CN106939171A (zh) 生物质下行循环床毫秒热解液化工艺
CN104531187A (zh) 由烟煤热解制取焦油、煤气和半焦的方法
CN104830377A (zh) 生物质热解气化燃烧分段转化生物炭/蒸汽联产装置及工艺
CN106629715A (zh) 利用生物质制备活性炭的系统和方法
CN104745205B (zh) 生物质旋转干馏综合利用工艺
CN102942943A (zh) 油页岩气固热载体干馏及半焦燃烧发电一体化工艺
CN102807884A (zh) 一种竹材热裂解液化制备生物油及生物炭的方法
CN104327866A (zh) 一种生活垃圾流化床无氧裂解装置
CN105950195A (zh) 生物质下行循环床毫秒热解液化工艺
CN109628154A (zh) 生物质下行循环床毫秒热解液化-气化耦合多联产工艺
JP5464355B2 (ja) バイオマス炭化装置及びバイオマス炭化方法
CN108342211A (zh) 一种新型生物质热解综合利用工艺以及系统
Choi et al. Development of a tilted‐slide reactor for the fast pyrolysis of biomass
CN103555351B (zh) 一种林农废弃物自热式热解装置
CN104861997A (zh) 生物质热解反应系统及热解方法
CN111718095A (zh) 一种市政污泥热解碳化处理系统及处理工艺
CN106190214A (zh) 生物质下行循环床毫秒热解液化装置
JP6167777B2 (ja) バイオマス炭の製造方法
CN104017597B (zh) 一种生物质催化热解系统及方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant