CN105778950A - 一种生物质热解和催化裂解系统 - Google Patents

Abstract

本发明创造属于生物质热解技术领域，主要是一种基于蓄热式辐射管加热的生物质热解和催化裂解系统，该系统包括：热解料斗、第一进料装置、热解和催化裂解反应器、裂解气旋风分离器、喷淋塔和燃气罐等部件，其中，热解和催化裂解反应器包括有进料口、热解室、裂解室和裂解气出口，以及：蓄热式辐射管、隔热砖墙、催化剂加入装置和连通构件。该反应系统结构简单，操作方便，温度分布均匀，加热效果好，热解室产生的油气，可在裂解室进行深度裂解，大分子的焦油分子裂解为小分子的气态烃类，该反应系统可产生大量的裂解气产品，避免了热解油含尘的问题，真正实现了化石燃料的清洁高效利用。

Description

一种生物质热解和催化裂解系统

技术领域

本发明创造属于生物质热解技术领域，主要是一种基于蓄热式辐射管加热的生物质热解和催化裂解系统，以制取清洁可燃气。

背景技术

生物质能是地球第四大资源，同时也是储量最大的可再生能源。生物质具有分布广泛、储量丰富、可再生性、低污染性等特点，是最具潜力的化石能源替代能源之一。目前，生物质能的能源化利用方式主要以发酵生产燃料、沼气，气化，快速热解，炭化为主。其中，发酵生产燃料、沼气主要应用草本植物，该技术生产周期长，产率较低等缺点限制其发展；气化生产燃气技术则由于燃气热值低，多应用于发电、工业供气方面，有一定的局限性；炭化技术得到的产品主要以固体生物炭为主，难以替代化石能源规模化应用；快速热解是指在无氧或限氧的条件下，将生物质快速升温至550℃左右，生成生物油、生物炭和热解气的过程。热解技术是唯一一种将生物质能源直接转化为液体燃料的技术。然而，经过热解技术得到的生物油组分极为复杂，pH值较低、含氧量高、热稳定性较差、粘度大等缺点使得生物油难以直接利用和储存。此外，生物油的后处理过程复杂、效果不佳且成本较高，使其难以工业化应用。因此，如何设计一种高效除尘、系统结构和工艺流程都简单的系统成为本领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，设计并开发出一种生物质蓄热式下行床热解和催化裂解反应系统，该反应系统可进行热解和裂解两种作业，热解室产生的油气，可以进入裂解室进行深度催化裂解，将大分子的焦油分子裂解为小分子的气态烃类，该反应器可产生大量的裂解气，从而避免了生产热解油难以利用的问题，真正实现了生物质的清洁高效利用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

有鉴于此，本发明提供了一种生物质热解和催化裂解系统。根据本发明的实施例，该系统包括：热解料斗；第一进料装置，所述第一进料装置与所述热解料斗连接；热解和催化裂解反应器，包括：进料口、热解室、裂解室和裂解气出口,所述进料口设置在所述热解室的顶壁上，所述裂解气出口设置在所述裂解室的侧壁上，以及：蓄热式辐射管，所述蓄热式辐射管沿所述热解反应器的高度方向多层布置在所述热解室和所述裂解室内部，每层具有多根沿水平方向布置的所述蓄热式辐射管；隔热砖墙，所述隔热砖墙设置在反应器横向宽度的2/3处，竖直地贯穿于所述反应器内，将所述反应器的内部空间分隔成所述热解室和所述裂解室；

催化剂加入装置，其与所述裂解室连接，用于将裂解催化剂施加于所述裂解室中；

连通构件，所述连通构件设置在所述隔热砖墙的下部，用于将所述热解室产生的油气，通过所述连通构件，通入到所述裂解室；裂解气旋风分离器，所述裂解气旋风分离器分别与所述裂解气出口、半焦输送装置和喷淋塔相连；喷淋塔，所述喷淋塔与所述裂解气旋风分离器连接；燃气罐，所述燃气罐与所述喷淋塔连接。

发明人发现，根据本发明实施例的该反应系统结构简单，操作方便，温度分布均匀，加热效果好，热解室产生的油气，可在裂解室进行深度裂解，大分子的焦油分子裂解为小分子的气态烃类，该反应系统可产生大量的裂解气产品，避免了热解油含尘的问题，真正实现了化石燃料的清洁高效利用。此外，一个炉体内可进行两种作业，合二为一，生物质利用率高，节省建造成本和占地面积。而且该反应器采用了蓄热式辐射管加热技术无需气、固热载体加热，提高了反应器的热效率的同时简化了系统工艺。

根据本发明的实施例，所述连通构件为设置在所述隔热砖墙上的包括多个孔的孔带；或者，所述连通构件为所述隔热砖墙纵向长度上，位于下部位置的开口。

根据本发明的实施例，所述隔热砖墙的厚度为5-15cm，所述孔带的高度为3-15cm，所述孔的直径为1-3cm，所述开口的高度为3-15cm。

根据本发明的实施例，该系统进一步包括：气化炉，所述气化炉一端与所述蓄热式辐射管的燃气入口相连，另一端与所述半焦输送装置相连。

根据本发明的实施例，该系统还可以包括：加料斗；第二进料装置，其与所述加料斗相连；干燥装置，其分别与所述第二进料装置和所述蓄热式辐射管上的烟气出口连接；干燥旋风分离器，其分别与所述干燥装置和所述热解料斗相连接；尾气净化装置，其与所述干燥旋风分离器相连接。

根据本发明的实施例，催化剂加入装置可以包括：催化剂料斗；催化剂主管，所述催化剂主管与所述催化剂料斗相连；催化剂支管，所述催化剂支管与所述催化剂主管相连通，所述催化剂支管穿过所述反应器裂解室的壁并延伸至所述裂解室内部；至少一个催化剂喷射件，所述催化剂喷射件设置在所述催化剂支管上，且位于所述裂解室内部；优选的，所述催化剂支管为多个并沿所述催化剂主管的长度方向彼此平行布置，所述催化剂支管设置在所述蓄热式辐射管的层间；优选的，所述催化剂喷射件包括催化剂喷出管道和设置在所述催化剂喷出管道上的喷嘴，所述喷嘴上设置有调节阀。

根据本发明的实施例，所述热解料斗通过所述第一进料装置与所述进料口相连；进一步还包括半焦出口，其设置在所述热解室的下部，所述半焦出口与所述半焦输送装置连接。

在本发明的另一个方面，本发明提供了一种利用前面所述的系统进行热解和催化裂解的方法。

根据本发明的实施例，该方法包括以下步骤：a.将颗粒生物质通过所述第一进料装置及所述进料口加入到所述反应器中，在所述反应器的所述热解室中完成热解过程；b.热解产生的油气通过所述反应器隔热砖墙上设置的所述连通构件，进入到所述反应器的所述裂解室；c.热解产生的油气进入到所述裂解室内，所述催化剂加入装置将催化剂喷洒于所述裂解室中，所述热解油气在所述裂解室内完成裂解过程，产生裂解气；d.所述裂解气通过所述裂解气出口进入到所述裂解气旋风分离器中，对所述裂解气进行除尘净化处理，经所述裂解气旋风分离器分离下来的细尘通过所述半焦输送装置进入所述气化炉气化；e.经过除尘后的裂解气进入所述喷淋塔中，对裂解气进行洗涤净化处理；f.经过净化的净裂解气进入所述燃气罐中储存。

根据本发明的实施例，所述步骤a中，所述颗粒生物质从所述反应器上部的进料口加入到所述反应器中，并被所述反应器内的所述蓄热式辐射管打散，热解半焦从所述反应器底部的半焦出口排出；所述颗粒生物质被所述反应器热解室中的所述蓄热式辐射管加热到500-600℃，所述步骤b中，热解油气被所述反应器裂解室中的所述蓄热式辐射管加热到600-900℃，所述步骤c中，所述催化剂通过所述催化剂喷射件均匀地喷洒于所述裂解室中；

根据本发明的实施例，所述颗粒生物质的粒度为20mm以下。

本发明至少具有以下有益效果：

1）采取蓄热式辐射管移动床工艺，反应系统结构简单，操作方便，温度分布均匀，加热效果好；

2）能够处理20mm以下的生物质，原料利用率高，适于推广；

3）反应器分为热解室和裂解室，热解室产生的油气，可在裂解室进行深度催化裂解，大分子的焦油分子裂解为小分子的气态烃类，可燃气体产率高，避免了生产热解油难以利用的问题，真正实现了生物质的清洁高效利用；

4）裂解气中氢气含量高，品质好；

5）一个炉体内可进行两种作业，合二为一，节省建造成本和占地面积。

附图说明

图1为本发明热解和催化裂解系统的结构图。

图2为本发明热解和催化裂解系统的反应器结构图。

图3为本发明隔热砖墙的正视图。

其中，1、加料斗；2、气流干燥器；3、蓄热式移动床反应器；4、干燥旋风分离器；5、热解料斗；6、尾气引风机；7、尾气净化装置；8、螺旋进料器；9、裂解气旋风分离器；10、喷淋塔；11、燃气引风机；12、燃气罐；13、气化炉；14、螺旋输送机；15、催化剂料斗；16、催化剂喷出管道；17、蓄热式辐射管；18、隔热砖墙；19、连通构件；20、催化剂主管；21、催化剂支管；22、热解室；23、裂解室；24、裂解气出口；25、燃气入口；26、烟气出口；27、空气入口；28、半焦出口；29、进料口。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。

本发明提供了一种生物质热解和催化裂解系统。根据本发明的实施例，参照图1所示，该系统包括：热解料斗5；第一进料装置8，所述第一进料装置与所述热解料斗5连接；热解和裂解反应器3，其包括：进料口29、热解室22、裂解室23、裂解气出口24、蓄热式辐射管17、隔热砖墙18、催化剂加入装置和连通构件19，其中，所述进料口设置在所述热解室的顶壁上，所述裂解气出口设置在所述裂解室的侧壁上，所述隔热砖墙18竖直地贯穿于所述反应器内，将所述反应器的内部空间分隔成所述热解室和所述裂解室，所述催化剂加入装置其与所述裂解室连接，用于将裂解催化剂施加于所述裂解室中，所述连通构件19设置在所述隔热砖墙18的下部，用于将热解室产生的油气，通过所述连通构件，通入到所述裂解室；裂解气旋风分离器9，所述裂解气旋风分离器分别与所述裂解气出口、半焦输送装置和喷淋塔相连；喷淋塔10，所述喷淋塔与所述裂解气出口连接；燃气罐12，所述燃气罐与所述喷淋塔连接。

发明人发现，根据本发明实施例的该反应系统结构简单，操作方便，温度分布均匀，加热效果好，热解室产生的油气，可在裂解室进行深度裂解，大分子的焦油分子裂解为小分子的气态烃类，该反应系统可产生大量的裂解气产品，避免了热解油含尘的问题，真正实现了化石燃料的清洁高效利用。此外，一个炉体内可进行两种作业，合二为一，生物质利用率高，节省建造成本和占地面积。而且该反应器采用了蓄热式辐射管17加热技术无需气、固热载体加热，提高了反应器的热效率的同时简化了系统工艺。

根据本发明的具体实施例，适用于该反应器的生物质的粒径不受特别限制，在本发明的一些优选实施例中，该反应器采用的生物质为粒径20mm以下的颗粒和粉状化石燃料，由此，可以充分利用小颗粒生物质，资源利用率高，且能够解决大量堆积污染环境的问题。

根据本发明的具体实施例，适用于该系统的炉型不受特别限制，可以是蓄热式移动床3也可以是其它类型，如非蓄热式或非移动式等，只要能通过隔热砖墙一体化的分割为热解室和裂解室即可。

根据本发明的具体实施例，参照图2所示，反应器内部有沿所述热解反应器的高度方向多层布置在所述热解室和所述裂解室内部的蓄热式辐射管，每层蓄热式辐射管具有多根蓄热式辐射管，且沿水平方向间隔布置。根据本发明的实施例，所述热解室和裂解室内分别分布了至少一根所述蓄热式辐射管，优选的，所述至少一根蓄热式辐射管均匀分布。蓄热式辐射管能够有效用于对热解料和裂解室内的油气进行加热，使其进行热解和裂解反应，具体地，可以向蓄热式辐射管内通入可燃气和空气，使可燃气燃烧实现对热解料的加热功能。该反应器采用了蓄热式辐射管加热技术无需气、固热载体加热，温度分布均匀，加热效果好，反应系统结构简单，操作方便，提高了反应器的热效率的同时简化了系统工艺。

在反应器中，生物质自上而下运动，热解室中设置的均匀布置的单向蓄热式辐射管可以将生物质打散使其均匀分布，生物质在反应器中自上而下停留1-50分钟，并加热到500-600℃，管壁温度利用燃气调节阀控制在500～700℃范围，完成热解过程，热解产生的油气，通过反应器下部格子砖的开口，进入到裂解室，裂解室中设置了均匀布置的单向蓄热式辐射管，并加热到600-900℃，管壁温度利用燃气调节阀控制在600～900℃范围，同时催化剂加入装置中的催化剂通过催化剂喷出管道16喷洒进入裂解室，裂解室中设置了均匀布置的单向蓄热式辐射管，完成催化裂解过程，大分子的焦油分子裂解为小分子的气态烃类，产生大量的裂解气，避免了热解油含尘的问题，真正实现了生物质的清洁高效利用。根据本发明的实施例，蓄热式辐射管的形状不受特别限制，在本发明的一些实施例中，可以为圆柱形，由此有利于生物质的打散，实现混合生物质在反应器中的均匀分散。

根据本发明的具体实施例，所述裂解气旋风分离器分别与所述裂解气出口、半焦输送装置14和喷淋塔相连。因而，裂解气通过裂解气出口，进入裂解气旋风分离器中除尘，除尘后的裂解气进入喷淋塔中洗涤进一步净化，同时裂解气旋风分离器分离下来的细尘，通过半焦输送装置送入气化炉13，气化气可生产人造天然气，循环利用，环保高效。

根据本发明的具体实施例，连通构件的具体种类不受特别限制，只要可以将热解室和裂解室连通，从而将热解室产生的油气通入到裂解室即可。在本发明的一些实施例中，图3为从反应器的左向右看时，隔热砖墙的正视图，如图3所示，连通构件可以为设置在隔热砖墙上的包括多孔的孔带，优选情况下，所述孔带的高度为3-15cm，所述孔的直径为1-3cm。连通构件也可以为隔热砖墙纵向长度上，位于下部位置的开口，优选情况下，所述开口的高度为3-15cm。

根据本发明的具体实施例，隔热砖墙设置在反应器内，优选的，位于反应器横向宽度的2/3处，隔热砖墙的厚度为5-15cm，隔热砖墙竖直地贯穿于反应器内，将反应器的内部空间分隔成热解室和裂解室，该结构使得在一个炉体内设置了热解室和裂解室，热解室产生的油气，可以进入裂解室进行深度裂解，将大分子的焦油分子裂解为小分子的气态烃类，产生大量的裂解气，从而避免了生产热解油含尘的问题。并且，一个炉体内可进行两种作业，合二为一，节省建造成本和占地面积。

根据本发明的实施例，该系统可以进一步包括：分别与蓄热式辐射管的燃气入口和半焦输送装置相连的气化炉。由此，可以利用半焦输送装置将热解室中热解产生的半焦输送至气化炉中，对半焦进行气化处理，以获得可燃气和灰渣，得到的可燃气可以通入蓄热式辐射管中，同时向蓄热式辐射管中通入空气，使可燃气燃烧对热解室中的物料进行加热。由此，可以对半焦进行充分的利用，不造成浪费，经济性好。

根据本发明的具体实施例，所述反应器设有燃气入口25、空气入口27以及烟气出口26，其中，燃气入口和烟气出口分别与蓄热式辐射管连接，分别用于通入可燃气和排出烟气，空气入口分别与气源和蓄热式辐射管连接，用于将气源产生的空气通入蓄热式辐射管中。

根据本发明的具体实施例，该系统可以进一步包括：加料斗1；与加料斗相连的第二进料装置8；分别与所述第二进料装置和所述蓄热式辐射管上的烟气出口连接的干燥装置；分别与所述干燥装置和所述热解料斗相连接的干燥旋风分离器4；与所述干燥旋风分离器相连接的尾气净化装置7。由此，可以通过第二进料装置将加料斗中的生物质加入干燥装置2中，在干燥装置中，生物质在来自热解室中的蓄热式辐射管17的烟气(温度约为200～250摄氏度)的作用下进行干燥，然后干燥后的生物质和烟气的混合物进入干燥旋风分离器4，分离获得的烟气(温度约为70～110摄氏度)进入尾气净化装置中进行净化处理，以实现达标排放，分离获得的热解料输送至热解料斗中，用于进行热解反应。

根据本发明的实施例，第二送料装置的具体种类不受特别限制，只要适用于将加料斗中的生物质输送至干燥装置中即可。在本发明的一些实施例中，第二送料装置可以为螺旋进料器8。由此，能够实现对生物质的自动化输送，且输送量可控，设备结构简单，操作方便。

根据本发明的实施例，干燥装置的具体种类不受特别限制，只要能够实现对生物质的干燥和预热的功能即可。在本发明的一些实施例中，干燥装置可以为气流干燥器，由此，生物质在烟气的作用下进行干燥和提升，干燥后的生物质和烟气的混合物排出气流干燥器2，有利于后续步骤进行。在干燥装置中，在对热解料进行干燥的同时，还实现了预热的功能，有利于提高后续热解反应的速率和效率，且热解室中采用蓄热式辐射管17排出的烟气对生物质进行干燥和预热，实现了热能的综合利用，有效减少了能耗，达到了节能环保的目的。

根据本发明的实施例，在干燥旋风分离器4和尾气净化装置之间还可以进一步设置有尾气引风机6，尾气引风机可以快速、有效地将干燥旋风分离器中分离获得的烟气输送至尾气净化装置中，有利于提高工作效率。

根据本发明的实施例，该系统还可以包括：在喷淋塔10和燃气罐12之间还可以进一步设置有燃气引风机11，燃气引风机可以快速、有效地将喷淋塔中经过净化获得的天然气输送至燃气罐中进行存储，进一步地，得到的裂解气可以进一步用于制备LNG或LNP。发明人发现，利用该系统可以显著提高裂解气的收率，有足够的气体用于生产液化天然气(LNG)或液化石油气(LPG)，经济效益好。

根据本发明的具体实施例，催化剂加入装置包括：催化剂料斗15；催化剂主管20，所述催化剂主管与所述催化剂料斗相连；催化剂支管21，所述催化剂支管与所述催化剂主管相连通，所述催化剂支管穿过所述反应器裂解室的壁并延伸至所述裂解室内部；至少一个催化剂喷射件，所述催化剂喷射件设置在所述催化剂支管上，且位于所述裂解室内部；优选的，所述催化剂支管为多个并沿所述催化剂主管的长度方向彼此平行布置，所述催化剂支管设置在所述蓄热式辐射管17的层间；优选的，所述催化剂喷射件包括催化剂喷出管道和设置在所述催化剂喷出管道16上的喷嘴，所述喷嘴上设置有调节阀。

根据本发明的实施例，采用的催化剂的种类和粒径不受特别限制，本领域技术人员可以根据需要灵活选择。在本发明的一些实施例中，该系统采用的催化剂可以为白云石、Ni基催化剂和Fe基催化剂中的一种或几种混合使用；催化剂的粒径可以为不大于0.5毫米；由此，催化效率较高，对油页岩的热解和催化裂解的提油程度较高，天然气收率较高。

根据本发明的具体实施例，所述热解料斗通过第一进料装置与进料口相连；进一步还包括半焦出口，其设置在所述热解室的下部，所述半焦出口与所述半焦输送装置连接。第一进料装置的具体种类不受特别限制，只要可以将热解料斗中的生物质有效地输送至反应器中即可。在本发明的一些实施例中，第一进料装置可以螺旋进料器8。由此，能够实现对生物质的自动化输送，输送量可控，且设备结构简单，操作方便。半焦输送装置的具体种类不受特别限制，包括但不限于星形或螺旋输送机，优选情况下，半焦输送机可以为螺旋输送机14。由此，能够实现对半焦的自动化输送，且输送量可控，设备结构简单，操作方便。

在本发明的另一个方面，本发明提供了一种利用前面所述的系统进行热解和催化裂解的方法。根据本发明的实施例，该方法可以包括以下步骤：

a.将颗粒生物质通过所述第一进料装置及设置在所述热解室的顶壁上的进料口加入到所述反应器中，在所述反应器的所述热解室中完成热解过程，热解半焦从反应器底部的半焦出口排出，并经半焦输送装置排出。

根据本发明的具体实施例，适用于该反应器的生物质的粒径不受特别限制，在本发明的一些优选实施例中，该反应器采用的生物质为粒径20mm以下的颗粒和粉状化石燃料，由此，可以充分利用小颗粒生物质，资源利用率高，且能够解决大量堆积污染环境的问题。

根据本发明的具体实施例，第一进料装置的具体种类不受特别限制，只要可以将热解料斗中的生物质有效地输送至反应器中即可。在本发明的一些实施例中，第一进料装置可以螺旋进料器8。由此，能够实现对生物质的自动化输送，输送量可控，且设备结构简单，操作方便。

根据本发明的具体实施例，所述热解室内分布了至少一根所述蓄热式辐射管，优选的，所述至少一根蓄热式辐射管均匀分布，具体的，单向蓄热式辐射管可以将生物质打散使其均匀分布，生物质在反应器中自上而下停留1-50分钟，并加热到500-600℃，管壁温度利用燃气调节阀控制在500～700℃范围，完成热解过程。

根据本发明的实施例，在将生物质加入热解料斗之前，还可以预先对生物质进行干燥处理，例如，可以采用蓄热式辐射管排出的烟气对生物质进行干燥和预热处理，由此，能够除去生物质中的水分，有利于提高热解效率。根据本发明的实施例，该热解方法还可以包括对干燥后的烟气进行净化处理的步骤，以使尾气达标排放，减少环境污染。

根据本发明的实施例，半焦输送装置的具体种类不受特别限制，包括但不限于星形或螺旋输送机14，优选情况下，半焦输送机可以为螺旋输送机14。由此，能够实现对半焦的自动化输送，且输送量可控，设备结构简单，操作方便。

b.热解产生的油气通过所述反应器隔热砖墙上设置的所述连通构件，进入到所述反应器的所述裂解室。

根据本发明的具体实施例，隔热砖墙设置在反应器内，优选的，位于反应器横向宽度的2/3处，隔热砖墙的厚度为5-15cm，隔热砖墙竖直地贯穿于反应器内，将反应器的内部空间分隔成热解室和裂解室，该结构使得在一个炉体内设置了热解室和裂解室，热解室产生的油气，可以进入裂解室进行深度裂解，将大分子的焦油分子裂解为小分子的气态烃类，产生大量的裂解气，从而避免了生产热解油含尘的问题。并且，一个炉体内可进行两种作业，合二为一，节省建造成本和占地面积。

根据本发明的具体实施例，连通构件的具体种类不受特别限制，只要可以将热解室和裂解室连通，从而将热解室产生的油气通入到裂解室即可。在本发明的一些实施例中，图3为从反应器的左向右看时，隔热砖墙18的正视图，如图3所示，连通构件可以为设置在隔热砖墙上的包括多孔的孔带，优选情况下，所述孔带的高度为3-15cm，所述孔的直径为1-3cm。连通构件也可以为隔热砖墙纵向长度上，位于下部位置的开口，优选情况下，所述开口的高度为3-15cm。

c.热解产生的油气进入到所述裂解室内，所述催化剂加入装置将催化剂喷洒于所述裂解室中，所述热解油气在所述裂解室内完成裂解过程，产生裂解气。

根据本发明的具体实施例，所述裂解室内分布了至少一根所述蓄热式辐射管，优选的，所述至少一根蓄热式辐射管均匀分布，具体的，并加热到600-900℃，管壁温度利用燃气调节阀控制在600～900℃范围，完成热裂解过程，大分子的焦油分子裂解为小分子的气态烃类，产生大量的裂解气，避免了热解油含尘的问题，真正实现了生物质的清洁高效利用。

根据本发明的实施例，采用的催化剂的种类和粒径不受特别限制，本领域技术人员可以根据需要灵活选择。在本发明的一些实施例中，该系统采用的催化剂可以为白云石、Ni基催化剂和Fe基催化剂中的一种或几种混合使用；催化剂的粒径可以为不大于0.5毫米；由此，催化效率较高，对油页岩的热解和催化裂解的提油程度较高，天然气收率较高。

d.所述裂解气通过所述裂解气出口进入到所述裂解气旋风分离器9中，对所述裂解气进行除尘净化处理，经所述裂解气旋风分离器9分离下来的细尘通过所述半焦输送装置进入所述气化炉13气化。

根据本发明的具体实施例，所述裂解气旋风分离器分别与所述裂解气出口、半焦输送装置和喷淋塔相连。因而，裂解气通过裂解气出口，进入裂解气旋风分离器中除尘，除尘后的裂解气进入喷淋塔中洗涤进一步净化，同时裂解气旋风分离器分离下来的细尘，通过螺旋输送机送入气化炉，气化气可生产人造天然气，循环利用，环保高效。

e.经过除尘后的裂解气进入所述喷淋塔中，对裂解气进行洗涤净化处理。

f.经过净化的净裂解气进入所述燃气罐中储存。

根据本发明的实施例，该系统还可以包括：在喷淋塔和燃气罐之间还可以进一步设置有燃气引风机11，燃气引风机可以快速、有效地将喷淋塔中经过净化获得的天然气输送至燃气罐中进行存储，进一步地，得到的裂解气可以进一步用于制备LNG或LNP。发明人发现，利用该系统可以显著提高裂解气的收率，有足够的气体用于生产液化天然气(LNG)或液化石油气(LPG)，经济效益好。

发明人发现，根据本发明实施例的该反应系统结构简单，操作方便，温度分布均匀，加热效果好，热解室产生的油气，可在裂解室进行深度裂解，大分子的焦油分子裂解为小分子的气态烃类，该反应系统可产生大量的裂解气产品，避免了热解油含尘的问题，真正实现了化石燃料的清洁高效利用。此外，一个炉体内可进行两种作业，合二为一，生物质利用率高，节省建造成本和占地面积。而且该反应器采用了蓄热式辐射管加热技术无需气、固热载体加热，提高了反应器的热效率的同时简化了系统工艺。

下面对本发明的生物质热解和裂解催化系统和方法的具体工作过程进行详细描述，具体如下：

首先，将粒度≤20mm的原料生物质加入加料斗中，利用第二进料装置8将储存于加料斗1中的原料生物质加入气流干燥器2中，同时蓄热式辐射管17中排出的200～250摄氏度的烟气通入气流干燥器中，原料生物质在烟气的作用下进行干燥和提升，接着烟气和原料生物质的混合物排出气流干燥器，进入干燥旋风分离器4中，分离获得的烟气(温度约为70～110摄氏度)排出干燥旋风分离器4，并在尾气引风机6的作用下进入尾气净化装置，进行净化处理，净化得到的符合排放标准的烟气排空，干燥旋风分离器中分离得到的原料生物质排出干燥旋风分离器，并进入热解料斗5中，然后利用第一送料装置将储存于热解料中的原料生物质加入热解反应器中，自上而下运动，停留约1～50分钟，在均匀设置的蓄热式辐射管(管壁温度约为500～700摄氏度)的打散和加热作用下，生物质均匀受热升温至500～600摄氏度，完成热解反应，得到热解油气和半焦，同时催化剂料斗中的催化剂(包括但不限于白云石、Ni基催化剂和Fe基催化剂中的一种或几种混合使用等)通过催化剂喷出管道16依次经催化剂主管20、催化剂支管21和催化剂喷射件经喷嘴均匀喷洒在裂解室中，与得到的热解油气混合通过隔热砖墙18上的连通构件19进入裂解室进行深度催化裂解，半焦或其他固体杂质通过半焦输送装置输送至气化炉13中进行气化处理，得到的可燃气通入蓄热式辐射管17用于对热解反应器中的生物质进行加热，气化处理得到的灰渣排出气化炉13，裂解室中裂解得到的裂解气体通过裂解气出口24进入裂解气旋风分离器9中除尘，除尘后的裂解气进入喷淋塔10中洗涤进一步净化，洗涤后的净裂解气经燃气引风机11送入燃气罐存储，可用于生产人造天然气等产品，同时裂解气旋风分离器9分离下来的细尘，通过螺旋输送机送入气化炉13进行气化，气化得到的气体可通入热解室进行循环加热利用，气化后的灰渣排出。

下面详细描述本发明的实施例。

实施案例：利用蓄热式移动床热解和催化裂解系统对松木屑进行处理，原料的基础数据见表1。

表1：松木屑基础数据

利用该反应系统处理松木屑，得到的气体产品产率为68%，热解焦油几乎全部裂解为气态产物，产气率高。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，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触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。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，或仅仅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，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。

Claims (10)

1.一种生物质热解和催化裂解系统，其特征在于，包括：

热解料斗；

第一进料装置，所述第一进料装置与所述热解料斗连接；

热解和催化裂解反应器，包括：进料口、热解室、裂解室和裂解气出口,所述进料口设置在所述热解室的顶壁上，所述裂解气出口设置在所述裂解室的侧壁上；以及：

蓄热式辐射管，所述蓄热式辐射管沿所述热解反应器的高度方向多层布置在所述热解室和所述裂解室内部，每层具有多根沿水平方向布置的所述蓄热式辐射管；

隔热砖墙，所述隔热砖墙设置在反应器横向宽度的2/3处，竖直地贯穿于所述反应器内，将所述反应器的内部空间分隔成所述热解室和所述裂解室；

催化剂加入装置，其与所述裂解室连接，用于将裂解催化剂施加于所述裂解室中；

连通构件，所述连通构件设置在所述隔热砖墙的下部，用于将所述热解室产生的油气，通过所述连通构件，通入到所述裂解室；

裂解气旋风分离器，所述裂解气旋风分离器分别与所述裂解气出口、半焦输送装置和喷淋塔相连，；

喷淋塔，所述喷淋塔与所述裂解气旋风分离器连接；

燃气罐，所述燃气罐与所述喷淋塔连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述连通构件为设置在所述隔热砖墙上的包括多个孔的孔带；或者，所述连通构件为所述隔热砖墙纵向长度上，位于下部位置的开口。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述隔热砖墙的厚度为5-15cm，所述孔带的高度为3-15cm，所述孔的直径为1-3cm，所述开口的高度为3-15cm。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，进一步包括：气化炉，所述气化炉一端与所述蓄热式辐射管的燃气入口相连，另一端与所述半焦输送装置相连。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，还包括：

加料斗；

第二进料装置，其与所述加料斗相连；

干燥装置，其分别与所述第二进料装置和所述蓄热式辐射管上的烟气出口连接；

干燥旋风分离器，其分别与所述干燥装置和所述热解料斗相连接；

尾气净化装置，其与所述干燥旋风分离器相连接。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，催化剂加入装置包括：催化剂料斗；催化剂主管，所述催化剂主管与所述催化剂料斗相连；催化剂支管，所述催化剂支管与所述催化剂主管相连通，所述催化剂支管穿过所述反应器裂解室的壁并延伸至所述裂解室内部；至少一个催化剂喷射件，所述催化剂喷射件设置在所述催化剂支管上，且位于所述裂解室内部；优选的，所述催化剂支管为多个并沿所述催化剂主管的长度方向彼此平行布置，所述催化剂支管设置在所述蓄热式辐射管的层间；优选的，所述催化剂喷射件包括催化剂喷出管道和设置在所述催化剂喷出管道上的喷嘴，所述喷嘴上设置有调节阀。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，所述热解料斗通过所述第一进料装置与所述进料口相连；进一步还包括半焦出口，其设置在所述热解室的下部，所述半焦出口与所述半焦输送装置连接。

8.一种利用权利要求1-7中任一项所述的系统进行生物质热解和催化裂解的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.将颗粒生物质通过所述第一进料装置及所述进料口加入到所述反应器中，在所述反应器的所述热解室中完成热解过程；

b.热解产生的油气通过所述反应器隔热砖墙上设置的所述连通构件，进入到所述反应器的所述裂解室；

c.热解产生的油气进入到所述裂解室内，所述催化剂加入装置将催化剂喷洒于所述裂解室中，所述热解油气在所述裂解室内完成裂解过程，产生裂解气；

d.所述裂解气通过所述裂解气出口进入到所述裂解气旋风分离器中，对所述裂解气进行除尘净化处理，经所述裂解气旋风分离器分离下来的细尘通过所述半焦输送装置进入所述气化炉气化；

e.经过除尘后的裂解气进入所述喷淋塔中，对裂解气进行洗涤净化处理；

f.经过净化的净裂解气进入所述燃气罐中储存。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤a中，所述颗粒生物质从所述反应器上部的进料口加入到所述反应器中，并被所述反应器内的所述蓄热式辐射管打散，热解半焦从所述反应器底部的半焦出口排出；所述步骤a中，所述颗粒生物质被所述反应器热解室中的所述蓄热式辐射管加热到500-600℃，所述步骤b中，热解油气被所述反应器裂解室中的所述蓄热式辐射管加热到600-900℃，所述步骤c中，所述催化剂通过所述催化剂喷射件均匀地喷洒于所述裂解室中。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述颗粒生物质的粒度为20mm以下。