CN108587658A - 一种生物质热解装置 - Google Patents

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万玉山
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Abstract

本发明涉及一种生物质热解装置，包括热解器、热解气冷凝器、气体吸收池、集油罐、热解气储存罐和热解炭储存池。热解器设有热量调控器、热解炭排放管、热解炭排放阀、惰性气体进气管、催化剂填料筒、进料管、热解气排放管和热解气排放阀。热解气冷凝器包括热解气入口、热解气出口、生物油出口、冷却液入口、冷却液出口。气体吸收池设有气体吸收池进气管、气体吸收池上盖、气体吸收池集气管，气体吸收池内盛放有碱性或酸性的吸收剂。集油罐接收来自生物油出口的生物油，热解气储存罐接收来自气体吸收池集气管的气体，热解炭储存池接收来自热解炭排放管排放的热解炭。

Description

一种生物质热解装置
技术领域
本发明涉及生物质处理技术领域，具体涉及一种生物质热解装置。
背景技术
生物质热解是指在惰性气氛下，将生物质加热到一定温度，生物质内部的大分子物质发生分解，得到液体产物生物油、不可冷凝气体和固体产物炭的过程。与其他生物质利用方法相比，热解法有明显的优点：(1)热解产物为气体、生物油和炭，可以根据不同的需要加以利用。其中，生物油可以直接用作锅炉燃料，也可以作为化工原料使用，还可以经精制改制后作为车用燃油使用。得到的不可冷凝气体可以作为燃气使用或者作为反应的载气。固体炭则可以作为焦炭使用，也可以用来制备活性炭。而焚烧只能利用热能，气化只能利用得到的气体。(2)热解可以简化污染控制。生物质热解产生的氮氧化物和硫氧化物等污染物较少，且烟气中的灰量少。(3)生物质中的硫和重金属等有害成分大部分都被固定在固体炭中，减轻了重金属对环境的污染。(4)与气化相比，热解过程不需要较高的温度，在中等温度(350～600℃)条件下即可进行。因此，热解技术具有广泛的应用前景。
生物质直接热解得到的生物油是一种成分复杂的混合物，具有含氧量高、热值低、化学不稳定性以及与有机溶剂不混溶等缺点，这些都阻碍了生物油的应用，因此必须对生物油进行提质处理才能满足人们使用的要求。催化热解是指在生物质热解的过程中加入催化剂，直接对产生的热解气进行重整，将氧元素以二氧化碳和一氧化碳等小分子物质的形式除去，选择性的提高类汽油的轻质烃类组分。与生物油的催化加氢相比，该过程省去了将生物油加热成为蒸气的过程，节省了能量。此外，该反应在常压下即可进行，也不需要氢气，操作简单，因此该方法受到了研究者的青睐，并进行了大量的研究。生物质催化热解研究的重点是催化剂的加入方式和催化剂的类型。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决上述生物质热解中的难题，本发明提供一种生物质热解装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种生物质热解装置，包括热解器、热解气冷凝器、气体吸收池、集油罐、热解气储存罐和热解炭储存池。
所述的热解器中部为圆柱形结构，圆柱形结构的内壁上设有热量调控器；热解器的底部和最上部设计成圆锥形结构；热解器的最底部设计有热解炭排放管和热解炭排放阀；热解器的下部设有惰性气体进气管。热解器的中心部位设置有催化剂填料筒，催化剂填料筒内设有填料筒搅拌器；催化剂填料筒的外侧和热解器内设有热解器搅拌器；热解器的上部设有进料管；热解器的最上部设计有热解气排放管和热解气排放阀。
催化剂填料筒内添加有催化剂，催化剂的制作过程为：
①按质量比1～3:1～5:5:5的比例把Mo、Zn、Fe、Cu的硝酸盐混合，制成溶液；
②把HZSM-5在400～500℃条件下焙烧4～8小时后加入到步骤①的溶液中；
③把步骤②的混合液静止12～24小时后，在103～110℃条件下烘干；
④把烘干产物在400～500℃条件下焙烧4～8小时后自然冷却，得到催化剂。
所述的热解气冷凝器包括热解气入口、热解气出口、生物油出口、冷却液入口和冷却液出口。所述的热解气入口连通热解器的热解气排放管。
所述的气体吸收池设有气体吸收池进气管，气体吸收池进气管连通热解气冷凝器的热解气出口；气体吸收池设有气体吸收池上盖，气体吸收池上盖设计成圆锥形结构，圆锥形结构顶端设有气体吸收池集气管，气体吸收池内盛放有碱性或酸性的吸收剂。
集油罐接收来自生物油出口的生物油，集油罐收集、储存的生物油回收利用。
热解气储存罐接收来自气体吸收池集气管的气体，热解气储存罐收集、储存的气体回收利用。
热解炭储存池接收来自热解炭排放管排放的热解炭，热解炭储存池收集、储存的热解炭回收利用。
采用上述生物质热解装置进行操作的步骤如下：
①粉碎、过筛后的生物质原料通过进料管进入热解器，惰性气体进气管吹入惰性气体，热量调控器调节热解器的温度为400～700℃，填料筒搅拌器对催化剂进行搅拌，热解器搅拌器对生物质原料进行搅拌，生物质原料在无氧条件下发生催化热解反应，生物质内部的大分子物质发生分解产生大量的热解气，热解气通过热解气排放管排出热解器；热解器产生的热解炭通过热解炭排放管排出。
②热解器产生的热解气通过热解气排放管、热解气入口进入热解气冷凝器，冷却液由冷却液入口进入热解气冷凝器，热解气与冷却液接触，热解气中的热量被冷却液吸收带走，部分热解气变成生物油液体，在重力的作用下下落、通过生物油出口流出；吸收热量后的冷却液由冷却液出口流出，冷却后的热解气由热解气出口排出。
③冷却后的热解气由热解气出口和气体吸收池进气管进入气体吸收池，气体吸收池内的吸收剂对气体进行净化，气体吸收池集气管把吸收处理后的气体收集排放。
④生物油出口流出的生物油进入集油罐，集油罐收集、储存的生物油回收利用。
⑤气体吸收池集气管排放的气体进入热解气储存罐，热解气储存罐收集、储存的气体回收利用。
⑥热解器产生的热解炭通过热解炭排放管排放进入热解炭储存池，热解炭储存池收集、储存的热解炭回收利用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例的热解器的结构示意图。
图1中：1.热解器，1-1.热量调控器，1-2.热解炭排放管，1-3.热解炭排放阀，1-4.惰性气体进气管，1-5.催化剂填料筒，1-6.热解器搅拌器，1-7.进料管，1-8.热解气排放管，1-9.热解气排放阀。
图2是本发明实施例的热解气冷凝器的结构示意图。
图2中：2.热解气冷凝器，2-1.热解气入口，2-2.热解气出口，2-3.生物油出口，2-4.冷却液入口，2-5.冷却液出口。
图3是本发明实施例的气体吸收池的结构示意图。
图3中：3.气体吸收池，3-1.气体吸收池进气管，3-2.气体吸收池上盖，3-3.气体吸收池集气管，3-4.吸收剂。
图4是本发明实施例的工艺流程图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
如图1～图4所示，本发明一种生物质热解装置，包括热解器1、热解气冷凝器2、气体吸收池3、集油罐、热解气储存罐和热解炭储存池。
所述的热解器1的中部为圆柱形结构，圆柱形结构的内壁上设有热量调控器1-1；热解器的底部和最上部设计成圆锥形结构；热解器的最底部设计有热解炭排放管1-2和热解炭排放阀1-3；热解器的下部设有惰性气体进气管1-4。热解器的中心部位设置有催化剂填料筒1-5，催化剂填料筒1-5内设有填料筒搅拌器；催化剂填料筒1-5的外侧和热解器1内设有热解器搅拌器1-6；热解器的上部设有进料管1-7；热解器的最上部设计有热解气排放管1-8和热解气排放阀1-9；所述的热解气排放管1-8连通热解气冷凝器2。
催化剂填料筒1-5内添加有催化剂，催化剂的制作过程为：
①按质量比1:5:5:5的比例把Mo、Zn、Fe、Cu的硝酸盐混合，制成溶液；
②把HZSM-5在400℃条件下焙烧5小时后加入到步骤①的溶液中；
③把步骤②的混合液静止12小时后，在103℃条件下烘干；
④把烘干产物在500℃条件下焙烧5小时后自然冷却，得到催化剂。
所述的热解气冷凝器2包括热解气入口2-1、热解气出口2-2、生物油出口2-3、冷却液入口2-4、冷却液出口2-5。热解气出口2-2连通气体吸收池进气管。
所述的气体吸收池3设有气体吸收池进气管3-1，气体吸收池设有气体吸收池上盖3-2，气体吸收池上盖3-2设计成圆锥形结构，圆锥形结构顶端设有气体吸收池集气管3-3，气体吸收池内盛放有碱性或酸性的吸收剂3-4。
集油罐接收来自生物油出口2-3的生物油，集油罐收集、储存的生物油回收利用。
热解气储存罐接收来自气体吸收池集气管3-3的气体，热解气储存罐收集、储存的气体回收利用。
热解炭储存池接收来自热解炭排放管1-2排放的热解炭，热解炭储存池收集、储存的热解炭回收利用。
采用上述生物质热解装置进行操作的步骤如下：
①粉碎、过筛后的红花籽通过进料管1-7进入热解器1，惰性气体进气管1-4吹入惰性气体，热量调控器1-1调节热解器的温度为500℃，填料筒搅拌器对催化剂进行搅拌，热解器搅拌器1-6对生物质原料进行搅拌，生物质原料在无氧条件下发生催化热解反应，生物质内部的大分子物质发生分解产生大量的热解气，热解气通过热解气排放管1-8排出热解器1；热解器1产生的热解炭通过热解炭排放管1-2排出。
②热解器1产生的热解气通过热解气排放管1-8、热解气入口2-1进入热解气冷凝器2，冷却液由冷却液入口2-4进入热解气冷凝器2，热解气与冷却液接触，热解气中的热量被冷却液吸收带走，部分热解气变成生物油液体，在重力的作用下下落、通过生物油出口2-3流出；吸收热量后的冷却液由冷却液出口2-5流出，冷却后的热解气由热解气出口2-2排出。
③冷却后的热解气由热解气出口2-2和气体吸收池进气管3-1进入气体吸收池3，气体吸收池3内的吸收剂对气体进行净化，气体吸收池集气管3-3把吸收处理后的气体收集排放。
④生物油出口2-3流出的生物油进入集油罐，集油罐收集、储存的生物油回收利用。
⑤气体吸收池集气管3-3排放的气体进入热解气储存罐，热解气储存罐收集、储存的气体回收利用。
⑥热解器产生的热解炭通过热解炭排放管1-2进入热解炭储存池，热解炭储存池收集、储存的热解炭回收利用。
实施例2
如图1～图4所示，本发明一种生物质热解装置，包括热解器1、热解气冷凝器2、气体吸收池3、集油罐、热解气储存罐和热解炭储存池。
所述的热解器1的中部为圆柱形结构，圆柱形结构的内壁上设有热量调控器1-1；热解器的底部和最上部设计成圆锥形结构；热解器的最底部设计有热解炭排放管1-2和热解炭排放阀1-3；热解器的下部设有惰性气体进气管1-4。热解器的中心部位设置有催化剂填料筒1-5，催化剂填料筒1-5内设有填料筒搅拌器；催化剂填料筒1-5的外侧和热解器1内设有热解器搅拌器1-6；热解器的上部设有进料管1-7；热解器的最上部设计有热解气排放管1-8和热解气排放阀1-9；所述的热解气排放管1-8连通热解气冷凝器2。
催化剂填料筒1-5内添加有催化剂，催化剂的制作过程为：
①按质量比3:5:5:5的比例把Mo、Zn、Fe、Cu的硝酸盐混合，制成溶液；
②把HZSM-5在500℃条件下焙烧4小时后加入到步骤①的溶液中；
③把步骤②的混合液静止18小时后，在103℃条件下烘干；
④把烘干产物在500℃条件下焙烧4小时后自然冷却，得到催化剂。
所述的热解气冷凝器2包括热解气入口2-1、热解气出口2-2、生物油出口2-3、冷却液入口2-4、冷却液出口2-5。热解气出口2-2连通气体吸收池进气管。
所述的气体吸收池3设有气体吸收池进气管3-1，气体吸收池设有气体吸收池上盖3-2，气体吸收池上盖3-2设计成圆锥形结构，圆锥形结构顶端设有气体吸收池集气管3-3，气体吸收池内盛放有碱性或酸性的吸收剂3-4。
集油罐接收来自生物油出口2-3的生物油，集油罐收集、储存的生物油回收利用。
热解气储存罐接收来自气体吸收池集气管3-3的气体，热解气储存罐收集、储存的气体回收利用。
热解炭储存池接收来自热解炭排放管1-2排放的热解炭，热解炭储存池收集、储存的热解炭回收利用。
采用上述生物质热解装置进行操作的步骤如下：
①粉碎、过筛后的玉米芯通过进料管1-7进入热解器1，热量调控器1-1调节热解器的温度为500℃，惰性气体进气管1-4吹入惰性气体，填料筒搅拌器对催化剂进行搅拌，热解器搅拌器1-6对生物质原料进行搅拌，生物质原料在无氧条件下发生催化热解反应，生物质内部的大分子物质发生分解产生大量的热解气，热解气通过热解气排放管1-8排出热解器1；热解器1产生的热解炭通过热解炭排放管1-2排出。
②热解器1产生的热解气通过热解气排放管1-8、热解气入口2-1进入热解气冷凝器2，冷却液由冷却液入口2-4进入热解气冷凝器2，热解气与冷却液接触，热解气中的热量被冷却液吸收带走，部分热解气变成生物油液体，在重力的作用下下落、通过生物油出口2-3流出；吸收热量后的冷却液由冷却液出口2-5流出，冷却后的热解气由热解气出口2-2排出。
③冷却后的热解气由热解气出口2-2和气体吸收池进气管3-1进入气体吸收池3，气体吸收池3内的吸收剂对气体进行净化，气体吸收池集气管3-3把吸收处理后的气体收集排放。
④生物油出口2-3流出的生物油进入集油罐，集油罐收集、储存的生物油回收利用。
⑤气体吸收池集气管3-3排放的气体进入热解气储存罐，热解气储存罐收集、储存的气体回收利用。
⑥热解器产生的热解炭通过热解炭排放管1-2进入热解炭储存池，热解炭储存池收集、储存的热解炭回收利用。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (1)

1.一种生物质热解装置，其特征在于：包括热解器(1)、热解气冷凝器(2)、气体吸收池(3)、集油罐、热解气储存罐和热解炭储存池；
所述的热解器(1)的中部为圆柱形结构，圆柱形结构的内壁上设有热量调控器(1-1)；热解器的底部和最上部设计成圆锥形结构；热解器的最底部设计有热解炭排放管(1-2)和热解炭排放阀(1-3)；热解器的下部设有惰性气体进气管(1-4)；热解器的中心部位设置有催化剂填料筒(1-5)，催化剂填料筒(1-5)内设有填料筒搅拌器；催化剂填料筒(1-5)的外侧和热解器(1)内设有热解器搅拌器(1-6)；热解器的上部设有进料管(1-7)；热解器的最上部设计有热解气排放管(1-8)和热解气排放阀(1-9)；
催化剂填料筒(1-5)内添加有催化剂，催化剂的制作过程为：
①按质量比1～3:1～5:5:5的比例把Mo、Zn、Fe、Cu的硝酸盐混合，制成溶液；
②把HZSM-5在400～500℃条件下焙烧4～8小时后加入到步骤①的溶液中；
③把步骤②的混合液静止12～24小时后，在103～110℃条件下烘干；
④把烘干产物在400～500℃条件下焙烧4～8小时后自然冷却，得到催化剂；
所述的热解气冷凝器(2)包括热解气入口(2-1)、热解气出口(2-2)、生物油出口(2-3)、冷却液入口(2-4)、冷却液出口(2-5)；所述的热解气入口(2-1)连通热解气排放管(1-8)；
所述的气体吸收池(3)设有气体吸收池进气管(3-1)，吸收池进气管(3-1)连通热解气出口(2-2)；气体吸收池设有气体吸收池上盖(3-2)，气体吸收池上盖(3-2)设计成圆锥形结构，圆锥形结构顶端设有气体吸收池集气管(3-3)，气体吸收池内盛放有碱性或酸性的吸收剂(3-4)；
集油罐接收来自生物油出口(2-3)的生物油，集油罐收集、储存的生物油回收利用；
热解气储存罐接收来自气体吸收池集气管(3-3)的气体，热解气储存罐收集、储存的气体回收利用；
热解炭储存池接收来自热解炭排放管(1-2)排放的热解炭，热解炭储存池收集、储存的热解炭回收利用。
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