CN112779034A - 一种生物质制备轻质芳烃的装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种生物质制备轻质芳烃的装置及方法,包括原料存储干燥系统、循环流化床热载体升温炉、反应系统、气固分离系统、动力系统、换热器和冷凝塔,反应系统包括串联连接的下行床反应器和列管式固定床反应器,气固分离系统包括设置于循环流化床热载体升温炉的出料口处的A组气固分离系统、设置于下行床反应器的出料口处的B组气固分离系统和设置于下行床反应器的进料口处的C组气固分离系统,A组气固分离系统包括三级旋风分离装置,B组气固分离系统包括二级旋风分离装置,C组气固分离系统包括一级旋风分离装置,借此,本发明具有高效节能、轻质芳烃收率高且易于工业化连续生产的优点。
Description
技术领域
本发明属于生物质热裂解技术领域,特别涉及一种生物质制备轻质芳烃的装置及其方法。
背景技术
目前,轻质芳烃(苯、甲苯和二甲苯)是重要的有机化工原料,主要用于生产橡胶、纤维、塑料、树脂、涂料和农药等,同时也是高辛烷值清洁汽油的重要调和组分。目前轻质芳烃主要来自石油催化重整和裂解汽油,我国石油资源短缺,预计到2035年对外依赖度将高达84.6%,严重威胁我国的能源安全,实现轻质芳烃生产原料多元化是未来重要的发展趋势。生物质是自然界唯一可转化为液体燃料的清洁可再生能源。我国生物质资源储量巨大,每年可作为能源利用的农作物秸秆、农产品加工剩余物、林业废弃物等生物质资源总量约4.6亿吨标准煤,但利用率仅约8%。因此,研究开发生物质高效转化为轻质芳烃的理论和技术,对于推进国民经济发展、维护社会生态环境安全具有重要意义。但是,目前正在开发的生物质催化热解制备轻质芳烃工艺,使用的装置主要包括固定床式和流化床式。固定床式的缺点主要包括温度分布不均匀、传热差、原料处理能力弱和催化剂无法更换等问题,流化床式因流化介质与催化剂难以分离,以及逆重力场输送运行成本较高等问题,在生物质催化热解制备轻质芳烃工艺系统中也没有得到推广。
发明内容
本发明提出一种生物质制备轻质芳烃的装置及其方法,能够即高效节能,又能提高产品收率,实现连续操作的生物质催化热解技术。
本发明的技术方案是这样实现的:一种生物质制备轻质芳烃的装置,包括原料存储干燥系统、循环流化床热载体升温炉、反应系统、气固分离系统、动力系统、换热器和冷凝塔;
原料存储干燥系统包括原料存储罐和提升管干燥器;
反应系统包括1个下行床反应器和多个列管式固定床反应器,下行床反应器和列管式固定床反应器串联连接,多个列管式固定床反应器之间为并联连接,循环使用;
气固分离系统包括A组气固分离系统、B组气固分离系统和C组气固分离系统,A组气固分离系统设置于循环流化床热载体升温炉的出料口处,B组气固分离系统设置于下行床反应器的出料口处,C组气固分离系统设置于下行床反应器的进料口处;
A组气固分离系统包括一级旋风分离装置A、二级旋风分离装置A和三级旋风分离装置A,B组气固分离系统包括一级旋风分离装置B和二级旋风分离装置B,C组气固分离系统包括一级旋风分离装置C;
动力系统包括引风机和鼓风机,引风机设置于原料存储罐的出料口和提升管干燥器的进料口之间,鼓风机设置于换热器一侧。
作为一种优选的实施方式,一级旋风分离装置A的进料口和循环流化床热载体升温炉的出料口相连通;
一级旋风分离装置A的出料口和下行床反应器的进料口相连通;
一级旋风分离装置A的出气口和二级旋风分离装置A的进料口相连通;
二级旋风分离装置A的出料口和热载体升温炉的进料口相连通;
二级旋风分离装置A的出气口和三级旋风分离装置A的进料口相连通;
三级旋风分离装置A的出气口和列管式固定床反应器之间设置有所述换热器,该换热器和循环流化床热载体升温炉的进气口相连通;
三级旋风分离装置A的出料口接灰斗。
作为一种优选的实施方式,一级旋风分离装置B的进料口和下行床反应器的出料口相连通;
一级旋风分离装置B的出料口和循环流化床热载体升温炉的进料口相连通;
一级旋风分离装置B的出气口和二级旋风分离装置B的进料口相连通;
二级旋风分离装置B的出气口和列管式固定床反应器相连通;
二级旋风分离装置B的出料口接灰斗。
作为一种优选的实施方式,一级旋风分离装置C的进料口和提升管干燥器的出料口相连通,一级旋风分离装置C的出料口和下行床反应器的进料口相连通。
作为一种优选的实施方式,列管式固定床反应器内的反应管内放置有催化剂,反应管间走高温烟气;
其中,反应管的进料口和三级旋风分离装置A的出气口相连通,反应管的出料口和冷凝塔的进料口相连通;
反应管间的进料口和换热器的出料口相连通,反应管间的出料口和引风机的进料口相连通。
作为一种优选的实施方式,换热器为列管式换热器,列管内走高温烟气,列管间走空气;
其中,列管的进料口和所述二级旋风分离装置B的出气口相连通,列管的出料口与列管式固定床反应器反应管间的进料口相连通;
列管间的进料口和鼓风机的出料口相连通,列管间的出料口和循环流化床热载体升温炉的进气口相连通。
作为一种优选的实施方式,列管式固定床反应器内反应管的管内径为30-100mm,列管式换热器内列管的管内径为30-60mm。
一种生物质制备轻质芳烃的方法,包括如下步骤:
步骤1、原料存储罐中存放的生物质原料经过提升管干燥器进行干燥,经过C组气固分离装置进行气固分离,输送至下行床反应器中,在500-650℃的条件下进行热解反应,得到物质A;
步骤2、物质A进入B组气固分离系统发生气固分离,得到大颗粒固体B1、细粉固体B2和气体B,其中大颗粒固体B1进入热载体升温炉进行加热,得到物质C,细粉固体B2外排,气体B进入列管式固定床反应器进行再次热解;
步骤3、物质C进入A组气固分离系统进行气固分离,得到大颗粒固体D1、小颗粒固体D2、细粉固体D3和气体D,其中大颗粒固体D1进入下行床反应器中,小颗粒固体D2返回热载体升温炉底部,细粉固体D3外排,气体D经过换热后,进入列管式固定床反应器为气体B发生二次裂解反应提供热量,然后进入后续引风机和提升管干燥器,用于输送干燥生物质原料。
步骤4、气体B进入列管式固定床反应器后,和催化剂接触在400-600℃的条件下进行反应,得到物质E。
步骤5、物质E进入冷却塔,分别得到热解气、木醋液和富含轻质芳烃的液体燃料。
作为一种优选的实施方式,步骤1中生物原料依次经过粉碎和浸泡后,放入所述原料存储罐中,该浸泡方式采用木醋液进行浸泡。
作为一种优选的实施方式,步骤4中的催化剂为具有微介孔复合结构的分子筛催化剂。
生物质原料进行粉碎后并通过酸液进行酸洗,酸洗后的生物质颗粒通过引风机进入提升管干燥器中进行烘干预处理,烘干后的生物质颗粒经过C组气固分离装置进行气固分离,并进入下行床反应器中进行绝氧快速热解,生成挥发分和生物质半焦,生物质颗粒热解后生成的挥发分和热载体和生物质半焦的混合物在B组气固分离装置处进行气固分离,其中热载体和生物质半焦的混合物进入循环流化床热载体升温炉,半焦燃烧为热载体升温提供热量,其中热解挥发分进入列管式固定床反应器和催化剂接触,进行催化裂解反应,催化裂解产物和催化剂分离后进入冷凝塔,油水分离,分别得到热解气、木醋液和富含轻质芳烃的液体燃料。
采用了上述技术方案后,本发明的有益效果是:
1、通过下行床反应器与列管式固定床反应器两步热解,下行床热解得到的混合物经过气固分离,分离后的高温油气再与催化剂发生二次热解,解决了一步法热解后固体焦与催化剂无法分离的难题。
2、采用热载体多级分离系统,能够实现热载体的分级分离,实现大颗粒热解,小颗粒循环,细灰外排,能够极大程度地降低液体产物中细灰含量。
3、采用具有微介孔复合结构的分子筛催化剂,能够耦合微孔结构高选择性和介孔结构传质传热效率高的优点,有利于提高轻质芳烃收率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的流程示意图;
图2为本发明的结构示意图。
图中,1-循环流化床热载体升温炉;2-一级旋风分离装置A;3-二级旋风分离装置A;4-换热器;5-下行床反应器;6-原料存储罐;7-鼓风机;8-引风机;9-一级旋风分离装置C;10-提升管干燥器;11-一级旋风分离装置B;12-二级旋风分离装置B;13-列管式固定床反应器;14-冷凝塔;15-三级旋风分离装置A;16-灰斗。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
结合图1和图2所示,一种生物质制备轻质芳烃的装置,包括原料存储干燥系统、循环流化床热载体升温炉1、反应系统、气固分离系统、动力系统、换热器4和冷凝塔14;
原料存储干燥系统包括原料存储罐6和提升管干燥器10;
反应系统包括1个下行床反应器5和多个列管式固定床反应器13,下行床反应器5和列管式固定床反应器13串联连接,多个列管式固定床反应器13为并联连接,循环使用;
气固分离系统包括A组气固分离系统、B组气固分离系统和C组气固分离系统,A组气固分离系统设置于循环流化床热载体升温炉1的出料口处,B组气固分离系统设置于下行床反应器5的出料口处,C组气固分离系统设置于下行床反应器5的进料口处;
A组气固分离系统包括一级旋风分离装置A2、二级旋风分离装置A3和三级旋风分离装置A15,B组气固分离系统包括一级旋风分离装置B11和二级旋风分离装置B12,C组气固分离系统包括一级旋风分离装置C9;
动力系统包括引风机8和鼓风机7,引风机8设置于原料存储罐6的出料口和提升管干燥器10的进料口之间,鼓风机7设置于换热器4一侧。
一级旋风分离装置A2的进料口和循环流化床热载体升温炉1的出料口相连通;
一级旋风分离装置A2的出料口和下行床反应器5的进料口相连通;
一级旋风分离装置A2的出气口和二级旋风分离装置A3的进料口相连通;
二级旋风分离装置A3的出料口和热载体升温炉的进料口相连通;
二级旋风分离装置A3的出气口和三级旋风分离装置A15的进料口相连通;
三级旋风分离装置A15的出气口和列管式固定床反应器13之间设置有所述换热器4,该换热器4和循环流化床热载体升温炉1的进气口相连通;
三级旋风分离装置A15的出料口接灰斗。
一级旋风分离装置B11的进料口和下行床反应器5的出料口相连通;
一级旋风分离装置B11的出料口和循环流化床热载体升温炉1的进料口相连通;
一级旋风分离装置B11的出气口和二级旋风分离装置B12的进料口相连通;
二级旋风分离装置B12的出气口和列管式固定床反应器13相连通;
二级旋风分离装置B12的出料口接灰斗。
一级旋风分离装置C9的进料口和提升管干燥器10的出料口相连通,一级旋风分离装置C9的出料口和下行床反应器5的进料口相连通。
列管式固定床反应器13内的反应管内放置有催化剂,反应管间走高温烟气;
其中,反应管的进料口和二级旋风分离装置B12的出气口相连通,反应管的出料口和冷凝塔14的进料口相连通;
反应管间的进料口和换热器4的出料口相连通,反应管间的出料口和引风机8的进料口相连通。
换热器4为列管式换热器4,列管内走高温烟气,列管间走空气;
其中,列管的进料口和所述三级旋风分离装置A15的出气口相连通,列管的出料口与列管式固定床反应器13反应管间的进料口相连通;
列管间的进料口和鼓风机7的出料口相连通,列管间的出料口和循环流化床热载体升温炉1的进气口相连通。
列管式固定床反应器13内反应管的管内径为30-100mm,列管式换热器4内列管的管内径为30-60mm。
一种生物质制备轻质芳烃的方法,包括如下步骤:
步骤1、原料存储罐6中存放的生物质原料经过提升管干燥器10进行干燥,经过C组气固分离装置进行气固分离,输送至下行床反应器5中,在500-650℃的条件下进行热解反应,得到物质A;
步骤2、物质A进入B组气固分离系统发生气固分离,得到大颗粒固体B1、细粉固体B2和气体B,其中大颗粒固体B1进入热载体升温炉进行加热,得到物质C,细粉固体B2外排,气体B进入列管式固定床反应器13进行再次热解;
步骤3、物质C进入A组气固分离系统进行气固分离,得到大颗粒固体D1、小颗粒固体D2、细粉固体D3和气体D,其中大颗粒固体D1进入下行床反应器5中,小颗粒固体D2返回热载体升温炉底部,细粉固体D3外排,气体D经过换热后,进入列管式固定床反应器13为气体B发生二次裂解反应提供热量,然后进入后续引风机8和提升管干燥器10,用于输送干燥生物质原料。
步骤4、气体B进入列管式固定床反应器13后,和催化剂接触在400-600℃的条件下进行反应,得到物质E。
步骤5、物质E进入冷却塔,分别得到热解气、木醋液和富含轻质芳烃的液体燃料。
步骤1中生物原料依次经过粉碎和浸泡后,放入所述原料存储罐6中,该浸泡方式采用木醋液进行浸泡。
步骤4中的催化剂为具有微介孔复合结构的分子筛催化剂。
本实施例中用玉米秸秆作为生物质原料,将玉米秸秆进行粉碎至粒径小于2mm,粉碎后的玉米秸秆放入木醋液中进行浸泡,玉米秸秆和木醋液的比例选用1:5的比例,浸泡时间为24h,酸洗后的生物质颗粒通过引风机8进入提升管干燥器10中进行烘干预处理。
烘干后的生物质颗粒经过C组气固分离装置进行气固分离,并进入下行床反应器5中进行绝氧快速热解,此时下行床反应器5内的温度为550℃,生成挥发分和生物质半焦,生物质颗粒热解后生成的挥发分和热载体和生物质半焦的混合物在B组气固分离装置处进行气固分离,其中热载体和生物质半焦的混合物进入循环流化床热载体升温炉1,半焦燃烧为热载体升温提供热量,其中热解挥发分进入列管式固定床反应器13和催化剂接触,进行催化裂解反应,此时列管式固定床反应器13内的温度为550℃,本实施例中催化剂选用具有多级孔的HZSM-5分子筛催化剂,催化裂解气相产物和催化剂分离后进入冷凝塔14,油水分离,分别得到热解气、木醋液和富含轻质芳烃的液体燃料,其中,液体燃料中轻质芳烃质量分数为86.7%。
实施例2
结合图1和图2所示,一种生物质制备轻质芳烃的装置,包括原料存储干燥系统、循环流化床热载体升温炉1、反应系统、气固分离系统、动力系统、换热器4和冷凝塔14;
原料存储干燥系统包括原料存储罐6和提升管干燥器10;
反应系统包括1个下行床反应器5和多个列管式固定床反应器13,下行床反应器5和列管式固定床反应器13串联连接,多个列管式固定床反应器13为并联连接,循环使用;
气固分离系统包括A组气固分离系统、B组气固分离系统和C组气固分离系统,A组气固分离系统设置于循环流化床热载体升温炉1的出料口处,B组气固分离系统设置于下行床反应器5的出料口处,C组气固分离系统设置于下行床反应器5的进料口处;
A组气固分离系统包括一级旋风分离装置A2、二级旋风分离装置A3和三级旋风分离装置A15,B组气固分离系统包括一级旋风分离装置B11和二级旋风分离装置B12,C组气固分离系统包括一级旋风分离装置C9;
动力系统包括引风机8和鼓风机7,引风机8设置于原料存储罐6的出料口和提升管干燥器10的进料口之间,鼓风机7设置于换热器4一侧。
一级旋风分离装置A2的进料口和循环流化床热载体升温炉1的出料口相连通;
一级旋风分离装置A2的出料口和下行床反应器5的进料口相连通;
一级旋风分离装置A2的出气口和二级旋风分离装置A3的进料口相连通;
二级旋风分离装置A3的出料口和热载体升温炉的进料口相连通;
二级旋风分离装置A3的出气口和三级旋风分离装置A15的进料口相连通;
三级旋风分离装置A15的出气口和列管式固定床反应器13之间设置有所述换热器4,该换热器4和循环流化床热载体升温炉1的进气口相连通;
三级旋风分离装置A15的出料口接灰斗。
一级旋风分离装置B11的进料口和下行床反应器5的出料口相连通;
一级旋风分离装置B11的出料口和循环流化床热载体升温炉1的进料口相连通;
一级旋风分离装置B11的出气口和二级旋风分离装置B12的进料口相连通;
二级旋风分离装置B12的出气口和列管式固定床反应器13相连通;
二级旋风分离装置B12的出料口接灰斗。
一级旋风分离装置C9的进料口和提升管干燥器10的出料口相连通,一级旋风分离装置C9的出料口和下行床反应器5的进料口相连通。
列管式固定床反应器13内的反应管内放置有催化剂,反应管间走高温烟气;
其中,反应管的进料口和二级旋风分离装置B12的出气口相连通,反应管的出料口和冷凝塔14的进料口相连通;
反应管间的进料口和换热器4的出料口相连通,反应管间的出料口和引风机8的进料口相连通。
换热器4为列管式换热器4,列管内走高温烟气,列管间走空气;
其中,列管的进料口和所述三级旋风分离装置A15的出气口相连通,列管的出料口与列管式固定床反应器13反应管间的进料口相连通;
列管间的进料口和鼓风机7的出料口相连通,列管间的出料口和循环流化床热载体升温炉1的进气口相连通。
列管式固定床反应器13内反应管的管内径为30-100mm,列管式换热器4内列管的管内径为30-60mm。
一种生物质制备轻质芳烃的方法,包括如下步骤:
步骤1、原料存储罐6中存放的生物质原料经过提升管干燥器10进行干燥,经过C组气固分离装置进行气固分离,输送至下行床反应器5中,在500-650℃的条件下进行热解反应,得到物质A;
步骤2、物质A进入B组气固分离系统发生气固分离,得到大颗粒固体B1、细粉固体B2和气体B,其中大颗粒固体B1进入热载体升温炉进行加热,得到物质C,细粉固体B2外排,气体B进入列管式固定床反应器13进行再次热解;
步骤3、物质C进入A组气固分离系统进行气固分离,得到大颗粒固体D1、小颗粒固体D2、细粉固体D3和气体D,其中大颗粒固体D1进入下行床反应器5中,小颗粒固体D2返回热载体升温炉底部,细粉固体D3外排,气体D经过换热后,进入列管式固定床反应器13为气体B发生二次裂解反应提供热量,然后进入后续引风机8和提升管干燥器10,用于输送干燥生物质原料。
步骤4、气体B进入列管式固定床反应器13后,和催化剂接触在400-600℃的条件下进行反应,得到物质E。
步骤5、物质E进入冷却塔,分别得到热解气、木醋液和富含轻质芳烃的液体燃料。
步骤1中生物原料依次经过粉碎和浸泡后,放入所述原料存储罐6中,该浸泡方式采用木醋液进行浸泡。
步骤4中的催化剂为具有微介孔复合结构的分子筛催化剂。
本实施例中用杨木屑作为生物质原料,将杨木屑进行粉碎至粒径为1-2mm,粉碎后的杨木屑放入木醋液中进行浸泡,杨木屑和木醋液的比例选用1:7的比例,浸泡时间为24h,酸洗后的杨木屑通过引风机8进入提升管干燥器10中进行烘干预处理。
烘干后的杨木屑经过C组气固分离装置进行气固分离,并进入下行床反应器5中进行绝氧快速热解,此时下行床反应器5内的温度为650℃,生成挥发分和半焦,杨木屑热解后生成的挥发分和热载体和半焦的混合物在B组气固分离装置处进行气固分离,其中热载体和半焦的混合物进入循环流化床热载体升温炉1,半焦燃烧为热载体升温提供热量,其中热解挥发分进入列管式固定床反应器13和催化剂接触,此时列管式固定床反应器13内的温度为500℃,进行催化裂解反应,本实施例中选用ZSM-5分子筛经过K2CO3改性后的微-介孔分子筛作为催化剂,催化裂解气相产物和催化剂分离后进入冷凝塔14,油水分离,分别得到热解气、木醋液和富含轻质芳烃的液体燃料,其中,液体燃料油中轻质芳烃质量分数为90.5%。
以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种生物质制备轻质芳烃的装置,其特征在于,包括原料存储干燥系统、循环流化床热载体升温炉、反应系统、气固分离系统、动力系统、换热器和冷凝塔;
所述原料存储干燥系统包括原料存储罐和提升管干燥器;
所述反应系统包括1个下行床反应器和多个列管式固定床反应器,所述下行床反应器和列管式固定床反应器串联连接,所述多个列管式固定床反应器之间为并联连接,循环使用;
所述气固分离系统包括A组气固分离系统、B组气固分离系统和C组气固分离系统,所述A组气固分离系统设置于循环流化床热载体升温炉的出料口处,所述B组气固分离系统设置于下行床反应器的出料口处,所述C组气固分离系统设置于下行床反应器的进料口处;
所述A组气固分离系统包括一级旋风分离装置A、二级旋风分离装置A和三级旋风分离装置A,所述B组气固分离系统包括一级旋风分离装置B和二级旋风分离装置B,所述C组气固分离系统包括一级旋风分离装置C;
所述动力系统包括引风机和鼓风机,所述引风机设置于原料存储罐的出料口和提升管干燥器的进料口之间,所述鼓风机设置于换热器一侧。
2.根据权利要求1所述的一种生物质制备轻质芳烃的装置,其特征在于,所述一级旋风分离装置A的进料口和循环流化床热载体升温炉的出料口相连通;
一级旋风分离装置A的出料口和下行床反应器的进料口相连通;
一级旋风分离装置A的出气口和二级旋风分离装置A的进料口相连通;
二级旋风分离装置A的出料口和热载体升温炉的进料口相连通;
二级旋风分离装置A的出气口和三级旋风分离装置A的进料口相连通;
三级旋风分离装置A的出气口和列管式固定床反应器之间设置有所述换热器,该换热器和循环流化床热载体升温炉的进气口相连通;
三级旋风分离装置A的出料口接灰斗。
3.根据权利要求1所述的一种生物质制备轻质芳烃的装置,其特征在于,所述一级旋风分离装置B的进料口和下行床反应器的出料口相连通;
一级旋风分离装置B的出料口和循环流化床热载体升温炉的进料口相连通;
一级旋风分离装置B的出气口和二级旋风分离装置B的进料口相连通;
二级旋风分离装置B的出气口和列管式固定床反应器相连通;
二级旋风分离装置B的出料口接灰斗。
4.根据权利要求1所述的一种生物质制备轻质芳烃的装置,其特征在于,所述一级旋风分离装置C的进料口和提升管干燥器的出料口相连通,一级旋风分离装置C的出料口和下行床反应器的进料口相连通。
5.根据权利要求1所述的一种生物质制备轻质芳烃的装置,其特征在于,所述列管式固定床反应器内的反应管内放置有催化剂,反应管间走高温烟气;
其中,反应管的进料口和二级旋风分离装置B的出气口相连通,反应管的出料口和冷凝塔的进料口相连通;
反应管间的进料口和换热器的出料口相连通,反应管间的出料口和引风机的进料口相连通。
6.根据权利要求5所述的一种生物质制备轻质芳烃的装置,其特征在于,所述换热器为列管式换热器,列管内走高温烟气,列管间走空气;
其中,列管的进料口和所述三级旋风分离装置A的出气口相连通,列管的出料口与列管式固定床反应器反应管间的进料口相连通;
列管间的进料口和鼓风机的出料口相连通,列管间的出料口和循环流化床热载体升温炉的进气口相连通。
7.根据权利要求6所述的一种生物质制备轻质芳烃的装置,其特征在于,所述列管式固定床反应器内反应管的管内径为30-100mm,列管式换热器内列管的管内径为30-60mm。
8.一种生物质制备轻质芳烃的方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1、原料存储罐中存放的生物质原料经过提升管干燥器进行干燥,经过C组气固分离装置进行气固分离,输送至下行床反应器中,在500-650℃的条件下进行热解反应,得到物质A;
步骤2、物质A进入B组气固分离系统发生气固分离,得到大颗粒固体B1、细粉固体B2和气体B,其中大颗粒固体B1进入热载体升温炉进行加热,得到物质C,细粉固体B2外排,气体B进入列管式固定床反应器进行再次热解;
步骤3、物质C进入A组气固分离系统进行气固分离,得到大颗粒固体D1、小颗粒固体D2、细粉固体D3和气体D,其中大颗粒固体D1进入下行床反应器中,小颗粒固体D2返回热载体升温炉底部,细粉固体D3外排,气体D经过换热后,进入列管式固定床反应器为气体B发生二次裂解反应提供热量,然后进入后续引风机和提升管干燥器,用于输送干燥生物质原料。
步骤4、气体B进入列管式固定床反应器后,和催化剂接触在400-600℃的条件下进行反应,得到物质E。
步骤5、物质E进入冷却塔,分别得到热解气、木醋液和富含轻质芳烃的液体燃料。
9.根据权利要求8所述的一种生物质制备轻质芳烃的方法,其特征在于,所述步骤1中生物原料依次经过粉碎和浸泡后,放入所述原料存储罐中,该浸泡方式采用木醋液进行浸泡。
10.根据权利要求8所述的一种生物质制备轻质芳烃的方法,其特征在于,所述步骤4中的催化剂为具有微介孔复合结构的分子筛催化剂。
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102010742A (zh) * | 2010-12-03 | 2011-04-13 | 北京林业大学 | 一种利用生物质快速热裂解制备生物油的调控试验装置 |
US20150073181A1 (en) * | 2013-09-11 | 2015-03-12 | Phillips 66 Company | Processes for pyrolysis vapor upgrading |
CN105602628A (zh) * | 2016-03-11 | 2016-05-25 | 浙江科技学院 | 生物质/煤干馏气化生产高热值合成气装置及方法 |
CN107486234A (zh) * | 2017-07-23 | 2017-12-19 | 复旦大学 | 用于合成气直接转化制备轻质芳烃的催化剂及其制备方法 |
CN107723014A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-02-23 | 浙江科技学院 | 一种生物质快速热解提质净化装置及工艺 |
CN109504405A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-03-22 | 石首市博锐德生物科技有限公司 | 处理玉米秸秆的系统和方法 |
EP2411490B1 (en) * | 2009-03-24 | 2019-10-09 | KiOR, Inc. | Process for producing bio-oil |
-
2019
- 2019-11-28 CN CN201911189983.7A patent/CN112779034A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2411490B1 (en) * | 2009-03-24 | 2019-10-09 | KiOR, Inc. | Process for producing bio-oil |
CN102010742A (zh) * | 2010-12-03 | 2011-04-13 | 北京林业大学 | 一种利用生物质快速热裂解制备生物油的调控试验装置 |
US20150073181A1 (en) * | 2013-09-11 | 2015-03-12 | Phillips 66 Company | Processes for pyrolysis vapor upgrading |
CN105602628A (zh) * | 2016-03-11 | 2016-05-25 | 浙江科技学院 | 生物质/煤干馏气化生产高热值合成气装置及方法 |
CN107486234A (zh) * | 2017-07-23 | 2017-12-19 | 复旦大学 | 用于合成气直接转化制备轻质芳烃的催化剂及其制备方法 |
CN107723014A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-02-23 | 浙江科技学院 | 一种生物质快速热解提质净化装置及工艺 |
CN109504405A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-03-22 | 石首市博锐德生物科技有限公司 | 处理玉米秸秆的系统和方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
佟泽民主编: "《化学反应工程》", 30 April 1993, 中国石化出版社 * |
赵锦波等: "多级孔分子筛在生物质催化热裂解制备芳烃中的研究进展", 《生物加工过程》 * |
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