CN113384913A - 一种冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置及方法,包括一级冷凝系统、二级冷凝系统以及冷却介质温度自调节换热系统;一级冷凝系统利用调温后的冷却介质一方面与热解挥发分直接换热,使其中大分子焦油冷凝,另一方面对冷凝后的焦油进行加热保温,利用旋转机构推动光并刮拨焦油,防止焦油粘结;二级冷凝系统利用喷淋液与一级冷凝后未冷凝的挥发分直接换热二次冷凝;冷却介质温度自调节换热系统通过整合生物质原料给料干燥过程的吸热、挥发分冷凝的放热和热解焦冷却的吸热三部分能量实现冷却介质质量流和能量流的自循环和自平衡,解决了移动式生物质热解系统冷凝装置独立运行的问题。
Description
技术领域
本发明涉及生物质热解冷凝技术领域,尤其是一种冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置及方法。
背景技术
生物质热解液化制备生物油是生物质能源化利用的一种重要形式,也是一种流程简单同时易于大型化的生物质基工程技术路线。生物质热解的系统装备主要分为四部分:(1)原料给料装置;(2)热解反应器;(3)生物油冷凝收集装置;(4)生物焦冷凝收集装置。其中,生物油冷凝收集装置关系到目标产品生物油的产量和组分,其结构对生物油的基本特性(包括含水率、粘度、腐蚀性和热值等)也影响较大。分级冷凝是一种通过生物油本身多种组分沸点的不同,采用在线分离的方法将生物油分离为两种或多种成分不同、性质稳定的生物油产品,如大分子焦油和木醋液,这两种产品均具有较好的工业化应用的前景,焦油可用作制备高品质活性炭或炭黑的原材料,木醋液是一种绿色有机的农肥。
目前,生物油分级冷凝装置主要是采用多级喷淋式直接冷凝或管壳式间接冷凝串联的冷凝方式较多,也是一种易于实现的技术手段。经申请人研究发现,在低温冷凝段,无论是喷淋式直接冷凝或者是管壳式间接冷凝方式都比较成熟,从机理和产业化推广上也较简单。但是,分级冷凝工艺的难点在于高温段产物焦油的冷凝,焦油组分主要是一些大分子低聚物,其具有黏度大易粘壁等特点,采用喷淋式直接冷凝由于其流动性较差,输送和雾化效果较差,采用管壳式间接冷凝由于其黏度大易粘壁,容易堵塞换热器通道,且在换热管壁面形成一层附着层,大幅度降低了换热效率。因此,开发一种新的热解生物油分级冷凝收集焦油与木醋液的装置极关重要。
此外,移动式的生物质热解液化系统是目前发展的主流方向之一,其本质是要求整个热解系统包括给料、热解反应器、冷凝和焦收集装置置于一移动源上,因此对生物油的冷凝装置提出了新的要求。集中式的生物质热解系统的冷凝装置一般使用水作为冷源或冷却介质,但此方案不适用于移动式生物质热解液化系统。
发明内容
针对现有技术的缺点,本发明提供了一种冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置及方法,实现了移动式生物质热解系统冷凝装置独立运行。
本发明采用的技术方案如下:
一种冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置,包括一级冷凝系统、二级冷凝系统以及冷却介质温度自调节换热系统;
所述一级冷凝系统的结构包括焦油冷凝装置,其采用直接式换热结构,使高温热解挥发分与冷却介质直接换热后冷凝形成焦油;所述二级冷凝系统的结构包括喷淋室,其采用直接式换热结构,使得经所述一级冷凝后未冷凝的挥发分与喷淋液直接换热,发生二次冷凝;
所述冷却介质温度自调节换热系统的结构包括温度调节混合器和若干换热器,一号换热器将经所述一级冷凝系统升温后的一部分冷却介质作为热源供生物质原料干燥用,二号换热器将经所述一号换热器降温后的冷却介质作为冷源供所述喷淋液降温用,三号换热器将经所述一级冷凝系统升温后的另一部分冷却介质作为冷源供热解过程产生的热解焦冷却用,同时,经所述二号换热器、所述三号换热器升温后的冷却介质分别通入所述温度调节混合器中混合后,向所述焦油冷凝装置中供应从而形成循环回路。
其进一步技术方案为:
所述焦油冷凝装置的结构包括空心夹套管,其内设有空心转轴,所述空心转轴与所述空心夹套管之间形成供挥发分流动的腔体,所述空心夹套管两端分别设有与所述腔体连通的管侧入口和管侧出口,所述空心转轴内形成有轴向腔体,其两端分别设有轴侧入口和轴侧出口。
所述温度调节混合器上设有高温入口、低温入口和中温出口;所述中温出口通过并联管路分别与所述管侧入口、轴侧入口连接,所述管侧出口和轴侧出口并联连接后通过三通阀分别与所述一号换热器、所述三号换热器的介质侧入口连接,所述一号换热器介质侧出口与所述二号换热器介质侧入口连接,所述三号换热器介质侧出口与所述高温入口连接,所述低温入口与所述二号换热器介质侧出口连接。
所述空心转轴上沿轴向设有多组桨叶,每组所述桨叶沿圆周均匀分布有多个,每个桨叶叶尖部位连接有刮板,所述刮板与空心夹套管内壁抵接。
所述桨叶呈空心结构,其内形成有径向腔体,所述径向腔体与所述轴向腔体之间连通。
所述喷淋室的气体入口处设有用于均匀气流的分流器,其结构包括百叶窗式均流板,所述百叶窗式均流板包括沿周向及高度方向均匀对称分布的若干叶片;所述百叶窗式均流板上游连接有入流管,所述入流管与所述焦油冷凝装置的气体出口连接。
所述二号换热器为管壳式换热结构,其壳体上设有喷淋液进、出口,喷淋液进口与所述喷淋室底部的导通管连接,喷淋液出口通过管路与所述喷淋室顶部的喷淋头连接。
所述三号换热器为管壳式换热结构,其壳体上设有气态热解焦进口和液体热解焦出口;所述一号换热器采用管壳式换热器,其壳体内设有用于输送生物质原料的输送机构。
所述空心夹套管上设有挥发分入口和焦油收集箱。
一种冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置的方法,包括冷却介质的自循环流程和挥发分的二级冷凝流程;
所述二级冷凝流程如下:
一级冷凝系统利用调温后的冷却介质一方面与热解挥发分直接换热,使其中大分子焦油冷凝,另一方面对冷凝后的焦油进行加热保温,同时利用旋转式装置推送并刮拨焦油,防止其粘结;
二级冷凝系统利用喷淋液与一级冷凝后未冷凝的挥发分直接换热,实现进一步冷凝;
所述冷却介质的自循环流程如下:
经一级冷凝流程升温后的所述冷却介质,一部分作为冷源供热解焦冷却用,供冷后的冷却介质进一步作为冷源对所述喷淋液降温以实现循环利用;另一部分作为热源供生物质原料干燥加热用,完成喷淋液降温、生物质原料加热后的两部分冷却介质混合形成所述调温后的冷却介质用于所述一级冷凝,形成循环;
其中,用于对未冷凝的挥发分进行降温的所述喷淋液温度为20-50℃;
与所述喷淋液换热后的所述冷却介质的温度为50-100℃;
与所述生物质原料换热后的所述冷却介质的温度为300-350℃;
所述调温后的冷却介质的温度为150-220℃。
本发明的有益效果如下:
(1)本发明冷却介质通过整合生物质原料给料干燥过程的吸热、挥发分冷凝的放热和热解焦冷却的吸热三部分换热,来实现冷却介质质量流和能量流的自循环和自平衡,解决了移动式生物质热解系统冷凝装置独立运行的问题。
(2)本发明的焦油冷凝装置在空心夹套管和空心转轴与桨叶的保温、刮板的自清洁作用下,可实现大分子焦油不粘壁的有效冷却和收集。
(3)本发明的带分流器的喷淋室采用的分流器带有独特的四棱台百叶窗结构,可防止喷淋室水流流入分流器内并使挥发分气体在喷淋室横截面上均匀分布。
附图说明
图1为本发明冷凝装置的结构示意图。
图2为发明冷凝装置的空心转轴、桨叶及刮板的安装结构示意图。
图3为发明冷凝装置的分流器的结构图。
图中:1、挥发分入口;2、焦油冷凝装置;3、空心夹套管;4、空心转轴;5、焦油收集箱;6、分流器;7、喷淋室;8、除雾器;9、热解气出口管;10、导通管;11、二号换热器;12、木醋液换热盘管;13、喷淋头;14、冷却介质入口;15、冷却介质出口;16、温度调节混合器;17、低温入口;18、高温入口;19、中温出口;20、轴侧入口;21、管侧入口;22、管侧出口;23、轴侧出口;24、三通阀;25、一号换热器;26、三号换热器;27、轴向腔体;28、径向腔体;29、刮板;30、百叶窗式均流板;31、筋板;32、桨叶;33、入流管。
具体实施方式
以下结合附图说明本发明的具体实施方式。
如图1所示,本实施例的冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置,包括一级冷凝系统、二级冷凝系统以及冷却介质温度自调节换热系统;
一级冷凝系统的结构包括焦油冷凝装置2,其采用直接式换热结构,使高温热解挥发分与冷却介质直接换热后冷凝形成焦油;二级冷凝系统的结构包括喷淋室7,其采用直接式换热结构,使得经一级冷凝后未冷凝的挥发分与喷淋液直接换热,发生二次冷凝;
冷却介质温度自调节换热系统的结构包括温度调节混合器16和若干换热器,一号换热器25将经一级冷凝系统升温后的一部分冷却介质作为热源供生物质原料干燥用,二号换热器11将经一号换热器25降温后的冷却介质作为冷源供喷淋液降温用,三号换热器26将经一级冷凝系统升温后的另一部分冷却介质作为冷源供热解过程产生的热解焦冷却用,同时,经二号换热器11、三号换热器26升温后的冷却介质分别通入温度调节混合器16中混合后,向焦油冷凝装置2中供应从而形成循环回路。
上述实施例中,焦油冷凝装置2的结构包括空心夹套管3,其内设有空心转轴4,空心转轴4与空心夹套管3之间形成供挥发分流动的腔体,空心夹套管3两端分别设有与腔体连通的管侧入口21和管侧出口22,如图2所示,空心转轴4内形成有轴向腔体27,其两端分别设有轴侧入口20和轴侧出口23。
具体地,挥发分在腔体内流动,同时腔体内通入冷却介质,使得挥发分与冷却介质直接换热,将挥发分中大分子焦油冷却使其冷凝。
轴向腔体27内也用于通入冷却介质,为焦油提供保温条件,防止其冷却粘结在空心夹套管3或轴上。
上述实施例中,温度调节混合器16上设有高温入口18、低温入口17和中温出口19;中温出口19通过并联管路分别与管侧入口21、轴侧入口20连接,管侧出口22和轴侧出口23并联连接后通过三通阀24分别与一号换热器25、三号换热器26的介质侧(冷却介质)入口连接,一号换热器25介质侧(冷却介质)出口与二号换热器11介质侧(冷却介质)入口连接,三号换热器26介质侧(冷却介质)出口与高温入口18连接,低温入口17与二号换热器11介质侧(冷却介质)出口连接。
上述实施例中,空心夹套管3上设有与其内部腔体连通的挥发分入口1和焦油收集箱5。
为了提高焦油的流动性,如图2所示,空心转轴4上沿轴向设有多组桨叶32,每组桨叶32沿圆周均匀分布有多个,每个桨叶32叶尖部位连接有刮板29,刮板29与空心夹套管3内壁抵接。挥发分从挥发分入口1流入,流经叶片之间的间隙整体上沿轴向流动,与冷凝介质换热冷凝。空心转轴4由驱动装置带动旋转,桨叶32随之旋转,推动冷凝形成的焦油流动,最终汇流到焦油收集箱5内,同时,利用刮板29将可能粘附在空心夹套管3内壁上的焦油刮下来,防止其粘结。
作为优选方式,如图2所示,每组桨叶32包括两个叶片,每个叶片与空心转轴4切向偏转一定的角度,两个叶片对称布置于空心转轴4上。
作为优选方式,桨叶32的叶片纵截面呈梯形结构。
作为优选方式,刮板29呈片状结构,其沿轴向延伸一定长度,用于提高刮拨效果。
为了增加换热面积,提升保温性能,进一步提高焦油的流动性,桨叶32设置成空心结构,其内形成有径向腔体28,径向腔体28与轴向腔体27之间连通。具体地,径向腔体28与轴向腔体27之间可以通过空心转轴4上设置的小通孔实现连通,从而使空心转轴4在旋转过程中,冷却介质从轴向腔体27流向径向腔体28内,从而增加换热面积,满足冷凝焦油的保温需求。
空心夹套管3管壁上形成有空心夹层,提高与外部环境的热隔绝性能,进而提高焦油冷凝装置2的保温性能。
作为优选方式,对于粘度较大的焦油,在空心夹套管3、空心转轴4和桨叶32的保温作用下,由带刮板29的桨叶32向前推动,流入焦油收集箱5。
上述实施例中,为了提高气流均匀性进而提升二次冷凝效果,喷淋室7的气体入口处设有用于均匀气流的分流器6,其结构包括百叶窗式均流板30,如图3所示,百叶窗式均流板30包括沿周向及高度方向均匀对称分布的若干叶片;百叶窗式均流板30上游连接有入流管33,入流管33与焦油冷凝装置2的气体出口连接。
作为一种具体实施方式,百叶窗式均流板30可设置成四棱锥结构,其四个侧面上分别设置沿高度方向依次排布的叶片,相邻侧面之间通过筋板31加强固定。
具体地,入流管33沿气流入流方向平行,百叶窗式均流板30与入流管33垂直。百叶窗的叶片与喷淋液喷淋方向呈一定角度以防止喷淋液流入分流器6内。
作为一种具体实施方式,如图1所示,二号换热器11为管壳式换热结构,其壳体上设有喷淋液进、出口,喷淋液进口与喷淋室7底部的导通管10连接,喷淋液出口通过管路与喷淋室7顶部的喷淋头13连接。
具体地,喷淋液采用木醋液,二号换热器11的介质侧通路采用木醋液换热盘管12,其两端分别设有冷却介质入口14、冷却介质出口15。
具体地,喷淋室7顶部设有除雾器8,其出口连接有热解气出口管9。从焦油冷凝装置2中未冷凝的挥发分从其气体出口经分流器6进入喷淋室7,经过喷淋液喷淋降温后发生二次冷凝,同时收集水溶相的木醋液,水溶相的木醋液由喷淋室7下方的导通管10送至二号换热器11的木醋液换热盘管12中,与冷却介质换热后,从二号换热器11顶部通过管路再次输送到喷淋头13实现循环喷淋。
作为一种具体实施方式,如图1所示,三号换热器26为管壳式换热结构,其壳体上设有气态热解焦进口和液体热解焦出口(图中未示出),其中加热焦为生物质热解过程中产生的物质;
作为一种具体实施方式,一号换热器25采用管壳式换热器,其壳体内设有用于输送生物质原料的输送机构,通过冷却介质对生物质原料进行加热干燥,节省热解前的预加热能耗。
具体地,上述输送机构为螺旋式送料机,冷却介质走管内,实现与螺旋式送料机的间接换热。
本实施例的一种冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置的方法,包括冷却介质的自循环流程和挥发分的二级冷凝流程;
二级冷凝流程如下:
一级冷凝系统利用调温后的冷却介质一方面与热解挥发分直接换热,使其中大分子焦油冷凝,另一方面对冷凝后的焦油进行加热保温,同时利用旋转式装置推送并刮拨焦油,防止其粘结;
二级冷凝系统利用喷淋液与一级冷凝后未冷凝的挥发分直接换热,实现进一步冷凝;
冷却介质的自循环流程如下:
经一级冷凝流程升温后的冷却介质,一部分作为冷源供热解焦冷却用,供冷后的冷却介质进一步作为冷源对喷淋液降温以实现循环利用;另一部分作为热源供生物质原料干燥加热用,完成喷淋液降温、生物质原料加热后的两部分冷却介质混合形成调温后的冷却介质用于一级冷凝,形成循环;
其中,用于对未冷凝的挥发分进行降温的喷淋液温度为20-50℃;
与喷淋液换热后的冷却介质的温度为50-100℃;
与生物质原料换热后的冷却介质的温度为300-350℃;
调温后的冷却介质的温度为150-220℃。
具体流程为:
挥发分冷凝流程为:从焦油冷凝装置2的热解挥发分入口1进入的挥发分在调温后的冷却介质冷却(温度为150-220℃)作用下,大分子焦油发生冷凝,其粘度较大,在空心夹套管3和空心转轴4与桨叶32的保温作用下,由带刮板29的桨叶32向前推动,流入焦油收集箱5;未冷凝的挥发分由出口直接进入喷淋换热冷凝木醋液系统的百叶窗式分流器6,在百叶窗式均流板30的作用下,挥发分气流在整个喷淋室7横截面上均匀分布,在冷却木醋液通过喷淋头13的直接换热作用(温度为20-50℃)下,发生二次冷凝,收集水溶相木醋液通过导通管10流入二号换热器11的壳体内,水溶相木醋液与木醋液换热盘管12中的冷却介质换热冷却后经过喷淋头13喷淋冷却热解挥发分,冷却后的热解气流经过除雾器8脱除气溶胶后经过热解气出口管9流出;
冷却介质回路流程为:焦油冷凝装置2中的冷却介质一路从管侧入口21流入直接与高温段热解挥发分的换热后经由管侧出口22流出,另一路由轴侧入口20流入空心转轴4内,经轴侧出口23流出,汇入三通阀24其中一路经过三号换热器26作为热解过程中热解焦冷却的冷源,冷却介质升温后从高温入口18进入温度调节混合器16,此时这一路冷却介质温度达到300-350℃;另一路经过一号换热器25作为生物质原料的干燥热源,冷却介质给原料干燥降温后经冷却介质入口14进入二号换热器11的木醋液换热盘管12作为木醋液的冷源,换热后升温,经冷却介质出口15通过低温入口17进入温度调节混合器16,此时这一路冷却介质温度达到50-100℃;高低温冷却介质在温度调节混合器16内混合,调温后的冷却介质温度150-220℃,经过中温出口19通过并联连接的管路分别给入轴侧入口20和管侧入口21,在焦油冷凝装置2内作为大分子焦油冷凝的冷源和保温介质。
上述冷却介质采用水等介质。
本发明的一种冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置与方法,解决了移动式生物质热解系统冷凝装置可独立运行的问题,并且采用高低温两级分级冷凝系统,通过整合生物质原料干燥过程的吸热、挥发分冷凝的放热和热解焦冷却的吸热三部分能量来实现冷却介质质量流和能量流的自循环和自平衡,到达能量多级利用的目的。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明的原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置,其特征在于,包括一级冷凝系统、二级冷凝系统以及冷却介质温度自调节换热系统;
所述一级冷凝系统的结构包括焦油冷凝装置(2),其采用直接式换热结构,使高温热解挥发分与冷却介质直接换热后冷凝形成焦油;所述二级冷凝系统的结构包括喷淋室(7),其采用直接式换热结构,使得经一级冷凝后未冷凝的挥发分与喷淋液直接换热,发生二次冷凝;
所述冷却介质温度自调节换热系统的结构包括温度调节混合器(16)和若干换热器,一号换热器(25)将经所述一级冷凝系统升温后的一部分冷却介质作为热源供生物质原料干燥用,二号换热器(11)将经所述一号换热器(25)降温后的冷却介质作为冷源供所述喷淋液降温用,三号换热器(26)将经所述一级冷凝系统升温后的另一部分冷却介质作为冷源供热解过程产生的热解焦冷却用,同时,经所述二号换热器(11)、所述三号换热器(26)升温后的冷却介质分别通入所述温度调节混合器(16)中混合后,向所述焦油冷凝装置(2)中供应从而形成循环回路。
2.根据权利要求1所述的冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置,其特征在于,所述焦油冷凝装置(2)的结构包括空心夹套管(3),其内设有空心转轴(4),所述空心转轴(4)与所述空心夹套管(3)之间形成供挥发分流动的腔体,所述空心夹套管(3)两端分别设有与所述腔体连通的管侧入口(21)和管侧出口(22),所述空心转轴(4)内形成有轴向腔体(27),其两端分别设有轴侧入口(20)和轴侧出口(23)。
3.根据权利要求2所述的冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置,其特征在于,所述温度调节混合器(16)上设有高温入口(18)、低温入口(17)和中温出口(19);所述中温出口(19)通过并联管路分别与所述管侧入口(21)、轴侧入口(20)连接,所述管侧出口(22)和轴侧出口(23)并联连接后通过三通阀(24)分别与所述一号换热器(25)、所述三号换热器(26)的介质侧入口连接,所述一号换热器(25)介质侧出口与所述二号换热器(11)介质侧入口连接,所述三号换热器(26)介质侧出口与所述高温入口(18)连接,所述低温入口(17)与所述二号换热器(11)介质侧出口连接。
4.根据权利要求3所述的冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置,其特征在于,所述空心转轴(4)上沿轴向设有多组桨叶(32),每组所述桨叶(32)沿圆周均匀分布有多个,每个桨叶(32)叶尖部位连接有刮板(29),所述刮板(29)与空心夹套管(3)内壁抵接。
5.根据权利要求4所述的冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置,其特征在于,所述桨叶(32)呈空心结构,其内形成有径向腔体(28),所述径向腔体(28)与所述轴向腔体(27)之间连通。
6.根据权利要求3所述的冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置,其特征在于,所述喷淋室(7)的气体入口处设有用于均匀气流的分流器(6),其结构包括百叶窗式均流板(30),所述百叶窗式均流板(30)包括沿周向及高度方向均匀对称分布的若干叶片;所述百叶窗式均流板(30)上游连接有入流管(33),所述入流管(33)与所述焦油冷凝装置(2)的气体出口连接。
7.根据权利要求3所述的冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置,其特征在于,所述二号换热器(11)为管壳式换热结构,其壳体上设有喷淋液进、出口,喷淋液进口与所述喷淋室(7)底部的导通管(10)连接,喷淋液出口通过管路与所述喷淋室(7)顶部的喷淋头(13)连接。
8.根据权利要求3所述的冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置,其特征在于,所述三号换热器(26)为管壳式换热结构,其壳体上设有气态热解焦进口和液体热解焦出口;所述一号换热器(25)采用管壳式换热器,其壳体内设有用于输送生物质原料的输送机构。
9.根据权利要求2所述的冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置,其特征在于,所述空心夹套管(3)上设有挥发分入口(1)和焦油收集箱(5)。
10.一种如权利要求1-9之一所述的冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置的方法,其特征在于,包括冷却介质的自循环流程和挥发分的二级冷凝流程;
所述二级冷凝流程如下:
所述一级冷凝系统利用调温后的冷却介质一方面与热解挥发分直接换热,使其中大分子焦油冷凝,另一方面对冷凝后的焦油进行加热保温,同时利用旋转式装置推送并刮拨焦油防止其粘结;所述二级冷凝系统利用喷淋液与一级冷凝后未冷凝的挥发分直接换热,实现进一步冷凝;
所述冷却介质的自循环流程如下:
经一级冷凝流程升温后的所述冷却介质,一部分作为冷源供热解焦冷却用,供冷后的冷却介质进一步作为冷源对所述喷淋液降温以实现循环利用;另一部分作为热源供生物质原料干燥加热用,完成喷淋液降温、生物质原料加热后的两部分冷却介质混合形成所述调温后的冷却介质用于所述一级冷凝,形成循环;
其中,用于对未冷凝的挥发分进行降温的所述喷淋液温度为20-50℃;
与所述喷淋液换热后的所述冷却介质的温度为50-100℃;
与所述生物质原料换热后的所述冷却介质的温度为300-350℃;
所述调温后的冷却介质的温度为150-220℃。
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Cited By (5)
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---|---|---|---|---|
CN114874795A (zh) * | 2022-04-27 | 2022-08-09 | 浙江长三角聚农科技开发有限公司 | 从生物质裂解气中提取焦油与生物质油的装置及方法 |
CN115046332A (zh) * | 2022-06-21 | 2022-09-13 | 南通欧意姆制冷设备有限公司 | 一种制冷系统叶轮式蒸发换热器 |
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US20190292467A1 (en) * | 2018-03-26 | 2019-09-26 | Convert Coal, Inc. | Oil products derived from diluted pyrolysis gas by continuous mild-temperature pyrolysis coal-tar separation process |
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022257412A1 (zh) * | 2021-06-07 | 2022-12-15 | 东南大学 | 一种冷却介质自循环的热解生物油分级冷凝装置及方法 |
CN114874795A (zh) * | 2022-04-27 | 2022-08-09 | 浙江长三角聚农科技开发有限公司 | 从生物质裂解气中提取焦油与生物质油的装置及方法 |
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CN116098309A (zh) * | 2023-01-19 | 2023-05-12 | 浙江中烟工业有限责任公司 | 一种防烟草干馏重质焦油堵塞冷凝器的装置及使用方法 |
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