CN1730177A - 生物质热解液化的工艺方法及其双塔式装置系统 - Google Patents
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Abstract
生物质热解液化的工艺方法及其双塔式装置系统。其工艺方法包括把生物质材料送入热解反应塔内让高温流化气和高温载热体与生物质材料混合以对生物质进行热裂解的步骤,在分离器中把热解气与残碳、灰份进行气固分离的步骤,以及在冷凝器中把热解气冷凝成生物油的步骤等。其中,载热体是与热解气、残碳等一道从热解反应塔内输出循环系统的;残碳被用来对载热体进行预加热。故本发明特别有把载热体和残碳一道与其他物质先分离一次的初级分离器和燃烧残碳的载热体加热塔。本发明不仅因提高了循环速度而确保了热解反应塔内温度场均匀稳定,加热速率提高,气相停留时间缩短;更因能利用现有的装置和把残碳作为热源,而真正适应于产业化、并保护了环境。
Description
技术领域
本发明涉及生物质再生利用及其能源化的技术领域,尤其涉及生物质热解液化的工艺方法及其装置系统。
背景技术
能源是现代社会赖以生存与发展的基础。目前我国能源结构中85%以上为煤炭、石油、天然气等不可再生的化石燃料。这些化石燃料不仅日益匮乏,从开采到利用的大循环中还对环境造成了严重的污染。因此,寻求可再生利用的清洁能源成了世界各国都十分关心的问题。生物质(包括各种农业废弃物、速生薪碳林、林业及木材加工工业的废弃物、水生植物及各种有机垃圾等)就是通过光合作用而产生的可再生利用的清洁能源的原料。生物质能源化技术主要包括气化、燃烧发电、固化燃料以及液化等。气化、燃烧发电、固化燃料三种技术已经达到比较成熟的商业化水平。但从提高能量密度,便于储存和运输等角度来看,把生物质资源转换为液体(生物油)则最为理想。而且,清洁的生物油还具有低灰份、低硫、在燃烧过程中几乎不产生有害气体的特点;更为重要的是,生物油的原料是生物质,在生物质利用的大循环系统中能实现CO2的零排放。生物质液化技术工艺可分为生物化学法和热化学法;生物化学法主要是指通过水解或发酵等手段将生物质转化为燃料乙醇;热化学法主要包括加压催化液化和快速热解液化等方法。生物质快速热解生产生物油技术是目前最为经济的把生物质转化为液体燃料的方法。国内外研究生物质快速热解的工艺系统构成基本上是相同的,均由四大部分组成:生物质原料的制备、快速热解、气固分离、快速冷凝。但是,不同研发单位采用不尽相同的热解方式和不同的载体加热方式,决定了生物质液化技术路线存在较大的差异。发明专利申请号为03128901.0的《低能耗生物质热裂解的工艺及其装置》就是一种热解液化生物质的工艺系统。由该申请案提出的热裂解工艺流程而确定的装置包括由调频电机、进料棒、料斗组成的给料器、流化床反应器、旋风分离器、作为能源回收的气~气热交换器、气~水热交换器、集油器、罗茨循环风机、主电加热器、辅助电加热器;流化床反应器竖直放置,底部置有多孔板,并放入石英砂作为中间载体;主电加热器置于反应器入口前端,辅助电加热器置于反应器外壁面。其中的关键设备是流化床反应器(与本案的“热解反应塔”对应)。从该申请案所披露的内容来看,其发明的目的是达到了。但是,该申请案所披露的热裂解工艺流程及其装置仅适合于机理性研究,在工业化应用中将受到限制。因为,该申请案的中间载体(本案称“载热体”,也可称“热载体”)在整个工艺流程中,始终是保留在流化床反应器内的。而为了满足这一工艺流程的要求,其进入流化床反应器内高温氮气(本案称“流化气”)和送出流化床反应器外的气化生物质(本案称“热解气”)的动压(动力头)均不能大,否则,其中间载体也会与气化生物质及其热解后留下的固体物质一道被送到旋风分离器中去。这样,不但达不到发明目的,严重时还会迫使整个热裂解过程停止。进一步讲,该申请案是“……经热裂解后生成流体、气体、固体三种产品”,也就是除生物油外,还有副产物——不凝结气和残碳。这样,如果要利用后者的话,就要增加收集它们的容器,还要寻求真正能利用它们的途径;如果抛弃它们的话,则提取生物油的运行成本就较高。因此,该申请案只能用于生物质热裂解的机理性研究。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足,提出一种提取生物油的速率高,尤其是在提取生物油的过程中,自身能利用不凝结气和残碳而降低运用成本的、能用于工业化生产的生物质热解液化的工艺方法及其装置系统。
实现所述发明目的的是这样一种生物质热解液化的工艺方法,它包括通过送料机构把生物质材料送入热解反应塔内的步骤、在热解反应塔内让高温流化气和高温载热体与生物质材料混合以对生物质进行热裂解的步骤,在分离器中把热解气与残碳、灰份进行气固分离的步骤,以及在冷凝器中把热解气冷凝成生物油的步骤。其中的流化气为本身热稳定极好、不会引起氧化反应的惰性气体或氮气,本案与现有技术一样,选用氮气作为流化气;载热体也是本身热稳定极好、且不易粉末化的颗粒物质,它可以是满足性能要求的河砂等、也可以就直接采用石英砂,本案与现有技术一样,也选用石英砂。在热解反应塔内,高温流化气和高温载热体与生物质充分混合后,能非常迅速地把热量传递给生物质而使其快速地热裂解。本发明与现有技术的区别之处是,该工艺方法还包括以下步骤和条件:
a、在送料进行热裂解前,将生物质材料干燥至含水率小于8%,粉碎制成粒径小于2mm的生物质粉料的步骤;
b、热解反应塔内的压力为0.08~0.12MPa,温度范围为400~570℃,生物质粉料在热解反应塔内的升温速率为500~1000℃/s;将生物质粉料通过送料机构送入热解反应塔内的步骤中,伴随有循环载气对送料机构中的生物质粉料进行辅助输送的过程(在本案中的所谓载气是指起循环输送作用的气体,载气中包含有氮气和下文将提到的不凝结气体);
c、生物质粉料在热解反应塔内进行热裂解的步骤结束后,其载热体是与热解气、残碳和灰份一道从热解反应塔内送出的(显然,本案在此处所说的热解气中混合有载气,且载气中所含氮气的温度比它作为流化气时低了许多);接着,有一个把载热体和残碳与热解气和灰份分离的步骤;
d、在所述气固分离的步骤中,是热解气和灰份进行分离的;在进入气固分离步骤的同时,在上一步骤分离出来的载热体和残碳进入一个燃烧残碳、以预加热载热体的步骤;
e、预加热载热体后,进入一个把该载热体与废气和灰份分离开的步骤;
f、分离出来的载热体进入一个对其进行调温的步骤,当然,调温后的载热体温度是根据不同生物质粉料在热解反应塔内的升温速率来要求的,升温速率快,载热体的温度要求高些;反之,则低点。通常,调温后的载热体温度控制在550~750℃之间;接着,有一个把调温后的载热体再送入热解反应塔内以供循环使用的步骤;进入热解反应塔内的载热体与生物质粉料的质量比值为1.8~4.6;同时,有一个利用分离出来的废气和灰份的热量来预加热助燃空气的步骤;被预加热后的助燃空气被送入步骤d所述的燃烧残碳、预加热载热体的步骤中进行助燃;
g、在d步骤中所述的气固分离完成后,分离出的热解气进入冷凝成生物油的步骤;在冷凝器中,热解气以400~800℃/s的速率冷却;不凝结气体及其与热解气一道输来的载气在冷凝器中与冷凝的生物油分离后,作为回收气收集;
h、回收气与补充的氮气混合;混合后的气体分三路继续前输,一路带着该回收气中所含的不凝结气体进入所述的燃烧残碳、预加热载热体的步骤中与残碳一道燃烧;另两路再按相互的流量比值为5.5~6.5分配;比值较小的一路作为循环载气再次送入所述送料机构中、以对生物质粉料进行辅助输送;比值较大的一路作为流化气再次输进热解反应塔内。
实现该生物质热解液化的工艺方法的是一种双塔式装置系统,该装置系统包括:实现步骤b所用的加料装置、送料机构和接入送料机构内的载气输入管;对生物质粉料进行热裂解的热解反应塔,该热解反应塔竖直放置,底部设有布风孔板;把载热体和残碳与热解气和灰份分离开的初级分离器;在其内燃烧残碳、以预加热载热体的载热体加热塔及其联通该载热体加热塔与初级分离器的载热体残碳循环管;把该加热后的载热体与废气和灰份分离开的载热体分离器;对分离出来的载热体进行调温的载热体调温器及其把调温后的载热体输入进热解反应塔内的载热体回送管;让分离出来的高温废气和灰份预加热助燃空气的热交换器和输送助燃空气的鼓风机;把热解气与灰份分离开的气固分离器;从热解气中冷凝出生物油的冷凝器及其集油器,收集回收气的储气罐及其气体泵;其出口与储气罐的出口并联的氮气罐;以及连接上述装置的管道和在管道上的相应调节阀、压力表和温度计。
与现有技术相比,本发明有如下的进步:
1、由于在送料进行热裂解前,已将生物质材料干燥至含水率小于8%,粉碎制成粒径小于2mm的生物质粉料了,所以,在热解反应塔中进行热裂解时,不必浪费热量去干燥生物质材料中的水分。这样,热裂解效率就自然有了提高;
2、由于载热体是与热解气、残碳和灰份一道从热解反应塔送出的,所以,就不必像现有技术那样去刻意地降低它们流动的速度。由于流动速度的提高,进而能使生物质粉料与载热体、流化气进行充分的混合。这样,就真正保证了温度场均匀稳定,加热速率提高,气相停留时间缩短——就能适合工业化应用了;
3、由于载热体是在单独的载体加热塔内进行预加热的,也就是说在热解反应塔内仅对生物质进行热裂解。所以,对其加热温度、加热速率的调节也比现有技术的方便、更有利于在工业化应用中的控制;尤其是在载体加热塔内进行对载热体预加热的燃料是现有技术中弃之可惜、回收利用又有其他一些新问题的残碳和不凝结气体。这样,不仅大大降低了系统(生产生物油的)运行成本,而且,也从循环利用资源方面实现了节能降耗和对生态环境的保护。
4、在循环利用载气(特别包括其中所含的热量)的过程中,能够及时地补充氮气,更为连续的工业化生产创造了条件。
5、从本发明的工艺方法中还可以看出,所选用的设备或装置均可以选用现有的。例如:其中的热解反应塔就是利用了比较成熟的流化床技术及其反应塔、气体泵可以就是罗茨循环风机。因此,本发明还有结构简单,设备投资费用低这一优点。这也是适合工业化应用所具备的条件。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1——应用本发明工艺方法的装置系统示意图(图中的实心箭头为本循环系统中,各相关物质的流动方向;图中的虚线箭头为冷却水的流动方向)
其中:1-变频电动机;2-加料装置;3-螺旋输送装置;4-热解反应塔;5-载热体分离器;6-载热体加热塔;7-鼓风机;8-热交换器;9-初级分离器;10-气固分离器;11-冷凝器;12-气体过滤器;13-集油器;14-气体泵;15-储气罐;16-氮气罐;17-载热体调温器;18-流化气调温器;19-进料管;20-冷却水套;21-载气调节阀;41-布风孔板;42-流化气调节阀;417-载热体回送管;51-载热体调节器;69-载热体残碳循环管。
具体实施方式(全部结合图1)
鉴于本发明装置系统可以采用现有的设备或装置组成;同时,也为了方便本领域的技术人员系统地理解本发明。在本具体实施方式中,把工艺方法与实现该方法的装置系统结合起来一并披露。
生物质热解液化的工艺方法及其双塔式装置系统。按以下工艺步骤、并在如下的双塔式装置系统中实现:
a、在送料进行热裂解前进行材料的预处理(仅本步骤在本装置系统外;也可以利用系统排出的废气的余热而再在本系统中增加干燥装置),将生物质材料干燥至含水率小于8%,粉碎制成粒径小于2mm的生物质粉料。
b、将生物质粉料倒入一个加料装置2中存储。该加料装置2与送料机构联通,该送料机构中插有输送循环载气以辅助输送生物质粉料的载气输入管。在送料机构和循环载气的共同作用下,生物质粉料从热解反应塔4的下部输入进该反应塔内。在该热解反应塔4的下部还连接有一支载热体回送管417,载热体(被预加热后的石英砂)通过该循环管输入进热解反应塔4内,进入热解反应塔4内的载热体与生物质粉料的质量比值为1.8~4.6。在热解反应塔4的底部连接有流化气输入管,通过该输入管、流化气(初次使用时,是预加热后的氮气,并利用该氮气排净装置系统内的空气;循环使用后,是预加热后的氮气和不凝结气的混合气)被输入进该热解反应塔4内。热解反应塔4内的压力为0.08~0.12MPa,温度范围为400~570℃,生物质粉料在热解反应塔4内的升温速率控制在500~1000℃/s之间;
c、生物质粉料在热解反应塔4内进行热裂解的步骤结束后,其载热体与热解气、残碳和灰份一道从热解反应塔4的顶部输出,通过管道,从一个离心式的初级分离器9的上部进入到该分离器9内,载热体和残碳与热解气和灰份在该初级分离器9中分离;
d、从初级分离器9中分离出来的热解气和灰份(显然,该灰份中含有与它们的比重相当的细粉状的残碳)一道从该初级分离器9的顶部输出、从气固分离器10的上部进入该分离器10中以进行气固分离;与此同时,从上一步骤分离出来的载热体和残碳自该初级分离器9的底部、通过一条载热体残碳循环管69、从一个载热体加热塔6的下部被输入进该加热塔6内,进入一个燃烧残碳、以预加热载热体的步骤。在该载热体加热塔6的底部连接有两条输入管,一条输入管向该加热塔6内输入回收气(含有可燃的不凝结气,该不凝结气也在载热体加热塔6内燃烧、以预加热载热体)和部分补充的氮气;一条输入管向该加热塔6内输入经过一个热交换器8后被加热了的助燃空气,该助燃空气由鼓风机7提供。显然,该助燃空气的输入量是以保证欠氧燃烧能够进行为度的。在初次启动本装置系统时,先充入氮气以排净系统内的空气,然后,适量地向载热体加热塔6送入生物质粉料,用少量燃气点燃粉料,最后,开启系统内的一个气体泵14以使该系统内的气体进入循环工作状态;
e、预加热载热体的过程中,借助回收气、助燃空气的压力和燃烧后产生的热升力,逐步把预加热后的载热体从该载热体加热塔6的顶部输出,通过管道、从一个载热体分离器5的上部送入进该分离器5中,以进入一个把该载热体与废气和灰份分离开的步骤。分离出的带有热量的废气和灰份进入热交换器8以对所述的助燃空气加热,其热量被充分利用后的废气和灰份从热交换器8的出口排出,收集后待处理或另作他用(例如,把其中的灰份分离后,把废气接入干燥装置中,利用其余热来干燥生物质原料);
f、从载热体分离器5分离出来的载热体从该分离器5的底部进入到所述载热体回送管417中,在载热体回送管417外有一个对管内的载热体进行调温的载热体调温器17,调温后的载热体温度控制在550~750℃之间;接着,把调温后的载热体再送入热解反应塔4内以供循环使用。在该载热体回送管417与载热体加热塔6的连接处安装有一个载热体调节器51(或者说是载热体的流量调节、控制开关),通过载热体调节器51的调节,来控制进入热解反应塔4内的载热体与生物质粉料的质量比值;
g、在d步骤中所述的气固分离完成后,分离出的灰份从该气固分离器10的底部排出并收集;分离出的热解气从气固分离器10的顶部输出、从冷凝器11的腰部进入冷凝器11,冷凝器11的热交换介质为水。在冷凝器11中,热解气以400~800℃/s的速率被冷却。凝结的生物油从该冷凝器11的底部输出,进入集油器13中收集起来;不凝结气体及其与热解气一道输来的载气在冷凝器11中与冷凝的生物油分离后,作为回收气从冷凝器11的顶部输出。该冷凝器11顶部的回收气输出口与一个配装有安全阀和压力表的储气罐15之间连接有输气管,在该输气管上按输气顺序安装有气体过滤器12和所述气体泵14,回收气在气体泵14的作用下,在输气管中通过气体过滤器12和气体泵14进入储气罐15内暂时储存;
h、有一个其出口与该储气罐15的出口并联的氮气罐16。该氮气罐16中储存有供初次使用和循环工作时作为补充用的充足氮气。储气罐15与氮气罐16并联的出口处再向前一段,又有三条并联的管道。一条管道连接在所述载热体加热塔6的底部,通过该管道向载热体加热塔6内输送含有不凝结气体的混合气参预所述的燃烧残碳、预加热载热体的过程(在该管道上可以安装防止这部分混合气回流的单向阀);另一条管道连接到热解反应塔4的底部,作为流化气输入管。在该流化气输入管上安装有流化气调节阀42和压力表。第三条管道就是辅助输送生物质粉料的载气输入管,在该载气输入管安装有载气调节阀21和压力表。回收气与氮气在储气罐15与氮气罐16并联的出口处混合后,除一部分输进载热体加热塔6内参预加热载热体的过程而进入下一个工作循环外,通过流化气调节阀42和载气调节阀21的调节,后两条管道中的流化气与载气按照比值为5.5~6.5的关系继续前输。其中,流化气输入热解反应塔4中进入下一个工作循环;载气则直接输入送料机构中、以对生物质粉料进行辅助输送,也进入下一个工作循环。
如本领域的技术人员所知道的一样,在本具体实施方式中,需要包裹保温材料的设备、装置或管道上,一定要包裹保温材料。本领域的技术人员清楚,本系统当然还包括监视或观察运行状态的各种仪器、仪表,控制运行状态的各种阀门等。在此不赘述。
以上本具体实施方式的描述是以下各例的总述,在以下各例中,与本部分总述相同的内容也不赘述。
实施例1:
本例是在总述部分的基础上,针对其中的载热体残碳循环管69和载热体回送管417输送其管内物质的方式或结构的进一步具体化。即:在本例的装置系统中,载热体残碳循环管69是倾斜的,该循环管69在初级分离器9处的入口端高于该循环管69在载热体加热塔6处的出口端;同样,载热体回送管417也是倾斜的,该回送管417在载热体调温器17处的入口端高于该回送管417在热解反应塔4处的出口端;两倾斜管(69、417)的倾斜方向与水平面的夹角均大于45°。也就是说,在本例中,是依靠载热体和残碳(载热体残碳循环管69内)和被预加热后的载热体(在载热体回送管417内)自身的重力来进行输送的。这样,就进一步节省了系统的运行成本。显然,如果各具体装置本身和场地允许,该载热体残碳循环管69和载热体回送管417的倾斜方向与水平面的夹角还可以更大,或者说它们还可以更陡。
实施例2:
本例是在总述部分或实施例1的基础上,针对热解反应塔4升温速率的进一步优化,即:在把流化气输进热解反应塔4内的管道上再设置一个流化气调温器18。换言之,万一发生预加热后的载热体还不足以提高热解反应塔4内的升温速率时,就可以用这流化气调温器18来对输入进该热解反应塔4的流化气进行调温——必要情况下的预加热。同时,也应当在此处安装相应的温度计。当然,在条件允许的情况下,该流化气调温器18越靠近热解反应塔4底部的输入口越好。
实施例3:
本例是在总述部分、实施例1或实施例2的基础上,针对其中的用循环载气对生物质粉料进行辅助输送方式或结构的进一步具体化。即:在本例的装置系统中,所述送料机构包括螺旋输送装置3和连接在该螺旋输送装置3的出口和热解反应塔4进口之间的进料管19,接入送料机构内的载气输入管是以喷射器的结构形式接进其进料管19内的,以让循环载气用卷吸的方式对生物质粉料进行辅助输送(由于喷射器的结构形式所属领域的技术人员是清楚的,故没有单独绘出局部放大的剖视图)。显然,本例是在载气输入管中的载气动压比热解反应塔4内的压力高一些的条件下适用的结构。并且,在此条件下,更适合于连续性生产。
实施例4:
如果载气输入管中的载气动压不比热解反应塔4内的压力高。则在前述结构的基础上,在该载气输入管的腰部增设一条分支管(附图中用虚线画出),将该分支管的出口接进加料装置2中,在该加料装置2的加料口上加装密封盖(图中未画)。当然,本自然段描述的结构,仍然可以用于载气动压比热解反应塔4内的压力高情况,只是如果为了更适应连续性生产,在所述压力差的条件成立时,可以把该分支管堵塞或关闭、同时打开密封盖即可。
在实施例3和实施例4中,都可以把对载热体调节器51的开度调节与对变频电动机1的转速调节(决定螺旋输送装置3的输送速度)结合起来,根据不同的生物质原料及其在热解反应塔4内的热裂解情况,准确地调节的载热体与生物质粉料的质量比。
如果需要,在实施例3和实施例4的装置系统中,均可以在其中的加料装置2中增加设置一个搅拌器。例如,在对于输送粒径较小、且粘附性较强的生物质粉料,通过搅拌就能使它们顺利地下落进螺旋输送装置3中了。
实施例5:
本例是在实施例3或实施例4的基础上,针对其中进料管19的结构的进一步改进。其改进的方面是,进料管19外包裹有冷却水套20。这样,就彻底地杜绝了可能发生的由于热解反应塔4的热影响而使某些生物质粉料粘在该进料管19的管壁上、甚至于在接近热解反应塔4进口处的进料管19中结块的情况。
从发明的方案和具体实施方式中不难看出,除少部分热升力外,本系统的循环动力主要来自于气体泵14。显然,该气体泵14的供气压力和流量是能够调节的。
下表是实施例5的部分试验数据(表中的粉粒粒径<1mm。1mm<粉粒粒径<2mm的其他原料的生物质和本发明所披露的其他参数范围,已由其他实验证实。本领域的技术人员了解了本发明后,同样也能正常地分析、推论出来):
试验编号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | ||
生物质原料 | 桉树锯末 | 松枝粉料 | 稻秆粉料 | 豆渣粉料 | 麦秸粉料 | ||
预处理 | 含水率 | 7.8% | 6.5% | 7.0% | 6.3% | 7.5% | |
粉粒粒径范围(mm)(筛网目数) | 0.61~0.95(20~30) | 0.30~0.44(40~60) | 0.44~0.61(30~40) | 0.36~0.44(40~50) | 0.30~0.44(40~60) | ||
循环流化气与循环载气的流量比值(误差±5%) | 5.5 | 6.4 | 6.2 | 5.8 | 5.9 | ||
生物质粉粒的加入量(kg/h) | 5.5±0.1 | 15±0.3 | 12±0.3 | 8±0.2 | 15±0.3 | ||
载热体与生物质粉料的质量比值(误差±5%) | 3.5 | 4.5 | 2.2 | 3.8 | 4.5 | ||
由流化气和载热体的预加热温度及其流量所确定的热解反应塔内升温速率(℃/s) | 820±30 | 950±30 | 580±30 | 900±30 | 870±30 | ||
热解反应塔内 | 压力(Mpa) | 0.09~0.11 | 0.08~0.11 | 0.10~0.12 | 0.10~0.12 | 0.09~0.11 | |
温度(℃) | 420±20 | 480±20 | 450±20 | 510±20 | 550±20 | ||
热解气在冷凝器中的冷却速率(℃/s) | 620±20 | 500±20 | 450±25 | 750±30 | 680±20 | ||
液化率(质量比) | 53.6% | 58.4% | 38.5% | 43.6% | 41.7% |
Claims (8)
1、生物质热解液化的工艺方法,它包括通过送料机构把生物质材料送入热解反应塔(4)内的步骤、在热解反应塔(4)内让高温流化气和高温载热体与生物质材料混合以对生物质进行热裂解的步骤,在分离器中把热解气与固体物质进行气固分离的步骤,以及在冷凝器(11)中把热解气冷凝成生物油的步骤;其特征在于该工艺方法还包括以下步骤和条件:
a、在送料进行热裂解前,将生物质材料干燥至含水率小于8%,粉碎制成粒径小于2mm的生物质粉料的步骤;
b、热解反应塔(4)内的压力为0.08~0.12MPa,温度范围为400~570℃,生物质粉料在热解反应塔(4)内的升温速率为500~1000℃/s;将生物质粉料通过送料机构送入热解反应塔(4)内的步骤中,伴随有循环载气对送料机构中的生物质粉料进行辅助输送的过程;
c、生物质粉料在热解反应塔(4)内进行热裂解的步骤结束后,其载热体是与热解气、残碳和灰份一道从热解反应塔(4)内送出的;接着,有一个把载热体和残碳与热解气和灰份分离的步骤;
d、在所述气固分离的步骤中,是热解气和灰份进行分离的;在进入气固分离步骤的同时,在上一步骤分离出来的载热体和残碳进入一个燃烧残碳、以预加热载热体的步骤;
e、预加热载热体后,进入一个把该载热体与废气和灰份分离开的步骤;
f、分离出来的载热体进入一个对其进行调温的步骤;接着,有一个把调温后的载热体再送入热解反应塔(4)内以供循环使用的步骤;进入热解反应塔(4)内的载热体与生物质粉料的质量比值为1.8~4.6;同时,有一个利用分离出来的废气和灰份的热量来预加热助燃空气的步骤;被预加热后的助燃空气被送入步骤d所述的燃烧残碳、预加热载热体的步骤中进行助燃;
g、在d步骤中所述的气固分离完成后,分离出的热解气进入冷凝成生物油的步骤;在冷凝器(11)中,热解气以400~800℃/s的速率冷却;不凝结气体及其与热解气一道输来的载气在冷凝器(11)中与冷凝的生物油分离后,作为回收气收集;
h、回收气与补充的氮气混合;混合后的气体分三路继续前输,一路带着该回收气中所含的不凝结气体进入所述的燃烧残碳、预加热载热体的步骤中与残碳一道燃烧;另两路再按相互的流量比值为5.5~6.5分配;比值较小的一路作为循环载气再次送入所述送料机构中、以对生物质粉料进行辅助输送;比值较大的一路作为流化气再次输进热解反应塔(4)内。
2、实现权利要求1所述的生物质热解液化的工艺方法的双塔式装置系统,其特征在于该装置系统包括:实现步骤b所用的加料装置(2)、送料机构和接入送料机构内的载气输入管;对生物质粉料进行热裂解的热解反应塔(4),该热解反应塔(4)竖直放置,底部设有布风孔板(41);把载热体和残碳与热解气和灰份分离开的初级分离器(9);在其内燃烧残碳、以预加热载热体的载热体加热塔(6)及其联通该载热体加热塔(6)与初级分离器(9)的载热体残碳循环管(69);把该加热后的载热体与废气和灰份分离开的载热体分离器(5);对分离出来的载热体进行调温的载热体调温器(17)及其把调温后的载热体输入进热解反应塔(4)内的载热体回送管(417);让分离出来的高温废气和灰份预加热助燃空气的热交换器和输送助燃空气的鼓风机;把热解气与灰份分离开的气固分离器(10);从热解气中冷凝出生物油的冷凝器(11)及其集油器(13),收集回收气的储气罐(15)及其气体泵(14);其出口与储气罐(15)的出口并联的氮气罐(16);以及连接上述装置的管道和在管道上的相应调节阀、压力表和温度计。
3、根据权利要求2所述的实现生物质热解液化的工艺方法的双塔式装置系统,其特征在于,所述载热体残碳循环管(69)是倾斜的,该循环管(69)在初级分离器(9)处的入口端高于该循环管(69)在载热体加热塔(6)处的出口端;所述载热体回送管(417)是倾斜的,该回送管(417)在载热体调温器(17)处的入口端高于该回送管(417)在热解反应塔(4)处的出口端;两倾斜管(69、417)的倾斜方向与水平面的夹角均大于45°。
4、根据权利要求2或3所述的实现生物质热解液化的工艺方法的双塔式装置系统,其特征在于,把流化气输进热解反应塔(4)内的管道上有一个流化气调温器(18)。
5、根据权利要求2或3所述的实现生物质热解液化的工艺方法的双塔式装置系统,其特征在于,所述送料机构包括螺旋输送装置(3)和连接该螺旋输送装置(3)的出口和热解反应塔(4)进口的进料管(19),接入送料机构内的载气输入管是以喷射器的结构形式接进其进料管(19)内的。
6、根据权利要求4所述的实现生物质热解液化的工艺方法的双塔式装置系统,其特征在于,所述送料机构包括螺旋输送装置(3)和连接该螺旋输送装置(3)的出口和热解反应塔(4)进口的进料管(19),接入送料机构内的载气输入管是以喷射器的结构形式接进其进料管(19)内的。
7、根据权利要求5所述的实现生物质热解液化的工艺方法的双塔式装置系统,其特征在于,在所述进料管(19)外包裹有冷却水套(20)。
8、根据权利要求6所述的实现生物质热解液化的工艺方法的双塔式装置系统,其特征在于,在所述进料管(19)外包裹有冷却水套(20)。
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