CN208250229U - 一种生物质制备生物柴油联合反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生物质制备生物柴油联合反应装置，包括：进料装置，流化床热解反应器，其包括流化床、反应器沉降分离腔；生物灰‑气体分离装置，其内设有分离气体出口以及下部分为生物灰沉降层，上端一侧连接联通管，下端设置有生物灰收集装置，所述生物灰‑气体分离装置的底部设置有生物灰排放口，所述生物灰‑气体分离装置上端为圆筒状，底部为锥状，底部出口与生物灰收集装置联通；加氢精制反应器，气液分离装置；本实用新型装置可将生物质热解反应器与加氢精制反应器有机结合，可克服传统热解反应器产物不稳定，品味不高的缺点。通过对热解反应产物的加氢精制，得到的产物经常规物理方法处理脱水即可作为生物柴油使用。

Description

一种生物质制备生物柴油联合反应装置

技术领域

本实用新型涉及生物质反应装置技术领域，具体涉及一种生物质制备生物柴油联合反应装置。

背景技术

生物质热解是指在隔绝空气或供给少量空气的条件下，通过热化学转换，将生物质转变成为木炭、液体和气体等低分子物质的过程。生物质热解技术能够以较低的成本、连续化生产工艺，将常规方法难以处理的低能量密度的生物质转化为高能量密度的气、液、固产物，减少了生物质的体积，便于储存和运输。同时还能从生物油中提取高附加值的化学品。传统生物质热解技术在400-600℃下快速加热生成生物质气，生物质油及生物质碳等产物。传统热解技术存在碳资源利用不完全，产生的生物质油品味不高(酸值高，含氧量高，稳定性差)，不能直接作为车用柴油使用。

实用新型内容

本实用新型的一个目的就是针对上述问题，提供一种生物质制备生物柴油联合反应装置，联合反应装置内同时进行热解与加氢反应，克服传统热解反应器产物不稳定，品味不高的缺点。

本实用新型提供的技术方案为：

一种生物质制备生物柴油联合反应装置，包括：

进料装置，其包括螺旋进料器、螺旋进料变调器以及螺旋进料口，所述螺旋进料口、螺旋进料变调器分别连接着螺旋进料器，所述螺旋进料变调器用于调节螺旋进料器的进料速度；

流化床热解反应器，其包括流化床、反应器沉降分离腔，所述流化床热解反应器连接螺旋进料器且设置有气体入口、气体管道以及联通管，所述气体进入口处设有流化气/氮气三通切换阀；优选的流化床热解反应器内还设有压力感应调控装置，可用于感应流化床热解反应器内压力并设定压力值调节压力大小；

生物灰-气体分离装置，其内设有分离气体出口以及下部分为生物灰沉降层，上端一侧连接联通管，下端设置有生物灰收集装置，所述生物灰-气体分离装置的底部设置有生物灰排放口，所述生物灰-气体分离装置上端为圆筒状，底部为锥状，底部出口与生物灰收集装置联通；所述生物灰-气体分离装置的顶部还设置有检修口法兰；

加氢精制反应器，其包括加氢精制催化剂填料层，以及上端连接有精制入口管、加氢入口、加氢入口管、换热器，所述精制入口管与加氢入口管汇合形成加氢精制入口管与加氢精制反应器连接，所述精制入口管另一端连接所述分离气体出口；优选的加氢精制反应器内、精制入口管与加氢入口管分别还设有压力感应调控装置，可用于感应流化床热解反应器内压力并设定压力值调节压力大小，精制入口管与加氢入口管上压力感应调控装置可调控其进入的气体流量，从而调节气体比例，提高反应效率；

气液分离装置，其连接换热器，顶部设有气体出口，底部设有液体出口。

优选的是，所述流化床热解反应器为圆筒状，圆筒外壁设有陶瓷保温层，其中圆筒外壁与陶瓷保温层之间还设有温控装置。

优选的是，所述流化床热解反应器的顶部、底部分别设有法兰。

优选的是，所述气体管道、加氢精制入口管上分别设有加热器。

优选的是，所述换热器为水冷式螺旋管换热器，螺旋管外为冷却水。

优选的是，所述联通管端口处设置有滤网，滤网孔径小于50微米。

本实用新型还提供一种所述的生物质制备生物柴油联合反应装置的使用方法，包括：

步骤一、将生物质原料装填入螺旋进料器，流化介质通过流化介质填料口填入流化床热解反应器，加氢精制催化剂填料层在安装设备时人工装填；

步骤二、切换流化气/氮气三通切换阀至氮气侧，对整个装置进行氮气置换至出口气体氧气浓度降至0.01v％；

步骤三、开启温控装置对流化床热解反应器进行加热，使流化床热解反应器温度保持在350-480℃之间；

步骤四、开启螺旋进料器变调器开关，切换流化气/氮气三通切换阀至流化气侧，使生物质原料进入流化床热解反应器中进行热解反应，通过螺旋进料器变调器、气体流量控制器、温控装置控制生物质原料和流化气进入流化床热解反应器速度，使流化介质及生物质原料在流化床中处于流化状态；

步骤五、步骤四中热解反应气体组分和生物灰通过流化床热解反应器顶部的联通管进入生物灰-气体分离装置；反应气体通过生物灰-气体分离装置顶部连接分离气体出口的精制入口管进入加氢精制反应器，生物灰通过生物灰-气体分离装置底部出口进入生物灰收集装置中；

步骤六、通过加氢精制入口管上的加热器控制气体温度至330-420℃，通过加氢入口补充氢气，使氢气/反应气体体积比为15-40Nm³/m³，通过加热器20将补充的氢气预热至190-300℃；

步骤七、反应气体在加氢精制催化剂填料层作用下进行加氢精制反应，所得产物经出口换热器冷凝后进入气液分离装置，分离后的液体经底部液体出口流出系统，经后续脱水加工后得生物柴油，经分离后的气体经顶部气体出口进不凝气压缩机，压缩后返回流化床热解反应器作为流化气循环使用。

优选的是，所述流化介质为粒径30-50目河沙、氧化铝微球或陶瓷微球。

优选的是，所述加氢精制催化剂填料层中加氢精制催化剂为异形条状，长度3-5mm，载体为γ-Al₂O₃，活性组分为Pt、Pd、Ni、Mo、Co中一种或几种。

本实用新型的有益效果如下：

1)、本实用新型装置可将生物质热解反应器与加氢精制反应器有机结合，可克服传统热解反应器产物不稳定，品味不高的缺点。通过对热解反应产物的加氢精制，得到的产物经常规物理方法处理(脱水)即可作为生物柴油使用；

2)本实用新型装置显著缩短的生物质热解精制的反应时间，提高生物柴油生产效率，本实用新型中装置使得流化气循化利用，有效利用能量，降低反应成本。

附图说明

图1为本实用新型生物质制备生物柴油联合反应装置示意图，

图中：螺旋进料器变调器1、螺旋进料口2、螺旋进料器3、流化气/氮气三通切换阀4、加热器5/20、气体管道6、流化介质卸料口法兰7、流化床热解反应器8、流化床9、反应器沉降分离腔10、陶瓷保温层11、流化介质填料口法兰12、联通管13、生物灰-气体分离装置14、分离气体出口15、生物灰沉降层16、生物灰收集装置17、精制入口管18、补充氢气入口切断阀19、加氢精制反应器21、加氢精制催化剂填料层22、换热器23、气液分离入口管24、气液分离装置25、液体出口27、开关阀门26/28、气体出口29、加氢入口管30。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“顶端”、“底端”、“上端”、“下端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，

一种生物质制备生物柴油联合反应装置，包括：

进料装置，其包括螺旋进料器3、螺旋进料变调器1以及螺旋进料口2，所述螺旋进料口2、螺旋进料变调器1分别连接着螺旋进料器3，所述螺旋进料变调器1用于调节螺旋进料器3的进料速度；

流化床热解反应器8，其包括流化床9、反应器沉降分离腔10，所述流化床热解反应器8连接螺旋进料器3且设置有气体入口氮气和氢气入口、气体管道6以及联通管13，所述气体进入口处设有流化气/氮气三通切换阀4，流化气/氮气三通切换阀4连接有气体流量控制器分别用于控制氮气和氢气的流量；优选的流化床热解反应器8内还设有压力感应调控装置，可用于感应流化床热解反应器内压力并设定压力值调节压力大小；

生物灰-气体分离装置14，其内设有分离气体出口15以及下部分为生物灰沉降层16，上端一侧连接联通管13，其中联通管13水平设置，下端设置有生物灰收集装置17，所述生物灰-气体分离装置14的底部设置有生物灰排放口，所述生物灰-气体分离装置13上端为圆筒状，底部为锥状，底部出口与生物灰收集装置17联通；所述生物灰-气体分离装置13的顶部还设置有检修口法兰；

加氢精制反应器21，其包括加氢精制催化剂填料层22，以及上端连接有精制入口管18、加氢入口、加氢入口管30、换热器23，所述精制入口管18与加氢入口管23汇合形成加氢精制入口管与加氢精制反应器21连接，所述精制入口管18另一端连接所述分离气体出口15；优选的加氢精制反应器21内、精制入口管18与加氢入口管23分别还设有压力感应调控装置，可用于感应流化床热解反应器内压力并设定压力值调节压力大小，精制入口管与加氢入口管上压力感应调控装置可调控其进入的气体流量，从而调节气体比例，提高反应效率；

气液分离装置25，其连接换热器23，顶部设有气体出口29，底部设有液体出口27。

其中另一优选的实施方式，所述流化床热解反应器8为圆筒状，圆筒外壁设有陶瓷保温层11，其中圆筒外壁与陶瓷保温层11之间还设有温控装置，温控装置用于控制流化床热解反应器中的反应温度。

其中另一优选的实施方式，所述流化床热解反应器8的顶部、底部分别设有法兰，底部法兰为流化介质卸料口法兰7，顶部法兰为流化介质填料口法兰12。

其中另一优选的实施方式，所述气体管道6、加氢精制入口管上分别设有加热器5/20，用于对气体的预热。

其中另一优选的实施方式，所述换热器23为水冷式螺旋管换热器，螺旋管外为冷却水。

其中另一优选的实施方式，所述联通管13端口处设置有滤网，滤网孔径小于50微米。

本实用新型还提供一种所述的生物质制备生物柴油联合反应装置的使用方法，包括：

步骤一、生物质原料先被粉碎至粒径小于150微米，将粉碎后生物质原料装填入螺旋进料器3，流化介质通过流化介质填料口填入流化床热解反应器8形成流化床，加氢精制催化剂填料层22在安装设备时人工装填；

步骤二、切换流化气/氮气三通切换阀4至氮气侧，对整个装置进行氮气置换至出口气体氧气浓度降至0.01v％；

步骤三、开启温控装置对流化床热解反应器8进行加热，使流化床热解反应器8温度保持在350-480℃之间；

步骤四、开启螺旋进料器变调器1开关，使生物质原料进入流化床热解反应器8中进行热解反应，待反应稳定后，切换流化气/氮气三通切换阀4至流化气侧，流化气进入流化床热解反应器8前先经加热器5预热到190-300℃，通过螺旋进料器变调器1、气体流量控制器、温控装置控制生物质原料和流化气进入流化床热解反应器8速度，使流化介质及生物质原料在流化床9中处于流化状态；

步骤五、步骤四中热解反应气体组分和生物灰通过流化床热解反应器8顶部的联通管13进入生物灰-气体分离装置14；反应气体通过生物灰-气体分离装置14顶部连接分离气体出口15的精制入口管18进入加氢精制反应器21，生物灰通过生物灰-气体分离装置14底部出口进入生物灰收集装置17中；

步骤六、通过加氢精制入口管上的加热器20控制气体温度至330-420℃，打开补充氢气入口切断阀19通过加氢入口补充氢气，使氢气/反应气体体积比为15-40Nm³/m³，氢气进入加氢精制反应器21前先经加热器5预热到190-300℃；

步骤七、反应气体在加氢精制催化剂填料层22作用下进行加氢精制反应，所得产物经出口换热器23冷凝后进入气液分离装置25，分离后的液体经底部液体出口27流出系统，经后续脱水加工后得生物柴油，经分离后的气体经顶部气体出口29进不凝气压缩机，压缩后返回流化床热解反应器8作为流化气循环使用。

其中另一优选的实施方式，所述流化介质为粒径30-50目河沙、氧化铝微球或陶瓷微球。

其中另一优选的实施方式，所述加氢精制催化剂填料层中加氢精制催化剂为异形条状，长度3-5mm，载体为γ-Al₂O₃，活性组分为Pt、Pd、Ni、Mo、Co中一种或几种。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (6)

1.一种生物质制备生物柴油联合反应装置，其特征在于，包括：

进料装置，其包括螺旋进料器、螺旋进料变调器以及螺旋进料口，所述螺旋进料口、螺旋进料变调器分别连接着螺旋进料器，所述螺旋进料变调器用于调节螺旋进料器的进料速度；

流化床热解反应器，其包括流化床、反应器沉降分离腔，所述流化床热解反应器连接螺旋进料器且设置有气体入口、气体管道以及联通管，所述气体进入口处设有流化气/氮气三通切换阀；

生物灰-气体分离装置，其内设有分离气体出口以及下部分为生物灰沉降层，上端一侧连接联通管，下端设置有生物灰收集装置，所述生物灰-气体分离装置的底部设置有生物灰排放口，所述生物灰-气体分离装置上端为圆筒状，底部为锥状，底部出口与生物灰收集装置联通；

加氢精制反应器，其包括加氢精制催化剂填料层，以及上端连接有精制入口管、加氢入口、加氢入口管、换热器，所述精制入口管与加氢入口管汇合形成加氢精制入口管与加氢精制反应器连接，所述精制入口管另一端连接所述分离气体出口；

气液分离装置，其连接换热器，顶部设有气体出口，底部设有液体出口。

2.如权利要求1所述的生物质制备生物柴油联合反应装置，其特征在于，所述流化床热解反应器为圆筒状，圆筒外壁设有陶瓷保温层，其中圆筒外壁与陶瓷保温层之间还设有温控装置。

3.如权利要求1所述的生物质制备生物柴油联合反应装置，其特征在于，所述流化床热解反应器的顶部、底部分别设有法兰。

4.如权利要求1所述的生物质制备生物柴油联合反应装置，其特征在于，所述气体管道、加氢精制入口管上分别设有加热器。

5.如权利要求1所述的生物质制备生物柴油联合反应装置，其特征在于，所述换热器为水冷式螺旋管换热器，螺旋管外为冷却水。

6.如权利要求1所述的生物质制备生物柴油联合反应装置，其特征在于，所述联通管端口处设置有滤网，滤网孔径小于50微米。