[发明专利]一种落叶松木材喷动循环流化床快速热解工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种落叶松木材喷动循环流化床快速热解工艺，属于生物质再生利用及其能源化的技术领域。

背景技术

随着能源消耗日益增加以及化石能源的过度利用，能源短缺、环境污染问题已成为全球关注的焦点，开发可再生的生物质能源和新型生物质化工原料已成为当今世界发展的趋势。农林生物质是自然界可再生资源的重要组成部分，在生物质资源中占有十分重要的地位，将其合理地转化为能源或化工原料对于减少常规化石资源消耗、弥补化工原料不足、减少环境污染，实现可持续发展，具有重要现实意义和广阔前景。

树皮是树木有机体的重要组成部分，一般占树木地面以上部位的10％-20％，其资源约占原木材积的13％，但长期以来树皮被看成废料而不被人们重视，除少量用作燃料以外，大部分都被浪费掉。而树皮化学研究表明：对同一树种，树皮与木材中的酚类化合物在化学结构和化学性质上基本一致，只是各种酚类化合物的含量不同。树木的树皮属于植物多酚类物质，含有大量的酚类物质和树脂酸，对于空气、水等自然环境是潜在的污染源。树皮热解产物含有丰富的酚类物质，可用于替代苯酚，制作环保型酚醛树脂粘结材料。因此为了充分利用资源，减少环境污染，提高木材综合利用率，对树皮的研究已引起国内外研究者的重视。采用高新技术将落叶松树皮及采伐剩余物和加工剩余物转化为化工替代原料，不但可以高效利用资源，又具有广阔的市场发展前景。如：利用生物油替代苯酚制备生物油改性酚醛树脂，既可以生产无甲醛的环保型人造板，又可减少对石油资源的消耗，同时还会产生巨大的经济效益和生态效益。

发明内容

本发明提供一种落叶松木材喷动循环流化床快速热解工艺，螺旋进料器将落叶松树皮颗粒送入喷动循环流化床反应器，在反应器中与流化气体混合，混合后的物料在825K温度下进行快速热解反应，生产出热解气体和固体炭依次经过气固分离系统进行气固分离，固体炭进入到炭箱。分离后的高温热解气体进入到四级冷凝系统进行冷凝，产生四种不同的馏分分别被回收。不能冷凝的气体一部分排出系统外，另一部分直接成为系统的流化气体。

整个工艺过程的性能指标：加热功率30kw；进料速度1.5kg～15kg/h，最佳进料速度为5kg/h；流化气体速度0.24～0.94m/s；系统最高可达到温度800℃；从室温升高到800℃所用时间30min；气体压力可在-400Pa～+1000Pa范围内调整；惰性介质：沙子；粒径可以是：20目～40目、40目～60目、60目～80目三个粒径。产气率为20％左右，产液率为60％左右，产炭率为20％左右，液体产物的出油率为40％。

综合考虑生物油产率、生物油中酚类物质含量及胶合强度，本发明最终确定落叶松木材喷动循环流化床快速热解最优工艺为：热解温度T＝825K，落叶松树皮颗粒的粒径d＝0.3-0.45mm，螺旋进料器的转速n＝20r·min^-1，流化气体流量Q＝25m³·h^-1。

附图说明

附图为落叶松木材喷动循环流化床快速热解工艺流程图。

以下结合附图及实施对本发明作进一步详细说明。

具体实施方式

实例采用落叶松木材喷动循环流化床快速热解的最优工艺：螺旋进料器以20r·min^-1的转速将粒径为0.3-0.45mm的落叶松树皮颗粒送入喷动循环流化床反应器，在反应器中与流化气体混合，流化气体流量为25m³·h^-1，混合后的物料在825K温度下进行快速热解反应，热解气体和固体炭依次经过气固分离系统进行气固分离，分离后的高温热解气体进入到四级冷凝系统进行冷凝，不能冷凝的气体一部分排出系统外，另一部分直接成为系统的流化气体。在此热解工艺条件下，产气率为20％左右，产液率为60％左右，产炭率为20％左右，液体产物的出油率为40％。

实施例一：优化工艺下，4种含水率落叶松树皮快速热解生物油组分构成

实施例二：优化工艺下，落叶松树皮喷动循环快速热解气体的主要成分