[发明专利]生物质物料热裂解规模制备炭、气、油、液的方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用生物质热裂解技术制备炭、气、油、液的方法，本制备方法能够实现工业化的大规模连续生产。

背景技术

能源问题作为当今世界难题，备受各国高度关注。我国的石油、煤炭、天然气人均可采储量只有世界平均水平的11％、55％、4.3％；在能源效率、单位产品能耗等方面比世界先进水平高40％，差距明显。如何在提高能效的基础上，实现能源结构的调整优化已成为我国能否实现可持续发展的关键。为此，国家大力鼓励可再生能源的发展，制定了《可再生能源法》及一系列相关政策予以扶持。针对生物质能，更是指出“充分利用沼气和农林废弃物气化技术提高农村地区生活用能的燃气比例，并把生物质气化裂解作为解决农村废弃物和工业有机废弃物环境治理的重要措施”。

生物质热裂解技术是使生物质在基本无氧气(与空气隔绝)的情形下，通过热化学转换，生成炭、液体和气体产物的过程。根据气相滞留期、升温速率、最高温度的不同，产物中炭、气、油、液的组成比例也不同。现有的生物质物料热裂解制备炭、气、油、液的方法主要包括以下步骤：物料的粉碎→烘干成型→热裂解，其中热裂解是在反应釜中进行的，热裂解后会得到气固两类形态的产物，固体产物冷却后就得到炭，气态产物冷却后通过净化分离分别得到生物质燃气、木焦油和木醋液。现有的制备方法主要存在以下两方面的缺陷：1、规模生产难以实现，一方面，从生物质物料粉碎到产品成型耗用时间较长，特别是冷却时间占据了整个生产流程的大部分时间，使得生产难以规模化，限制了系统工艺的使用推广。同时，由于热裂解用反应釜的结构缺陷制约了总体产量的提高，每天能够处理的原料不过几吨，只能进行小规模的生产；2、系统内部热利用效率低下，只能达到30％左右，经济效益差，市场竞争力弱；3、在大量热能没有充分有效循环利用的同时，更带来严重的热污染，对操作员工的健康与周边环境造成了恶劣影响。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种提高生物质热裂解中系统热利用综合效率，缩短生产流程所需时间，从而可进行大规模生产的生物质物料热裂解制备炭、气、油、液的方法。

本发明的技术方案是这样实现的：生物质物料热裂解规模制备炭、气、油、液的方法，它包括如下生产步骤：

(1)物料粉碎-通过粉碎使物料达到系统运行所要求的颗粒尺寸；

(2)烘干成型-通过烘干使物料含水率在3～12％，烘干后利用成型机将物料制作成所需形状；

(3)热裂解-物料进入热裂解装置进行热裂解，热裂解的上限温度为800～900℃，通过热裂解得到气态和固态生成物；

(4)冷却分离-其中固态生成物冷却至40℃以下后成为可常温保存的生物质炭，气态生成物经过冷却后再净化分离出燃气和液体；

在上述处理步骤中，将工艺中冷却系统和热裂解系统的余热引入烘干成型系统中供物料烘干的热能使用。

第(4)步得到的生物质燃气部分燃烧作为热裂解的热量，富余的生物质燃气储存下来作为工业或民用燃料。

第(3)步热裂解时若干个热裂解釜为一批次形成一列位于热裂解炉内，热裂解釜和热裂解炉共同构成热裂解装置，从热裂解炉一端鼓入空气，空气中的氧气与燃气燃烧作为热裂解热量，其余部分通过热裂解炉被加热后从热裂解炉另一端引出进入烘干成型系统中供烘干使用；每一批次的热裂解釜热裂解结束后送入冷却系统的冷却炉内进行冷却，从冷却炉一端鼓入冷却空气，冷却空气通过冷却炉被加热后从冷却炉另一端引出进入烘干成型系统中供烘干使用。

相比现有技术，本发明具有如下优点：

1、提高了系统热综合利用效率，由现有同类系统工艺30％的热利用效率提高到70％左右。将冷却系统和热裂解系统中的余热引入烘干成型系统中，大幅降低了产品的单位能耗，提高了系统的运行效率，节能效果突出。

2、缩短了产品成型时间。由于在冷却工艺上的改进，使得产品成型时间缩短为现有同类系统工艺的一半左右。

3、系统热综合利用效率提高的前提下，降低了热辐射，使得热污染得到有效遏制，改善了系统运行的外部环境条件，有效保护了操作工人的身体健康，环保效益显著。

4、在缩短产品生产时间的基础上，炭、燃气、木焦油、木醋液的产率在比例平衡的前提下得到提升，产品质量优于同类产品，远高于国家行业相关标准。

5、扩大了生物质原料的适用性，使得系统对大部分农林废弃物及工业废渣有着良好的适应性，提高系统运行的稳定性和可靠性。

6、本方法采用流水线、DCS控制系统，降低了工人的劳动强度和操作难度，使得设备的操作更为简便，提高了生产过程中的安全性。