[发明专利]生态油的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源领域，具体是涉及一种生物质能源的制备方法。

背景技术

随着世界经济的不断发展，能源和环境问题日益突出。人类目前使用的主要能源有石油、天然气和煤炭3种。根据国际能源机构统计，地球上这3种能源供人类开采的年限分别只有35年、50年和240年。因此，开发新能源已成关系人类社会可持续发展的重大课题。

生物质能是由植物与太阳能的光合作用而贮存于植物中的太阳能。据估计，植物每年贮存的能量相当于世界主要燃料消耗的10倍，而作为能源的利用量还不到其总量的1％。通过生物质能转换技术，可以高效地利用生物质能源，生产各种清洁燃料，替代煤炭、石油和天然气等燃料。

目前，世界各国，尤其是发达国家，都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术，以达到保护矿产资源，保障能源安全，实现C0₂减排，促进经济、社会的可持续发展。生物质能将成为未来能源重要组成部分，专家估计到2015年全球总能耗将有40％来自生物质能源，主要通过生物质能发电和生物质液体燃料的产业化发展实现。

通过高温快速热解将生物质转变为液体燃料——生态油，是实现生物质能高效利用的重要途径之一。根据传热方式不同，生物质热裂解液化工艺一般可分为3类：(1)壁面间接加热式。其主要通过灼热的反应器表面与生物质接触，将热量传递到生物质使其快速升温从而达到快速热裂解，如英国Aston大学的烧蚀热裂解反应器、NREL提出的涡流反应器及荷兰Twente大学设计的旋转锥生物质热裂解制油反应器等；(2)辐射换热式，这类反应器的主要特征是由一高温的表面或热源提供生物质热裂解所需的热量，其主要通过热辐射进行热量传递，如美国Washington大学的热辐射反应器；(3)气固混合直接加热式，其主要是借助热气流或气固两相流对生物质进行快速加热，其能提供高的加热速率以及相对均匀的反应温度，同时快速流动的载气便于热裂解一次产物及时析出，如加拿大Waterloo大学的流化床热裂解系统、加拿大Ensyn提出的循环流化床反应器和GTFJ的快速引射流反应器等。

上述各种方法都有其缺点：(1)壁面间接加热式反应器的设备规模较为庞大，同时机械接触磨损厉害而使得运行维护成本也较高，因此在规模化应用中将受到限制，此类反应器一般主要提供机理性试验所需。(2)辐射式换热器换热效果较差，能耗大而难以规模化。(3)相比于前两种类型，国外已开发并且试图规模化的生物质热裂解液化反应方法。流化床(或循环流化床)热解液化工艺因能实现高的加热速率、较短的气体停留时间、简捷的温度控制、方便的炭回收、较低的投资以及成熟的设计方法而使得其成为目前最有发展潜力的热裂解制取液体燃料的工艺。

热裂解制取液体燃料的工艺有如：中国专利第CN200510057215.8号所揭示的一种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态油的步骤等。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。其装置系统还包括将载热体和残碳一道与其他物质先分离一次的初级分离器、燃烧残碳的载热体加热塔、以及用于将从载热体加热塔内出来的载热体-废气-灰分进行分离的载热体分离器。但是，从以上描述可以看出，第CN200510057215.8号专利具有以下不足之处：第一，该方法需装备专门的氮气供应系统以向热解反应塔和载热体加热塔内供应氮气，这增加了系统的复杂性和制造成本；第二，冷凝器内用于对热解气进行冷凝的介质为水，因此，获得的生态油中将含有较大水分，要想使用还需采用专门设备进一步进行分离，这将增加工艺流程难度和成本；第三，从冷凝器出来的不凝结气体和载气作为回收气，直接被循环用作热解反应塔的一部分流化气、载热体加热塔的一部分助燃气、以及送料机构内的一部分循环热载气，因此，一方面，可以作为气体燃料的不凝结气体没有形成可向外界输送的燃气产品，这导致了价值损失，另一方面，这种混合的回收气中含有大量的水分和焦油，然而却没有经过充分处理就直接用于后续流程，导致恶性循环，不但导致生物质能转化率降低，而且还将导致设备损坏，甚至发生安全事故。

因此，提供一种可降低运行成本、可提高生态油产率、并且可获得洁净可燃气体的生物质快速热解液化方法成为急需解决的问题。

发明内容