[发明专利]一种熔盐快速热裂解生物质的工艺及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种以农林弃物为生物质原料的，熔盐快速热裂解生物质的工艺及装置。

背景技术

能源危机、环境污染等问题日益严重，寻找清洁的可再生能源迫在眉睫。在水能、风能、太阳能、生物质能和海洋能等一系列可再生能源中，生物质能具有低染、可再生、CO₂接近零排放、资源丰富、分布广泛等特点，日益受到全世界的关注。我国的生物质资源丰富，农林废料占据比重很大，仅农作物秸秆年产量就达到7亿吨，但秸秆资源的利用率比较低，约7%，多数秸秆就地焚烧，既造成了大气污染又浪费了资源。生物质能的开发利用对改善能源结构，缓解原油进口依赖程度，增加农民收入，促进三农建设等具有重要战略意义。

生物质能的开发利用主要有生物转化和热化学转化两种技术途径，而热化学转化途径是生物质能利用的核心技术。其中热裂解能将生物质转化成气体、固体和液体产物，获得了能量密度高的生物燃料或者难以人工合成的化学品，得到了世界各国的广泛关注，成为研究焦点。要达到快速热裂解的目的，热载体的选择至关重要。现在所采用的工艺中多为石英沙，或者惰性气体。而熔盐具有以下特点：在接近1000℃的高温下化学性能比较稳定；导热系数高、粘度低、挥发性低以及适宜的熔点温度等物理特性；具有溶解生物质进入液相的能力，致使传热和传质非常均匀和迅速；具有均相催化或化学反应以控制产物化学组成的肯能性。因此，可以用于生物质快速热裂解的工艺过程中。

针对原有热裂解技术中热载体的功能单一，热含量相对较小等问题，开发出以农村废弃物为生物质原料，以熔盐为热载体、催化剂和分散介质的工艺和装置，以提高生物质的利用效率，最大化地获得目标产物。

发明内容

本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种热含量相对较高，高利用率的熔盐快速热裂解生物质的工艺及装置。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种熔盐快速热裂解生物质的装置，主要包括裂解气储罐、裂解气过水槽、列管式冷凝器、电动机、生物质料仓、撞击混合锥台裂解反应器、液体产物收集器、熔融盐储槽、旋液分离器、固体产物收集器和RY型熔盐泵，RY型熔盐泵的出口管与旋液分离器的入口管连接，旋液分离器的上出口管与固体产物收集器连接，旋液分离器的下出口与撞击混合锥台裂解反应器连接，撞击混合锥台裂解反应器与生物质料仓连接，撞击混合锥台裂解反应器的出口与列管式冷凝器和熔融盐储槽连接，列管式冷凝器的出口与液体产物收集器连接，液体产物收集器的出口分别与裂解气储罐和裂解气过水槽连接，撞击混合锥台裂解反应器的上部连接有电动机。

所述RY型熔盐泵的出口管位于熔盐收集器内，熔盐收集器内设有K型热电偶，熔盐收集器的外壁设有外置式缠绕式的电加热装置，电加热装置的加热丝为耐高温的镍铬丝,并且外部为耐高温的保温材料。

所述撞击混合锥台裂解反应器的内部设置锥形台，锥形台的上部设置限流圈和挡边，锥形台的斜面成15°-75°角。

这种熔盐快速热裂解生物质的工艺，包括以下步骤:

（1）称取熔融盐放入熔融盐储槽，称取生物质原料放入生物质料仓，向系统内通入氮气或抽真空，得以形成惰性无氧氛围；

（2）开启RY型熔盐泵和列管式冷凝器的冷却水开关；

（3）对各段管路进行加热，保证熔融盐在熔融盐储槽内全部熔融，开启RY型熔盐泵，熔融盐通过RY型熔盐泵输送，经过旋液分离器，进入撞击混合锥台裂解反应器，开启螺旋进料器的电动机，生物质颗粒进入撞击混合锥台裂解反应器后与熔融盐并流接触，进行热裂解反应；

（4）生成的挥发分进入列管式冷凝器，可冷凝的气体挥发后冷凝得到生物油，进入液体产物收集器，不可冷凝气经过取样分析后，进入裂解气储罐储存，或者经过裂解气过水槽净化处理；

（5）固体产物颗粒随着RY型熔盐泵的输送在旋液分离器处进行分离，进入固体产物收集器，熔融盐继续进入撞击混合锥台裂解反应器；

（6）当所加入的生物质原料完全进入撞击混合锥台裂解反应器后，关闭螺旋进料器的电动机，RY型熔盐泵继续开启，保持熔融盐的循环和流动，直至没有热裂解气产生，关闭氮气或者抽真空；

（7）反应完成后，关闭RY型熔盐泵，让熔融盐集中于熔融盐储槽内，关闭所有的加热开关，等待所有的测温点温度接近室温时，关闭冷却水。

所述热裂解反应温度为：200℃～1000℃，热裂解反应的过程中，每隔3～5min记录各个控温点的温度和测压点的压力，从裂解气管路中取气体产物样品分析组成。

所述整个工艺中的熔融盐能循环使用。