[发明专利]生物质下行循环床毫秒热解液化工艺

说明书

1.技术领域

本发明提供生物质下行循环床毫秒热解液化工艺，属于生物质能源领域。

2.背景技术

近三十年新兴起的快速热解提炼技术将生物质转化为能量密度大、易于存贮和运输的液体，可生产车用替代燃料、液体燃料和化工原料，是环境友好性、最有希望的石油替代品，不存在产品规模和消费地域限制，能够满足大规模、高效、高值化和清洁无污染的要求，被公认为“本世纪生物能最有工业化发展潜力的技术”，既是目前国际上生物质能研发的重点和热点，又是我国战略新兴产业-新能源领域的前沿探索项目。

国际上代表性工艺主要有荷兰Twente大学的旋转锥式反应工艺、美国Georgia工学院的携带床反应工艺、加拿大Ensyn工程师协会的鼓泡循环流化床工艺、美国国家可再生能源实验室(NREL)涡旋反应工艺、加拿大Laval大学的多层真空热解磨反应工艺等。国内各单位也相继开发了类似技术。但由于工艺缺陷和不足，目前仅有旋转锥工艺、鼓泡循环流化床工艺实现了万吨级工业化生产。在上述工艺中，仅有循环流化床快速热解工艺利用热解产生的部分半焦循环燃烧产生的热量即可满足反应所需热量的需求，能量利用合理、液体收率高、设备简单、易于大型化、也是被国内外研究的最多，被认为是最有可能实现工业化生产的生物质快速热解工艺。但一般循环流化床热解需要流化气、冷却负荷大，流化磨损产生的细粉油中难以脱除。下行循环流化床具有顺重力场并流下行运动、固固或气固接触时间短、反应快、径向分布均匀、返混小、并能灵活地调节固/气或固比等优点，既保持了流化床热解得高液体收率和大规模化生产优点，又无需流化风、热解气停留时间小、颗粒磨损细粉少，降低了冷却负荷和能耗，油中脱灰相对容易，因而下行循环流化床将是生物质快速热解亟待开发和应用的最佳反应器。但由于生物质原料含钾、含水量较高，同时生物质原料以及热解半焦与载体比重差异大，目前国际上典型的快速热解工艺中，普遍存在热质传递与反应调控、油中带灰、油中高含水、液收率低、油气结焦堵塞、半焦载体异重返料、生物油加热自聚、流化气稀释干气和耗能、含钾载体熔融导致床料结焦死床、生物质原料干燥、反应器机械运动部件高温磨损等影响生物质快速热解技术工业放大和长周期稳定运行的十大难题。

本发明人发明了一种固体有机物自混合下行流化床快速热解工艺(ZL200810000615.9)，其特征在于干燥粉碎后的固体有机物经通过螺旋输送机输送进入自混合下行流化床反应器的入口，与从另一入口进入的高温再生剂在自混合下行流化床反应器中接触、混合、反应，快速离开反应段；气相通过自混合下行流化床反应器的气相出口进入急冷器冷凝分离为热解油和热解气，经油罐分离，部分热解油由液体循环泵打回到水冷器冷却后做为急冷器冷源；固相通过流化床返料器和预热空气一起进入流化床再生器燃烧再生，经流化床再生后的固体温度升高，进入惯性气固分离器，先分出大部分颗粒固体进入再生剂缓冲仓，再进入自混合下行流化床反应器再次循环，其余微小固体随气流先进入省煤器预热空气，然后进入旋流分离器分出微颗粒高温固体外排；分离后的烟气通过粉碎加料器进入有机物粉干燥提升器，然后经旋分器分离出干燥的有机物后经引风机排空；空气经鼓风机进入省煤器预热后进入流化床再生器；有机物通过粉碎加料器进入有机物粉干燥提升器，然后经旋分器分离通过螺旋输送机输送进入自混合下行流化床反应器的入口，这样下行自混合流化床反应器和流化床再生器耦合，形成一个固体热载体循环的反应再生耦合系统，实现了热质传递与反应的调控。尽管通过热载体分级分离，大中颗粒热载体通过下行热解反应器热解、微小颗粒热灰外排，从源头上消除热灰造成的油中带灰难题。但生物质粉干燥后未分级分离,其中的细小颗粒还会从源头上产生油中带灰现象。油气未直接进行分馏，油中高含水问题未 能有效解决。另外油气结焦堵塞、半焦载体异重返料、生物油加热自聚和生物质原料干燥难题一直困扰生物质自混合下行流化床快速热解工艺的工业化推广。

3.发明内容

本发明的目的就是为了克服现有生物质热解液化技术存在的不足而提出的一种生物质下行循环床毫秒热解液化工艺，既彻底解决了生物质热解热质传递与反应调控、油中带灰、油中高含水、液收率低、油气结焦堵塞、半焦载体异重返料、生物油加热自聚、流化气稀释干气和耗能、含钾载体熔融导致床料结焦死床、生物质原料干燥、反应器机械运动部件高温磨损等影响生物质快速热解技术工业放大和长周期稳定运行的十大难题。

本发明的技术方案：