[发明专利]一种湿生物质水热液化制取生物油的反应系统及方法

说明书

本发明公开一种湿生物质水热液化制取生物油的反应系统及方法，包括催化反应器，催化反应器包括催化剂瓶、一级反应器和二级反应器，催化剂瓶出口分成两路，一路通过带有一级楔形阀的管路连接一级反应器的入口，另一路通过带有二级楔形阀的管路连接一级反应器的出口，一级反应器出口连接二级反应器入口。主要操作步骤为：将湿生物质原料粉碎后进入一级预热器预热，预热后与分级加入催化剂混合，先后进行两级水热液化反应，反应后的高压高温流体经多相分离后分别得到气相、水相、油相产物及残渣。本发明系统运行简单，产物分离彻底，反应完全，可以广泛应用于湿生物质水热液化生产生物油。

技术领域

本发明属于生物油的制取技术领域，特别是涉及一种湿生物质水热液化制取生物油的反应系统及方法。

背景技术

随着经济的迅速发展和人民物质生活水平的提高，能源的需求量在当下的环境中越来越大，然而常规的化石能源面临着资源的日益枯竭以及燃烧带来的一系列诸如温室效应等环境问题，因此寻找清洁高效，绿色可代替型能源引起社会的广泛关注。

生物质能作为一种新型可再生能源，其可以通过热解，热化学反应，气化等反应过程，转化为液体生物质油，且利用过程能够实现碳的封闭循环，从而减少CO₂的排放，降低温室效应，对于能源高效利用和缓解能源紧缺有很大的提升。生物质含有蛋白质，不饱和脂肪酸和其他生物活性物质，生物质利用效率和产油效率较高，且可以在极端环境成长，对重金属离子有很好的吸附效果与分解作用，其作为后续储备燃料，有广泛的发展前途和使用前景。

水热液化技术是指利用具有一定含水量的原料，在水的亚/超临界条件下，原料大分子经过一系列化学反应(包括水解、断键、芳构化、脱水、脱氧等)，最终转换为生物粗油，生物气及生物炭的过程。湿生物质水热液化技术是一种非常具有发展前景的制油技术，具有很多优势：首先，以湿生物质作为水热液化反应介质，避免了其他技术(如热解，气化反应)所需的干燥过程，从而降低了反应能耗。其次，湿生物质水热液化技术不仅可以将湿生物质中的油脂转化为生物油，还可最大限度将湿生物质中的蛋白质，糖类等物质也转化成高密度的生物油。同时，在水热液化反应过程中，水的相变发生时，焓值在高压下大量减少，从而减少了过程中潜在的能量损失，提高了水热液化能效。

针对湿生物质水热液化技术的研究，大多数都是单级催化液化或者单一反应容器进行液化反应，已有的反应装置还普遍存在系统能耗较高，产物的分离不便，油产率较低等问题。

目前，还没有一种湿生物质水热液化制取生物油的反应装置能够有效地解决上述问题。鉴于上述问题制约了湿生物质水热液化生物技术的发展和工业化大规模利用，因此一些新型反应装置在不断研发之中。

发明内容

本发明的目的是提供一种湿生物质水热液化制取生物油的反应系统及方法，以解决湿生物质水热液化制取生物油系统在整体能耗高，生物油品质产量低和产物分离不变的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种湿生物质水热液化制取生物油的反应系统，包括催化反应器，催化反应器包括催化剂瓶、一级反应器和二级反应器，催化剂瓶出口分成两路，一路通过带有一级楔形阀的管路连接一级反应器的入口，另一路通过带有二级楔形阀的管路连接一级反应器的出口，一级反应器出口连接二级反应器入口。

进一步的，一种湿生物质水热液化制取生物油的反应系统还包括粉碎机、储料箱、一级预热器，粉碎机出口连接储料箱上部入口，储料箱底部出口通过管路连接一级预热器管侧入口，在该管路上设置有高压泵，一级预热器管侧出口连接一级反应器入口。

进一步的，高压泵上设置有变频器。

进一步的，一级反应器出口连接二级预热器管侧入口，二级预热器管侧出口连接二级反应器入口。

进一步的，二级反应器出口连接二级预热器壳侧入口，二级预热器壳侧出口连接多相分离器入口。