一种生物质热解生产生物汽柴油的装置以及方法制造方法及图纸

一种生物质热解制备汽、柴油的反应装置，包括生物质热解反应器、改质反应器和催化剂再生器，其中，生物质热解反应器置于催化剂再生器内部。生物质热解反应器置于催化剂再生器内，在反应过程利用自身生成的生物炭和改质过程生成的焦炭供热，充分利用了待生催化剂烧焦的热量，减少能耗。在生物质热解过程不需要热载体加入，减少其与反应产物的分离，以及反应器磨损。

A device and method for biomass pyrolysis to produce biodiesel

The invention relates to a reaction device for preparing steam and diesel oil from biomass pyrolysis, which comprises a biomass pyrolysis reactor, a modified reactor and a catalyst regenerator, wherein the biomass pyrolysis reactor is arranged inside the catalyst regenerator. The biomass pyrolysis reactor is placed in the catalyst regenerator. In the reaction process, the biochar generated by itself and the coke generated by the upgrading process are used for heating, making full use of the heat generated by the burning of the spent catalyst and reducing energy consumption. In the process of biomass pyrolysis, there is no need to add heat carrier to reduce its separation from the reaction products and reactor wear.

【技术实现步骤摘要】
一种生物质热解生产生物汽柴油的装置以及方法
本专利技术涉及一种生物质热解的反应装置，具体的，涉及一种生物质热解制备汽油、柴油的装置以及方法。
技术介绍
能源是保障人类社会进步的重要物质基础，也是国家经济发展的重要支撑，与人类生活和生产息息相关，对社会进步、经济发展起着不可或缺的重要推动作用。随着经济的迅速发展，化石能源日趋枯竭，石油资源供应问题突出，同时化石燃油带来严峻的环境问题。面对能源危机与环境污染的现状，推动能源生产和消费革命，促进经济发展模式向绿色低碳转型，不仅是我国实行可持续发展战略的内在要求，而且是应对全球气候变化的最佳选择。在能源与环境叠加效应推动下，可再生能源的开发和利用日益受到广泛关注。生物质能源是倍受青睐的可再生能源，来源丰富，可转化为常规的固态、液态和气态燃料。其中，生物质液体燃料(生物油)被广泛认为最具潜力，有望成为未来替代汽车燃料的重要来源。生物质快速热解技术是获得生物油的重要途径。它采用高加热速率(102～104K/s)和短停留时间(0.2～3s)及适中的裂解温度(500～650℃)，使生物质中的有机高分子热解，可以得到约75％的油品收率。因为需要较高的反应温度，需要消耗大量的热量，因此生物质热解的能耗成本较高，限制了其工业化进程。此外，所得生物油组成复杂，具有高含氧量(35～60wt％)、高粘度(40℃下20～200mPa·s)、高酸值(pH2～4)、低热值(14～19MJ/kg)等特点，直接作为替代车用燃料存在缺陷，因此需要进行后续精制方可生产出满足车用要求的燃料油。实现生物质热解过程的热量自给，同时通过催化裂化改质实现生物质热解油的提质，生产出满足使用要求的燃料，是本专利技术的主要目的。
技术实现思路
本申请的一个目的是提供一种生物质热解的装置，该装置可以很好地利用改质反应装置的待生催化剂再生过程中焦炭燃烧的热量，省去了生物质热解反应中使用额外的热源。为实现本专利技术的上述目的，采用如下技术方案：一种生物质热解的反应装置，包括生物质热解反应器、催化剂再生器以及改质反应器，其中，生物质热解反应器置于催化剂再生器内部。催化再生器为变径的罐体，罐体上部分的直径大于罐体下部分的直径，即，罐体上部分为稀相段，罐体的下部分为密相段。在稀相段内设有至少两组旋风分离器，其中，一组旋风分离器与生物质热解反应器的上端部连接。在本申请中，所述的催化剂可以为石油化工领域的流化床催化裂化反应中使用的催化剂，包括含有Y、ZSM-5等分子筛的催化裂化催化剂，也可以是专为生物质热解油催化裂化改质所开发的微球形金属氧化物催化剂。。在本申请中，生物质热解反应器置于催化剂再生器内，在反应过程利用自身生成的生物炭和改质过程生成的焦炭供热，充分利用了待生催化剂烧焦的热量，减少能耗。在生物质热解过程不需要热载体加入，减少其与反应产物的分离，以及反应器磨损。附图说明图1生物质热解与热解油改质耦合的反应装置的一种实施方案。具体实施方式下面对本申请的生物质热解的反应装置进一步详细叙述。并不限定本申请的保护范围，其保护范围以权利要求书界定。某些公开的具体细节对各个公开的实施方案提供全面理解。然而，相关领域的技术人员知道，不采用一个或多个这些具体的细节，而采用其他的材料等的情况也可实现实施方案。除非上下文另有要求，在说明书以及权利要求书中，术语“包括”、“包含”应理解为开放式的、包括的含义，即为“包括，但不限于”。在说明书中所提及的“实施方案”、“一实施方案”、“另一实施方案”或“某些实施方案”等是指与所述实施方案相关的所描述的具体涉及的特征、结构或特性包括在至少一个实施方案中。因此，“实施方案”、“一实施方案”、“另一实施方案”或“某些实施方案”没有必要均指相同的实施方案。且，具体的特征、结构或者特性可以在一种或多种实施方案中以任何的方式相结合。说明书中所揭示的各个特征，可以任何可提供相同、均等或相似目的的替代性特征取代。因此除有特别说明，所揭示的特征仅为均等或相似特征的一般性例子。在本申请中，稀相段为流化床界面以上的区域。在该区域固体颗粒密度随高度上升而逐渐降低。在本申请中，密相段为流化床界面以下的区域，在区域也是主要反映区域。本申请的进一步说明：一方面，一种生物质热解制备汽、柴油的反应装置，包括生物质热解反应器、催化剂再生器和改质反应器，其中，生物质热解反应器置于催化剂再生器内部。在本申请中，生物质热解反应器置于催化剂再生器内，利用催化剂再生器内传递的热量进行热解反应。热解反应后的热解油进而进入改质反应器内进一步改质为所需要的产品。在本申请的反应装置内，可以利用催化剂再生器的热量，省去了现有技术热解反应所需要的热源，在现有技术中热源的加入增加了对设备的磨损，也起到节能效果。生物质热解后冷凝后得到的液态生物油，是可再生资源，含有很少的硫、氮，但是生物油中含有几乎所有含氧化合物，譬如水、有机羧酸、酮、醛以及没有裂解完全的大分子等。与石油的组分类似，生物油也是含有多种有机化合物的混合体，但是含氧量和含水量非常高，通常需要通过催化裂化或加氢处理等方法对生物油进行改质，得到烃类产物和脱去生物油中氧元素。在本申请中，改质反应器发生的催化裂化反应，对生物油进行改质，将生物油大分子变为液化气、汽油、柴油等小分子的过程。本申请的催化剂再生器包括现有技术所公开的所有结构。譬如：催化再生器为变径的罐体，罐体上部分的直径大于罐体下部分的直径，即，罐体上部分为稀相段，罐体的下部分为密相段。在沉降段内设有至少二组旋风分离器，其中，一组旋风分离器与生物质热解反应器的上端部连接。生物质热解反应生成的热解气以及生物炭经过旋风分离器分离后，生物炭进入催化剂再生器内燃烧释放热量；分离出的热解气经冷凝后再次分离为热解油和不凝气。在某些实施方式中，生物质热解器为圆柱体状直管，生物质热解器经催化剂再生器的底部伸入其内。生物质热解器的管径与催化剂再生器的密相段的管径比例0.1:1-0.5:1。在催化再生器的密相段(即密相床)，热解反应器直接埋在催化剂内，传热的效率会比稀相段高，可以减少生物质刚进入热解反应器时因为快速升温与剧烈热解吸热而造成的温降，有利于控制整个反应在等温的条件下进行。在某些实施方式中，在稀相段内，一组旋风分离器的入口端与稀相段连通，出口端与外界相通。在某些实施方式中，通过催化剂再生斜管和催化剂待生斜管，将催化剂再生器与催化裂化反应器相连。本申请的催化裂化反应器为现有技术所有催化裂化反应器。在某些实施方式中，生物质热解反应生成的热解油进入改质提升管内进一步进行改质反应。在本申请中的生物油通过催化裂化工艺对其进行改性，在催化剂的作用下是生物油大分子变为液化气、汽油、柴油等小分子的过程。在催化裂化过程中，在实现生物油轻质化生产汽、柴油的同时，生成的焦炭附着在催化剂上，只能通过烧焦恢复催化剂活性。专利技术人将生物质热解反应器置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物质热解制备汽、柴油的方法，包括：/n生物质原料进入生物质热解反应器进行热解反应，其中，生物质热解反应器置于催化剂再生器内部；/n生物质热解反应后得到的热解油进入改质反应装置内进行催化裂化反应，催化裂化后的油气经后处理后得到汽油、柴油产物；/n改质反应器内的待生催化剂进入催化剂再生器内烧焦再生，催化剂再生过程产生的热量供给生物质热解反应；/n优选的，油气在分馏塔内分离出的馏分包括：裂化气、汽油、柴油、回炼油，回炼油再次返回到改质反应装置内进行催化反应。/n

【技术特征摘要】
1.一种生物质热解制备汽、柴油的方法，包括：
生物质原料进入生物质热解反应器进行热解反应，其中，生物质热解反应器置于催化剂再生器内部；
生物质热解反应后得到的热解油进入改质反应装置内进行催化裂化反应，催化裂化后的油气经后处理后得到汽油、柴油产物；
改质反应器内的待生催化剂进入催化剂再生器内烧焦再生，催化剂再生过程产生的热量供给生物质热解反应；
优选的，油气在分馏塔内分离出的馏分包括：裂化气、汽油、柴油、回炼油，回炼油再次返回到改质反应装置内进行催化反应。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，生物质热解反应后的产物经过冷凝处理后得到热解油和不凝气，不凝气进入生物质热解反应器内；
优选的，冷凝过程采用空冷、水冷或其他冷凝方式，最终的冷凝温度40～80℃，压力为常压。


3.根据权利要求1-3任一项所述的工艺，其特征在于，催化剂再生器内发生的焦炭燃烧反应，温度为600-720℃。


4.根据权利要求1-3任一项所述的工艺，其特征在于，生物质热解反应器的出口温度为500～650℃，反应压力为0.1～0.4MPa。

【专利技术属性】
技术研发人员：刘熠斌，陈小博，冯翔，杨朝合，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37