本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種生物質(zhì)熱解蒸氣在線催化裂解快速制取生物油裝置及方法，包括溫度控制模塊、兩段式反應(yīng)器、溫控冷阱、生物油收集器、穩(wěn)壓筒、真空泵和催化劑快速再生模塊。本發(fā)明專利技術(shù)將生物質(zhì)與催化劑進(jìn)行分離，有效避免了直接混合催化劑與生物質(zhì)時(shí)，混合不均勻，且反應(yīng)后催化劑難以分離的缺陷；實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)熱解蒸氣在線催化裂解，所得精制生物油品質(zhì)較高；催化反應(yīng)后直接對(duì)催化劑進(jìn)行快速低溫再生，有效避免了現(xiàn)有催化劑長(zhǎng)時(shí)間高溫焙燒再生的缺陷，時(shí)間利用率大大提高，能夠有效提高生物油的制取效率。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術(shù)涉及，包括溫度控制模塊、兩段式反應(yīng)器、溫控冷阱、生物油收集器、穩(wěn)壓筒、真空泵和催化劑快速再生模塊。本專利技術(shù)將生物質(zhì)與催化劑進(jìn)行分離，有效避免了直接混合催化劑與生物質(zhì)時(shí)，混合不均勻，且反應(yīng)后催化劑難以分離的缺陷；實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)熱解蒸氣在線催化裂解，所得精制生物油品質(zhì)較高；催化反應(yīng)后直接對(duì)催化劑進(jìn)行快速低溫再生，有效避免了現(xiàn)有催化劑長(zhǎng)時(shí)間高溫焙燒再生的缺陷，時(shí)間利用率大大提高，能夠有效提高生物油的制取效率。【專利說(shuō)明】一種生物質(zhì)熱解蒸氣在線催化裂解快速制取生物油裝置及 方法
本專利技術(shù)屬于新能源研究領(lǐng)域，更具體地，涉及一種生物質(zhì)熱解蒸氣在線催化裂解 快速制取生物油裝置及方法。
技術(shù)介紹
隨著世界經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，大量化石能源被不斷消耗，導(dǎo)致了能源的日益枯竭以 及環(huán)境污染的日趨嚴(yán)重。豐富的生物質(zhì)資源在利用過(guò)程中具有C0 2凈排放為零，S0x、N0x排 放量少的優(yōu)點(diǎn)。生物質(zhì)熱解獲得生物油的技術(shù)自上世紀(jì)80年代提出以來(lái)，得到迅速發(fā)展。 然而，由于生物原油與碳?xì)淙剂系奈锢砘瘜W(xué)性質(zhì)差別很大，它的高含水量、高含氧量、高黏 度、低熱值等性質(zhì)大大阻礙了其燃料的廣泛使用，因此必須對(duì)其進(jìn)行改性精制，以提高生物 油的品質(zhì)。目前，精制改性方法主要有催化裂解、催化加氫、催化酯化和添加溶劑等方法，其 中，催化裂解精制方法是中溫、常壓和在催化劑作用下，通過(guò)催化裂解反應(yīng)將生物原油中的 大分子含氧組分裂解成小分子烴類的精制方法。裂解反應(yīng)安全性高，反應(yīng)條件溫和，受到國(guó) 內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。 傳統(tǒng)沸石分子篩HZSM-5及經(jīng)金屬改性的HZSM-5分子篩均表現(xiàn)出較好的催化裂解 和芳構(gòu)化性能（郭曉亞，顏涌捷，生物質(zhì)快速裂解油的催化裂解精制，化學(xué)反應(yīng)工程與工藝， 2005, 21 (3) :227-233 ；S. Leng, X. Wang, Q. Cai, et al. Selective production of chemicals from biomas s pyrolysis over metal chlorides supported on zeolite,Bioresource Technology，2013, 149:341-345)，但傳統(tǒng)的催化裂解將生物油快速加熱蒸發(fā)進(jìn)行催化 提質(zhì)，不但浪費(fèi)能量，而且加熱易導(dǎo)致生物油聚合結(jié)焦，且催化裂解過(guò)程中生物油中含 有的未裂解完全的大分子會(huì)在分子篩催化劑的表面和內(nèi)孔凝結(jié)，形成焦炭，導(dǎo)致催化 劑易結(jié)焦失活，催化使用壽命較短（Adjaye J D，Bakhshi N N. Catalytic conversion of a biomass-derived oil to fuels and chemicals:II. Chemical kinetics, parameter estimation and model prediction. Biomass and Bioenergy，1995, 8 (4) : 265-277) 〇 因此， 如何實(shí)現(xiàn)催化劑高效快速再生及精制生物油的高效制取成為一個(gè)亟待解決的研究課題。 Zhang等提出將HZSM-5分子篩催化劑與生物質(zhì)直接進(jìn)行混合催化熱解 的方法(Η. Y. Zhang, R. Xiao, H. Huang, G. Xiao, Comparison of non-catalytic and catalytic fast pyrolysis of corncob in a fluidized bed reactor,Bioresource Technology，2009, 100:1428-1434)。該方法的主要缺點(diǎn)為：催化劑與生物質(zhì)熱解殘?zhí)侩y 以有效分離，且存在催化劑分布不均勻，催化劑使用效率較低等缺點(diǎn)。而在催化劑再生方 面：郭曉亞和Vitolo等均提出采用空氣高溫焙燒的方式再生HZSM-5催化劑的方法（郭 曉雅，顏涌捷，生物質(zhì)油精制中失活催化劑的再生及焦炭前驅(qū)物分析，高效化學(xué)工程學(xué)報(bào)， 2006,20 (2) :222-226 ；Vitolo S,Bresei B,Seggiani M, et al. Catalytic upgrading of pyrolytic oils over HZSM-5zeolite:Behavior of the catalytic when used in repeated upgrading-regenerating cycles. Fuel，2001，80:17-26)。該方法的主要缺點(diǎn)為：將結(jié)焦催 化劑在空氣氣氛中于600°C灼燒12h，再生溫度較高，再生耗時(shí)較長(zhǎng)，且再生后的催化性能 顯著降低，長(zhǎng)時(shí)間高溫焙燒易造成催化劑表面酸性位點(diǎn)永久失活，并且活性隨再生次數(shù)的 增加而明顯降低。 NTP(non-thermal plasma, NTP)發(fā)生器，是低溫等離子體發(fā)生器，近年來(lái)，低溫等 離子體在臭氧發(fā)生技術(shù)、輻射光源和揮發(fā)性有機(jī)物降解處理等方面得到了廣泛的應(yīng)用，但 在本專利技術(shù)的催化還原領(lǐng)域未見(jiàn)有應(yīng)用。 因此，克服現(xiàn)有生物油的制取中存在的缺陷和不足，就成為本專利技術(shù)需解決的關(guān)鍵 問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有精制生物油的制取技術(shù)中存在的缺陷，本專利技術(shù)提出一種生物質(zhì)熱解 蒸氣在線催化裂解快速制取生物油裝置及方法。 本專利技術(shù)的生物質(zhì)熱解蒸氣在線催化裂解快速制取生物油裝置，包括兩段式反應(yīng)器 1、過(guò)濾器2、第二截止閥5、第三截止閥12、生物油收集器6、溫控冷阱7、穩(wěn)壓筒8、真空泵9、 溫度控制模塊10、催化劑再生模塊11 ;在兩段式反應(yīng)器1中部設(shè)置有隔網(wǎng)，兩段式反應(yīng)器1 底部通過(guò)第三截止閥12連接催化劑再生模塊11、兩段式反應(yīng)器1頂部通過(guò)過(guò)濾器2 -端連 接至生物油收集器6、另一端連接第二截止閥5后放空，生物油收集器6通過(guò)穩(wěn)壓筒8連接 真空泵9,兩段式反應(yīng)器1還與溫度控制模塊10連接。 更進(jìn)一步，所述催化劑再生模塊11包括電子控制模塊13,智能沖擊機(jī)14,調(diào)壓器 15,配氣系統(tǒng)16, NTP發(fā)生器17和臭氧分析儀19,其中，所述電子控制模塊13分別與配氣 系統(tǒng)16、智能沖擊機(jī)14相連；所述配氣系統(tǒng)16與NTP發(fā)生器17相連；所述智能沖擊機(jī)14 與調(diào)壓器15相連；所述調(diào)壓器15與NTP發(fā)生器17相連；所述NTP發(fā)生器17通過(guò)第二截止 閥12與兩段式反應(yīng)器1相連；所述臭氧分析儀19連接至NTP發(fā)生器17和第二截止閥12 之間的管路。 更進(jìn)一步，所述NTP發(fā)生器17還連接有示波器18。 更進(jìn)一步，所述NTP發(fā)生器17為水冷式介質(zhì)阻擋放電裝置。 更進(jìn)一步，所述兩段式反應(yīng)器1上、下兩端部和中部分別通過(guò)法蘭連接，所述的隔 網(wǎng)具體為石棉墊片。 更進(jìn)一步，還包括第一截止閥3、氣體分析儀4,所述的氣體分析儀4通過(guò)第一截止 閥3連接至過(guò)濾器2的后端。 更進(jìn)一步，所述溫控冷阱7中的冷卻介質(zhì)為乙二醇。 本專利技術(shù)還包括一種生物質(zhì)熱解蒸氣在線催化裂解快速制取生物油方法，包括如下 步驟： 步驟1、采用如權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)熱解蒸氣在線催化裂解快速制取生物油 裝置，將 生物質(zhì)置于兩段式反應(yīng)器1的下段中，催化劑經(jīng)封裝后置于兩段式反應(yīng)器1的上 段中，生 物質(zhì)和催化劑之間通過(guò)隔網(wǎng)隔開(kāi)； 步驟2、關(guān)閉第一截止閥3、第二截止閥5和第本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種生物質(zhì)熱解蒸氣在線催化裂解快速制取生物油裝置，其特征在于：包括兩段式反應(yīng)器（1）、過(guò)濾器（2）、第二截止閥（5）、第三截止閥（12）、生物油收集器（6）、溫控冷阱（7）、穩(wěn)壓筒（8）、真空泵（9）、溫度控制模塊（10）、催化劑再生模塊（11）；在兩段式反應(yīng)器（1）中部設(shè)置有隔網(wǎng)，兩段式反應(yīng)器（1）底部通過(guò)第三截止閥（12）連接催化劑再生模塊（11）、兩段式反應(yīng)器（1）頂部通過(guò)過(guò)濾器（2）一端連接至生物油收集器（6）、另一端連接第二截止閥（5）后放空，生物油收集器（6）通過(guò)穩(wěn)壓筒（8）連接真空泵（9），兩段式反應(yīng)器（1）還與溫度控制模塊（10）連接。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蔡憶昔，樊永勝，李小華，趙衛(wèi)東，尹海云，俞寧，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江蘇大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇;32
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