生產秸稈液化油的方法及裝置製造方法
2023-05-04 22:59:46 1
生產秸稈液化油的方法及裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種生產具更高熱值的秸稈油的方法及設備。所述方法包括分別加工秸稈粉備料和床料備料的步驟；所述秸稈粉備料和床料備料進入熱裂解箱中進行裂解反應的步驟；裂解氣體在冷凝器中冷凝成液態生物油的步驟；在秸稈原料加工成秸稈粉的過程中，加入由秸稈炭化粉、橡膠炭化粉和動物屍骨炭化粉組成的添加劑；所述床料為陶土粉和催化劑組成的組合物，其中催化劑由鉑、鎳、氧化鈰粉、鐵粉、託瑪琳粉組成；進入熱裂解箱中的秸稈粉和床料的質量比為7：3；熱裂解箱中的裂解反應在真空下進行，溫度控制在450~500℃，時間控制在0.3~0.5s內。所述設備專用於實現該方法。本發明使得秸稈油的轉化率大為提高；熱值也得以大幅提高；且造價低廉，易推廣。
【專利說明】生產秸稈液化油的方法及裝置
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種生產秸杆液化油的方法和裝置。
【背景技術】
[0002]農作物的秸杆含有生物質能，秸杆液化成油是生物質能的有效利用方式，與用秸杆直接燃燒獲得熱能相比，生物質能的利用率提高30%以上，同時產生多種有用價值副產品，具有廣闊的應用前景。在秸杆液化過程中，主要包括將粉碎後的秸杆物料和作為加熱工質的床料加入到熱裂解箱中進行熱裂解反應，由熱裂解後形成的氣態物質冷凝成液態油等步驟，但現有的工藝方法由於熱裂解箱的條件限制，其裂解反應速率較慢，易產生二次反應，且在反應過程中添加劑與催化劑的選擇不同，反應溫度控制等系列問題，其後果是生產的秸杆油的水分偏高，熱值偏低，而且秸杆轉化為秸杆油的轉化率偏低，這是現有技術的缺陷。
【發明內容】
[0003]本發明要解決的技術問題是提供一種生產具更高熱值的秸杆油的方法和裝置。
[0004]本發明的生產秸杆液化油的方法，包括分別加工秸杆粉備料和床料備料的步驟；所述秸杆粉備料和床料備料進入熱裂解箱中進行裂解反應的步驟；裂解氣體在冷凝器中冷凝成液態生物油的步驟；
其特徵是:在加工秸杆粉備料時，加入由秸杆炭化粉、橡膠炭化粉和動物屍骨炭化粉組成的添加劑；
所述床料為陶土粉和催化劑組成的組合物，其中催化劑由鉬、鎳、氧化鈰粉、鐵粉、託瑪琳粉組成；
單位時間內進入熱裂解箱中的秸杆粉和床料的質量比為7:3 ；
熱裂解箱中的裂解反應在真空的條件下進行，溫度控制在45(T500°C，反應時間控制在
0.3~0.5s 內 ο
[0005]秸杆原料加工成f 3mm的粉末狀，並控制水份於3~5%，溫度在95~100°C。
[0006]本發明的生產秸杆液化油的裝置，包括與熱裂解箱連通的用於儲存床料備料的真空床料儲存箱；
用於使秸杆粉和添加劑混合的攪拌機；
用於使氣態產物冷凝的真空冷卻塔；
其特徵是:還包括連接於攪拌機和熱裂解箱之間的真空乾燥箱，所述添加劑由秸杆炭化粉、橡膠炭化粉和動物屍骨炭化粉組成；所述床料為陶土粉和催化劑組成的組合物，其中催化劑由鉬、鎳、氧化鈰粉、鐵粉、託瑪琳粉組成；所述熱裂解箱為一內腔可抽成真空的箱體，其內部設有上下連通的圓桶狀混合腔和螺旋狀管道，螺旋狀管道上設置若干排氣孔。
[0007]本發明的有益效果是:
O設置秸杆粉真空乾燥裝置可提高秸杆粉的質量，控制水分(3-5%)和溫度(95-100°C)，使其在與床料發生反應的過程中溫差減小、增強抗氧化作用，並能降低秸杆油在形成過程中的水分含量；
2)秸杆粉中加入一定量的由秸杆炭化粉、橡膠炭化粉和動物屍骨炭化粉組成的添加劑，在反應過程中起到加快速熱裂解的作用；
3)床料中加入一定量的由鉬、鎳、氧化鈰粉、鐵粉、託瑪琳粉組成的催化劑，促使秸杆在裂解過程中的C-O醚氧鍵斷裂加快、縮短熱裂解時間，從而使秸杆粉料在反應過程中形成以C-H為基礎的更多的羥基化合物，秸杆轉化為秸杆油的轉化率大大增加，而且熱值也得到提高，熱值可達4500~5000大卡。
[0008]4)本發明的設備造價低廉，運營成本大幅度降低，易推廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1是本發明的生產秸杆液化油的裝置及工藝流程示意圖。
[0010]圖2是圖1中的真空乾燥箱的放大圖。
[0011]圖3是圖1中的熱裂解箱的放大圖。
[0012]圖4是圖1中的床料加熱箱的放大圖。
[0013]圖5是圖1中的真空冷卻塔的放大圖。
[0014]圖6是圖1中的初級油分離箱及初級油過濾器的放大圖。
【具體實施方式】
[0015]現結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。
[0016]圖1是本發明的生產秸杆液化油的裝置圖，也反應了本發明的工藝流程，包括秸杆原料加工流程、床料加工流程、秸杆速裂解氣化過程及液化油加工流程。整個裝置置於車載條件下，這樣可方便地到達不同的地點，便於秸杆粉就地取材的實現。
[0017]秸杆原料加工是這樣進行的:原料秸杆在粉碎機11中粉碎後成為f 3mm的粉末狀秸杆，該秸杆粉經由輸送管道進入儲料箱12，位於儲料箱12下方的磁選機13對其進行處理後，秸杆粉落入雜質過濾篩14中去除雜質，然後進入熱風爐15烘乾，使其水分控制在<10%的狀態；添加劑箱17中盛有秸杆炭化粉、橡膠炭化粉和動物屍骨炭化粉以質量比例為I:1:1混合組成的添加劑。來自熱風爐15中的秸杆粉與來自添加劑箱17的添加劑在攪拌機16中充分攪拌後(混合質量比例為97:3)，通過輸送管道進入真空乾燥箱19中，請參看圖2，真空乾燥箱19由可抽成真空的箱體191和溫控燃燒器組成，該箱體上設有真空泵192，溫控燃燒器由置於箱體下方的燃氣灶193和與該燃氣灶相連通的溫控閥194組成。真空乾燥箱19可使秸杆粉保溫在約95~100°C，且水分控制於3~5%的狀態，作為下一步進行快速熱裂解的備料之一，在本實施例中，真空乾燥箱19為完全相同的兩副。
[0018]床料加工流程是這樣的，請參看圖4，床料加工主要是在床料加熱箱20中進行的。床料是組合物，其組份為90%陶瓷粉和10%催化劑，其中催化劑由鉬、鎳、氧化鈰粉、鐵粉、託瑪琳粉組成；組成所述催化劑的各組份的質量比為0.02:0.08:5.9:2:2。所述床料加工成顆粒f 1.5_圓球狀。床料經由床料入口 21進入床料加熱釜22內，加熱釜22的下方是燃燒室23，其內設有與加熱釜22的下端相通的洩料管24，床料在加熱釜23內混合加熱後，進入洩料管24中進一步加熱，並經由出料泵25從床料輸送帶26到達床料儲存箱27中，床料的溫度控制在80(T850°C的狀態暫存，作為下一步進行快速熱裂解的備料之二。
[0019]秸杆速裂解氣化過程是在熱裂解箱30中進行的，參看圖3，熱裂解箱30為一內腔可抽成真空的箱體，其內部設有上下排列的圓桶狀混合腔31和螺旋狀管道32，螺旋狀管道32的上端與圓桶狀混合腔31的底部連通，在圓桶狀混合腔31的頂部設有兩進口，分別為秸杆粉進口 311和床料進口 312，秸杆粉進口 311通過真空螺杆進料器33與真空乾燥箱19的底部連通，床料進口 312通過真空螺杆進料器34與床料儲存箱27的底部連通；儲存於真空乾燥箱19中的秸杆粉和儲存於床料儲存箱27中的床料分別經過真空螺杆進料器33、34到達秸杆粉進口 311和床料進口 312，並進入圓桶狀混合腔31，依憑重力作用下落，混合腔31中還設有若干攪拌葉313，其固定於與電機36相連的樞軸314上，在攪拌葉的快速旋轉作用下，秸杆粉和床料於混合腔中充分混合，快速裂解，並且當其下落於螺旋狀管道32中時進一步混合、裂解，裂解後生成的氣態產物從螺旋狀管道32上設置的若干孔320流來，並裹著部分固態物上竄至與內腔連通的真空氣固分離器39中，在此，固態殘渣被分離出來；而熱裂解氣體通過管道被輸送至組合式真空冷卻塔。裂解後餘下的固態物是從螺旋狀管道32下端流出的炭粉和床料，其沉澱於熱裂解箱30的內腔底部，不斷積累至一定高度，當其高度足夠時，被與熱裂解箱30底部連通的真空螺杆出料器35輸送至炭粉床料分級篩36，分離出的炭粉被輸送至炭粉儲存箱37中；分離出的床料被輸送至與床料入口連通的床料回收箱38中，在床料出料泵25的作用下，床料回收箱38中的床料又可進入床料加熱釜22中重複利用。
[0020]裂解反應是在真空的條件下進行，秸杆粉與床料的熱裂解在0.3^0.5s內完成，通過控制分別與真空乾燥箱19和床料儲存箱27連通的真空螺杆進料器33、34的旋轉速度t匕，單位時間內其進入混合腔中的質量比例控制在7:3。箱體的下部設有振動電機37，其與螺旋狀管道32相連，用以對螺旋狀管道產生上下、左右的振動，從而使得裂解後餘下的固態物更易下落出來。
[0021] 液化油加工流程是主要是在真空冷卻塔41、初級油分離箱42和初級油過濾器43內完成。
[0022]請參看圖5，真空冷卻塔41外設有進氣口 411、出氣口 412、出油口 413、進水口414、出水口 415，塔內設有與進水口 414和出水口 415連通的盤管416，高溫的氣態物從進氣口 411進入塔內，剛好與灌滿冷水的盤管416遭逢而發生熱交換，一部分氣態物冷凝成液態油而落於塔底積累起來，冷卻塔內還設有噴淋器417，其通過管道418與底部積累的油連通，管道418上設有泵419，用於將底部的冷卻油提升到噴淋器417中並向下噴淋，上升的氣態物與之相遇，從而冷卻效果更佳。熱交換後，從進水口 414進入的冷水變成了出水口 415流出的熱水，從而帶走熱量，保持熱平衡。不可凝的氣體從出氣口 412排出，分成兩路，一路到達與真空乾燥箱19相連的溫控燃燒器參與燃燒；另一路到達床料加熱箱20的燃燒室23參與燃燒，使得不可凝的氣體亦可充分發揮作用。
[0023]初級油分離箱是這樣工作的:請參看圖6，真空冷卻塔41內底部積累的秸杆油到達一定液面後，打開出油口 413，使秸杆油全部洩到初級油分離箱42的內腔中，經過一段時間的時效作用，內容物分層為下層的木醋液和上層的初級油，於分離箱42的側壁上設有一洩油管421，上層的初級油可經洩油管421全部到達過濾器43中，而後，分離箱中餘下的全部是木醋液，通過底部的洩液管422可將其放入木醋液儲存箱423中，分離箱完成初級的分離工作。
[0024]初級油過濾器43包括置於容器430中的網袋431、置於網袋431中的吸油管432和與吸油管432連通的電泵433。進入過濾器43中的初級油先是到達網袋431的外部，在電泵433的作用下，源源不斷地透過網袋431、經由吸油管432被抽送至成品油儲存箱435中，在此過程中，初級油中的雜質被擋於網袋431之外而沉澱下來，使得初級油得到了過濾和淨化而成為成品油。
[0025]以上所述僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明做任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
【權利要求】
1.一種生產秸杆液化油的方法，包括分別加工秸杆粉備料和床料備料的步驟；所述秸杆粉備料和床料備料進入熱裂解箱中進行裂解反應的步驟；裂解氣體在冷凝器中冷凝成液態生物油的步驟；其特徵是:在加工秸杆粉備料時，加入由秸杆炭化粉、橡膠炭化粉和動物屍骨炭化粉組成的添加劑；所述床料為陶土粉和催化劑組成的組合物，其中催化劑由鉬、鎳、氧化鈰粉、鐵粉、託瑪琳粉組成；單位時間內進入熱裂解箱中的秸杆粉和床料的質量比為7:3 ;熱裂解箱中的裂解反應在真空的條件下進行，溫度控制在45(T500°C，反應時間控制在0.3^0.5s內。
2.如權利要求1所述的生產秸杆液化油的方法，其特徵是:秸杆原料加工成f3mm的粉末狀，並控制水份於3~5%，溫度在95~100°C。
3.如權利要求1所述的生產秸杆液化油的方法，其特徵是:所述床料加工成顆粒.1-1.5mm圓球狀，床料的溫度控制在80(T850°C。
4.如權利要求1所述的生產秸杆液化油的方法，其特徵是:組成所述添加劑的秸杆炭化粉、橡膠炭化粉和動物屍骨炭化粉的質量比例為1:1:1。
5.如權利要求1所述的生產秸杆液化油的方法，其特徵是:組成所述床料的陶土粉和催化劑的質量比例為90:10。
6.如權利要求5所述的生產秸杆液化油的方法，其特徵是:組成所述催化劑的鉬、鎳、氧化鋪粉、鐵粉、託瑪琳粉的質量比為0.02:0.08:5.9: 2:2。
7.如權利要求1所述的生產秸杆液化油的方法，其特徵是:所述各步驟都在車載的條件下進行。
8.—種生產秸杆液化油的裝置，包括:與熱裂解箱連通的用於儲存床料備料的真空床料儲存箱；用於使秸杆粉和添加劑混合的攪拌機；用於使氣態產物冷凝的真空冷卻塔； 其特徵是:還包括連接於攪拌機和熱裂解箱之間的真空乾燥箱，所述添加劑由秸杆炭化粉、橡膠炭化粉和動物屍骨炭化粉組成；所述床料為陶土粉和催化劑組成的組合物，其中催化劑由鉬、鎳、氧化鋪粉、鐵粉、託瑪琳粉組成。
9.如權利要求8所述的生產秸杆液化油的裝置，其特徵是:所述熱裂解箱為一內腔可抽成真空的箱體，其內部設有上下連通的圓桶狀混合腔和螺旋狀管道，螺旋狀管道上設置若干排氣孔。
10. 如權利要求8所述的生產秸杆液化油的裝置，其特徵是:真空乾燥箱由可抽成真空的箱體和溫控燃燒器組成，該箱體上設有真空泵，溫控燃燒器由置於箱體下方的燃氣灶和與該燃氣灶相連通的溫控閥組成。
【文檔編號】C10G1/00GK104178198SQ201410330278
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月14日 優先權日:2014年7月14日
【發明者】毛炳榮, 毛中元 申請人:上海崑崙赫巴農業科技有限公司