一種固體有機物自混合下行流化床快速熱解工藝的製作方法

2023-12-03 04:06:41 1

專利名稱：一種固體有機物自混合下行流化床快速熱解工藝的製作方法
技術領域：
本發明提供一種固體有機物自混合下行流化床快速熱解工藝，屬於可再生能源領域。
2.
背景技術：
隨著人們生活水平和質量的提高，城市垃圾中的有機物含量逐漸升高，掩埋處理已不能滿足環 保的要求，焚燒減量處理不會產生象二噁英類的有害物，安全經濟地處理城市垃圾稱為人們研究和 探索的熱點；農村植物秸稈屬可再生資源，現已有將其氣化造氣綜合利用的技術，但由於熱解和有 氧燃燒在同一系統完成，熱解氣熱值低，僅有4000大卡/m3,提高熱解氣質量為人們所研究熱點； 各種廢塑料的熱解已成為人們利用廢氣資源的有效手段，但現有技術大多屬間歇操作，並且熱解目 的產物收率低，另外煤的熱解氣化也是煤炭有效利用手段之一，但現工藝設備複雜，效率低。
在固體有機物快速熱解生產液體燃料的各種工藝中，反應器都是其核心部分，因為反應器的類 型及其加熱方式的選擇在很大程度上決定了產物的最終分布。所以，反應器類型的選擇和加熱方式 的選擇是各種技術路線的關鍵環節。目前的國內外開發的反應器種類很多，形成了不同的工藝，主 要分為如下幾種類型
(1) 機械接觸式反應器工藝，這類反應器的共同點是通過一灼熱的反應器表面直接或間接與生物 質接觸，將熱量傳遞給生物質，使其高速升溫，從而達到快速熱解。其採用的熱量傳遞方式主要為 熱傳導，常見的有燒蝕熱解反應器、絲網熱解反應器、旋轉錐反應器等。但是機械設備也存在高溫 時焦渣磨損設備和設備的移動部分容易出現故障以及難以工業化放大的問題。
(2) 間接式反應器工藝，這類反應器的主要特徵是由一高溫的表面或熱源提供生物質熱解的所需 熱量，其主要通過熱輻射進行熱量傳遞，常見的熱天平可歸屬此類。作為實驗室研究設備，難以工 業化放大。
(3) 混合式反應器工藝，混合式反應器主要是藉助熱氣流或氣固多相流對生物質進行快速加熱， 起主導熱量傳遞的方式主要為對流換熱，但熱輻射和熱傳導也不可忽略，常見的有流化床反應器、 快速引射床反應器、循環流化床反應器等。其中，循環流化床裝置因能解決熱量轉化，實現熱量自 給，很好地滿足快速熱解對溫度和升溫速率的要求而被廣泛採用。目前用於商業運行的只有從輸送 床和循環流化床系統。但由於現有設備農林廢棄物顆粒與熱載體固固混合需要使用載氣，熱效率較 低，實際應用時將會加大投資成本以及運行難度。
(4) 真空熱解反應器工藝，生物質顆粒進入反應器後被送到兩個水平的恆溫金屬板間受熱解， 裂解產生的揮發分依靠反應器的真空狀態很快被帶出反應器，直接輸入到兩個冷凝系統， 一個收集 重油， 一個收集輕油和水分。該系統最大的優點是，真空下一次裂解產物能很快脫離反應器，從而 降低了二次反應的機率，但需要真空泵的正常運轉以及反應器極好的密封性來保證，而這在實際應 用時將會加大投資成本以及運行難度。
3.

發明內容
本發明的目的就是為了克服現有技術存在的不足而提供一種固體有機物自混合下行流化床快 速熱解工藝。該工藝流程簡單合理、熱量回收率高，反應體系溫度較低(與液相法相近)、易於控 制，氣相夾帶的催化劑粉塵脫除合理、易於大工業化，反應轉化率和選擇性高，易於大規模工業 化生產。
本發明的技術方案-
主要通過固體有機物快速熱解和固體熱載體燒焦分別在不同系統進行，並通過固體熱載體循 環耦合，形成一個反應再生耦合循環系統。乾燥粉碎後的固體有機物經通過螺旋輸送機輸送進入 自混合下行流化床反應器的入口，與從另一入口進入的高溫再生劑在自混合下行流化床反應器中接觸、混合、反應，快速離開反應段；氣相通過自混合下行鋶化床反應敘的氣相出口進入急冷器 冷凝分離為熱解油和熱解氣，經油罐分離，部分熱解油由液體循環泵打回到水冷器冷卻後做為急 冷器冷源；固相通過流化床返料器和預熱空氣一起進入流化床再生器燃燒再生，經流化床再生後 的固體溫度升高，進入慣性氣固分離器，先分出大部分顆粒固體進入再生劑緩衝倉，再進入自混 合下行流化床反應器再次循環，其餘微小固體隨氣流先進入省煤器預熱空氣，然後進入旋流分離 器分出微顆粒高溫固體外排；分離後的煙氣通過粉碎加料器進入有機物粉乾燥提升器，然後經旋 分器分離出乾燥的有機物後經引風機排空；空氣經鼓風機進入省煤器預熱後進入流化床再生器； 有機物通過粉碎加料器進入有機物粉乾燥提升器，然後經旋分器分離通過螺旋輸送機輸送進入自 混合下行流化床反應器的入口，這樣自混合下行流化床反應器和流化床再生器耦合，形成一個固 體熱載體循環的反應再生耦合系統。
自混合下行流化床反應器是一種依靠重力，需要混合的固體在下落的過程中被反應器中固定 的分流元件多次快速分散合流，從而形成混合均勻的反應物體系的下行流化床反應器。
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附圖是本發明的工藝流程圖。 其中l.流化床再生器2.慣性氣固分離器3.省煤器4.旋流分離器 5.自混合下行流化床反 應器 6.急冷器 7.流化床返料器 8.再生劑緩衝倉 9.鼓風機 IO.螺旋輸送機 11.引風 機 12.粉碎加料器 13.乾燥提升器 14.旋分器 15.油罐 16.液體循環泵。
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具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作詳細的介紹在實際設計和製造中，本發明是將通過乾燥粉碎後的 固體有機物經通過螺旋輸送機(10)輸送進入自混合流化床下行反應器(5)的入口，與從另一入 口進入的高溫再生劑在自混合下行流化床反應器(5)中接觸、混合、反應，快速離開反應段；氣 相通過自混合下行流化床反應器(5)的氣相出口進入急冷器(6)冷凝分離為熱解油和熱解氣， 經油罐(15)分離，部分熱解油由液體循環泵(16)打回到水冷器(17)冷卻後做為急冷器(6) 冷源；固相通過流化床返料器(7)和預熱空氣一起進入流化床再生器(1)燃燒再生，經流化床 再生後的固體溫度升高，進入慣性氣固分離器(2)，先分出大部分顆粒固體進入再生劑緩衝倉(8)， 再進入自混合下行流化床反應器(5)再次循環，其餘微小固體隨氣流先進入省煤器(3)預熱空 氣，然後進入旋流分離器(4)分出微顆粒高溫固體外排；分離後的煙氣通過粉碎加料器(12)進 入有機物粉乾燥提升器(13),然後經旋分器(14)分離出乾燥的有機物後經引風機(11)排空； 空氣經鼓風機(9)進入省煤器(3)預熱後進入流化床再生器(1);有機物通過粉碎加料器(12) 進入有機物粉乾燥提升器(13)，然後經旋分器(14)分離通過螺旋輸送機(10)輸送進入自混合 下行流化床反應器(5)的入口，這樣自混合下行流化床反應器(5)和流化床再生器(1)耦合， 形成一個固體熱載體循環的反應再生耦合系統。
自混合下行流化床反應器(5)是一種依靠重力，需要混合的固體在下落的過程中被反應器中 固定的分流元件多次快速分散合流，從而形成混合均勻的反應物體系的下行流化床反應器。
本發明具有以下優點
①熱解效率高②熱解氣和油收率高③熱解油和氣質量高，其中熱解氣熱值提高了 2—3倍 裝 置設計合理，實現了自身熱循環平衡⑤裝置多點注氧，再生強度大，大幅度提高了處理能力⑥資 源利用率高，同時消除了環境汙染。
權利要求
1. 本發明提供一種固體有機物自混合下行流化床快速熱解工藝，其特徵在於乾燥粉碎後的固體有機物經通過螺旋輸送機輸送進入自混合下行流化床反應器的入口，與從另一入口進入的高溫再生劑在自混合下行流化床反應器中接觸、混合、反應，快速離開反應段；氣相通過自混合下行流化床反應器的氣相出口進入急冷器冷凝分離為熱解油和熱解氣，經油罐分離，部分熱解油由液體循環泵打回到水冷器冷卻後做為急冷器冷源；固相通過流化床返料器和預熱空氣一起進入流化床再生器燃燒再生，經流化床再生後的固體溫度升高，進入慣性氣固分離器，先分出大部分顆粒固體進入再生劑緩衝倉，再進入自混合下行流化床反應器再次循環，其餘微小固體隨氣流先進入省煤器預熱空氣，然後進入旋流分離器分出微顆粒高溫固體外排；分離後的煙氣通過粉碎加料器進入有機物粉乾燥提升器，然後經旋分器分離出乾燥的有機物後經引風機排空；空氣經鼓風機進入省煤器預熱後進入流化床再生器；有機物通過粉碎加料器進入有機物粉乾燥提升器，然後經旋分器分離通過螺旋輸送機輸送進入自混合下行流化床反應器的入口，這樣下行自混合流化床反應器和流化床再生器耦合，形成一個固體熱載體循環的反應再生耦合系統。
2. 根據權利要求l所述的一種固體有機物自混合下行流化床快速熱解工藝，其特徵在於流化床再生 器氣固分離採用兩級分離，第一級為慣性氣固分離器，第二級為旋風分離器。
3. 根據權利要求l所述的一種固體有機物自混合下行流化床快速熱解工藝，其特徵在於自混合下行 流化床是一種依靠重力，需要混合的固體在下落的過程中被反應器中固定的分流元件多次快速分散 合流，從而形成混合均勻的反應物體系的下行流化床反應器。
全文摘要
本發明提供一種固體有機物自混合下行流化床快速熱解工藝。它主要通過快速熱解和燒焦分別在不同系統進行，並通過固體熱載體循環耦合，形成一個反應再生循環系統，從而保證了熱解反應的連續進行和再生熱量的合理利用，可生產出高質量的熱解氣和熱解油，提高了資源利用率。它主要由自混合下行反應器和流化床再生器等組成。
文檔編號C10B53/00GK101481619SQ20081000061
公開日2009年7月15日 申請日期2008年1月11日 優先權日2008年1月11日
發明者喬英雲, 鵬 梁, 田原宇, 蓋希坤, 蓓 紀 申請人:山東科技大學