将生物质或煤在无氧条件下快速加热至高温发生一系列物理变化和化学反应并生成煤气、焦油和焦炭(半焦)的过程称为生物质或煤的快速热解。由生物质和年轻煤快速热解制油是一条相对温和的技术路线。
快速热解制油需要满足以下三个要素:
1.快速加热(和传递),加热速率一般在500oC/s以上;
2.适宜的反应温度,通常500-600oC;
3.挥发分停留时间短,通常在2s以内;挥发分快速骤冷,以免发生明显二次反应。
针对快速热解制油工艺中原料快速加热与荒煤气除尘的技术难题,本课题组开发了一种基于固载体双循环反应系统的快速热解制油的新工艺,利用功能固载体的定向分配和双循环,同时实现生物质或煤的快速热解、含尘热解焦油的热除尘和焦油的原位催化提质(轻质化和杂原子部分脱除)。
该工艺采用天然矿物固载体作为基础循环床料,兼具载热、催化提质等功能;热解单元可采用流化床反应器或动态混合器配合移动床热解反应器两种模式,实现原料快速热解;特别设计的提质单元反应器兼作为移动颗粒层除尘器,实现热解挥发物中粉尘的高效脱除;适合以低阶粉煤、生物质、油砂、油泥、煤加氢液化残渣等为原料制备高品质焦油。
基于该反应器平台,已开展原料处理量为0.2 kg/h的生物质、褐煤、不黏煤和煤加氢液化残渣等原料的热解实验。
图1 双循环反应系统快速热解工艺原理(移动床热解模式)
科研项目:
1. 企业委托项目:煤液化残渣热解性能分析测试, 2014-2015.
2. 企业委托项目:煤炭直接液化残渣固体热载体法热解技术探索性研究, 2015-2016.
发明专利:
1. 一种由固体有机物快速热解制取液体燃料的方法, CN201310316620.1, 授权公告号
CN103450914B.
2. 一种颗粒分级装置及其方法, CN201710298244.6, 公开号CN107185837A, 实质审查阶段.
3. 一种颗粒分级装置, CN201720468785.4, 授权公告号CN206716483U.
学术论文:
1.Wang C, Xu S, Wang G, et al. Pyrolysis of coal hydroliquefaction residue in a dual loop reaction
system[J]. Fuel, 2018, 212: 448-454.
2.王超,徐绍平,冯艳春. 煤液化残渣固体热载体法热解实验研究[J]. 煤炭学报, 2018, 43(12):
273-279.
3.刘锐,徐绍平.解耦双循环反应系统中白松木屑热解制油[J].天然气化工
(C1化学与化工),2021,46(03):81-87.