专利名称：生物质热解蒸汽冷凝系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种蒸汽冷凝系统，尤其是涉及一种生物质热解蒸汽冷凝系统。
背景技术：
开发生物质能源技术，降低对原油的依赖已经成为我国能源应用可持续发展的关键。生物质能源作为唯一可以转化为液体燃料的可再生能源，是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源，在整个能源系统中占有重要地位。生物质是指一切直接或间接利用绿色植物光合作用形成的有机物质，包括除化石燃料外的植物、动物和微生物及其排泄与代谢物等。生物质快速热裂解是生物质能源应用技术的重要方面，它能够将生物质原料，如秸秆、木屑、农产品加工废料等，转化为高品位的生物质油，生物质快速热裂解是指在无氧环境下，将生物质快速加热到较高反应温度，引起大分子的分解，产生小分子气体和可凝性挥发分以及少量焦炭的过程，可凝性挥发分被快速冷却成可流动液体， 称之为生物油。生物油具有刺激性焦味，高密度( 1200kg/m3)，酸性(pH值2. 8 3. 8) 以及较低热值(16 21MJ/kg)。生物质油成分复杂，包含酸类、醛类、酮类、呋喃类等上百种化合物，生物质快速热裂解技术的关键内容包括两个方面，其一是实现生物质在反应器内的快速热裂解，其二是实现生物质热裂解蒸汽的快速冷凝。现有的生物质热解设备的喷淋冷却装置中，喷淋冷却介质与生物油混合在一起，不具有分离功能，这导致两个问题，第一， 降低了生物油产率；第二，降低循环泵的使用寿命。例如中国专利CN200810026760. 4公开的《双塔直接喷淋燃气快速冷凝系统》，采用的喷淋系统不能够将生物油与喷淋冷却介质分离。因此，开发一种可充分降低系统运行成本并提高生物油产率的生物质热解蒸汽快速冷凝装置对于生物质热解技术的发展非常有必要。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的冷凝系统运行成本较高、产率较低等不足，提供一种能降低系统运行成本并提高生物油产率的生物质热解蒸汽冷凝系统。本发明设有第一级喷淋塔、第二级喷淋塔和生物油收集储槽；在第一级喷淋塔内设有生物质热解蒸汽入口和至少1个冷却介质高压喷淋喷嘴，生物油收集储槽的入口接生物油和冷却介质混合物出口，生物油和冷却介质混合物从生物油收集储槽入口流入到生物油收集储槽内，高密度的生物油将沉积到生物油收集储槽底部，低密度的喷淋冷却介质经循环泵从生物油收集储槽出口抽出，设于生物油收集储槽顶部的热解蒸汽出口接第二级喷淋塔，冷凝的生物油落入生物油收集储槽底部，第二级喷淋塔的不可凝性气体出口流出。所述生物油收集储槽内可设有一垂直放置的挡板，所述挡板将生物油收集储槽分隔为左右两个空间，其中一个空间用于接受来自第一级喷淋塔内的混合液体，另一个空间用于储存分层后的液体，以及安装循环泵的液体抽入口。热解蒸汽进入第一级喷淋塔内，在冷却介质的喷淋作用下迅速冷凝，产生的生物油和冷却介质的混合物从生物油收集储槽入口流入到储槽内，撞击到挡板上，由于挡板的作用，生物油与冷却介质混合物不会直接从生物油收集储槽出口流出，其中，密度较大的生物油沉积到储槽底部，密度较小的冷却介质则从挡板上部进入到另一空间。然后在循环泵的作用下，冷却介质从生物油收集储槽出口抽出。热解蒸汽沿着储槽顶部进入第二级喷淋塔，在喷淋介质作用下进一步冷凝，冷凝的生物油流入生物油收集储槽底部，不凝性气体从第二级喷淋塔出口流出。所述挡板可采用不锈钢板，所述挡板上端要高出生物油和喷淋冷却介质混合物的入口，所述挡板下端离生物油收集储槽底部要有一定的开度，以保证生物油能够从挡板下端通过并沉积到喷淋塔底部，同时喷淋冷却介质从挡板的上部流入另一空间，最后由生物油收集储槽出口抽出，进行循环。所述第二级喷淋塔包括有生物质热解蒸汽出口和若干个高压喷嘴，冷却介质在泵作用下从高压喷嘴喷出，使经过的生物质热解蒸汽能够迅速冷凝，其中高压喷嘴位于第二级喷淋塔顶部，不可凝性气体出口位于喷淋塔侧壁。所述冷却介质是指轻质生物油、甲醇、环己烷、己烷或正十二烷等，对冷却介质的一般要求是密度低于生物质油。若冷却介质能与生物油相溶，则要求它混合在生物质油中不会对生物质油的后续应用造成影响；不过，最好是选择与生物油不相溶的冷却介质为佳。实现所述发明目的的生物油和喷淋冷却介质的分离装置位于生物油收集储槽内部，是一垂直放置的挡板。当生物油和喷淋介质混合物从生物油收集储槽入口流入到生物油收集储槽内时，撞击到挡板上，由于挡板的作用，生物油和喷淋冷却介质的混合物不会直接从生物油收集储槽出口流出。其中密度较大的生物油沉积到储槽底部，密度较小的喷淋冷却介质在循环泵的作用下，从喷淋介质生物油收集储槽出口抽出，实现喷淋介质与生物油的分离并循环。喷淋介质中含有的生物油成分一般低于5%，提高了生物油产率，同时降低了其对循环泵的损害，从而延长循环泵的使用寿命。可采用超压返回系统作为一种保护装置，当系统内压力高于设定压力时，超压返回装置会启动，将压力释放，以保证系统压力低于预设值而安全运行。与现有技术相比，本发明具有以下突出优点1)本发明可以将高温热解蒸汽( 500°C)迅速冷却至50°C以下，冷凝效率高，抑制了可凝组分二次裂解的发生；2)本发明在喷淋塔内使用高压喷嘴对冷却介质进行雾化，提高了气液传热的传热面积，加快高温热解蒸汽的冷凝速度；3)本发明采用两级喷淋塔串联操作，可以避免单个冷凝塔所带来的高温气体不能彻底冷凝的缺点；4)本发明仅通过生物油储槽内的一个垂直挡板，就能够将生物油和喷淋介质分离，不仅提高了生物油产率，且延长了系统运行寿命。5)本发明还具有结构紧凑、易于布置等优点，能够广泛应用于各种生物质热裂解设备中进行可凝性气体的冷凝。
图1为本发明实施例的结构组成示意图。图2为本发明实施例的生物油储槽内分离装置的结构示意图。图3为图2的A-A剖视图。
在图1 3中，各标记为第一级喷淋塔1，生物油收集储槽2，第二级喷淋塔3，热解蒸汽入口 4，高压喷嘴5和6，不可凝性气体出口 7，生物油和冷却介质入口 8，冷却介质出口 9，液位计10，生物油出口 11，挡板12，超压返回口 13。
具体实施例方式以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。实施例1参见图1 3，来自生物质热解反应器的高温热解蒸汽经过除尘处理之后进入第一级喷淋塔1，从生物质热解蒸汽入口 4进入，与高压雾化喷嘴5喷出的冷却介质接触，迅速冷凝，热解蒸汽中的可凝组分与冷却介质形成混合物，从生物油和冷却介质入口 8进入到储槽内，由于储槽挡板12的作用，其中高密度的生物油沉积到生物油收集储槽2底部，低密度的喷淋介质处在生物油收集储槽2上部，在循环泵的作用下其中的冷却介质从出口 9流出；热解蒸汽沿着储槽顶部进入第二级喷淋塔3，在冷却介质作用下进一步冷凝，冷凝的生物油落入生物油收集储槽2底部，不可凝性气体则从第二级喷淋塔出口 7流出。实施例2作为本发明的另一种方案，其它部分与实施例1相同，不同之处在于与实施例1 中挡板的位置相对应，布置在生物油收集储槽的右侧，能够使得第二级喷淋塔流回的生物油落入到左边空间，沉积到生物油收集储槽底部，进一步降低喷淋介质中的生物油含量，但由于生物油收集储槽内真空度的存在，这种布置方式不利于冷却介质离开生物油收集储槽。热解蒸汽进入第一级喷淋塔内，在高压喷淋冷却介质作用下迅速冷凝，得到的生物油和冷却介质混合物从生物油收集储槽入口流入到生物油收集储槽内，由于挡板的作用，冷却介质与生物油实现分离。其中，高密度的生物油将沉积到生物油收集储槽底部；低密度的喷淋冷却介质大部分处在生物油收集储槽上部，被循环泵从出口抽出，实现冷却介质的循环。之后，热解蒸汽沿着生物油收集储槽顶部进入第二级喷淋塔，在喷淋冷却介质的作用下进一步冷凝，冷凝的生物油也落入生物油收集储槽底部，不可凝性气体则从第二级喷淋塔出口流出。
权利要求
1.生物质热解蒸汽冷凝系统，其特征在于设有第一级喷淋塔、第二级喷淋塔和生物油收集储槽；在第一级喷淋塔内设有生物质热解蒸汽入口和至少1个冷却介质高压喷淋喷嘴，生物油收集储槽的入口接生物油和冷却介质混合物出口，生物油和冷却介质混合物从生物油收集储槽入口流入到生物油收集储槽内，高密度的生物油将沉积到生物油收集储槽底部，低密度的喷淋冷却介质经循环泵从生物油收集储槽出口抽出，设于生物油收集储槽顶部的热解蒸汽出口接第二级喷淋塔，冷凝的生物油落入生物油收集储槽底部，第二级喷淋塔的不可凝性气体出口流出。
2.如权利要求1所述的生物质热解蒸汽冷凝系统，其特征在于所述生物油收集储槽内设有一垂直放置的挡板，所述挡板将生物油收集储槽分隔为左右两个空间，其中一个空间用于接受来自第一级喷淋塔内的混合液体，另一个空间用于储存分层后的液体，以及安装循环泵的液体抽入口。
3.如权利要求1所述的生物质热解蒸汽冷凝系统，其特征在于所述挡板采用不锈钢板，所述挡板上端高出生物油和喷淋冷却介质混合物的入口。
4.如权利要求1所述的生物质热解蒸汽冷凝系统，其特征在于所述第二级喷淋塔设有生物质热解蒸汽出口和若干个高压喷嘴，其中高压喷嘴位于第二级喷淋塔顶部，不可凝性气体出口位于喷淋塔侧壁。
全文摘要
生物质热解蒸汽冷凝系统，涉及一种蒸汽冷凝系统。提供一种能降低系统运行成本并提高生物油产率的生物质热解蒸汽冷凝系统。设有第一级喷淋塔、第二级喷淋塔和生物油收集储槽；在第一级喷淋塔内设有生物质热解蒸汽入口和至少1个冷却介质高压喷淋喷嘴，生物油收集储槽的入口接生物油和冷却介质混合物出口，生物油和冷却介质混合物从生物油收集储槽入口流入到生物油收集储槽内，高密度的生物油将沉积到生物油收集储槽底部，低密度的喷淋冷却介质经循环泵从生物油收集储槽出口抽出，设于生物油收集储槽顶部的热解蒸汽出口接第二级喷淋塔，冷凝的生物油落入生物油收集储槽底部，第二级喷淋塔的不可凝性气体出口流出。
文档编号F28B3/00GK102435079SQ20111030865
公开日2012年5月2日 申请日期2011年10月12日 优先权日2011年10月12日
发明者刘运权, 王夺 申请人:厦门大学