一種多級(jí)催化熱解裝置及方法

一種多級(jí)催化熱解裝置及方法背景在生物質(zhì)能源利用中，將木材和農(nóng)作物廢棄物轉(zhuǎn)化為液體燃料和高附加值化學(xué)品是一種重要的途徑。生物質(zhì)催化熱解是利用催化劑在高溫下催化反應(yīng)，將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體燃料和化學(xué)品的過程。然而，由于生物質(zhì)成分繁多、含水率不一、反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的氣體不同等原因，生物質(zhì)熱解反應(yīng)具有高溫、高壓、反應(yīng)時(shí)間短、反應(yīng)條件復(fù)雜等特點(diǎn)。因此，如何設(shè)計(jì)一種高效的生物質(zhì)熱解裝置和方法具有很高的研究?jī)r(jià)值和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及的是一種生物質(zhì)熱解裝置和方法，特別是一種多級(jí)催化熱解裝置和方法。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種多級(jí)催化熱解裝置及方法。該裝置包括進(jìn)料預(yù)處理裝置、熱解反應(yīng)器和多級(jí)催化裝置。其中，進(jìn)料預(yù)處理裝置用于將生物質(zhì)原料進(jìn)行粉碎、干燥等預(yù)處理；熱解反應(yīng)器用于將生物質(zhì)原料進(jìn)行熱解反應(yīng)，產(chǎn)生液體燃料和氣體等產(chǎn)物；多級(jí)催化裝置用于對(duì)氣體產(chǎn)物進(jìn)行催化分解，產(chǎn)生高附加值化學(xué)品。具體實(shí)施中，該多級(jí)催化熱解裝置包括兩個(gè)催化層，即第一催化層和第二催化層。第一催化層主要用于催化烷類、醇類等C1-C5烴類低碳烷基化合物的催化裂解；第二催化層主要用于催化酰胺類、酮類、酸類等高碳化合物的氧化分解。該多級(jí)催化熱解裝置中，第一催化層和第二催化層采用不同的催化劑，并且在不同的反應(yīng)溫度下操作。在第一催化層中，采用鉬碳、鉬硅等復(fù)合催化劑，并將反應(yīng)溫度控制在500℃左右。在第二催化層中，則采用釩鎢復(fù)合離子交換樹脂等催化劑，并將反應(yīng)溫度控制在600℃左右。優(yōu)點(diǎn)相比于傳統(tǒng)的單級(jí)催化熱解裝置和方法，本發(fā)明提出的多級(jí)催化熱解裝置和方法具有以下優(yōu)點(diǎn)：高效：兩個(gè)催化層的設(shè)置增加了催化效果，提高了生物質(zhì)轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物選擇性；穩(wěn)定：由于采用不同的催化劑，并分別在不同溫度下反應(yīng)，可以降低副反應(yīng)的發(fā)生，提高反應(yīng)過程的穩(wěn)定性；環(huán)保：不同催化層的設(shè)計(jì)可以對(duì)不同產(chǎn)物進(jìn)行催化分解，降低了有害物質(zhì)的排放。實(shí)施方式以下將對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行具體說明。進(jìn)料預(yù)處理裝置進(jìn)料預(yù)處理裝置主要包括破碎機(jī)、干燥器等組成部分。在實(shí)施中，首先將生物質(zhì)原料送入破碎機(jī)中進(jìn)行粉碎，然后將粉碎后的生物質(zhì)原料送入干燥器中進(jìn)行干燥。熱解反應(yīng)器熱解反應(yīng)器主要用于將生物質(zhì)原料進(jìn)行熱解反應(yīng)，產(chǎn)生液體燃料和氣體等產(chǎn)物。在實(shí)施中，將經(jīng)過預(yù)處理后的生物質(zhì)原料送入熱解反應(yīng)器中，在高溫高壓下進(jìn)行熱解反應(yīng)。其中，熱解反應(yīng)器的反應(yīng)溫度控制在450℃~600℃之間。第一催化層第一催化層主要用于催化烷類、醇類等C1-C5烴類低碳烷基化合物的催化裂解。在實(shí)施中，將熱解反應(yīng)器中產(chǎn)生的氣體送入第一催化層中，采用鉬碳、鉬硅等復(fù)合催化劑，并將反應(yīng)溫度控制在500℃左右。第二催化層第二催化層主要用于催化酰胺類、酮類、酸類等高碳化合物的氧化分解。在實(shí)施中，將第一催化層中的氣體送入第二催化層中，采用釩鎢復(fù)合離子交換樹脂等催化劑，并將反應(yīng)溫度控制在600℃左右。結(jié)論本發(fā)明提出了一種多級(jí)催化熱解裝置及方法，該裝置包括進(jìn)料預(yù)處理裝置、熱解反應(yīng)器和多級(jí)催化裝置。在實(shí)施過程中，通過采用不