新材料及其应用

本发明提出了一种连续式木质素催化热解制取富烃生物油的装置与方法，该装置包括喂料系统、流化床反应器、旋风分离系统、固定床反应器、生物油收集系统、气体检测系统、装置控制系统及载气循环系统；应用方法为，木质素经喂料系统进入所述流化床反应器内部，在断键催化剂的作用下发生深度裂解，旋风分离系统将流化床反应器内部产生的裂解产物分离纯化进入固定床反应器内部，在重整催化剂作用下发生进一步重整反应，产物经冷凝获得富烃生物油，同时收集不冷凝气经风机、混气罐和预热器实现载气自循环；本发明通过调变反应工况及催化剂组合，可实现高效制取富烃生物油，且工艺简单，具有良好的经济效益和商业化前景。

快速热解液化技术可将低品位的木质素转化为生物油、固体炭和可燃气，是目前高值化利用木质素资源的主要方式之一。但是传统的木质素快速热解技术存在不可控的化学断键，片面追求生物油产率，同时制取的木质素热解油组分复杂，大幅增加后续的分离提纯成本，也限制了木质素制备化学品的商业化发展。因此，提高某些特定高附加值化学品(芳烃化合物)在生物油中的含量，实现对木质素热解过程的定向调控成为目前亟待解决的重点问题之一。相对于常用的生物油催化加氢提质方法，木质素催化热解技术可实现热解气的在线脱氧提质，减少了生物油再汽化的能耗损失及潜在的二次裂解反应的发生。

在木质素热解气定向转化过程中，木质素初始热解气中含氧大分子化合物的存在增加了积碳前驱体生成的可能性，引起催化剂的快速失活，导致目标产物的低产率和低选择性。但如何提高芳烃化合物的生成量及减缓催化剂的快速失活，关系到芳烃收率和碳原子有效利用率及催化热解经济性。因此如何设计木质素的定向转化路径及开发与之匹配的连续式热解装置，实现木质素的定向高效转化制取富烃生物油，是促进木质素催化热解技术商业化进程的关键所在。

本发明的有益效果在于：

1.本发明采用由旋转刮刀喂料器和水平螺旋喂料器构成的两级喂料系统来实现连续稳定的向流化床反应器内供应木质素原料。

2.通过联用流化床反应器和固定床反应器，集成断键催化剂和重整催化剂的优良催化性能，实现木质素分级制取富烃生物油，提高木质素催化热解过程中芳烃化合物的产率和选择性，减缓催化剂的失活速率。

3.通过风机将不凝气引至混气罐、预热器、流化床反应器和固定床反应器，确保热解反应惰性气氛，实现装置载体自循环。

4.通过调变反应工况和催化剂组合实现木质素定向转化路径的调控，且易于回收催化剂，利于提升催化热解过程经济性。

5.同时装置设有气体检测系统，可以实时检测装置内气体组分和压力变化，为实现连续式木质素催化热解制取富烃生物油装置的长效运行提供保障。