生物油催化加氢精制系统-浙江大学

本装置的反应器装填0.1—1ml催化剂，反应器控温系统采用高精度的智能型程控仪表；压力控制采用高灵敏度的调压阀和背压阀使系统在高压下能稳定操作；采用质量流量计自动控制气体流量、在加压条件下均能保证反应流量、压力的准确计量；液体加料采用微量柱塞泵自动控制加料量，因此，系统非常稳定并且重现性好，得到的数据可靠。装置还采用了与计算机连接的接口和软件，实现双式控制温度的方法，即通过仪表柜上的仪表和计算机屏幕上显示的仪表方块都可去改变温度控制参数。
该装置主要面向动力工程、催化化学学科，面向的方向主要是生物质直接液化以及生物油精制方向。
该实验装置针对生物油的理化特性进行设计，这是本装置主要特色。生物油具有稳定性差、含氧量高和热值低的特点。通过加氢脱氧可以提高热值，但是CoMo/γ-Al2O3催化的加氢脱氧反应温度较高，在此温度下生物油会发生严重聚合，降低催化剂的寿命；因此加氢脱氧反应前必要在较低温度和较低压力下先进行加氢稳定。加氢稳定和加氢脱氧是改善生物油品质的两个重要步骤。但是目前的加压催化反应装置多为单级，不能满足生物油精制的需要。同时，该装置具有较大的适应性，力求能够满足多种压力、温度和催化反应类型的实验，能够得到可靠的反应动力学实验数据。在测试手段上，力求采用先进的自动测试手段，对各项性能参数进行详细、准确的测试。
浙江大学
科技创新平台
自制大型贵重精密仪器设备项目
可行性论证与审批报告
设 备 名 称：
生物油催化加氢精制实验系统
平 台 名 称：
能源清洁利用与高效转化
经 费 来 源：
985工程
项 目 负 责 人：
王树荣
填 表 日 期：
2007年7月4日
浙江大学实验室与设备管理处制
2006年11月版
自制大型贵重精密仪 器 设 备 项目可 行 性 论 证与审批 报 告
由于该设备针对生物油催化加氢精制实验，该方向不但着眼于当前的研究工作，更是瞄准相关可替代液体燃料的未来发展，装置在国内外具有特色，实验装置的建设要求综合集成催化、控制、热力学等多学科知识，国内外市场鲜见类似产品，设备性能可达到国内领先水平。
二、预计使用效率以及经济效益（有效机时/年，服务对象，教学、科研成果、对外服务）。使用维护技术力量及仪器安置地点（明确填写管理责任人、操作人员、维修保养人员及仪器放置房间号）。
管理负责人：王树荣（博士）
操作人员：姚燕（2004春博）、朱颖颖（2006提前攻博）、王琦（2006提前攻博）
维修保养人员：北京拓川石化和天大北洋客服部
仪器放置房间号：热能所108室
三、对于外加工大件部件，说明外加工单位的基本情况（技术力量、信誉）。
在大部件的外加工方面，在前期有关生物油直接液化和间接液化研究过程中，热能工程研究所与天大北洋化工实验设备有限公司、北京拓川石化评价装置技术开发有限公司等企业具有良好的协作关系，长期有外加工协作关系。其中，反应器和控制系统等关键部件可委托上述企业进行，以上两家家企业技术力量雄厚，拥有长期从事化工实验及科研工作的教授、研究员、高级工程师及高级技师，在设计和制造适合化工专业实验教学和科研任务的实验装置方面具有丰富的实践经验；并且技术力量雄厚，拥有先进的加工和检测设备，加工质量和信誉均比较有保证。前期已经与实验装置建设单位有过项目的成功合作。本实验装置中相对较小的部件可由建设单位自行加工，热能工程研究所具有较好的机械加工、安装调试能力，有着丰富的试验装置建设经验。
四、技术路线（或设计方案）、实施步骤、进度安排、可能存在的技术风险。
略.
图1多级加压反应装置流程示意图
该实验装置的示意图如图1所示，主要由气固相催化微反应气路系统和仪表控制系统组成。前者包括：两路进气，其中一路高压进气，用压力调压器降压、稳压；另一路为氮气低压吹扫。有气源压力与调节压力测定、流量测定与控制、干燥器、混合预热器、反应器、冷凝器、气液分离器、系统背压、反应压力测定、尾气流量测定等单元。后者包括：进气流量自动控制质量流量计、预热炉自动控温仪、反应炉程序控温仪、压力温度测量数值显示仪、计算机数据采集接口及软件单元。
设备名称
生物油催化加氢精制实验系统
主要用途
科研实验
自制数量
1（台、套）
单 价
略
总预算（万元）
经费来源
985工程
主要功能、
技术指标、
主要用途。
实现生物油催化改性精制机理实验研究，可进行生物油两级加氢、催化裂化和加氢裂化机理实验，可进行动力学试验，催化剂评价和反应机理研究。两级固定床催化加氢装置的一级反应温度小于150℃，工作压力为3MPa,二级反应温度700℃，工作压力为10MPa,催化剂装填量小于0.1-1g，进样泵加样速度为0.6~60ml/h。间歇式高压力反应釜工作压力10MPa，容量为100ml。装置主要为了满足生物油稳定加氢和加氢脱氧两级加氢改性的需要，也可用于其它高压催化反应的试验研究，如催化裂化、加氢裂化等常压或加压的催化试验研究。
该实验装置建成后可全年有效运转使用，由于本试验课题的不间断性，该实验装置使用效率将会非常高，俺每周使用20小时计算，预计最保守的年使用效率为1000小时/年。主要满足生物油催化法精制改性的试验研究需要，这包括于生物油的二级催化加氢、催化裂化和加氢裂化的实验研究。同时在条件允许的情况下，可部分用于其它油品精制的试验和催化剂的活性评价研究。该装置主要功能是满足油品精制的需要，在此基础上，可对其它单位的类似研究项目提供一定服务。
一、审请自制的理由（1、自制该设备的必要性及意义，2、面向学科与研究方向，3、设备的特色与特殊功能；4、国内外是否有具有所需功能的设备？）
近年来，热能工程研究所在生物质快速直接液化与生物质油精制方面开展了许多重要的工作，相关工作得到国家863、国家基金重点项目和面上项目的资助。为了满足进一步研究需要和提升实验研究水平，亟需配合项目研究和学科发展需要建立一个多级微型加压催化实验装置，该实验装置不仅可以满足当前常规单级加压或常压催化反应试验的需要，还有一个更加重要的作用是针对生物油的理化特性进行设计。该实验装置的建设有助于生物质液化技术研究的开展，并且对替代能源的研究与开发具有重要意义。