[實用新型]用于生物燃料制備的高溫高壓流動反應(yīng)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320359907.8
• 申請日: 2013-06-21
• 公開（公告）號: CN203355706U
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅嘉;張帆;田霄飛;方真
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園
• 主分類號: B01J8/06
• 分類號: B01J8/06
• 代理公司: 昆明協(xié)立知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 53108
• 代理人: 陳偉

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于高溫高壓化工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，涉及一種能夠調(diào)節(jié)控制參數(shù)、實現(xiàn)快速加熱和冷卻以及在線連續(xù)監(jiān)測氣液產(chǎn)物變化的，適用于生物燃料制備的高溫高壓流動反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)

近年來，在200-450℃水熱或者醇熱條件下，把糖、粗甘油、木質(zhì)素磺酸鹽和長鏈脂肪酸/酸酯等生物質(zhì)原料高效高選擇性地轉(zhuǎn)化為糠醛、小分子有機酸、芳烴化合物等化工產(chǎn)品和燃料的研究備受關(guān)注。根據(jù)生物質(zhì)轉(zhuǎn)化反應(yīng)的性質(zhì)特點，實現(xiàn)上述反應(yīng)需要耐高溫高壓、升溫和冷卻速率較快且溫度時間等反應(yīng)參數(shù)可調(diào)控的反應(yīng)裝置。

現(xiàn)有技術(shù)中，用于生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的反應(yīng)裝置分為間歇式和連續(xù)式兩類：間歇式反應(yīng)裝置如CN201850280U和CN202113858U專利，用于實現(xiàn)生物質(zhì)的高效水解且獲得了較好的經(jīng)濟效益。但是這類間歇式的反應(yīng)裝置不能滿足連續(xù)反應(yīng)的要求，且體積大，加熱慢，升溫速率低于50℃/min，產(chǎn)物冷卻也不及時，反應(yīng)過程的傳質(zhì)傳熱容易受到反應(yīng)器體積形狀的影響，不能保證對溫度壓力、停留時間等參數(shù)的精確控制，降低生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的效率。連續(xù)式反應(yīng)裝置如CN1375447A、CN101613377A和CN101899537A等專利文件，采用預(yù)熱溶劑和反應(yīng)物料混合方式加熱，雖能達(dá)到生物質(zhì)快速加熱效果，但僅依靠預(yù)熱溶劑和反應(yīng)物料混合來加熱，預(yù)熱溶劑的用量大，反應(yīng)物料被嚴(yán)重稀釋。

在反應(yīng)產(chǎn)物冷卻方面，傳統(tǒng)的冷卻器在反應(yīng)結(jié)束后采用逆流式水冷套管達(dá)到冷卻產(chǎn)物的目的（如CN101613377A專利），冷卻效果通過金屬套管之間的傳熱來實現(xiàn)，但對于寬截面的反應(yīng)管來說，就不易實現(xiàn)產(chǎn)物的快速冷卻。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種通過調(diào)控反應(yīng)參數(shù)以實現(xiàn)反應(yīng)物料快速加熱和冷卻、且能夠在線連續(xù)監(jiān)測氣液產(chǎn)物變化的用于生物燃料制備的高溫高壓流動反應(yīng)裝置。

本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：

一種用于生物燃料制備的高溫高壓流動反應(yīng)裝置，其特征在于：包括進(jìn)料罐、加熱系統(tǒng)、流動反應(yīng)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)和產(chǎn)物罐，所述進(jìn)料罐通過第一質(zhì)量流量控制儀與所述加熱系統(tǒng)的前端相連，所述加熱系統(tǒng)的后端與所述流動反應(yīng)系統(tǒng)的進(jìn)料口連通，所述流動反應(yīng)系統(tǒng)的出料口通過高壓過濾器與所述冷卻系統(tǒng)的入口端相連，所述冷卻系統(tǒng)的出口端通過背壓調(diào)節(jié)閥與所述產(chǎn)物罐相連；在所述流動反應(yīng)系統(tǒng)的出料口處還設(shè)置有光學(xué)窗口，所述光學(xué)窗口上連接有原位觀察分析儀；在所述背壓調(diào)節(jié)閥與所述產(chǎn)物罐之間設(shè)置有檢測系統(tǒng)。

其中，所述加熱系統(tǒng)包括第一溶劑罐、第二質(zhì)量流量控制儀、第四質(zhì)量流量控制儀、第一高壓液相色譜泵、第二高壓液相色譜泵、混合器、第一電加熱器、第二電加熱器和第四截止閥，所述混合器、第一高壓液相色譜泵、第一電加熱器依次連接并與所述流動反應(yīng)系統(tǒng)的進(jìn)料口相連；所述第一溶劑罐、第二質(zhì)量流量控制儀、第二高壓液相色譜泵、第二電加熱器、第四截止閥依次連接并與所述流動反應(yīng)系統(tǒng)連通；所述混合器與所述第一質(zhì)量流量控制儀相連。

其中，所述第二電加熱器后管路通過防爆閥與第一溶劑罐連接。

其中，所述第一電加熱器與所述流動反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)料口之間安裝有第一壓力傳感器和第一溫度傳感器；所述第二電加熱器與所述第四截止閥之間安裝有第二壓力傳感器和第二溫度傳感器。

其中，所述流動反應(yīng)系統(tǒng)包括流動反應(yīng)管、熔融金屬池、電爐和溫度控制儀，所述流動反應(yīng)管穿過所述熔融金屬池，流動反應(yīng)管與熔融金屬池相接處進(jìn)行密封；所述熔融金屬池通過熱電偶與所述溫度控制儀相連，且其前端池壁上設(shè)置有電爐，后端設(shè)置有開口。

其中，所述流動反應(yīng)管上安裝有第五溫度傳感器和陶瓷催化劑床，所述熔融金屬池頂端安裝有安全擋板。

其中，所述冷卻系統(tǒng)包括第二溶劑罐、第三質(zhì)量流量控制儀、第三高壓液相色譜泵、預(yù)冷池、冷卻器和第一截止閥，所述冷卻器的一端與所述高壓過濾器相連，另一端與所述背壓調(diào)節(jié)閥連接；所述第二溶劑罐、第三質(zhì)量流量控制儀、第三高壓液相色譜泵、預(yù)冷池和第一截止閥依次相連，且第一截止閥與所述冷卻器相連。

其中，所述預(yù)冷池與所述第一截止閥之間安裝有第三壓力傳感器和第三溫度傳感器；所述高壓過濾器與所述冷卻器之間安裝有第四壓力傳感器和第四溫度傳感器；所述冷卻器與所述背壓調(diào)節(jié)閥之間安裝有高壓流量計。