[實用新型]一種可控的高溫高壓下落床氣化裝置

有效

• 申請號: 201520076817.7
• 申請日: 2015-02-03
• 公開（公告）號: CN204569848U
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發明（設計）人: 方惠斌;宋雙雙;張磊;王建飛;董立波;夏立森;黃戒介;房倚天;趙建濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院山西煤炭化學研究所
• 主分類號: C10J3/48
• 分類號: C10J3/48;C10J3/50;C10J3/76;C10J3/72
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 劉寶賢

技術領域

本實用新型屬于一種可控的高溫高壓下落床氣化裝置。

背景技術

下落床是研究煤等含碳固體燃料反應過程的重要動力學實驗裝置，開發高溫高壓下落床進行高溫、高壓、高升溫速率氣化動力學研究，已成為必不可少的研究環節。

下落床(Drop?Tube?Furnace,?DTF)中的固體反應物依靠氣流夾帶進入反應器。下落床裝置具有升溫快速、氣化溫度接近工業條件、樣品分散程度好等優點。國內浙江大學、清華大學目前國內的滴管爐裝置均為常壓設計，最高操作溫度在1400℃左右。但高溫高壓下落床已成為發展的方向，國外于上世紀90年代以后所研制的滴管爐基本都是高溫高壓下落床，典型的是日本京都大學。目前，給料器作為DTF?的重要組成部分，準確、實時、適量地向滴管爐內輸送煤粉的問題仍未能得到很好的解決。

專利CN102564129A（一種可控制調節滴管爐裝置及使用方法）公開了一種可控制調節燃料和助燃劑變化量的滴流床裝置及使用方法，其在下落床內插入兩個或多個可以在爐內上下移動的進料通道，分別為燃料進料通道和助燃劑進料通道，通道的出口設計為噴頭結構，通過進料通道在爐內的上下自由移動和調節通道內的物質的量，控制調節爐內產物的生成量及濃度變化。專利CN101954263A（制備間苯二甲胺的滴流床設備）公開了一種制備間苯二甲胺的滴流床設備，其滴流床設計了原料進料口，進料口與將氣、液原料混合后送入進料口的氣液混合器連接，使氣體和液體在進入分布器前就可以充分混合，改善了滴流床內部的氣液分布狀況，提高間苯二甲胺的摩爾收率。這兩個專利公開了有關滴流床（下落床）應用于燃燒和產品制備方面的研究，但均未涉及加壓條件下的滴流床設計，對加壓下的給料器精準定量給料未做研究。下落床應用于氣化，又與應用于燃燒和產品制備研究有較大的差異，氣化研究涉及水蒸氣、二氧化碳等特殊的反應氣氛的進料，并對高溫高壓的反應條件有著更嚴格的要求，這兩方面決定了氣化研究對下落床的結構設計有特殊的要求，目前未見有涉及下落床在煤氣化高溫高壓下的應用的報道。

發明內容

針對以上問題，本實用新型目的在于提供一種可控制調節高溫高壓下落床裝置。

本實用新型的下落床裝置，它包括進料系統、下落床爐體，其特征在于所述進料系統包括固體物料加壓輸送裝置、進氣系統和進水系統，固體物料加壓輸送裝置包括料倉，垂直攪拌螺旋，無軸水平輸送螺旋，金屬振動桿，出料倉，電機，支架，吹送氣入口，料倉內有垂直攪拌螺旋，料倉底端是下料口，下料口與下面無軸水平輸送螺旋連接，料倉頂端為進料口，垂直攪拌螺旋由電機驅動，無軸水平輸送螺旋的一端連接電機，另一端是出料倉，無軸水平輸送螺旋底部固定有支架，出料倉的上部有吹送氣入口，底部有出料管，出料管從爐體進料口進入內剛玉管內；進氣系統包括質量流量計、雙柱塞蠕動泵、混合器、預熱器，進氣系統的氣體線路分為三路，一路經混合器混合后與固體物料加壓輸送裝置中吹送氣入口連接；另一路經混合器混合，再進入預熱器預熱后與下落床爐體中是反應氣入口連接；第三路平衡氮氣與下落床爐體中的平衡氮氣入口相連；進水系統是水經雙柱塞蠕動泵進入預熱器預熱后與下落床爐體的反應氣入口連接；

所述的下落床爐體為一筒體結構，帶水冷夾套的金屬爐殼內壁有耐火隔熱材料，帶水冷夾套的金屬爐殼中央有外剛玉管和內剛玉管，冷卻水進口和冷卻水出口分別位于帶水冷夾套的金屬爐殼的上下兩側，外剛玉管和內剛玉管的頂端高出帶水冷夾套的金屬爐殼的頂端，外層剛玉管的底端位于帶水冷夾套的金屬爐殼的底端，內層剛玉管的底端高于帶水冷夾套的金屬爐殼的底端，在外層剛玉管與耐火隔熱材料之間有硅鉬棒，在位于外層剛玉管與耐火隔熱材料之間的帶水冷夾套的金屬爐殼底端有平衡N₂入口，外剛玉管和內剛玉管的上部有反應氣體入口，外剛玉管和內剛玉管的頂端是進料口，上取樣管從帶水冷夾套的金屬爐殼底端的固體取樣口進入內剛玉管內，固體取樣盒位于上取樣管和下取樣管之間。

如上所述的上取樣管的頂端是一圓錐形。

如上所述的無軸水平輸送螺旋是無軸水平輸送螺旋，其無中心軸干擾，對于輸送帶狀、易纏繞物料有特殊的優越性。在無軸螺旋中空部分有一根金屬振動桿，金屬振動桿一端與無軸螺旋頂部的推力軸承連接，另一端為自由端。

如上所述的固體取樣盒中間裝有過濾元件，用以收集下落床反應后得物料。下取樣管與分析儀器GC-MS?連接，反應尾氣與固體物料采樣系統共用同一管路，固體物料在固體取樣盒內過濾收集后，經過濾的氣體送至GC-MS分析。