[發(fā)明專利]一種導(dǎo)流旋風(fēng)式生物質(zhì)熱裂解反應(yīng)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610165361.0
• 申請(qǐng)日: 2016-03-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105647553B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張玉春;李永軍;柏雪源;付鵬;李志合;易維明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C10B53/02
• 分類號(hào): C10B53/02;C10B49/16
• 代理公司: 濟(jì)南瑞宸知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37268
• 代理人: 徐健

本發(fā)明公開(kāi)了一種導(dǎo)流旋風(fēng)式生物質(zhì)熱裂解反應(yīng)器，屬于固體熱載體加熱生物質(zhì)熱裂解設(shè)備領(lǐng)域。包括：筒體(4)、導(dǎo)向葉片(5)、導(dǎo)流錐(6)、生物質(zhì)進(jìn)料管(9)、熱載體進(jìn)料管(11)、排塵錐(1)和排氣管(2)。特征在于，導(dǎo)向葉片(5)安裝在導(dǎo)流錐(6)上，兩者共同安裝在筒體(4)內(nèi)部，筒體分為上部接觸預(yù)反應(yīng)區(qū)(7)和下部的反應(yīng)分離耦合區(qū)(3)，以導(dǎo)向葉片(5)為界，接觸預(yù)反應(yīng)區(qū)(7)上部安裝有生物質(zhì)進(jìn)料管(9)和熱載體進(jìn)料管(11)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了熱裂解反應(yīng)過(guò)程與產(chǎn)物與熱載體的分離過(guò)程有效耦合在一起，傳熱效果好，實(shí)時(shí)分離效率高，且可有效避免過(guò)裂解反應(yīng)和其他非理想二次反應(yīng)的發(fā)生。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)熱裂解設(shè)備,特別是一種在以陶瓷球顆粒作為熱載體的熱裂解工藝中能夠增強(qiáng)傳熱效果、有效調(diào)節(jié)反應(yīng)時(shí)間、實(shí)現(xiàn)反應(yīng)分離一體化的導(dǎo)流旋風(fēng)式生物質(zhì)熱裂解反應(yīng)器。

背景技術(shù)

生物質(zhì)熱裂解(又稱熱解或裂解)，通常是指在無(wú)氧或低氧環(huán)境下，生物質(zhì)被加熱升溫引起分子分解產(chǎn)生焦炭、可冷凝液體和氣體產(chǎn)物的過(guò)程。生物質(zhì)熱裂解是生物質(zhì)能的一種重要利用形式，是世界上生物質(zhì)能研究的前沿技術(shù)之一。對(duì)于解決我國(guó)能源短缺問(wèn)題以及環(huán)境污染問(wèn)題，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

在生物質(zhì)熱裂解工藝中，熱解過(guò)程必須嚴(yán)格控制溫度、加熱速率、熱傳遞速率和停留時(shí)間，使生物質(zhì)在短時(shí)間內(nèi)快速熱解為蒸氣；對(duì)熱解蒸氣進(jìn)行快速和徹底地分離，避免炭和灰份催化產(chǎn)生二次反應(yīng)導(dǎo)致生物油的不穩(wěn)定，保證生物油的產(chǎn)率。

生物質(zhì)熱裂解反應(yīng)器是生物質(zhì)熱裂解工藝的關(guān)鍵設(shè)備。目前常用的生物質(zhì)熱裂解反應(yīng)器類型主要有固定床、流化床、旋轉(zhuǎn)錐、真空床等。隨著對(duì)生物質(zhì)熱裂解工藝研究的深入和生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)率要求的不斷提高，研究者們發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有反應(yīng)器暴露的弊端日益明顯，主要包括熱載體與生物質(zhì)原料混合接觸效果差導(dǎo)致熱傳遞速率較低，停留時(shí)間無(wú)法準(zhǔn)確控制導(dǎo)致非理想二次反應(yīng)的發(fā)生以及熱解蒸汽無(wú)法與焦炭、灰分等快速分離從而影響生物油質(zhì)量和收率等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，提供一種能夠有效增強(qiáng)熱載體與生物質(zhì)粉的混合效果，保證快速熱裂解條件的短停留時(shí)間以及熱解產(chǎn)物與熱載體和灰分快速分離的導(dǎo)流旋風(fēng)式生物質(zhì)熱裂解反應(yīng)器。

本發(fā)明具體采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明所述的一種導(dǎo)流旋風(fēng)式生物質(zhì)熱裂解反應(yīng)器，包括筒體、導(dǎo)流錐、導(dǎo)向葉片、生物質(zhì)進(jìn)料管、熱載體進(jìn)料管、排塵錐和排氣管。其特征在于：所述導(dǎo)向葉片安裝在導(dǎo)流錐上，兩者共同安裝在筒體內(nèi)部，筒體分為上部接觸預(yù)反應(yīng)區(qū)(和下部的反應(yīng)分離耦合區(qū)，以導(dǎo)向葉片為界，所述接觸預(yù)反應(yīng)區(qū)上部安裝有多支生物質(zhì)進(jìn)料管和多支熱載體進(jìn)料管。

所述熱載體進(jìn)料管均勻安裝在接觸預(yù)反應(yīng)區(qū)頂部圓周，所述生物質(zhì)進(jìn)料管安裝在接觸預(yù)反應(yīng)區(qū)上部圓柱面，與熱載體進(jìn)料管數(shù)量相等，都采用圓周均勻布置方式，優(yōu)選的熱載體進(jìn)料管和生物質(zhì)進(jìn)料管的個(gè)數(shù)均為四個(gè)或六個(gè)。

所述生物質(zhì)進(jìn)料管插入接觸預(yù)反應(yīng)區(qū)的上部圓柱段，且與圓柱面貫通，旋轉(zhuǎn)方向必須保證一致，所述生物質(zhì)進(jìn)料管中心軸線與水平方向夾角為0°～45°。所述熱載體進(jìn)料管插入接觸預(yù)反應(yīng)區(qū)頂端，其軸線與豎直方向呈0～45°夾角。

生物質(zhì)原料熱載體在接觸預(yù)反應(yīng)區(qū)錯(cuò)流接觸，混合并迅速進(jìn)行熱量交換，開(kāi)始傳質(zhì)傳熱過(guò)程。進(jìn)入反應(yīng)分離耦合區(qū)后原料和固體熱載體繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，且在導(dǎo)向葉片作用下熱解氣體產(chǎn)物與熱載體由于受到離心力不同而逐漸分離，實(shí)現(xiàn)邊反應(yīng)邊分離過(guò)程。

所述的筒體直徑為D，接觸預(yù)反應(yīng)區(qū)長(zhǎng)度C₁＝2～5D，反應(yīng)分離耦合區(qū)長(zhǎng)度C₂＝2～8C₁。接觸預(yù)反應(yīng)區(qū)內(nèi)原料和熱載體錯(cuò)流接觸并開(kāi)始反應(yīng)，反應(yīng)分離耦合區(qū)是進(jìn)行反應(yīng)和分離過(guò)程的主要空間。