[發明專利]一種煤與生物質共熱解反應裝置及方法

有效

• 申請號: 201910971344.X
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN110713843B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 何文靜;趙一博;張蘭君;李航;朱亞晴;許抒悅
• 申請（專利權）人: 江蘇海洋大學
• 主分類號: C10G1/00
• 分類號: C10G1/00
• 代理公司: 連云港潤知專利代理事務所 32255
• 代理人: 劉喜蓮

一種煤與生物質共熱解反應裝置及方法，該裝置包括管式加熱爐、反應器、生物質給料器、焦油收集管和冷卻裝置；反應器固定安裝在管式加熱爐內，在反應管體的中部設置有可移動樣品籃，樣品籃置于管式加熱爐的中部；生物質給料器位于反應器的上方，生物質給料器包括料斗，料斗下部連接有伸入樣品籃中的給料管，給料管上設有下料閥；焦油收集管和冷卻裝置，用來冷卻及收集焦油。本發明還公開了煤與生物質共熱解反應方法，利用本發明煤和生物質共熱解的裝置，先將煤樣以一定升溫速率加熱到一定溫度，再通過給料器加入生物質，這樣可幫助實現共熱解原料間“同步”熱解，有利于共熱解的協同效應。實驗證實，該方法共熱解不僅所需設備體積小，易于操作，而且能提高共熱解油品產率和油品品質。

技術領域

本發明涉及化工、能源技術領域，尤其是涉及一種煤與生物質共熱解裝置；本發明還涉及一種煤與生物質共熱解反應方法。

背景技術

由于石油資源儲量的日益減少，以及近幾年不斷出現的石油危機，以制取液體燃料為目的的熱解技術被廣泛的研究。相對于煤、生物質單獨熱解，煤和生物質共熱解技術一方面有利于環境保護和能源資源可持續發展，另一方面大多研究者認為生物質是富氫物質，可以在共熱解過程中做煤的供氫劑，從而提高油氣產率和油氣品質。因此國內外很多研究者在熱重分析儀和不同類型的反應器上對煤和生物質共熱解進行了大量的研究，但是由于共熱解條件選取復雜、熱解裝置設計及油品品質等問題，目前煤與生物質共熱解技術還遠沒有工業化。

現階段實施共熱解的裝置有固定床和落下床，其中固定床是一般是臥式的管式加熱爐，而落下床是立式的管式加熱爐。落下床中為了保證落下過程中能充分熱解，立式爐的長度較長，且為了實現快速熱解，一般將爐溫設置較高的溫度，這樣一方面成本高，耗能大，另一方面揮發物逸出顆粒表面后要經歷較高的環境溫度，發生二次反應，造成油品品質的下降。

而且上述共熱解過程一般是將煤和生物質同時加入熱解爐中以一定的升溫速率或將加熱爐預熱到一定溫度進行的。從本質上講，煤和生物質共熱解過程中的協同作用就是煤熱解產生的自由基碎片能被生物質熱解產生的小自由基或氫穩定，而煤和生物質由于結構不同，熱解區間也不同，生物質主要熱解溫度區間為200-350℃，而煤的熱解區間主要為400-600℃，因此實際過程中由于生物質和煤的熱解溫區不同，共熱解過程中兩者先后熱解，協同效應并不高，甚至一些研究者認為共熱解過程不存在協同效應。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提出一種新的煤與生物質共熱解反應裝置，以實現煤和生物質“同步”熱解，使煤和生物質的協同效應達到最大化。

本發明所要解決的另一個技術問題是提供了應用前述裝置進行煤與生物質共熱解反應的方法。

本發明所要解決的技術問題是通過以下的技術方案來實現的。本發明是一種煤與生物質共熱解反應裝置，其特點是，該裝置包括管式加熱爐、反應器、生物質給料器、焦油收集管和冷卻裝置；

所述的反應器固定安裝在管式加熱爐內，反應器包括反應管體，反應管體的頂部用橡膠塞密封，橡膠塞上有進氣孔和給料孔，反應管體底部與焦油收集管通過磨口連接；在反應管體的上部設置有可移動的樣品籃，樣品籃處于管式加熱爐的中部，反應管體中部的管徑小于反應管體的上部、下部的管徑，用于支撐樣品籃，或者在反應管體中設置帶孔擋板支撐樣品籃；氮氣通入管通過橡膠塞上的進氣孔通入反應管體內；

樣品籃的底部設有若干通氣孔；

所述生物質給料器位于反應器的上方，生物質給料器包括密閉式設置的料斗，料斗下部有一根給料管，給料管通過橡膠塞上的給料孔插入樣品籃中，給料管與料斗中間設有下料閥；

該共熱解反應裝置還設有至少2根熱電偶溫度計，其中一根熱電偶溫度計置于樣品籃中，用來測試煤樣的溫度，另一根熱電偶溫度計置于管式加熱爐和反應器中間，用來控制管式加熱爐的升溫；