[發(fā)明專利]一種立式微波加熱生物質(zhì)氣化反應(yīng)器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911049008.6
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN112745961B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李欣;韓天竹;金平;李磊;王鑫;張彪
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司大連石油化工研究院
• 主分類號: C10J3/00
• 分類號: C10J3/00;C10J3/72
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一種立式微波加熱生物質(zhì)氣化反應(yīng)器，從上至下包括依次連接的進(jìn)料口、進(jìn)料密封料斗、微波反應(yīng)腔、排渣密封料斗和出料口，所述微波反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)置不少于兩塊的隔板，將微波反應(yīng)腔分成多個反應(yīng)區(qū)域，所述隔板可翻轉(zhuǎn)，所述隔板包括一個金屬封閉腔，金屬封閉腔上下兩面為鑲有透波材料的金屬板，金屬封閉腔的側(cè)面開口處連接波導(dǎo)管，波導(dǎo)管外接微波源；所述波導(dǎo)管外套有套筒，套筒與波導(dǎo)管之間進(jìn)行填充填料密封。本發(fā)明裝置物料不需要有螺桿傳送，密封位置僅為套筒與波導(dǎo)管之間，該位置處溫度低，容易密封，解決了螺桿變形及密封問題。利用隔板將反應(yīng)腔分隔為多個區(qū)域，通過多次翻轉(zhuǎn)使所有物料均勻受熱。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物質(zhì)微波熱解制備合成氣的裝置，尤其涉及一種立式微波加熱生物質(zhì)氣化反應(yīng)器，屬于生物質(zhì)氣化領(lǐng)域。

背景技術(shù)

生物質(zhì)能源是可再生能源的重要組成部分，是繼石油、煤炭、天然氣等化石能源之后，當(dāng)今全球第四大能源。生物質(zhì)氣化作為生物質(zhì)能利用技術(shù)的主要方法之一，是在一定的熱力學(xué)條件下，借助于空氣部分(或者氧氣)、水蒸氣的作用，使生物質(zhì)的高聚物發(fā)生熱解、氧化、還原重整反應(yīng)，最終轉(zhuǎn)化為一氧化碳，氫氣和低分子烴類等可燃?xì)怏w的過程。生物質(zhì)氣化得到的氣體可替代天然氣等化石燃料，實現(xiàn)燃?xì)狻崮芎碗娔艿墓┙o。生物質(zhì)氣化技術(shù)能夠?qū)⒌土霓r(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化成高品質(zhì)的氣體燃料，是緩解和代替化石資源的重要途徑之一。

傳統(tǒng)的由外向內(nèi)的熱傳導(dǎo)作用導(dǎo)致了熱解反應(yīng)的不可控，生物質(zhì)發(fā)生多次裂解，導(dǎo)致氣化效率偏低等問題。微波加熱不同于傳統(tǒng)的加熱方式，具有體加熱、快速加熱和選擇性加熱的特點，已被廣泛應(yīng)用到化工、環(huán)保、醫(yī)療、食品、農(nóng)業(yè)等多個領(lǐng)域。

目前生物質(zhì)微波裂解的臥式反應(yīng)器，其物料需采用螺桿進(jìn)行傳送。此類反應(yīng)器由于螺桿長度很長，存在高溫下變形嚴(yán)重的問題，同時高溫下旋轉(zhuǎn)螺桿的密封問題也難以解決，很難實現(xiàn)長周期運轉(zhuǎn)。

CN200810218981.1公開了一種帶微波加熱的螺旋輸送反應(yīng)裝置，該裝置采用臥式反應(yīng)器，由于微波源在器壁上，物料需要靠攪拌翻滾來保證加熱均勻性，同時需要依靠螺桿來推動物料前進(jìn)，因此存在螺桿變形以及密封困難的問題，不能實現(xiàn)大規(guī)模、長周期。

CN201410516785.8公開了一種大功率微波豎式反應(yīng)器，通過大量小功率磁控管的組合匹配實現(xiàn)大功率微波加熱，但磁控管相互之間存在干擾，且微波源固定在器壁上，物料也沒有攪拌，反應(yīng)器做大后，微波穿透性有限，因此中心位置處物料加熱效果差，難以實現(xiàn)均勻加熱。

CN201610280283.9公開了一種半連續(xù)式微波催化熱裂解反應(yīng)器，在立式反應(yīng)器基礎(chǔ)上增加內(nèi)構(gòu)件以改變物料路徑增加停留時間，內(nèi)構(gòu)件旋轉(zhuǎn)起到翻滾物料的作用可改善物料加熱效果，但反應(yīng)器做大后存在中心位置處物料加熱效果差，難以實現(xiàn)均勻加熱。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中生物質(zhì)熱解時大部分采用臥式反應(yīng)器中存在的螺桿變形和密封問題，及微波加熱不均勻的問題，本發(fā)明提供一種立式微波加熱生物質(zhì)氣化反應(yīng)器，不需要螺桿傳送，利用隔板將反應(yīng)腔分為多個區(qū)域，通過隔板的翻轉(zhuǎn)實現(xiàn)物料下落，隔板連接微波加熱源，分段實現(xiàn)對物料的加熱，加熱效果好。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)以上技術(shù)目的：

一種立式微波加熱生物質(zhì)氣化反應(yīng)器，從上至下包括依次連接的進(jìn)料口、進(jìn)料密封料斗、微波反應(yīng)腔、排渣密封料斗和出料口，所述微波反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)置不少于兩塊的隔板，將微波反應(yīng)腔分成多個反應(yīng)區(qū)域，所述隔板可翻轉(zhuǎn)，所述隔板包括一個金屬封閉腔，金屬封閉腔上下兩面為鑲有透波材料的金屬板，金屬封閉腔的側(cè)面開口處連接波導(dǎo)管，波導(dǎo)管外接微波源；所述波導(dǎo)管外套有套筒，套筒與波導(dǎo)管之間填充填料進(jìn)行密封。

進(jìn)一步的，套筒與波導(dǎo)管之間的填料為石墨盤根。

進(jìn)一步的，所述隔板由自動控制裝置控制翻轉(zhuǎn)和復(fù)位。所述隔板的翻轉(zhuǎn)角度為1°~180°，優(yōu)選為60°~120°。

進(jìn)一步的，所述相鄰兩塊隔板之間的距離為0.5-6倍微波反應(yīng)腔的內(nèi)徑。