[發明專利]一種介入微界面強化反應的水熱碳化設備與工藝

在審

• 申請號: 202010480819.8
• 申請日: 2020-05-30
• 公開（公告）號: CN111514832A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 侯夢斌
• 申請（專利權）人: 侯夢斌
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00;C01B32/05
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種介入微界面強化反應的水熱碳化設備與工藝,設備由微界面強化反應器,逆止閥,柱塞泵,料斗,螺旋流體阻尼器,固液旋流分離器構成,其微界面強化反應器由內梯形螺紋柱,外管套,電加熱總成,下密封螺栓,上緊固螺母,上密封總成構成；其工藝如下述:啟動電加熱總成,物料從料斗經柱塞泵,逆止閥,進入微界面強化反應器被加熱進行水熱碳化反應,被水熱碳化物料經螺旋流體阻尼器進入固液旋流分離器,分離固料從下口輸出,液料從上口輸出。

技術領域

本發明涉及化工領域,特別涉及一種介入微界面強化反應的水熱碳化設備與工藝。

背景技術

水熱碳化(Hydrothermal Carbonization)是近年來迅速發展的一種生物質增值化處理方法，它是以水作為反應介質，在一定溫度和壓力下將生物質轉化為具有高附加值的多功能碳基材料；國際上最近研究表明,水熱炭(Hydrochar)具有與生物質熱解所產生的生物炭(Biochar)相類似的屬性，可應用于電極材料、土壤改良、CO2固定、污染物吸附等諸多領域；也可作為碳前體,進而生產石墨烯；

只是目前都是利用大容積承壓罐加熱反應法,在密封環境下,水加熱后大罐承受壓力會急速增加(301.80℃,9MPa；309.74℃,10MPa)；而且反應耗時也長達1-3小時；

化學反應是分子間傳質過程,傳質效率決定于分子碰撞機率,而分子總是在無序地布朗運動中,這就如“木桶效應”,木桶盛水多少,是決定于最短那塊木板；所以化學反應效率與反應完成時間,決定于最后完成分子間傳質的分子接觸機會；因此創造并優化接觸環境,是加速反應的優選手段,微界面強化反應通過壓縮反應空間,旋流混合,在提高設備承壓能力前提下提高反應溫度等手段加速反應,當然有些放熱反應反而需要降溫；

本發明目的就是提供一種介入微界面強化反應的水熱碳化設備與工藝；

發明內容

一種介入微界面強化反應的水熱碳化設備由微界面強化反應器,逆止閥,柱塞泵,料斗,螺旋流體阻尼器,固液旋流分離器構成,其特征是料斗出口通過管道與柱塞泵進口連接,柱塞泵出口通過管道與逆止閥進口連接,逆止閥出口通過管道與微界面強化反應器進口連接,微界面強化反應器出口通過管道與螺旋流體阻尼器進口連接,螺旋流體阻尼器出口通過管道與固液旋流分離器進口連接；

微界面強化反應器由內梯形螺紋柱,外管套,電加熱總成,下密封螺栓,上緊固螺母,上密封總成構成；

內梯形螺紋柱從下向上布置有:下緊固螺紋段,梯形螺紋段,上密封光柱段,上緊固螺紋段；

下緊固螺紋段的螺紋執行雙頭螺柱國標GB897-88標準,螺紋規格M24,d＝24mm；梯形螺紋段的梯形螺紋執行梯形螺紋國標GB5796.3-86標準,公稱直徑d＝40mm,小徑d₃＝29mm,上密封光柱段直徑d＝28mm,上密封光柱段長度l＝28mm,上緊固螺紋段執行雙頭螺柱國標GB897-88標準,螺紋規格M24,d＝24mm；

內梯形螺紋柱有貫通的中孔,用于安裝電加熱總成,中孔直徑d＝18mm,

內梯形螺紋柱總長度200-1000mm；

制造內梯形螺紋柱材料選擇鈦,不銹鋼,氧化鋁陶瓷,碳化硅陶瓷中一種；

外管套為內有貫通中孔的圓柱,外管套的貫通中孔直徑與內梯形螺紋柱過渡配合,外管套的長度也與內梯形螺紋柱總長度相適配；