CN102226091A - 一种生物质热解气化制合成气的装置 - Google Patents

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孙艳朋
计建炳
文红艳
姬登祥
于凤文
崔晨辉
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Abstract

本发明涉及一种生物质热解气化制合成气的装置，包括螺旋进料器，螺旋进料器与热解气化水平反应管的进气口连接，热解气化水平反应管内设有热等离子体射流，热解气化水平反应管前端与上下垂直的催化重整反应床层和气固旋风分离筒连通。本发明的有益效果是：可提高气化效率、合成气品位、过程能量利用率，彻底消除焦油，消除环境污染。

Description

一种生物质热解气化制合成气的装置
技术领域
本发明涉及一种生物质的高效洁净制取合成气的一种装置，尤其涉及一种生物质热解气化制合成气的装置。
背景技术
生物质作为一种清洁、可再生的能源物质，有望替代日益枯竭的化石能源，日益受到人们的关注。生物质转化中一种有效的转化途径是热解气化制备合成气。国际上对生物质热解气化的研究十分重视，同时也带动了热等离子体生物质热解气化制合成气的研究工作的开展。常规生物质热解气化过程存在的主要问题是可燃气热值较低，焦油产率较高，燃气净化困难，同时以可燃气的部分燃烧为代价来提供反应所需的热量。
近年来等离子体技术在煤、天然气裂解制取乙炔以及生物质气化制合成气方面研究表明：等离子体不仅可以作为热载体，且可参与热分解反应，产物以固相和气相形式存在。中国专利申请(96199884)公开了用等离子体热解气化煤制取煤气的方法及设备，它是将煤和空气一起预热，产生低温等离子体流，以后送入反应室，后来大量送入的煤和空气在此反应室高温环境下进行完全燃烧和气化。中国专利申请(01129931.2)它是用直流电弧等离子体电离氢气、甲烷或水蒸气形成高温等离子体，生物质原料在螺旋进料器中被载气甲烷或二氧化碳携带进入高温等离子体热解气化区，在过热蒸汽的作用下快速热解气化形成粗的化学合成气。这样制取的合成气中含有较高浓度的甲烷和二氧化碳，造成化学合成气品位低，环境污染气体含量高，同时能量利用率低。广泛而大量存在的固体生物质如木粉、谷壳等，是一种很好的潜在能源，用热等离子体热解气化生物质制取高品位的化学合成气具有良好的应用前景。
发明内容
本发明要解决上述现有技术的缺点，提供一种可提高气化效率、合成气品位、过程能量利用率，彻底消除焦油，消除环境污染的一种生物质热解气化制合成气的装置。
本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种生物质热解气化制合成气的装置，包括螺旋进料器，螺旋进料器与热解气化水平反应管的进气口连接，热解气化水平反应管内设有热等离子体射流，热解气化水平反应管前端与上下垂直的催化重整反应床层和气固旋风分离筒连通。
作为优选，所述热解气化水平反应管内衬三高石墨夹套。
作为优选，所述热解气化水平反应管、气固旋风分离筒和催化重整反应床层外设有绝缘绝热层。
作为优选，所述气固旋风分离筒底部设有渣仓，渣仓上设有卸渣口。
作为优选，所述催化重整反应床层和气固旋风分离筒之间设有气体分布器，气体分布器上设有均匀分布的升气管。
本发明有益的效果是：一、利用热等离子体热解气化生物质可彻底消除焦油的产生，提高原料转化率；二、利用热等离子体热解气化生物质产生的粗合成气的高气速特点，极易在气固旋风分离筒内分离出固体产物，降低热等离子体热解气化过程中产生的碳粉对催化重整反应床层中的催化剂的影响，延长催化剂使用寿命；三、利用热等离子体热解气化生物质产生的粗合成气的高温特点，可在催化重整反应床层将气体产物中的甲烷和二氧化碳进一步催化重整为合成气(CO+H2)，达到净化合成气，提高合成气的品位和过程能量利用率的目的；四、该装置用合适的材料简单加工就可解决问题，可以在较大原料进料情况下获得高品位的合成气。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是气体分布器的结构示意图。
附图标记说明：螺旋进料器1，热解气化水平反应管2，气固旋风分离筒3，催化重整反应床层4，热等离子体射流5，三高石墨夹套6，绝缘绝热层7，气体分布器8，渣仓9，卸渣口10，升气管11。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例：如图1，这种生物质热解气化制合成气的装置，主要由热解气化水平反应管2、气固旋风分离筒3、催化重整反应床层4三个部分串联构成。其热解气化水平反应管2为旋风分离器的进气管，催化重整反应床层4为旋风分离器的排气管。热解气化水平反应管2内衬三高石墨夹套6，旋风分离器外层包覆绝缘绝热层7。气固旋风分离筒3与催化重整反应床层4直接垂直连接，生物质热解气化过程中的粗合成气进行气固旋风分离后经气体分布器进入催化重整反应床层4。
该装置内衬三高石墨夹套6，外层包覆绝缘绝热层7，减少了热传递损失，提高了热效率。反应过程中所需能量全部由热等离子体射流5提供，热等离子体热解气化过程中产生的固体产物在气固旋风分离筒3中脱除，减少了对催化重整反应床层4中的催化剂的影响，提高了催化剂的使用寿命。气体分布器8一方面作为支撑催化剂的载体，另一方面，经过升气管11后进入到催化重整反应床层4的高温粗合成气分布均匀，提高了甲烷和二氧化碳催化转化反应过程的效率。
本发明的工作原理为：从螺旋进料器1下来的生物质原料在重力作用下进入热解气化水平反应管2，在热等离子体射流5的高温热源和化学活性粒子源环境中发生热解气化反应，反应后的高温粗合成气进入气固旋风分离筒3中，在惯性离心力作用下，高温粗合成气脱除热解气化反应过程中产生的固体产物，分离得到的固体产物收集在渣仓9中，最终由卸渣口10排除，脱除碳粉后的高温粗合成气经过气体分布器8后在催化重整反应床层4中进行甲烷和二氧化碳的催化重整反应；高温粗合成气在催化重整反应床层4中发生反应所需的热量由热等离子体气化反应产生的高温粗合成气提供。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种生物质热解气化制合成气的装置，包括螺旋进料器(1)，其特征是：螺旋进料器(1)与热解气化水平反应管(2)的进气口连接，热解气化水平反应管(2)内设有热等离子体射流(5)，热解气化水平反应管(2)前端与上下垂直的催化重整反应床层(4)和气固旋风分离筒(3)连通。
2.根据权利要求1所述的生物质热解气化制合成气的装置，其特征是：所述热解气化水平反应管(2)内衬三高石墨夹套(6)。
3.根据权利要求1所述的生物质热解气化制合成气的装置，其特征是：所述热解气化水平反应管(2)、气固旋风分离筒(3)和催化重整反应床层(4)外设有绝缘绝热层(7)。
4.根据权利要求1所述的生物质热解气化制合成气的装置，其特征是：所述气固旋风分离筒(3)底部设有渣仓(9)，渣仓(9)上设有卸渣口(10)。
5.根据权利要求1所述的生物质热解气化制合成气的装置，其特征是：所述催化重整反应床层(4)和气固旋风分离筒(3)之间设有气体分布器(8)，气体分布器(8)上设有均匀分布的升气管(11)。
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