CN105524632A

CN105524632A - 一种利用高温液体的生物质裂解装置

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Publication number: CN105524632A
Application number: CN201610006686.4A
Authority: CN
Inventors: 陈庄
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-12-11
Filing date: 2016-01-07
Publication date: 2016-04-27
Also published as: CN205635477U

Abstract

本发明涉及一种利用高温液体的生物质裂解装置，其特征在于,所述裂解装置包括动力组件、与动力组件相连接的输送传动组件、反应设备、以及与反应设备相连接的冷凝装置和收集装置，所述反应炉内设置有高温液体，动力组件将物料经过输送传动组件输送至反应炉，物料在反应炉中利用高温液体隔绝氧气并高速传导热量进行裂解，裂解后的产物进入收集和冷凝装置。整个技术方案操作简单，利用率高；该技术方案中设置的支架，充分保证了反应炉本体内的密封性，进一步确保反应的顺利进行；该技术方案中在反应炉本体内部或者周围或者输送管道外均设置有加热设备，这些为充分的反应提供更好的条件。

Description

一种利用高温液体的生物质裂解装置

技术领域

本发明涉及一种裂解装置，具体涉及一种利用高温液体的生物质裂解装置。

背景技术

生物质，从广义上讲是指有机物中除化石燃料以外的所有来源于动植物可再生的物质。生物质能则是直接或间接通过绿色植物的光合作用，把太阳能转化为化学能后固定和储藏在生物体内的能量。生物质主要包括林业生物质、农业废弃物、水生植物、能源植物、城市垃圾、有机废水和人畜粪便等。随着化石燃料的日益枯竭，生物质能作为一种可再生的清洁能源日渐为世界各国所重视。目前，生物质能在世界总能源消耗中约占14％，仅次于石油、煤炭及天然气居第4位，国际能源署预测它将是未来可持续发展能源系统的重要组成部分；针对该生物质，采用不同的操作条件和装置可得到不同的转化产品．针对不同转化产品可运用各种进一步的加工技术，得到用途广泛的二次产物。由于生物质转化所得的液体产品能量密度高，易于输送，转化和应用无太多联系，易于使用，因而引起了各国学者的关注；例如：美国Georgia技术研究所（GTRI）的输送流式裂解、加拿大Ensyn工程协会的快速升温裂解、美国太阳能研究所（SERI）的旋风式熔融裂解和加拿大滑铁泸大学（WFPP）的流化床快速裂解技术均需要高温气体作为载体和保护气，以隔绝氧气和传递热量，但大量的热量被这些气体在收集和冷凝过程中带走了，造成了大量的能耗，经济性能低，不便于推广。再例如：荷兰Twente大学化学反应工程系的旋转锥反应器需要一定量的保护气，也有较高的能耗，而且需要较高的工艺控制条件，也不便于推广。美国Colorado煤矿学院（CSM）的裂解磨技术也需要一定量的保护气，也有较高的能耗，而且磨盘本身有较大的摩损侵蚀，需要经常更换昂贵的铜质磨盘，经济性上也不便于推广；总之由于生物质裂解的反应条件较高、成本较高，利用率极地，虽然本领域的技术人员一直致力于研究合适的裂解装置，但是一直没有得到理想的技术方案。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种利用高温液体的生物质裂解装置，该技术方案结构设计巧妙紧凑，成本较低，并且大大提高了生物质裂解的利用率。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种利用高温液体的生物质裂解装置，其特征在于,所述裂解装置包括动力组件、与动力组件相连接的输送传动组件、反应设备、以及与反应设备相连接的冷凝装置和收集装置，所述反应设备内有高温液体，高温液体隔绝空气、氧气和高速传递热量，动力组件将物料经过输送传动组件输送至反应设备，物料在反应设备中利用高温液体隔绝氧气并高速传导热量进行裂解,使得物料在缺氧或无氧的条件下进行裂解，裂解后的产物分别进入冷凝装置和收集装置。

作为本发明的一种改进,所述反应设备包括反应炉本体、所述反应炉本体内设置有内加热器、支架以及隔板，所述支架设置在隔板上，加热器设置在支架上。在进行生物裂解时，对反应炉内的液体的温度要求比较高，反应炉可以根据情况通过加热器对反应炉内的液体进行加热，非常方便。

作为本发明的一种改进，所述支架包括支架平台、两个侧面挡板、一个背面挡板以及一个斜挡板，所述支架平台的两侧设置有把手。该支架的作用是用于支撑加热器，其次该支架之所以设置为这样的结构，确保支架上的挡板与反应炉中隔板相互配合，确保热裂解固体产物向收集装置移动。

作为本发明的一种改进，所述加热器设置为加热棒，所述加热棒设置在支架上，加热棒插入支架上的每个圆筒内，所述加热棒与支架圆筒之间的缝隙通过固体耐高温材料填充，并通过螺杆套拧紧，挤压固体耐高温材料，使固体耐高温材料与螺杆及加热棒支架之间产生较大的挤压力，从而达到紧密连接加热棒与加热棒支架及密封的作用。即使产生较大的温度变化，也能使之紧密连接和密封。

作为本发明的一种改进，所述反应炉本体内设置有温度传感器和温度控制器，所述裂解装置还包括外加热器，所述外加热器设置在反应炉本体的外侧和/或输送管道的外面。

作为本发明的一种改进，所述输送传动组件包括输送传动器、输送管道，设置在输送管道中的螺杆或者活塞，在动力组件的作用下将物料输送至反应炉。

作为本发明的一种改进，所述螺杆的头部即深入反应炉底部的一端设置有搅拌棒，便于对物料进行搅拌，使得物料反应更加充分。

作为本发明的一种改进，所述冷凝装置设置为冷凝器，由于收集裂解后的气体产物，不能冷凝的气态产物通过冷凝器出口排出，所述收集装置用于收集裂解后的固态产物。

相对于现有技术，本发明的优点如下，1）整个技术方案操作简单，利用率高；2）该技术方案中设置的支架，充分保证了反应炉本体内的密封性，进一步确保反应的顺利进行；3）该技术方案中在反应炉本体内部或者周围或者输送管道外均设置有加热设备，这些为充分的反应提供更好的条件；4）该技术方案不需要保护气体，因此耗能低，经济效益高，该技术方案通过反应炉内的高温液体隔绝空气和氧气，使热裂解在缺氧或无氧的条件下进行；5）液体具有优良的热传导能力，能够轻易达到热裂解需要的较高的热量传递速率（500～1000℃/S），因为液体的比重远比气体大，单位体积液体的热传导速率比气体高很多，可以迅速加热固体生物质，达到热裂解所需的升温速率，由于本技术的热量传递条件较好，具有较高的液态产物生成率（≥40%）；6）该技术方案成本较低，便于大规模的推广应用。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为为支架结构示意图；

图3为反应炉本体侧面结构示意图；

图4为加热棒固定结构示意图；

图5为搅拌棒结构示意图；

图中：1、高温液体，2、反应炉本体，3、螺杆，4、输送管道，5、内加热器，6、外加热器，7、温度传感器，8、温度控制器，9、冷凝器，10、固态产物出口，11、输送传动器，12、电机，13、隔板，14、斜挡板，15、背面挡板，16、侧面挡板，17、收集装置，18、把手，19、搅拌棒，21、加热棒，22、耐高温填充物，23、面板，24、螺杆套，25、支架，26、支架平台，27、收集装置。

具体实施方式

为了加深对本发明的认识和理解，下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明。

实施例1：参见图1、图2，一种功能生物裂解装置，所述裂解装置包括动力组件、与动力组件相连接的输送传动组件、反应设备、以及与反应设备相连接的冷凝装置和收集装置，所述反应炉内设置有高温液体，高温液体隔绝空气和氧气，动力组件将物料经过输送传动组件输送至反应设备，物料在反应设备中利用高温液体隔绝氧气并高速传导热量进行裂解,使得物料在缺氧或无氧的条件下进行裂解，裂解后的产物分别进入冷凝装置和收集装置，所述反应设备包括反应炉本体2、所述反应炉本体内设置有内加热器5、支架25以及隔板13，所述支架25设置在隔板13上，加热器设置在支架25上。在进行生物裂解时，对反应炉内的液体的温度要求比较高，反应炉可以根据情况通过加热器对反应炉内的液体进行加热，非常方便。

实施例2：参见图1-图3，作为本发明的一种改进，所述支架25包括支架平台26、两个侧面挡板16、一个背面挡板15以及一个斜挡板14，所述支架平台26的两侧设置有把手18。该支架的作用是用于支撑加热器，其次该支架之所以设置为这样的结构，确保支架上的挡板与反应炉中隔板相互配合，确保热裂解固体产物向收集装置移动。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例3：参见图1-图4，作为本发明的一种改进，所述内加热器设置为加热棒21，所述加热棒21设置在支架25上，加热棒21插入支架上的每个圆筒内，所述加热棒与支架圆筒之间的缝隙通过固体耐高温材料22填充，并通过螺杆套24拧紧，挤压固体耐高温材料，使固体耐高温材料与螺杆及加热棒支架之间产生较大的挤压力，从而达到紧密连接加热棒与加热棒支架及密封的作用。即使产生较大的温度变化，也能使之紧密连接和密封。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例4：参见图1、图2，作为本发明的一种改进，所述反应炉本体内设置有温度传感器7和温度控制器8，所述裂解装置还包括外加热器6，所述外加热器6设置在反应炉本体2的外侧和/或输送管道4的外面，通过外加热器对反应炉本体或者输送管道内进行加热，及时控制和调整内部温度，使得物料裂解更加充分，提高裂解率。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例5：参见图1、图2，作为本发明的一种改进，所述输送传动组件包括输送传动器11、输送管道4，设置在输送管道中的螺杆，在动力组件的作用下将物料输送至反应炉，所述动力组件设置为电机12，在电机的控制下，输送传动器将物料输送至反应炉本体内部的高温液体下面进行裂解，在输送管道中还可以设置为活塞推杆的结构，同样可以实现将物料输送至反应炉内。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例6：参见图1、图5，作为本发明的一种改进，所述螺杆的头部即深入反应炉底部的一端设置有搅拌棒20，便于对物料进行搅拌，使得物料反应更加充分。其余结构和优点与实施例1完全相同。

实施例7：参见图1，作为本发明的一种改进，所述冷凝装置设置为冷凝器9，由于收集裂解后的气体产物，不能冷凝的气态产物通过冷凝器出口排出，所述收集装置用于收集裂解后的固态产物，通过固态产物出口10排出。其余结构和优点与实施例1完全相同。

工作过程：参见图1-图5，固体生物质首先破碎成最大方向不超过2厘米的粒状、块状或粉末状，固体生物质从输送管道4螺杆或活塞挤入或压入高温液体中，在高温液体中裂解成液态生物质的气态形态，再通过冷凝生成液态生物质，不能冷凝的其他气态产物从冷凝器出口排除，固态产物从故态产物口排除。反应炉本体内的高温液体由内加热器加热，外加热器也可以加热高温液体，也可以没有外加热器。高温液体的温度由温度传感器和温度控制器控制，温度传感器可以是浸入高温液体的，也可以是安装在反应炉壁或炉底的，也可以是非接触式传感器，也可以是内加热器自带的，反应炉内的高温液体隔绝空气和氧气，使热裂解在缺氧或无氧的条件下进行；并且还可以进行高速传导热量，单位体积液体的热传导速率比气体高很多，可以迅速加热固体生物质，达到热裂解所需的升温速率,高温液体的成分可以是：液态锡、液态铅、液态汞、液态铝或者上述多种物质的混合成分以及其他能够在温度范围为450～1000℃间呈稳定状态的液体,反应炉内的温度控制在450～1000℃间。

本发明还可以将实施例2、3、4、5、6、7所述技术特征中的至少一个与实施例1组合，形成新的实施方式。

需要说明的是，上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上作出的等同替换或者替代，均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种利用高温液体的生物质裂解装置，其特征在于,所述裂解装置包括动力组件、与动力组件相连接的输送传动组件、反应设备、以及与反应设备相连接的冷凝装置和收集装置，所述反应设备内有高温液体，动力组件将物料经过输送传动组件输送至反应设备，物料在反应设备中利用高温液体隔绝氧气并高速传导热量进行裂解，使得物料在缺氧或无氧的条件下进行裂解，裂解后的产物分别进入冷凝装置和收集装置。

2.根据权利要求1所述的利用高温液体的生物质裂解装置，其特征在于,所述反应设备包括反应炉本体、所述反应炉本体内设置有内加热器、支架以及隔板，所述支架设置在隔板上，加热器设置在支架上。

3.根据权利要求2所述的利用高温液体的生物质裂解装置，其特征在于，所述支架包括支架平台、两个侧面挡板、一个背面挡板以及一个斜挡板，所述支架平台的两侧设置有把手。

4.根据权利要求3所述的利用高温液体的生物质裂解装置，其特征在于，所述加热器设置为加热棒，所述加热棒设置在支架上。

5.根据权利要求4所述的利用高温液体的生物质裂解装置，其特征在于，所述反应炉本体内设置有温度传感器和温度控制器，所述裂解装置还包括外加热器，所述外加热器设置在反应炉本体的外侧和/或输送管道的外面。

6.根据权利要求5所述的利用高温液体的生物质裂解装置，其特征在于，所述加热棒与支架之间的缝隙通过固体耐高温材料填充，并通过螺杆套拧紧。

7.根据权利要求6所述的利用高温液体的生物质裂解装置，其特征在于，所述输送传动组件包括输送传动器、输送管道，设置在输送管道中的螺杆或者活塞，在动力组件的作用下将物料输送至反应炉。

8.根据权利要求1所述的利用高温液体的生物质裂解装置，其特征在于，所述螺杆的头部即深入反应炉底部的一端设置有搅拌棒。

9.根据权利要求1所述的利用高温液体的生物质裂解装置，其特征在于，所述冷凝装置设置为冷凝器。