CN110184080B - 一种熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的工艺及装置 - Google Patents
一种熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的工艺及装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110184080B CN110184080B CN201910538501.8A CN201910538501A CN110184080B CN 110184080 B CN110184080 B CN 110184080B CN 201910538501 A CN201910538501 A CN 201910538501A CN 110184080 B CN110184080 B CN 110184080B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pyrolysis reaction
- reaction kettle
- molten salt
- biogas residue
- gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 title claims abstract description 107
- 150000002989 phenols Chemical class 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims abstract description 186
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 165
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 67
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000004227 thermal cracking Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 35
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 25
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 15
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 13
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 12
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 11
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000009833 condensation Methods 0.000 claims description 9
- 230000005494 condensation Effects 0.000 claims description 9
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 9
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 8
- 239000010902 straw Substances 0.000 claims description 7
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims description 6
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 claims description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 4
- 244000068988 Glycine max Species 0.000 claims description 3
- 235000010469 Glycine max Nutrition 0.000 claims description 3
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 claims description 3
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 claims description 3
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 claims description 3
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 230000004720 fertilization Effects 0.000 abstract description 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 98
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 5
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 4
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 4
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000012075 bio-oil Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- LHGVFZTZFXWLCP-UHFFFAOYSA-N guaiacol Chemical compound COC1=CC=CC=C1O LHGVFZTZFXWLCP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 2
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 2
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 2
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002154 agricultural waste Substances 0.000 description 1
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 229960001867 guaiacol Drugs 0.000 description 1
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 244000000010 microbial pathogen Species 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000003900 soil pollution Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B53/00—Destructive distillation, specially adapted for particular solid raw materials or solid raw materials in special form
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
- C10B57/00—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general
- C10B57/04—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general using charges of special composition
- C10B57/06—Other carbonising or coking processes; Features of destructive distillation processes in general using charges of special composition containing additives
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/141—Feedstock
- Y02P20/145—Feedstock the feedstock being materials of biological origin
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本申请公开了一种熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的工艺及装置，熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的装置包括沼渣粉碎进料装置、热裂解反应装置和产品收集处理装置，热裂解反应装置包括热解反应釜、设于热解反应釜内的隔离柱、搅拌装置和设于热解反应釜外侧的电加热套，热解反应釜内部空腔为圆柱形结构，隔离柱将热解反应釜内部分隔成圆环柱状空腔结构；热解反应釜内盛有熔盐，沼渣粉碎进料装置的出料口与热解反应釜顶部的沼渣进料口由管路连接，热解反应釜顶部的气体出口与产品收集处理装置的进气口由管路连接。本发明利用熔盐热裂解沼渣代替传统的沼渣施肥方法，熔盐对沼渣残余物热解有催化作用，实现资源的充分利用，提高沼渣残余物的热解产率。
Description
技术领域
本申请涉及一种熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的工艺及装置。
背景技术
我国作为农业资源和畜牧资源较为发达的国家，每年农业废弃物如秸秆等超过7亿吨，而沼气工程作为一种可持续的绿色环保技术可以将这些资源二次利用并转化为可燃性沼气，不仅能改善周围居民的生态环境还能增加经济效益。
但厌氧发酵过程中会形成固体残余物，含有较高的微生物、木质素、蛋白质含量以及大量的重金属元素。直接施肥于田将导致水土污染和细菌传播，且高含量的木质素等有机质未能得到充分的回收和利用，造成资源的浪费。另一方面，农业利用沼渣的规模较小无法满足其大批量的处理。
发明内容
针对现有技术存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的工艺及装置，本申请提供了一种完整、连续、高效、环保的合理处理沼渣残余物并转化为高附加值酚类化合物的工艺体系，实现沼渣资源批量化、无害化的二次利用。
所述的一种熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的装置，其特征在于包括沼渣粉碎进料装置、热裂解反应装置以及产品收集处理装置，所述热裂解反应装置包括热解反应釜、竖直固定设置于热解反应釜内的隔离柱、搅拌装置以及套设于热解反应釜外侧的电加热套，所述热解反应釜内部空腔为圆柱形结构，且隔离柱将热解反应釜内部分隔形成圆环柱状空腔结构；所述热解反应釜内盛有熔盐且热解反应釜顶部设有沼渣进料口和气体出口，所述沼渣进料口和气体出口设置于隔离柱相对的两侧；所述搅拌装置用于对热解反应釜内的熔盐进行搅拌，使熔盐在热解反应釜内环形循环流动；沼渣粉碎进料装置的出料口与热解反应釜顶部的沼渣进料口由管路连接，以向热解反应釜内输送沼渣残余物进行热解反应；热解反应釜顶部的气体出口与产品收集处理装置的进气口由管路连接，热解反应产物从气体出口流出并经产品收集处理装置进行分离、收集、净化。
所述的一种熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的装置，其特征在于所述搅拌装置包括电机和设置于热解反应釜内部的车轮式搅拌器，所述车轮式搅拌器包括搅拌主杆以及在搅拌主杆的径向外侧沿圆周等间隔设置的若干搅拌叶片，所述电机设置于热解反应釜外侧，电机的输出轴水平穿过电加热套和热解反应釜侧壁并与所述搅拌主杆固定连接；在电机的驱动作用下，搅拌主杆外侧的搅拌叶片在竖直方向上圆周转动，并对热解反应釜内的熔盐搅动，使熔盐在热解反应釜内环形循环流动。
所述的一种熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的装置，其特征在于所述电机的输出轴位于热解反应釜内熔盐的上方；在电机的驱动作用下，转动的搅拌叶片位于搅拌主杆的正下方时，所述搅拌叶片远离搅拌主杆的一端浸没在熔盐内并与热解反应釜底部内壁相靠近，使热解反应釜底部沉积的沼渣残余物能够被搅拌叶片搅翻至熔盐的上方。
所述的一种熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的装置，其特征在于所述搅拌主杆径向外侧的搅拌叶片位于所述沼渣进料口的正下方，使经沼渣进料口向热解反应釜内输送的沼渣残余物，能够被转动的搅拌叶片压送至熔盐液面以下。
所述的一种熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的装置，其特征在于还包括热电偶和电气控制显示系统，所述热电偶的下部测温端伸入至热解反应釜内的熔盐内部，热电偶的上部从热解反应釜内穿出并与电气控制显示系统电路连接，热电偶检测的熔盐温度能够被电气控制显示系统接收显示；所述电气控制显示系统与热解反应釜外侧的电加热套信号连接，通过电气控制显示系统接收的温度数值，反馈并控制电加热套的加热功率大小。
所述的一种熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的装置，其特征在于所述沼渣粉碎进料装置包括依次管路连接的粉碎机、干燥箱和螺旋进料器，所述螺旋进料器的出料口与热解反应釜顶部的沼渣进料口由管路连接；所述热解反应釜上设有用于向熔盐内通入空气或N2的辅助进气管。
所述的一种熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的装置，其特征在于所述干燥箱包括干燥箱本体以及套设于干燥箱本体外侧的换热夹层，所述换热夹层上设置有热流体进口和热流体出口；所述产品收集处理装置包括冷凝装置、气体燃烧装置和尾气净化装置，热解反应釜顶部的气体出口与冷凝装置的进气口由管路连接，冷凝装置的出气口与气体燃烧装置的进气口由管路连接，所述气体燃烧装置上设置有用于通入空气的进气管，气体燃烧装置的出气口与所述换热夹层上的热流体进口由管路连接，换热夹层上的热流体出口与尾气净化装置的进气口由管路连接，从所述尾气净化装置内排出净化灰分颗粒后的洁净尾气。
所述的一种熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的装置，其特征在于所述冷凝装置包括两级串联的冷凝器，一级冷凝器的侧部进气口与热解反应釜顶部的气体出口由管路连接，一级冷凝器的上部出气口与二级冷凝器的侧部进气口由管路连接，二级冷凝器的顶部出气口与所述气体燃烧装置的进气口由管路连接，一级冷凝器和二级冷凝器的底部均排出冷凝液化后的热解反应产物。
一种熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的工艺，其特征在于包括以下步骤：
S1：由电加热套加热控制热解反应釜内的熔盐温度在400~500℃，沼渣残余物通过沼渣粉碎进料装置进行粉碎、干燥后，输送进入热解反应釜内的熔盐中，所述沼渣残余物与熔盐在无氧条件下充分接触进行热解反应，沼渣残余物分解形成有机挥发物和生物炭；
S2：步骤S1热解反应生成的有机挥发物经热解反应釜顶部的气体出口排出，并进入到冷凝装置进行冷凝分离得到高附加值的含酚生物油和小分子热解气，小分子热解气输送至气体燃烧装置进行气体燃烧，燃烧后的气体由尾气净化装置净化后，排出洁净尾气；
S3：当热解反应釜内熔盐发生积碳造成热解反应效率下降时，停止输入沼渣残余物进行热解反应，打开热解反应釜上的辅助进气管吹入空气以将熔盐内的积碳燃烧除去；
S4：热解反应釜内熔盐的积碳去除完成后，将辅助进气管通入的气体切换至N2，将热解反应釜内的空气吹扫干净后，重复步骤S1~步骤S2的操作过程，以实现热解反应的连续稳定进行。
所述的一种熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的工艺，其特征在于所述熔盐为质量比为1-3 : 1 : 0.16-7的Li2CO3、Na2CO3和K2CO3的混合物；步骤S1中，熔盐的温度在450℃；所述沼渣残余物为农林生物质在厌氧发酵过程中产生的固体残余物，所述农林生物质为木料、玉米秸秆、大豆秸秆中的至少一种。
相对于现有技术，本申请取得的有益效果是：
1）针对现有技术中，农林生物质在厌氧发酵形成的沼渣残余物资源的不合理利用，本申请介绍了一套完整、连续的资源化处理工艺，将干燥粉碎后的沼渣残余物均匀输送至特制熔盐热解反应釜中进行热解反应，并分解形成有机挥发物和生物炭，有机挥发物经冷凝处理后可得到高附值的含酚生物油和小分子热解气。
2）本发明利用熔盐热裂解沼渣代替传统的沼渣施肥方法，实现了资源的充分利用；熔盐层中的碱金属离子对沼渣残余物的热解过程有催化作用，能提高酚类化合物的选择性，从而获得更多的苯酚、愈创木酚等产品。
3）本申请的结构中，利用螺旋进料器、车轮式搅拌器及热解反应釜内部为圆环柱状空腔结构，使得沼渣残余物与熔盐得以充分接触，热解效果更佳；同时，有机挥发物经冷凝处理后可得到高附值的含酚生物油和小分子热解气时，小分子热解气可进行燃烧利用，燃烧产生的热量通过干燥箱对沼渣残余物进行干燥，燃烧产生的热量得以回收利用，更好地解决了整个工艺的能耗问题。
4）本申请提供的熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的工艺，工艺过程简易、成本低廉、反应迅速、安全环保，能连续处理沼渣残余物并制备出高产量、高附加值的酚类化合物。
5）沼渣残余物中致病微生物，于干燥箱进行干燥的过程以及在熔盐内进行热解反应的过程，基本被彻底灭杀，保证产品的安全性。本申请提供的熔融热解沼渣残余物并制备苯酚类化合物的工艺，利用熔盐作为传热介质和催化剂，能对生物质基沼渣残余物进行无氧高温热裂解处理，生成具有高附加值的含酚生物油以及高热值的裂解气，该系统为沼渣残余物的工业化处理提供了技术支持。
附图说明
图1为本申请熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的装置的连接结构示意图；
图2为本申请热解反应釜的截面结构示意图；
图3为本申请热解反应釜的俯视剖面图；
图中：1-螺旋进料器，2-电机，3-车轮式搅拌器，4-干燥箱，5-热解反应釜，501-隔离柱，6-热电偶，7-气体出口，8-电气控制显示系统，9-尾气净化装置，10-气体燃烧装置，11-一级冷凝器，12-二级冷凝器。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例：对照图1~3
一种熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的装置，包括沼渣粉碎进料装置、热裂解反应装置以及产品收集处理装置。
沼渣粉碎进料装置包括依次管路连接的粉碎机、干燥箱4和螺旋进料器1，所述螺旋进料器1的出料口与热解反应釜5顶部的沼渣进料口由管路连接；螺旋进料器1是一种在保证气密性的同时能够连续旋转的进料器，能将沼渣残余物均匀且不间断的输送进入熔盐热解反应釜5中。所述干燥箱4包括干燥箱本体以及套设于干燥箱本体外侧的换热夹层，所述换热夹层上设置有热流体进口和热流体出口。
产品收集处理装置包括冷凝装置、气体燃烧装置10和尾气净化装置9，热解反应釜5顶部的气体出口7与冷凝装置的进气口由管路连接，冷凝装置的出气口与气体燃烧装置10的进气口由管路连接，所述气体燃烧装置10上设置有用于通入空气的进气管（需要对气体燃烧装置10进行加热升温，并向气体燃烧装置10内通入空气和冷凝装置排出的小分子热解气，小分子热解气与空气在气体燃烧装置10内进行气体燃烧，气体燃烧装置10可采用气化炉，所述气化炉的外侧套设有用于对其进行加热的管式加热炉），气体燃烧装置10的出气口与所述换热夹层上的热流体进口由管路连接，换热夹层上的热流体出口与尾气净化装置9的进气口由管路连接，从所述尾气净化装置9内排出净化后的洁净尾气。气体燃烧装置10排出的高温气体进入到干燥箱本体外侧的换热夹层内，对干燥箱本体内的沼渣残余物进行换热干燥。
为确保裂解产物得到有效分离，所述冷凝装置包括两级串联的冷凝器，一级冷凝器11的侧部进气口与热解反应釜5顶部的气体出口7由管路连接，一级冷凝器11的上部出气口与二级冷凝器12的侧部进气口由管路连接，二级冷凝器12的顶部出气口与所述气体燃烧装置10的进气口由管路连接，一级冷凝器11和二级冷凝器12的底部均排出冷凝液化后的热解反应产物。
热裂解反应装置包括热解反应釜5、竖直固定设置于热解反应釜5内的隔离柱501、搅拌装置以及套设于热解反应釜5外侧的电加热套，所述热解反应釜5内部空腔为圆柱形结构，且隔离柱501将热解反应釜5内部分隔形成圆环柱状空腔结构。
所述热解反应釜5内盛有熔盐且热解反应釜5顶部设有沼渣进料口和气体出口7，所述沼渣进料口和气体出口7设置于隔离柱501相对的两侧。所述搅拌装置用于对热解反应釜5内的熔盐进行搅拌，使熔盐在热解反应釜5内环形循环流动；所述热解反应釜5上还设有用于向熔盐内通入空气或N2的辅助进气管。
对照图2和图3，本申请的装置还包括热电偶6和电气控制显示系统8，所述热电偶6的下部测温端伸入至热解反应釜5内的熔盐内部，热电偶6的上部从热解反应釜5内穿出并与电气控制显示系统8电路连接，热电偶6检测的熔盐温度能够被电气控制显示系统8接收显示；所述电气控制显示系统8与热解反应釜5外侧的电加热套信号连接，通过电气控制显示系统8接收的温度数值，反馈并控制电加热套的加热功率大小。电气控制显示系统8通过热电偶6对热解反应釜5内部的熔盐温度进行监控，并利用电加热套为热解反应釜5补充热能以达到其内部熔盐温度稳定。
对照图1，热解反应釜5顶部的沼渣进料口螺旋进料器1的出料口由管路连接，以向热解反应釜5内输送沼渣残余物进行热解反应；热解反应釜5顶部的气体出口7与一级冷凝器11的侧部进气口由管路连接，热解反应产物从气体出口7流出并依次进入一级冷凝器11和二级冷凝器12进行冷凝，一级冷凝器11和二级冷凝器12的底部均排出冷凝液化后的高酚类生物油，二级冷凝器12顶部排出未冷凝的小分子热解气（由于小分子热解气中氢气、一氧化碳和甲烷的含量较高，可通过气体燃烧释放热能并应用于干燥粉碎过程，实现沼渣裂解气资源的二次利用），所述小分子热解气进入气体燃烧装置10进行气体燃烧以回收热量，最后经尾气净化装置9处理后排出洁净尾气。
对照图2和图3，所述搅拌装置包括电机2和设置于热解反应釜5内部的车轮式搅拌器3，所述车轮式搅拌器3包括搅拌主杆以及在搅拌主杆的径向外侧沿圆周等间隔设置的若干搅拌叶片，所述电机2设置于热解反应釜5外侧，电机2的输出轴水平穿过电加热套和热解反应釜5侧壁并与所述搅拌主杆固定连接（电机2的输出轴可通过相应的轴承固定在热解反应釜5的侧壁上）；在电机2的驱动作用下，搅拌主杆外侧的搅拌叶片在竖直方向上圆周转动，并对热解反应釜5内的熔盐搅动，使熔盐在热解反应釜5内环形循环流动（由于隔离柱501将热解反应釜5内部分隔形成圆环柱状空腔结构，在车轮式搅拌器3的搅拌作用下，熔盐易于在热解反应釜5内形成环形流动）。
其中，所述电机2的输出轴位于热解反应釜5内熔盐的上方，所述搅拌主杆径向外侧的搅拌叶片位于所述沼渣进料口的正下方，使经沼渣进料口向热解反应釜5内输送的沼渣残余物，能够被转动的搅拌叶片压送至熔盐液面以下。在电机2的驱动作用下，转动的搅拌叶片位于搅拌主杆的正下方时，所述搅拌叶片远离搅拌主杆的一端浸没在熔盐内并与热解反应釜5底部内壁相靠近，使热解反应釜5底部沉积的沼渣残余物能够被搅拌叶片搅翻至熔盐的上方。
通过电机2驱动车轮式搅拌器3对热解反应釜5内的熔盐进行搅动，由于沼渣进料口位于车轮式搅拌器3的正上方，投入到热解反应釜5内的沼渣残余物可被车轮式搅拌器3的搅拌叶片压至熔盐液面以下。同时，搅拌叶片下端与热解反应釜5底部内壁之间的间隔较小，搅拌叶片将底层的新鲜熔盐搅动至表面，使熔盐上、下部实现翻转混合，提高沼渣残余物与熔盐介质的接触面积，避免沼渣残余物在进料口下方的位置堆积。
同时，隔离柱501将热解反应釜5内部分隔形成圆环柱状空腔结构，圆环柱状空腔结构结合车轮式搅拌器3的搅动方式，促进反应器内部熔盐流动性和循环性，更好地保证沼渣残余物与熔盐均匀接触。
按照上述熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的装置，进行制备苯酚类化合物的工艺包括以下步骤：
S1：向热解反应釜5内加入质量比为1-3 : 1 : 0.16-7的Li2CO3、Na2CO3和K2CO3混合熔盐并密封装置；控制加热夹套，使热解反应釜5内的熔盐温度升温至450℃。沼渣残余物通过粉碎机粉碎后，进行到干燥箱4内干燥除水后，通过螺旋进料器1输送进入热解反应釜5内，同时开始电机2驱动车轮式搅拌器3对热解反应釜5内熔盐搅动，使所述沼渣残余物与熔盐在无氧条件下充分接触进行热解反应，沼渣残余物分解形成有机挥发物和生物炭。反应过程中电气控制显示系统8通过热电偶6对熔盐温度进行监控，并利用电加热套为系统补充热能以达到熔盐温度稳定。其中，沼渣残余物为农林生物质在厌氧发酵过程中产生的固体残余物，所述农林生物质为木料、玉米秸秆、大豆秸秆中的至少一种。
S2：步骤S1热解反应生成的有机挥发物经热解反应釜5顶部的气体出口7排出，依次进入一级冷凝器11和二级冷凝器12进行冷凝，一级冷凝器11和二级冷凝器12的底部均排出冷凝液化后的高酚类生物油，二级冷凝器12顶部排出未冷凝的小分子热解气，所述小分子热解气进入气体燃烧装置10进行气体燃烧以回收热量，气体燃烧装置10排出的高温气体通过干燥箱4的换热夹层对沼渣残余物进行干燥换热，所述换热夹层排出的换热后的高温气体再通过尾气净化装置9处理后排出洁净尾气。
S3：当热解反应釜5内熔盐发生积碳造成热解反应效率下降时，停止输入沼渣残余物进行热解反应，打开热解反应釜5上的辅助进气管吹入空气以将熔盐内的积碳燃烧除去；
S4：热解反应釜5内熔盐的积碳去除完成后，将辅助进气管通入的气体切换至N2，将热解反应釜5内的空气吹扫干净后，重复步骤S1~步骤S2的操作过程，以实现热解反应的连续稳定进行。连续式反应可以维持热解反应釜5内部无氧的环境，因此在裂解过程中无需通入氮气处理。
本发明沼渣残余物热解反应的过程是：沼渣残余物在热解反应釜5内热解形成有机挥发物和生物炭，生物炭沉积在热解反应釜5内，有机挥发物从热解反应釜5内以气体的形式排出，所述有机挥发物包括大部分的高酚类生物油和少量的小分子热解气，有机挥发物再通过两级冷凝过程回收收集其中的高酚类生物油，不凝性的小分子热解气（主要成分CO、甲烷和氢气）再通过气体燃烧装置10进行燃烧，通过燃烧基本生成高温的CO2和水蒸气，所述高温的CO2和水蒸气中携带少量的灰分颗粒物，对干燥箱4进行供热后，再通过尾气净化装置9进行冷却、并吸收净化其中的灰分颗粒物，并从尾气净化装置9排出洁净的尾气。
所述尾气净化装置9可采用现有常规的喷淋吸收塔，喷淋吸收塔内部设有填料，喷淋吸收塔上部通入自来水，气体燃烧装置10排出的高温的CO2和水蒸气对干燥箱4进行供热后，从喷淋吸收塔的下部通入并与所述自来水在喷淋吸收塔内进行逆向接触，自来水对所述高温的CO2和水蒸气中携带少量的灰分颗粒物进行吸收净化，并对所述高温的CO2和水蒸气进行一定的降温，最后从尾气净化装置9排出洁净的尾气。
本说明书所述的内容仅仅是对发明构思实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式。
Claims (7)
1.一种熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的装置，其特征在于包括沼渣粉碎进料装置、热裂解反应装置以及产品收集处理装置，所述热裂解反应装置包括热解反应釜（5）、竖直固定设置于热解反应釜（5）内的隔离柱（501）、搅拌装置以及套设于热解反应釜（5）外侧的电加热套，所述热解反应釜（5）内部空腔为圆柱形结构，且隔离柱（501）将热解反应釜（5）内部分隔形成圆环柱状空腔结构；所述热解反应釜（5）内盛有熔盐且热解反应釜（5）顶部设有沼渣进料口和气体出口（7），所述沼渣进料口和气体出口（7）设置于隔离柱（501）相对的两侧；所述搅拌装置用于对热解反应釜（5）内的熔盐进行搅拌，使熔盐在热解反应釜（5）内环形循环流动；
沼渣粉碎进料装置的出料口与热解反应釜（5）顶部的沼渣进料口由管路连接，以向热解反应釜（5）内输送沼渣残余物进行热解反应；热解反应釜（5）顶部的气体出口（7）与产品收集处理装置的进气口由管路连接，热解反应产物从气体出口（7）流出并经产品收集处理装置进行分离、收集、净化；
所述搅拌装置包括电机（2）和设置于热解反应釜（5）内部的车轮式搅拌器（3），所述车轮式搅拌器（3）包括搅拌主杆以及在搅拌主杆的径向外侧沿圆周等间隔设置的若干搅拌叶片，所述电机（2）设置于热解反应釜（5）外侧，电机（2）的输出轴水平穿过电加热套和热解反应釜（5）侧壁并与所述搅拌主杆固定连接；在电机（2）的驱动作用下，搅拌主杆外侧的搅拌叶片在竖直方向上圆周转动，并对热解反应釜（5）内的熔盐搅动，使熔盐在热解反应釜（5）内环形循环流动；
所述电机（2）的输出轴位于热解反应釜（5）内熔盐的上方；在电机（2）的驱动作用下，转动的搅拌叶片位于搅拌主杆的正下方时，所述搅拌叶片远离搅拌主杆的一端浸没在熔盐内并与热解反应釜（5）底部内壁相靠近，使热解反应釜（5）底部沉积的沼渣残余物能够被搅拌叶片搅翻至熔盐的上方；
所述搅拌主杆径向外侧的搅拌叶片位于所述沼渣进料口的正下方，使经沼渣进料口向热解反应釜（5）内输送的沼渣残余物，能够被转动的搅拌叶片压送至熔盐液面以下；
所述热解反应釜（5）上设有用于向熔盐内通入空气或N2的辅助进气管。
2.如权利要求1所述的一种熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的装置，其特征在于还包括热电偶（6）和电气控制显示系统（8），所述热电偶（6）的下部测温端伸入至热解反应釜（5）内的熔盐内部，热电偶（6）的上部从热解反应釜（5）内穿出并与电气控制显示系统（8）电路连接，热电偶（6）检测的熔盐温度能够被电气控制显示系统（8）接收显示；所述电气控制显示系统（8）与热解反应釜（5）外侧的电加热套信号连接，通过电气控制显示系统（8）接收的温度数值，反馈并控制电加热套的加热功率大小。
3.如权利要求1所述的一种熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的装置，其特征在于所述沼渣粉碎进料装置包括依次管路连接的粉碎机、干燥箱（4）和螺旋进料器（1），所述螺旋进料器（1）的出料口与热解反应釜（5）顶部的沼渣进料口由管路连接。
4.如权利要求3所述的一种熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的装置，其特征在于所述干燥箱（4）包括干燥箱本体以及套设于干燥箱本体外侧的换热夹层，所述换热夹层上设置有热流体进口和热流体出口；
所述产品收集处理装置包括冷凝装置、气体燃烧装置（10）和尾气净化装置（9），热解反应釜（5）顶部的气体出口（7）与冷凝装置的进气口由管路连接，冷凝装置的出气口与气体燃烧装置（10）的进气口由管路连接，所述气体燃烧装置（10）上设置有用于通入空气的进气管，气体燃烧装置（10）的出气口与所述换热夹层上的热流体进口由管路连接，换热夹层上的热流体出口与尾气净化装置（9）的进气口由管路连接，从所述尾气净化装置（9）内排出净化灰分颗粒后的洁净尾气。
5.如权利要求4所述的一种熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的装置，其特征在于所述冷凝装置包括两级串联的冷凝器，一级冷凝器（11）的侧部进气口与热解反应釜（5）顶部的气体出口（7）由管路连接，一级冷凝器（11）的上部出气口与二级冷凝器（12）的侧部进气口由管路连接，二级冷凝器（12）的顶部出气口与所述气体燃烧装置（10）的进气口由管路连接，一级冷凝器（11）和二级冷凝器（12）的底部均排出冷凝液化后的热解反应产物。
6.一种基于权利要求1-5任一所述装置的熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的工艺，其特征在于包括以下步骤：
S1：由电加热套加热控制热解反应釜（5）内的熔盐温度在400~500℃，沼渣残余物通过沼渣粉碎进料装置进行粉碎、干燥后，输送进入热解反应釜（5）内的熔盐中，所述沼渣残余物与熔盐在无氧条件下充分接触进行热解反应，沼渣残余物分解形成有机挥发物和生物炭；
S2：步骤S1热解反应生成的有机挥发物经热解反应釜（5）顶部的气体出口（7）排出，并进入到冷凝装置进行冷凝分离得到高附加值的含酚生物油和小分子热解气，小分子热解气输送至气体燃烧装置（10）进行气体燃烧，燃烧后的气体由尾气净化装置（9）净化后，排出洁净尾气；
S3：当热解反应釜（5）内熔盐发生积碳造成热解反应效率下降时，停止输入沼渣残余物进行热解反应，打开热解反应釜（5）上的辅助进气管吹入空气以将熔盐内的积碳燃烧除去；
S4：热解反应釜（5）内熔盐的积碳去除完成后，将辅助进气管通入的气体切换至N2，将热解反应釜（5）内的空气吹扫干净后，重复步骤S1~步骤S2的操作过程，以实现热解反应的连续稳定进行。
7.如权利要求6所述的工艺，其特征在于所述熔盐为质量比为1-3 : 1 : 0.16-7的Li2CO3、Na2CO3和K2CO3的混合物；步骤S1中，熔盐的温度在450℃；所述沼渣残余物为农林生物质在厌氧发酵过程中产生的固体残余物，所述农林生物质为木料、玉米秸秆、大豆秸秆中的至少一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910538501.8A CN110184080B (zh) | 2019-06-20 | 2019-06-20 | 一种熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的工艺及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910538501.8A CN110184080B (zh) | 2019-06-20 | 2019-06-20 | 一种熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的工艺及装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110184080A CN110184080A (zh) | 2019-08-30 |
| CN110184080B true CN110184080B (zh) | 2024-05-24 |
Family
ID=67722617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910538501.8A Active CN110184080B (zh) | 2019-06-20 | 2019-06-20 | 一种熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的工艺及装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110184080B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113372935A (zh) * | 2021-07-15 | 2021-09-10 | 浙江工业大学 | 一种电解强化熔盐热裂解生物质的工艺及装置 |
| CN113652701B (zh) * | 2021-07-15 | 2022-05-27 | 浙江工业大学 | 一种电解耦合熔盐热解生物质制取电极炭的工艺及装置 |
| CN114717015B (zh) * | 2022-04-05 | 2023-10-24 | 昆明理工大学 | 有机废物协同熔盐制炭基材料联产燃气的方法与装置 |
| CN114860009B (zh) * | 2022-05-16 | 2023-04-07 | 华中科技大学 | 一种热电一体化处理系统及方法 |
| CN114939332A (zh) * | 2022-06-15 | 2022-08-26 | 浙江工业大学 | 一种熔盐鼓泡喷淋除焦的方法及装置 |
| CN115283400A (zh) * | 2022-08-12 | 2022-11-04 | 上海康思特新材料有限公司 | 工业废盐三流体富氧处理装置及系统和工艺 |
| CN115975656A (zh) * | 2023-01-18 | 2023-04-18 | 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 | 一种沼渣催化热解制备单环芳香烃并联产含氮热解炭的系统及方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101875845A (zh) * | 2010-07-08 | 2010-11-03 | 浙江工业大学 | 利用农作物秸秆联产生物油和生物炭的工艺及专用装置 |
| CN102517054A (zh) * | 2011-11-29 | 2012-06-27 | 华南农业大学 | 一种农林生物质连续热解及产物分段收集净化装置与方法 |
| CN104399732A (zh) * | 2014-04-17 | 2015-03-11 | 大连理工大学 | 熔融盐热解固体废弃物装置及其方法 |
| CN109251754A (zh) * | 2018-09-05 | 2019-01-22 | 浙江工业大学 | 一种电解强化生物质热裂解小型实验装置及热裂解方法 |
| CN210151029U (zh) * | 2019-06-20 | 2020-03-17 | 浙江工业大学 | 一种熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的装置 |
-
2019
- 2019-06-20 CN CN201910538501.8A patent/CN110184080B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101875845A (zh) * | 2010-07-08 | 2010-11-03 | 浙江工业大学 | 利用农作物秸秆联产生物油和生物炭的工艺及专用装置 |
| CN102517054A (zh) * | 2011-11-29 | 2012-06-27 | 华南农业大学 | 一种农林生物质连续热解及产物分段收集净化装置与方法 |
| CN104399732A (zh) * | 2014-04-17 | 2015-03-11 | 大连理工大学 | 熔融盐热解固体废弃物装置及其方法 |
| CN109251754A (zh) * | 2018-09-05 | 2019-01-22 | 浙江工业大学 | 一种电解强化生物质热裂解小型实验装置及热裂解方法 |
| CN210151029U (zh) * | 2019-06-20 | 2020-03-17 | 浙江工业大学 | 一种熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 傅天民，张奇编译.《滚动轴承应用设计图集》.国防工业出版社,1991,正文第120页. * |
| 李永海编著.《面包制作技术问答》.中国食品出版社,1988,正文第208页. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110184080A (zh) | 2019-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110184080B (zh) | 一种熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的工艺及装置 | |
| CN109226188B (zh) | 一种水热碳化耦合厌氧消化处理餐厨垃圾的方法 | |
| CN110451754A (zh) | 一种油泥热解的无害化处理方法 | |
| CN102311743A (zh) | 生物质微波裂解循环综合处理方法和设备 | |
| CN1863606A (zh) | 在球式炉中的有机废料的热解 | |
| JP2012136672A (ja) | 減圧熱分解処理装置及び連続油化炭化設備 | |
| CN107513389B (zh) | 可腐垃圾处理的碳化装置 | |
| CN106753502B (zh) | 一种用废橡胶和/或废塑料生产汽油、柴油和炭黑的方法 | |
| CN103666505A (zh) | 一种生活垃圾或有机废弃物减量化和能源化的设备 | |
| CN103894393B (zh) | 一种餐厨垃圾水热处理方法及装置 | |
| CN108326012B (zh) | 多元物料协同气化方法及其系统 | |
| CN110066083B (zh) | 污泥热解资源化系统及热解方法 | |
| CN104560072A (zh) | 有机废弃物热解系统和热解方法 | |
| CN102071042A (zh) | 智能化生物质及其废弃物连续快速微波裂解装置 | |
| CN102432151A (zh) | 污泥资源化处置工艺 | |
| CN202193756U (zh) | 生物质微波裂解循环综合处理设备 | |
| JP5176016B2 (ja) | 過熱水蒸気連続再資源化処理装置 | |
| CN102459516A (zh) | 裂解气化有机废物的新方法 | |
| CN105710114B (zh) | 一种生活垃圾及农林废弃物炭化循环综合处理系统及方法 | |
| CN111944546B (zh) | 一种用于处理有机固体废料的可移动式集装箱系统 | |
| CN1962818B (zh) | 快速热裂解技术制取生物质油的方法 | |
| CN211367362U (zh) | 一种污泥裂解处理装置 | |
| CN210151029U (zh) | 一种熔盐热解沼渣并制备苯酚类化合物的装置 | |
| CN107245435B (zh) | 一种难生化有机固废热解-生化耦合产甲烷的装置与方法 | |
| CN214400192U (zh) | 一种市政污泥热解处理系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |