CN116850903A - 一种在线提升固体反应活性的气固反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种在线提升固体反应活性的气固反应器，包括反应器内筒，反应器内筒分为活化段和反应段，活化段上连接有固体颗粒供入装置、反应气体供入装置、以及高温气流供入装置，反应段上连接有产物气体导出装置、供热系统、以及固体颗粒排出装置，其中，供入活化段的固体颗粒先与底部供入的高温气流接触被活化，提高了反应活性，之后与反应气体接触开始反应。本气固反应器能将固体颗粒在线活化处理，有效地提高了最终产物的价值，提升了反应器的效率；最大程度上节约了外部能源，同时有效解决了一些气固反应在实际中遇到的问题；实现了固体颗粒与反应气体的有组织接触，固体颗粒的活性可控、消耗可控，降低了设备维护要求和综合处理费用。
Description
技术领域
本发明涉及固体废弃物资源化利用技术领域，具体涉及一种在线提升固体反应活性的气固反应器。
背景技术
气固反应是现实中应用非常多的一类反应，例如烟气净化、催化剂和气体的反应、固体粉末的气化、燃烧反应、重整反应等等。目前用于气固反应的反应器包括固定床、流化床、移动床等。对于固体颗粒燃烧来说，反应器的任务是确保气-固接触良好，目标反应发生完全，并不考虑改变固体颗粒的性能。但是有一类气固反应是产生可燃气体的，例如挥发分与催化剂的重整反应、碳粉的气化反应，产生的可燃气的热值和组分都是有要求的，要求不能降低产生的可燃气的热值。此外，还需要反应器密封、不能泄露，否则会引发火灾。重要地，气固反应器还需要保持固体的反应活性，失活的固体颗粒需要及时的更换。
现有固定床反应器适合非工业化的气化反应、燃烧反应、催化剂反应，但是无法保障固体催化剂的活性，更换也特别麻烦。例如在费托合成中，催化剂形成的固定床要注意冷却，使用一定时间后必须完全更换，不能维持催化剂的活性。再例如流化床适合气化、燃烧和催化反应，但是磨损严重，且不能维持催化剂的活性。移动床反应器，有望在反应过程维持催化活性，但是传统的移动床反应器难以实现气固直接的有组织接触，固体颗粒的活性和消耗无法进行精准控制。此外，现有固定床反应器还存在换热器加热复杂、设备维护要求高的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种在线提升固体反应活性的气固反应器。
本发明提供了一种在线提升固体反应活性的气固反应器，具有这样的特征，包括：反应器内筒，沿水平方向分为活化段和反应段；固体颗粒供入装置，与活化段的头端连接，用于供入用作反应原料或催化剂的固体颗粒；反应气体供入装置，与活化段的头端或尾端连接，用于供入反应气体；高温气流供入装置，设置在活化段的底部，用于从底部供入高温气流来对活化段内的固体颗粒进行活化；产物气体导出装置，与反应段的尾端连接，用于导出固体颗粒和反应气体反应后的产物气体；供热系统，设置在反应段的外侧，用于供给反应段所需的热源，并通过热源从反应段的外侧对内部的固体颗粒和反应气体进行加热和保温；以及固体颗粒排出装置，与反应段的尾端连接，用于将反应后的固体颗粒冷却并排出；其中，活化段的长度为L1，反应段的长度为L2，活化段和反应段的长度比L1/L2＝0.35-0.5，活化段的外侧和反应段的外侧采用由保温材料制成的隔热层相隔开。
在本发明提供的在线提升固体反应活性的气固反应器中，还可以具有这样的特征：反应器内筒为回转窑，固体颗粒在反应器内筒内由反应器内筒回转带动前进。
在本发明提供的在线提升固体反应活性的气固反应器中，还可以具有这样的特征：所述反应器内设有固体颗粒推动装置，包括设置在反应器内筒中的螺旋叶片和驱动螺旋叶片旋转的电机；其中，固体颗粒在反应器内筒内通过固体颗粒推动装置推动前进。
在本发明提供的在线提升固体反应活性的气固反应器中，还可以具有这样的特征：活化段的筒壁上均匀开设有孔隙，孔隙的大小是固体颗粒平均尺寸的0.35-0.7倍，开孔率为15％-25％。
在本发明提供的在线提升固体反应活性的气固反应器中，还可以具有这样的特征：活化段内的固体颗粒铺面与轴线的夹角α≥90°。
在本发明提供的在线提升固体反应活性的气固反应器中，还可以具有这样的特征：活化段内高温气流进入弧面与轴线的夹角β＝30～45°，高温气流进入弧面以外的圆周部分其上的孔隙被保温材料遮盖。
在本发明提供的在线提升固体反应活性的气固反应器中，还可以具有这样的特征：固体颗粒供入装置为螺旋给料机、溜槽给料机、或设有下料斗的星型给料机。
在本发明提供的在线提升固体反应活性的气固反应器中，还可以具有这样的特征：供热系统为加热夹套，加热夹套具有加热气流进口和加热气流出口且内部流通加热气流。
在本发明提供的在线提升固体反应活性的气固反应器中，还可以具有这样的特征：反应段的尾端顶部设有连接产物气体导出装置的产物气体排出口，产物气体排出口处设有避免固体颗粒被带入产物气流中的颗粒阻挡装置。
在本发明提供的在线提升固体反应活性的气固反应器中，还可以具有这样的特征：固体颗粒排出装置为设有水冷夹套的螺旋出料机，或者为设有水冷或风冷夹套的回转冷却筒。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的在线提升固体反应活性的气固反应器，包括反应器内筒，反应器内筒沿水平方向分为活化段和反应段，活化段上连接有固体颗粒供入装置、反应气体供入装置、以及高温气流供入装置，反应段上连接有产物气体导出装置、供热系统、以及固体颗粒排出装置，其中，供入活化段的固体颗粒先与底部供入的高温气流接触被活化，提高了反应活性，之后与反应气体接触开始反应。本气固反应器能将固体颗粒在线活化处理，发挥了固体颗粒的作用，促进了气固间的化学反应，使得产物气体品质高，有效地提高了最终产物的价值，提升了反应器的效率；最大程度上节约了外部能源，同时有效解决了一些气固反应在实际中遇到的问题；实现了固体颗粒与反应气体的有组织接触，固体颗粒的活性可控、消耗可控，降低了设备维护要求，进一步降低了综合处理费用。
附图说明
图1是本发明的实施例1中在线提升固体反应活性的气固反应器的结构示意图；
图2是图1在反应器内筒的活化段处的剖视图；
图3是本发明的实施例1中活化段的孔隙、内部固体颗粒的分布以及高温气流进入角度的示意图；
图4是本发明的实施例2中在线提升固体反应活性的气固反应器的结构示意图。
附图标记说明：
1固体颗粒；2传输带；3料仓；10反应器内筒；11活化段；111孔隙；12反应段；20固体颗粒供入装置；30反应气体供入装置；40高温气流供入装置；50产物气体导出装置；60供热系统；61加热气流进口；62加热气流出口；70固体颗粒排出装置；80隔热层；90固体颗粒推动装置；91螺旋叶片；92电机。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明作具体阐述。
实施例1
图1是在线提升固体反应活性的气固反应器的结构示意图。
如图1所示，本实施例提供了一种在线提升固体反应活性的气固反应器，包括反应器内筒10、固体颗粒供入装置20、反应气体供入装置30、高温气流供入装置40、产物气体导出装置50、供热系统60、以及固体颗粒排出装置70。
反应器内筒10水平设置，并沿头端往尾端方向分为活化段11和反应段12。活化段11的长度为L1，反应段12的长度为L2，活化段11和反应段12的长度比L1/L2＝0.35-0.5。活化段11上连接固体颗粒供入装置20、反应气体供入装置30、以及高温气流供入装置40。反应段12上连接产物气体导出装置50、供热系统60、以及固体颗粒排出装置70。活化段11的外侧和反应段12的外侧采用由保温材料制成的隔热层80相隔开。活化段11内高温气流进入弧面以外的圆周部分其上的孔隙被隔热层80所遮盖。
图2是图1在反应器内筒10的活化段11处的剖视图。
如图1和图2所示，固体颗粒供入装置20与活化段11头端的固体颗粒供入口连接，用于供入用作反应原料或催化剂的固体颗粒1，固体颗粒供入装置20可以为螺旋给料机或溜槽给料机。
反应气体供入装置30与活化段11头端或尾端的反应气体供入口连接，用于供入反应气体，气体是一种物理状态，可以是永久气体和可冷凝物的混合物。
高温气流供入装置40设置在活化段11的底部，用于从底部供入高温气流来对活化段11内的固体颗粒1进行活化。由于隔热层80的存在，供入活化段11的高温气流不会进入反应段12的外侧。活化段11的筒壁上均匀开设有供高温气体进入的孔隙111(见图3)，孔隙111的大小是固体颗粒1平均尺寸的0.35-0.7倍，形状按能防止固体颗粒1自孔中漏落的要求设计，开孔率(即孔隙面积/活化段筒壁总面积)为15％-25％。
产物气体导出装置50与反应段12尾端的产物气体排出口连接，用于导出固体颗粒1和反应气体反应后的产物气体。产物气体排出口处可设有颗粒阻挡装置，以避免固体颗粒1被带入产物气流中。产物气体导出装置50可以为抽风机。
供热系统60设置在反应段12的外侧，用于供给反应段12所需的热源，并通过热源从反应段12的外侧对内部的固体颗粒1和反应气体进行加热和保温。供热系统60可以为具有加热气流进口61和加热气流出口62的加热夹套，加热夹套内流通加热气流。
固体颗粒排出装置70与反应段12尾端的固体颗粒排出口连接，用于将反应后的固体颗粒1冷却并排出。固体颗粒排出装置70可以为设有水冷夹套的螺旋出料机，或者为设有水冷或风冷夹套的回转冷却筒。通过调节固体颗粒排出装置70的排出位置可以调节反应段12内固体颗粒1的层的厚度，以使反应段12内气固接触更充分、反应更彻底。
对于反应器内筒10，活化段11的直径可以与反应段12的直径相等，也可以大于反应段12的直径设置。反应段12的直径可沿头端往尾端方向变小，使固体颗粒1在此段堆积量更多，从而强化固体颗粒1与反应气体的接触。反应段12内还可设置抄板，抄板能使固体颗粒1和反应气体混合更均匀，接触更充分。
在本实施例中，固体颗粒1在反应器内筒10内由反应器内筒10回转带动前进。固体颗粒1在活化段11与反应段12的移动速率可以一致，也可以不一致。
图3是活化段11的孔隙111、内部固体颗粒1的分布以及高温气流进入角度的示意图。
如图3所示，在活化段11内，固体颗粒1铺面与轴线的夹角α≥90°，该夹角通过活化段11和反应段12中固体颗粒1的相对流动速度、以及活化段11和反应段12的直径比例来调节，若固体颗粒1的活性时间长，则活化段11的直径与反应段12的直径比设置为大于1且活化段11内固体颗粒1的流速慢，若产物气体的流量大于反应气体的流量150％时，则活化段11和反应段12的直径设置为一致。高温气流进入弧面与轴线的夹角β＝30～45°。
本气固反应器的工作原理为：固体颗粒供入装置20供入的固体颗粒1进入反应器内筒10的活化段11后，与来自高温气流供入装置40的高温气流接触被活化，提高了反应活性，之后与来自反应气体供入装置30的反应气体接触开始反应。由于高温气流供入装置40供入的高温气流仅仅从底部进入活化段11，高温气流不会直接和反应气体接触，而是穿过固体颗粒1后再与反应气体接触，所以与反应气体接触的固体颗粒1是被高温气流活化后的颗粒。虽然活化段11筒壁上均匀分布有孔隙111，但如图2所示，活化段11除底部以外的部分外侧设有隔热层80，所以高温气流不会从底部以外的其他位置进入活化段11。接着，反应气体和固体颗粒1进入反应器内筒10的反应段12，供热系统60对反应段12进行加热和保温，反应气体和固体颗粒1在反应段12中充分接触并反应。最终，反应后的产物气体通过产物气体导出装置50导出，反应后的固体颗粒1通过固体颗粒排出装置70排出，并经传输带2运输至料仓3。
更具体地，在本实施例中，反应器内筒10为回转窑，活化段11和反应段12的长度比L1/L2＝0.35，活化段11和反应段12的直径比为1.2；固体颗粒供入装置20采用螺旋给料机，固体颗粒1为600℃的热解炭，反应气体供入装置30供入的是600℃的挥发分，固体颗粒1和反应气体的质量比为0.8；高温气流供入装置40供入1200℃的高温烟气，供入量为挥发分体积的1/6；供热系统60采用加热夹套，固体颗粒排出装置70采用设有水冷夹套的螺旋出料机；启动时，调整反应器内筒10的转速，使活化段11中固体颗粒1铺面与轴线的夹角α＝120°；高温气流进入弧面与轴线的夹角β＝42°，高温气流进入弧面以外的圆周部分其上的孔隙被隔热层80所遮盖。在反应段12中反应时，通过调节固体颗粒排出装置70的排出位置来调节反应段12中固体颗粒1的层的厚度，使反应段12中固体颗粒1铺面与轴线的夹角α＝220°。
热解炭进入活化段11后，与来自高温气流供入装置40的1200℃的高温烟气接触后温度被提升到730℃，提高了反应活性，同时炭也被高温烟气气化了一部分，比表面积从原来的21.39m2/g提升到34m2/g，之后与来自反应气体供入装置30的600℃的挥发分接触并开始反应。接着，在反应器内筒10回转带动下进入到反应段12后，在外部供热系统60的750-800℃烟气的加热和保温作用下进一步充分接触并反应。反应完毕后，挥发分中的焦油都变成了可燃气体，气体的产量为原挥发分流量的200％，经由产物气体导出装置50导出。该产物气体中的焦油含量很低，经测试分析，主要成分为CO、CH4、H2、CO2、N2，热值为10.5MJ/Nm3。经过简单净化，可满足后续使用要求。
与传统的固定床相比，本气固反应器实现了固体颗粒1的在线活化，与流化床相比，本气固反应器避免了高温气流的高压和反应气体的高压。
实施例2
图4是在线提升固体反应活性的气固反应器的结构示意图。
如图4所示，本实施例提供了一种在线提升固体反应活性的气固反应器，与实施例1的区别在于，固体颗粒1在反应器内筒10内通过固体颗粒推动装置90推动前进。
固体颗粒推动装置90包括螺旋叶片91和驱动螺旋叶片91旋转的电机92，其中，螺旋叶片91可以为带轴螺旋叶片或无轴异形螺旋叶片。螺旋叶片91在活化段11和反应段12内的形状和疏密程度可以一致，也可以不一致，对应地，固体颗粒1在活化段11和反应段12内的移动速率可以一致，也可以不一致。
在本实施例中，反应器内筒10的活化段11和反应段12的长度比L1/L2＝0.5，活化段11和反应段12的直径比为1，反应器内筒10的内部带有螺旋叶片91，螺旋叶片91由电机92驱动在反应器内筒10内旋转；固体颗粒供入装置20采用设有下料斗的星型给料机，固体颗粒1为负载在热解炭上的Ni基催化剂，反应气体供入装置30供入的是合成气(3H2+CO+CO2)，固体颗粒1和反应气体的质量比为0.8；高温气流供入装置40供入680℃的合成气(2H2+CO)，供入量为反应气体供入装置30供入气流量的1/3；供热系统60采用加热夹套，固体颗粒排出装置70采用设有水冷夹套的回转冷却筒；启动时，调整固体颗粒推动装置90的转速，使活化段11中固体颗粒1铺面与轴线的夹角α＝128°；高温气流进入弧面与轴线的夹角β＝40°，高温气流进入弧面以外的圆周部分其上的孔隙被隔热层80所遮盖。在反应段12中反应时，通过调节固体颗粒排出装置70的排出位置来调节反应段12中固体颗粒1的层的厚度，使反应段12中固体颗粒1铺面与轴线的夹角α＝240°。
Ni基催化剂进入活化段11后，与来自高温气流供入装置40的680℃的合成气(2H2+CO)接触后温度被提升到300-350℃，被高温的合成气所还原，提高了反应活性，之后与来自反应气体供入装置30的合成气(3H2+CO+CO2)接触并开始反应。接着，在固体颗粒推动装置90推动下进入到反应段12后，在外部供热系统60的380-400℃烟气的加热和保温作用下进一步充分接触并反应。反应完毕后，合成气中的主要部分都变成了甲烷(CH4)气体，经由产物气体导出装置50导出。该产物气体经测试分析，主要成分为CH4(55％)、H2(15％)、CO2+CO(30％)，热值为22.1MJ/Nm3。后续经过除尘净化，可满足发电、代替天然气作为工业用气以及作为锅炉清洁燃料的要求。
其中，在本实施例中，活化段11中的螺旋叶片91采用大间距，可使得Ni基催化剂在活化段11停留时间长，能更充分地被680℃的合成气所还原；反应段12中的螺旋叶片91采用小间距，可使气固接触更充分，反应更彻底。
与传统的固定床相比，本气固反应器实现了Ni基催化剂颗粒的在线活化；与流化床相比，本气固反应器避免了反应气体的高压及催化剂被气流大量携带和磨损。本气固反应器的好处是方便在大气压下调整气体的成分。
实施例3
本实施例提供了一种在线提升固体反应活性的气固反应器，结构参考图2所示，采用与实施例2中相同的，固体颗粒1在反应器内筒10内通过固体颗粒推动装置90推动前进。
在本实施例中，反应器内筒10的活化段11和反应段12的长度比L1/L2＝0.45，活化段11和反应段12的直径比为1.16，反应器内筒10的内部带有螺旋叶片91，螺旋叶片91由电机92驱动在反应器内筒10内旋转；固体颗粒供入装置20采用设有下料斗的星型给料机，固体颗粒1为负载在热解炭上的Ni-Zn基催化剂，前述活化段11和反应段12的直径比设定能保证负载在热解炭上的Ni-Zn基催化剂在活化段11内有足够的还原活化时间，反应气体供入装置30供入的是挥发分(含有焦油)和水蒸汽的混合物，水蒸汽来自外部供应，满足挥发分(含有焦油)的气化要求，固体颗粒1和反应气体的质量比为0.7；高温气流供入装置40供入600℃的产物气体(H2)，供入量为反应气体供入装置30供入气流量的1/2；供热系统60采用加热夹套，固体颗粒排出装置70采用设有水冷夹套的回转冷却筒；启动时，调整固体颗粒推动装置90的转速，使活化段11中固体颗粒1铺面与轴线的夹角α＝158°；高温气流进入弧面与轴线的夹角β＝41°，高温气流进入弧面以外的圆周部分其上的孔隙被隔热层80所遮盖。
在反应段12中反应时，通过调节固体颗粒排出装置70的排出位置来调节反应段12中固体颗粒1的层的厚度，使反应段12中固体颗粒1铺面与轴线的夹角α＝240°。
Ni-Zn基催化剂进入活化段11后，与来自高温气流供入装置40的600℃的产物气体(H2)接触后温度被提升到380℃左右，被产物气体(H2)所还原，提高了反应活性，之后与来自反应气体供入装置30的挥发分(含有焦油)和水蒸汽的混合物接触并开始反应。接着，在固体颗粒推动装置90推动下进入到反应段12后，在外部供热系统60的600℃烟气的加热和保温作用下进一步充分接触并反应。反应完毕后，挥发分(含有焦油)和水蒸汽的混合物中的主要部分都变成了氢(H2)气体，经由产物气体导出装置50导出。该产物气体经测试分析，主要成分为H2(≥60％)、H2O+CO2+CO(30％)，热值为15.1MJ/Nm3。后续经过除尘净化，可满足制氢用气的要求。
其中，在本实施例中，活化段11中的螺旋叶片间距是反应段12中的螺旋叶片间距的2倍左右，这样能保障Ni-Zn基催化剂在活化段11停留时间长、充分被600℃的产物气体(H2)所还原，以及在反应段12内气固接触充分和反应彻底。
与传统的固定床相比，本气固反应器实现了Ni-Zn基催化剂颗粒的在线活化；与流化床相比，本气固反应器避免了反应气体的高压及催化剂被气流大量携带和磨损。本气固反应器的好处是方便在大气压下将挥发分制备为H2。
实施例4
本实施例提供了一种在线提升固体反应活性的气固反应器，结构参考图1所示，采用与实施例1中相同的，固体颗粒1在反应器内筒10内由反应器内筒10回转带动前进。
在本实施例中，反应器内筒10为回转窑，活化段11和反应段12的长度比L1/L2＝0.35，活化段11和反应段12的直径比为1.25；固体颗粒供入装置20采用溜槽给料器，固体颗粒1为CaCO3，反应气体供入装置30供入的是来自小型垃圾焚烧炉的烟气，含有HCl、SO2等酸性气体，该烟气从活化段11的尾端供入，固体颗粒1和反应气体的质量比为0.2；高温气流供入装置40供入1280℃的高温烟气，供入量为挥发分体积的1/5；供热系统60采用加热夹套，固体颗粒排出装置70采用设有水冷夹套的回转冷却筒；启动时，调整反应器内筒10的转速，使活化段11中固体颗粒1铺面与轴线的夹角α＝180°；高温气流进入弧面与轴线的夹角β＝45°，高温气流进入弧面以外的圆周部分其上的孔隙被隔热层所遮盖。在反应段12中反应时，通过调节固体颗粒排出装置70的排出位置来调节反应段12中固体颗粒1的层的厚度，使反应段12中固体颗粒1铺面与轴线的夹角α＝310°。
CaCO3进入活化段11后，与来自高温气流供入装置40的1280℃的高温烟气接触后温度被提升到850℃左右，被热的烟气所还原，提高了反应活性，之后与来自反应气体供入装置30的烟气接触并开始反应。接着，在反应器内筒10回转带动下进入到反应段12后，在外部供热系统60的烟气保温作用下充分接触并反应。反应完毕后，烟气中的HCl和SO2气体被吸收，经由产物气体导出装置50导出。该产物气体经测试分析，主要污染物成分SO2(55mg/Nm3)、HCl(10mg/Nm3)。后续经过除尘净化，可满足达标排放要求。
与传统的固定床相比，本气固反应器实现了CaCO3颗粒的在线活化；与流化床相比，本气固反应器避免了反应气体需要使用高压风机及CaCO3被气流大量携带和磨损。
实施例5
本实施例提供了一种在线提升固体反应活性的气固反应器，结构参考图2所示，采用与实施例2中相同的，固体颗粒1在反应器内筒10内通过固体颗粒推动装置90推动前进。
在本实施例中，反应器内筒10的活化段11和反应段12的长度比L1/L2＝0.5，活化段11和反应段12的直径比为1，反应器内筒10的内部带有螺旋叶片91，螺旋叶片91由电机92驱动在反应器内筒10内旋转；固体颗粒供入装置20采用设有下料斗的星型给料机，固体颗粒1为刚从自热解炉排出的560℃的热解炭，反应气体供入装置30供入的是带有焦油和水蒸汽的热解气，该热解气从活化段11的尾端供入，固体颗粒1和反应气体的质量比为0.67；高温气流供入装置40供入1280℃的烟气(含CO2/H2O/O2)，供入量为反应气体供入装置30供入气流量的1/9；供热系统60采用加热夹套，固体颗粒排出装置70采用设有水冷夹套的螺旋出料机；启动时，调整固体颗粒推动装置90的转速，使活化段11中固体颗粒1铺面与轴线的夹角α＝148°；高温气流进入弧面与轴线的夹角β＝45°，高温气流进入弧面以外的圆周部分其上的孔隙被隔热层所遮盖。
在反应段12中反应时，通过调节固体颗粒排出装置70的排出位置来调节反应段12中固体颗粒1的层的厚度，使反应段12中固体颗粒1铺面与轴线的夹角α＝270°。
560℃的热解炭进入活化段11后，与来自高温气流供入装置40的1280℃的烟气接触后温度被提升到850℃左右，被热的烟气所气化，提高了反应活性，之后与来自反应气体供入装置30的热解气接触并开始反应。接着，在固体颗粒推动装置90推动下进入到反应段12后，在外部供热系统60的380-400℃烟气的加热和保温作用下进一步充分接触并反应。反应完毕后，热解气中的焦油部分都变成了H2、CH4、CO气体，和原有的气体一起，经由产物气体导出装置50导出。该产物气体经测试分析，主要成分为CH4(8％)、H2(36％)、CO(21％)、C2H6(1.4％)、C2H4(2.6％)、CO2(29％)、N2(2％)，焦油含量低于1g/Nm3。后续经过除尘净化，可满足作为合成气原料的要求。
其中，在本实施例中，活化段11中的螺旋叶片间距是反应段12中的螺旋叶片间距的1.5倍。
与传统的固定床相比，本气固反应器实现了炭颗粒在线活化；与流化床相比，本气固反应器避免反应气体的高压及炭对反应器的磨损。本气固反应器的好处是方便在大气压下将挥发分转化为合成气的原料。
实施例的作用与效果
根据实施例1-5可知，当活化段中通入高温烟气，并且通过控制高温烟气量、温度，可使得固体颗粒得到活化。进一步地，还通过固体颗粒的升温来对含有焦油的挥发分催化裂解，有效利用了炭的反应活性。且回转窑式反应器和螺旋管式反应器都可适用。
根据实施例2、3可知，固体颗粒为催化剂时，可以利用本气固反应器生产高浓度的甲烷气体或者氢气，成为供应甲烷或者氢气的原料。
根据实施例4可知，固体颗粒为脱硫剂或者脱酸剂时，本气固反应器能够通过便宜的石灰石CaCO3来实现脱硫脱氯，满足小型焚烧炉的烟气净化要求。
根据实施例1-5可知，通过本气固反应器能够得到高品质的燃气以及将低价渣(固体颗粒)进行有效利用，有效降低了运行费用。
综上，本发明所涉及的在线提升固体反应活性的气固反应器，通过将反应器内筒分成活化段和反应段，两部分内部连通、外部通过隔热层隔开，利用活化段开孔允许高温气流与固体颗粒接触，能将固体颗粒在线活化处理，发挥了固体颗粒的作用，促进了气固间的化学反应，使得产物气体品质高，有效地提高了最终产物的价值，提升了反应器的效率；最大程度上节约了外部能源，同时避免了废水产生，避免了传统反应器的结焦、积碳等问题；实现了固体颗粒与反应气体的有组织接触，固体颗粒的活性可控、消耗可控，降低了设备维护要求，进一步降低了综合处理费用。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种在线提升固体反应活性的气固反应器，其特征在于，包括：
反应器内筒，沿水平方向分为活化段和反应段；
固体颗粒供入装置，与所述活化段的头端连接，用于供入用作反应原料或催化剂的固体颗粒；
反应气体供入装置，与所述活化段的头端或尾端连接，用于供入反应气体；
高温气流供入装置，设置在所述活化段的底部，用于从底部供入高温气流来对所述活化段内的固体颗粒进行活化；
产物气体导出装置，与所述反应段的尾端连接，用于导出所述固体颗粒和所述反应气体反应后的产物气体；
供热系统，设置在所述反应段的外侧，用于供给所述反应段所需的热源，并通过热源从所述反应段的外侧对内部的所述固体颗粒和所述反应气体进行加热和保温；以及
固体颗粒排出装置，与所述反应段的尾端连接，用于将反应后的固体颗粒冷却并排出；
其中，所述活化段的长度为L1，所述反应段的长度为L2，所述活化段和反应段的长度比L1/L2＝0.35-0.5，
所述活化段的外侧和所述反应段的外侧采用由保温材料制成的隔热层相隔开。
2.根据权利要求1所述的在线提升固体反应活性的气固反应器，其特征在于：
其中，所述反应器内筒为回转窑，
所述固体颗粒在所述反应器内筒内由所述反应器内筒回转带动前进。
3.根据权利要求1所述的在线提升固体反应活性的气固反应器，其特征在于，还包括：
其中，所述反应器内设有固体颗粒推动装置，包括设置在所述反应器内筒中的螺旋叶片和驱动所述螺旋叶片旋转的电机；
其中，所述固体颗粒在所述反应器内筒内通过所述固体颗粒推动装置推动前进。
4.根据权利要求1所述的在线提升固体反应活性的气固反应器，其特征在于：
其中，所述活化段的筒壁上均匀开设有孔隙，
所述孔隙的大小是所述固体颗粒平均尺寸的0.35-0.7倍，开孔率为15％-25％。
5.根据权利要求1所述的在线提升固体反应活性的气固反应器，其特征在于：
其中，所述活化段内的所述固体颗粒铺面与轴线的夹角α≥90°。
6.根据权利要求1所述的在线提升固体反应活性的气固反应器，其特征在于：
其中，所述活化段内高温气流进入弧面与轴线的夹角β＝30～45°，高温气流进入弧面以外的圆周部分其上的孔隙被隔热层所遮盖。
7.根据权利要求1所述的在线提升固体反应活性的气固反应器，其特征在于：
其中，所述固体颗粒供入装置为螺旋给料机、溜槽给料机、或设有下料斗的星型给料机。
8.根据权利要求1所述的在线提升固体反应活性的气固反应器，其特征在于：
其中，所述供热系统为加热夹套，
所述加热夹套具有加热气流进口和加热气流出口且内部流通加热气流。
9.根据权利要求1所述的在线提升固体反应活性的气固反应器，其特征在于：
其中，所述反应段的尾端顶部设有连接产物气体导出装置的所述产物气体排出口，
所述产物气体排出口处设有避免固体颗粒被带入产物气流中的颗粒阻挡装置。
10.根据权利要求1所述的在线提升固体反应活性的气固反应器，其特征在于：
其中，所述固体颗粒排出装置为设有水冷夹套的螺旋出料机，或者为设有水冷或风冷夹套的回转冷却筒。
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