CN205710587U - 一种煤样热解-煤焦气化综合系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种煤样热解‑煤焦气化综合反应系统，包括原料系统、温控系统、产物收集系统、气体分析系统和热解‑气化反应器。原料系统包括高压气瓶、去离子水储罐、蒸汽发生器。温控系统包括测温用的热电偶、程序升温仪。产物收集系统包括冷凝冷却器、储气袋。气体分析系统包括色谱仪。热解‑气化反应器为耐热耐压合金管，反应管内设填料层，使煤样在气化反应中保持固定床状态。可用于实验室小型实验使用，可快速模拟检测煤样热解‑煤焦气化的过程，并且监测相关实验结果。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种煤样热解测试系统，尤其是涉及一种煤样热解-煤焦气化综合反应系统。
背景技术
洁净煤技术是指煤炭开发和利用过程中，旨在减少污染和提高效率的煤炭开采、加工、燃烧、转化和污染控制等一系列新技术的总称，是使煤炭作为一种能源应达到最大潜能的利用而释放的污染物控制在最低水平，实现煤的高效、洁净利用的目的技术。煤热解以及煤炭气化技术都是洁净煤技术中的一种，经过处理后的煤污染物排放量大幅降低，洁净煤技术符合我国能源发展战略又满足国家的节能减排政策，是需要大力发展和推广的技术。
煤的热解也称为煤的干馏或热分解，是指煤在隔绝空气的条件下进行加热，煤在不同的温度下发生一系列的物理变化和化学反应的复杂过程。煤热解的结果是生成煤气、焦油、焦炭等产品。尤其是低阶煤热解能得到高产率的焦油和煤气。焦油经加氢可以制取汽油、柴油和喷气燃料，是石油的替代品。煤气是使用方便的燃料，可成为天然气的替代品。
煤炭气化指在一定温度、压力下，用气化剂对煤进行热化学加工，将煤中有机质转变为煤气的过程。其涵义就是以煤、半焦或焦炭为原料，以空气、富氧、水蒸气、二氧化碳或氢气为气化介质，使煤经过部分氧化和还原反应，将其在所含碳、氢等物质转化成为一氧化碳、氢、甲烷等可燃组分为主的气体产物的多相反应过程。对此气体产品的进一步加工,可制得其它气体、液体燃烧料或化工产品。
实用新型内容
针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种煤样热解-煤焦气化综合反应系统，可用于实验室小型实验使用，可快速模拟检测煤样热解-煤焦气化的过程，并且监测相关实验结果。
本实用新型的技术方案为：
一种煤样热解-煤焦气化综合反应系统，包括：原料系统、温控系统、产物收集系统、气体分析系统和热解-气化反应器。
其中所述原料系统包括高压气瓶、去离子水储罐、蒸汽发生器。
其中所述温控系统包括测温用的热电偶、程序升温仪。
其中所述产物收集系统包括冷凝冷却器、储气袋。
其中所述气体分析系统包括色谱仪。
其中所述热解-气化反应器为耐热耐压合金管，反应管内设填料层，使煤样在气化反应中保持固定床状态。
本发明的煤样热解-煤焦气化综合系统，优选包括高压气瓶、气体流量计、热解-气化反应器、去离子水储罐、柱塞式计量泵、蒸汽发生器、冷凝冷却器、湿式气体流量计、储气袋、色谱仪、程序升温仪。其连接关系是：高压气瓶后通过气体流量计连接至热解-气化反应器，去离子水储罐后通过柱塞式计量泵、蒸汽发生器连接至热解-气化反应器；热解-气化反应器后依次连接冷凝冷却器、湿式气体流量计、储气袋和色谱仪；在热解-气化反应器上方设置程序升温仪通过热电偶与之相连。
本实用新型提供的煤样热解-煤焦气化综合反应系统，用于实验室小型实验使用，可快速模拟检测煤样热解-煤焦气化的过程，并且监测相关实验结果。为更好的研发开发洁净煤技术提供了实验设备基础。
附图说明
图1是本实用新型实施例1的综合系统的示意图。
具体实施方式
为进一步说明本实用新型，结合以下实施例具体说明：
如图1所示，为本实用新型的综合系统的一种优选实施方式，包括高压气瓶1、气体流量计2、热解-气化反应器3、去离子水储罐4、柱塞式计量泵5、蒸汽发生器6、冷凝冷却器7、湿式气体流量计8、储气袋9、色谱仪10、程序升温仪11。
他们之间的连接关系是：高压气瓶1后通过气体流量计2连接至热解-气化反应器3，去离子水储罐4后通过柱塞式计量泵5、蒸汽发生器6连接至热解-气化反应器3；热解-气化反应器3后依次连接冷凝冷却器7、湿式气体流量计8、储气袋9和色谱仪10；在热解-气化反应器3上方设置程序升温仪11通过热电偶与之相连。
上述综合系统用于催化热解实验时，热解空白实验是将1.5-3.5mm左右的细粒煤加入到卧式热解反应管中，用N2将系统内空气吹净后，启动温控仪，加热速度为10℃/min，达到设定热解温度后反应管恒温2h。热解过程中产生的一次热解煤气经冷却后析出焦油，剩余气 体经湿式流量计计量后用储气袋收集。实验结束后，待热解反应器自然降至常温，取出半焦称重，并将之密封保存以备后用；储气袋中的气体进气相色谱分析仪进行组分分析；冷凝冷却器内的焦油、水经甲苯萃取后蒸馏分离，得出各自的热解产率。
通过实验可获得半焦、焦油、热解气、水的产率及热解气的组分。热解温度根据地下气化过程的实际工况，选定500℃、600℃、700℃、800℃、900℃5个温度点。
催化热解实验是将相同的煤样利用适合于地下气化的催化剂添加方式装载催化剂，并将装载催化剂的煤样置于反应管内，实验步骤及工艺条件与常规热解实验相符。实验结束后分析热解产物及通过XRD，SEM测试分析催化剂在热解过程中对煤、煤焦物理结构状态变化的影响。
上述综合系统用于煤焦气化时，可以模拟事先注入催化剂的方式也即利用地下错时注入法进行催化气化。本实验选择900℃热解条件下的煤焦，对煤焦再次进行破碎与筛分，取一定粒径的煤焦称重，催化剂添加种类及方式与催化热解实验相同，其中通过错时喷射浸渍法处理的煤焦在静置3h后，放入烘箱干燥，干燥温度为120℃，干燥时间为2h。
将煤焦加入气化反应管内恒温段，吹入5min左右的氮气以取代反应管内空气。反应炉以20℃/min的速率升温,气化温度设置为800℃，850℃，900℃，950℃，1000℃5个温度值。蒸馏水经柱塞泵控制一定流量后，进入蒸气发生器，而后产生的蒸气从反应管底部进入混合器与一定流量的O2混合后进入固定床反应器进行催化气化反应。反应炉达到设定温度值时，打开吹风机给蒸汽发生器出口及反应管进口加热,以防止水蒸气冷凝。反应生成的煤气经冷却器冷却除水后经湿式流量计计量后放空。在流量计前设一取样口以用于气样分析，分别在60min内每隔5min取一次样，气体样品进入色谱前需干燥净化处理，处理后的煤气采用气相色谱分析仪进行分析。
以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (1)
1.一种煤样热解-煤焦气化综合反应系统，其特征在于：包括高压气瓶(1)、气体流量计(2)、热解-气化反应器(3)、去离子水储罐(4)、柱塞式计量泵(5)、蒸汽发生器(6)、冷凝冷却器(7)、湿式气体流量计(8)、储气袋(9)、色谱仪(10)、程序升温仪(11)；所述高压气瓶(1)后通过气体流量计(2)连接至热解-气化反应器(3)，所述去离子水储罐(4)后通过柱塞式计量泵(5)、蒸汽发生器(6)连接至热解-气化反应器(3)；热解-气化反应器(3)后依次连接冷凝冷却器(7)、湿式气体流量计(8)、储气袋(9)和色谱仪(10)；在热解-气化反应器(3)上方设置程序升温仪(11)通过热电偶与之相连。
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