CN206562403U - 一种生物质微波热解改进型反应器装置 - Google Patents

一种生物质微波热解改进型反应器装置 Download PDF

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余昭胜
代民权
方诗雯
林延
林有胜
陈琳
徐佳晨
陈志杰
范云龙
马晓茜
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Abstract

本实用新型公开了一种生物质微波热解改进型反应器装置，包括开合式的微波反应箱体、横向设置在所述微波反应箱体内的反应器，所述微波反应箱体与微波发生器间通过波导相连；所述的反应器包括可拆接的排气段和反应段，所述反应段和排气段分别水平设置有延伸至微波反应箱体外的进气管和排气管，所述反应段中部延伸设置有若干用安装红外和热电偶测温仪的测温管，所述反应段内水平设置有石英板。本实用新型具有操作简单可靠、热解效果好的优点，可用做微波热解生物质反应容器，达到微波热解的顺利有效实施。

Description

一种生物质微波热解改进型反应器装置
技术领域
本实用新型涉及微波热解生物质设备，尤其涉及一种生物质微波热解改进型反应器装置。
背景技术
生物质能是以生物质为载体把太阳能以化学能形式储存在生物质中的能量，具有分布广、可再生、成本低等优点。利用热解转化技术，生物质能可转化为液体燃料（生物柴油、生物原油、甲醇、乙醇和植物油等）、热、电、气体燃料（氢气、生物质燃气和沼气等）和固体燃料（木炭或成型燃料）等，其开发和利用正逐渐引起人们的重视，未来极有可能成为可持续能源系统的重要组成部分。
微波是频率为300MHZ~300GHZ，波长为1mm~1m的高频电磁波。微波加热是利用物质在高频变换的微波能量场作用下，分子的运动由原来杂乱无章的状态变成有序的高频振动，分子的动能转变成热能，达到均匀加热。微波热解是在传统热解的基础上，结合微波加热技术提出和发展起来的，与常规热解技术相比具有以下优点：微波直接作用于材料分子或原子，加热速度快、效率高；加热均匀，热惯性小，易于控制；穿透性好，可直接对大尺寸物料进行热解，省去物料的预处理工序；所有热解产物都可以捕集和利用，并且产物特性优于常规热解。
国内外已有众多学者利用微波对生物质制取生物燃料的热解特性进行了研究。微波热解不同于常规的热解，要求反应容器、支撑物等不吸收或者较少吸收微波，且耐高温，另外实验时要实现通气、排气、收集生物油、热解气和测温，所以大部分实验采用的物料反应容器采用三口石英烧瓶；微波反应系统里的通气管、排气管也均由石英制作；三口石英烧瓶的连接接口的塞子采用耐高温的硅胶塞，底部的支撑物采用保温棉、陶瓷、刚玉杯。但是三口石英烧瓶有着若干缺陷：物料取放繁琐，残渣清洗困难，反应时物料易在热电偶处结块而难以完全迅速完成。因此，有必要设计适合于生物质微波热解的改进型反应器装置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有装置的缺点和不足，提供一种物料取放方便、反应充分、实验操作简单的生物质微波热解改进型反应器装置。
本实用新型通过以下技术方案实现：
一种生物质微波热解改进型反应器装置，包括开合式的微波反应箱体、横向设置在所述微波反应箱体内的反应器，所述微波反应箱体与微波发生器间通过波导相连；所述的反应器包括可拆接的排气段和反应段，所述反应段和排气段分别水平设置有延伸至微波反应箱体外的进气管和排气管，所述反应段中部延伸设置有若干用安装红外和热电偶测温仪的测温管，所述反应段内水平设置有石英板。
进一步地，所述排气段和反应段的分别设置有用于连接的排气段磨口和反应段磨口，所述排气段大于反应段的直径, 使得连接时排气段包裹着反应段，避免产生的生物油粘在两者连接处。
进一步地，所述反应段和进气管为一体式结构，所述排气段和排气管为一体式机构。
进一步地，所述的进气管和排气管的轴线位于同一水平线上。
进一步地，所述的测温管、进气管和排气管的管口处设置有磨口, 保证装置的气密性。
进一步地，所述的微波反应箱体包括通过法兰及螺栓密封相连的箱体和箱门，所述进气管和排气管延伸至所述箱体左右两侧。
进一步地，所述箱体左右两侧分别设置有供所述进气管和排气管穿过的进气管通道和排气管通道，所述箱体中部延伸设置有测温管通道，所述箱门中部延伸设置有与所述测温管通道密封压合的测温管通道密封件。
进一步地，所述的箱体与箱门的连接处设置有密封垫片，所述密封垫片内部为柔性保温垫片，外部为包裹网孔件。
进一步地，所述柔性保温垫片采用橡胶石棉垫片，所述包裹网孔件为金属丝网。橡胶石棉垫片，可以承受较高温度，外部包裹网孔为金属丝网，在法兰通过螺栓压紧后，箱体与箱门间能实现紧密接触，起到防止微波泄漏的作用。
进一步地，所述的各测温管均位于反应器的竖直对称平面上, 使得两处测温点与微波发生处距离相同，确保测量的温度具有可对比性。
本实用新型的热解反应包括如下：平铺于石英板的生物质在微波作用下升温热解，产生的高温生物油气体被两端通入的氮气带走进入冷凝系统。
本实用新型与现有的装置相比具有以下优点：
（1）本生物质微波热解改进型反应器装置以实验简便精确为目的，通过改竖直方向的排气管为水平方向，使生成的生物油气体不必克服上升重力等影响，防止生物油冷凝回流，影响生物油质量的测定；缩短了排气管长度，减少了气体在管内的行程，降低了在管内直接冷凝的时间，为生物油在冷凝管处充分冷凝创造了条件；
（2）反应箱体为上下开合，相比于以往箱体，操作空间更大，便于实验时取放反应器；
（3）反应器部件间利用磨口连接，便于实验前后的组装拆卸，磨口处磨砂保证装置的气密性。排气管口径略大于反应管，避免产生的生物油粘在磨口处。中间采用石英板作为反应承载面，物料取放方便。各反应元素集中在反应箱体内，结构紧凑，操作方便，使用灵活，适合科研实验室使用；
（4）物料平铺于石英板上，热电偶探头不深入物料内部，防止因微波在尖端聚集引起中间物料结块而外圈物料未充分反应；红外测温端口与热电偶处于同一竖直平面，温度具有可对比性。
综合以上，本实用新型具有操作简单可靠、热解效果好的优点，可用做微波热解生物质反应容器，达到顺利有效实施。
附图说明
图1是本实用新型实施例的反应器主视示意图。
图2是本实用新型实施例的反应器左视示意图。
图3 是本实用新型实施例的微波反应箱体立体结构示意图。
图中：1-排气管；2-排气段；3-排气段磨口；4-反应段磨口；5-测温管；6-反应段；7-进气管；8-箱门；9-箱体；10-测温管通道密封件；11-测温管通道；12-密封垫片；13-包裹网孔件；14-进气管通道。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本实用新型作进一步具体详细描述。
实施例
如图1至图3所示，一种生物质微波热解改进型反应器装置，包括开合式的微波反应箱体、横向设置在所述微波反应箱体内的反应器，所述微波反应箱体与微波发生器间通过波导相连.
如图1和图2所示，所述的反应器包括可拆接的排气段2和反应段6，所述反应段6和排气段2分别水平设置有延伸至微波反应箱体外的进气管7和排气管1，所述反应段6和进气管7为一体式结构，所述排气段2和排气管1为一体式机构，同时，所述的进气管7和排气管2的轴线位于同一水平线上。所述反应段6中部延伸设置有若干用安装红外和热电偶测温仪的测温管5，所述反应段6内水平设置有石英板，本实施例中，反应段6的内径为200mm,进气管7和排气管1的外径为10mm,长度为110mm,所述测温管5的直径为10mm,长度为90mm。
所述的各测温管5均位于反应器的竖直对称平面上, 使得两处测温点与微波发生处距离相同，确保测量的温度具有可对比性。
所述排气段2和反应段6的分别设置有用于连接的排气段磨口3和反应段磨口4，排气段磨口3和反应段磨口4的宽度为40mm，所述排气段2大于反应段6的直径, 使得连接时排气段2包裹着反应段，避免产生的生物油粘在两者连接处。
所述的测温管5、进气管7和排气管1的管口处设置有磨口, 保证装置的气密性。
如图3所示，所述的微波反应箱体包括通过法兰及螺栓密封相连的箱体9和箱门8，所述箱体9左右两侧分别设置有供所述进气管7和排气管1穿过的进气管通道14和排气管通道，所述进气管7和排气管1延伸至所述箱体9左右两侧，所述箱体9中部延伸设置有测温管通道11，所述箱门8中部延伸设置有与所述测温管通道11密封压合的测温管通道密封件10。
所述的箱体9与箱门8的连接处设置有密封垫片，所述密封垫片内部为柔性密封垫片12，所述柔性密封垫片12采用橡胶石棉垫片，外部为包裹网孔件13，所述包裹网孔件13为金属丝网。橡胶石棉垫片可以承受较高温度，外部包裹网孔为金属丝网，在法兰通过螺栓压紧后，箱体9与箱门8间能实现紧密接触，起到防止微波泄漏的作用。
本实施例的反应过程如下：
实验前从进气管7通入氮气形成缺氧气氛，将一定量的生物质均匀铺于水平卡在反应器内的石英板上，检查完装置气密性后打开微波发生器，生物质在微波能作用下升温热解，反应产生的生物油被氮气从排气管1带出后进入冷凝系统。
本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生物质微波热解改进型反应器装置，其特征在于：包括开合式的微波反应箱体、横向设置在所述微波反应箱体内的反应器，所述微波反应箱体与微波发生器间通过波导相连；所述的反应器包括可拆接的排气段(2)和反应段(6)，所述反应段(6)和排气段(2)分别水平设置有延伸至微波反应箱体外的进气管(7)和排气管(1)，所述反应段(6)中部延伸设置有若干用安装红外和热电偶测温仪的测温管(5)，所述反应段(6)内水平设置有石英板。
2.根据权利要求1所述的生物质微波热解改进型反应器装置，其特征在于：所述排气段(2)和反应段(6)的分别设置有用于连接的排气段磨口(3)和反应段磨口(4)，所述排气段(2)大于反应段(6)的直径。
3.根据权利要求1所述的生物质微波热解改进型反应器装置，其特征在于：所述反应段(6)和进气管(7)为一体式结构，所述排气段(2)和排气管(1)为一体式机构。
4.根据权利要求1所述的生物质微波热解改进型反应器装置，其特征在于：所述的进气管(7)和排气管(2)的轴线位于同一水平线上。
5.根据权利要求1所述的生物质微波热解改进型反应器装置，其特征在于：所述的测温管(5)、进气管(7)和排气管(1)的管口处设置有磨口。
6.根据权利要求1所述的生物质微波热解改进型反应器装置，其特征在于：所述的微波反应箱体包括通过法兰及螺栓上下密封相连的箱体(9)和箱门(8)，所述进气管(7)和排气管(1)延伸至所述箱体(9)左右两侧。
7.根据权利要求6所述的生物质微波热解改进型反应器装置，其特征在于：所述箱体(9)左右两侧分别设置有供所述进气管(7)和排气管(1)穿过的进气管通道(14)和排气管通道，所述箱体(9)中部延伸设置有测温管通道(11) 所述箱门(8)中部延伸设置有与所述测温管通道(11)密封压合的测温管通道密封件(10)。
8.根据权利要求6所述的生物质微波热解改进型反应器装置，其特征在于：所述的箱体(9)与箱门(8)的连接处设置有密封垫片，所述密封垫片内部为柔性保温垫片(12)，外部为包裹网孔件(13)。
9.根据权利要求8所述的生物质微波热解改进型反应器装置，其特征在于：所述柔性保温垫(12)片采用橡胶石棉垫片，所述包裹网孔件(13)为金属丝网。
10.根据权利要求1所述的生物质微波热解改进型反应器装置，其特征在于：所述的各测温管(5)均位于反应器的竖直对称平面上。
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