CN217033778U - 一种利用感应加热进行沼气改制反应的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种利用感应加热进行沼气改制反应的装置，包括沼气瓶、二氧化碳瓶、氖气瓶、固定床反应器、气相色谱仪和气管路，沼气瓶、二氧化碳瓶、氖气瓶、固定床反应器和气相色谱仪通过气管路相连，气管路上设置有多个阀门，各阀门用于控制气管路中气体的流向和通断，在各阀门的作用下，沼气瓶、二氧化碳瓶、氖气瓶中的气体可流向固定床反应器，也可流向气相色谱仪，固定床反应器外套设有感应线圈，固定床反应器排出的气体可流向气相色谱仪；本实用新型可进行沼气的干重整和蒸汽重整产生一氧化碳和氢气，并可对重整反应的气体进行成分检测，而且本实用新型采用电磁感应线圈加热，具有加热启动速度快和能量利用率高的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及沼气改制技术领域，具体为一种利用感应加热进行沼气改制反应的装置。
背景技术
生物质厌氧消化产生的沼气是一种二次能源载体，可由一系列有机材料制造，产生可用于现场发电的甲烷，或通过气-液工艺生产甲醇、二甲醚等碳氢化合物。沼气的主要成分是甲烷（体积分数为55%-70%）和二氧化碳（体积分数为30%-45%），沼气中的甲烷可通过干法重整和蒸汽重整合成可燃的一氧化碳和氢气。不管是干法重整反应还是蒸汽重整反应都是高度吸热的，因此需要大量的热能输入。使用标准炉进行常规加热需要经历升温阶段，具有启动时间缓慢和能量利用率低的缺点。为了启动时间缓慢的问题，本申请人提出一种利用感应加热进行沼气改制反应的装置。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种利用感应加热进行沼气改制反应的装置，具有加热启动速度快和能量利用率高的优点。
本实用新型是这样实现的：
一种利用感应加热进行沼气改制反应的装置，包括沼气瓶、二氧化碳瓶、氖气瓶、固定床反应器、气相色谱仪和气管路，所述沼气瓶、二氧化碳瓶和氖气瓶的出气口处各设置有一个流量计，所述沼气瓶、二氧化碳瓶、氖气瓶、固定床反应器和气相色谱仪通过气管路相连，所述气管路上设置有多个阀门，各阀门用于控制气管路中气体的流向和通断，在各阀门的作用下，所述沼气瓶、二氧化碳瓶、氖气瓶中的气体可流向固定床反应器，也可流向气相色谱仪，所述固定床反应器外套设有感应线圈，所述固定床反应器排出的气体可流向气相色谱仪。
所述气管路上还设置有管式炉和排烟道，所述固定床反应器排出的气体可流向管式炉，所述管式炉排出的气体可流向气相色谱仪和排烟道。
所述气管路上另外还设置有恒温槽，所述固定床反应器排出的气体经过恒温槽后再流向气相色谱仪和管式炉。
所述固定床反应器内部设置有多层催化颗粒床，多层所述的催化颗粒床沿着固定床反应器的长度方向均匀设置。
所述催化颗粒床由两层金属网、两层石棉以及催化剂颗粒组成，所述催化剂颗粒均匀的设置于两层石棉之间，所述石棉外由两层金属网进行固定。
还包括电磁感应加热炉，所述电磁感应加热炉用于产生水蒸气，所述电磁感应加热炉的水蒸气排出口处设置有一个流量计，所述电磁感应加热炉与固定床反应器和气相色谱仪通过气管路相连。
积极有益效果：1、本实用新型可进行沼气成分的检测，也可进行沼气的干重整和蒸汽重整产生一氧化碳和氢气，并可对重整反应的气体进行成分检测。2、沼气的干重整和蒸汽重整产生的一氧化碳和氢气可进入管式炉中进行燃烧试验，并可对燃烧后的沿其进行成分检测。3、本实用新型的加热方式采用电磁感应线圈加热，具有加热启动速度快和能量利用率高的优点。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的结构示意图；
图2为本实用新型实施例2的结构示意图；
图3为本实用新型的固定床反应器的结构示意图；
图4为本实用新型的催化颗粒床的金属网的结构示意图；
图5为本实用新型实施例的催化颗粒床的石棉和催化颗粒的结构示意图。
图中为：沼气瓶1、二氧化碳瓶2、氖气瓶3、电磁感应加热炉4、第一感应线圈5、第一阀门6、第二阀门7、第三阀门8、第四阀门9、第一流量计10、第二流量计11、第三流量计12、第四流量计13、第五阀门14、总流量计15、第六阀门16、第一压力表17、第七阀门18、第八阀门19、恒温槽20、第九阀门21、第十阀门22、第二压力表23、固定床反应器24、第二感应线圈25、光纤红外发射器26、第十阀门27、第十一阀门28、第十二阀门29、气相色谱仪30、管式炉31、热电偶温度计32、第十三阀门33、烟道34、催化颗粒床35、金属网36、石棉37、催化剂颗粒38。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施例，做进一步的说明：
实施例1
如图1所示，一种利用感应加热进行沼气改制反应的装置，包括沼气瓶1、二氧化碳瓶2、氖气瓶3、固定床反应器24、气相色谱仪30、恒温槽20、管式炉31、排烟道34以及气管路。气相色谱仪30配备有Hayesep DB柱、FID和TCD检测器。沼气瓶1、二氧化碳瓶2和氖气瓶3的出气口处分别设置有第一流量计10、第二流量计11和第三流量计12。沼气瓶1、二氧化碳瓶2、氖气瓶3、固定床反应器24、气相色谱仪30、恒温槽20、管式炉31和排烟道34气管路相连，气管路上设置有多个阀门，各阀门用于控制气管路中气体的流向和通断。本实施例中，各阀门的在气管路上的具体位置见图1。通过打开、关闭相应的阀门，可使得沼气瓶1、二氧化碳瓶2、氖气瓶3中的气体流向固定床反应器24，也可使得沼气瓶1、二氧化碳瓶2、氖气瓶3中的气体流向气相色谱仪30，沼气瓶1、二氧化碳瓶2、氖气瓶3中的气体流向气相色谱仪30前需要先经过恒温槽20。固定床反应器24排出的气体经过恒温槽20后可流向气相色谱仪30，也可流向管式炉31，管式炉31排出的气体可流向气相色谱仪30和排烟道34。恒温槽20保证到流向气相色谱仪30和管式炉31的所有气体都经过加热，可有效防止水凝结。
如图1、图3、图4和图5所示，固定床反应器24呈空心圆柱形结构，其使用不锈钢材料制成，固定床反应器24的内部沿其长度方向均匀设置有三层催化颗粒床35。催化颗粒床35由两层金属网36、两层石棉37以及催化剂颗粒38组成，催化剂颗粒38使用Ni基复合催化剂，催化剂颗粒38均匀的设置于两层石棉37之间，石棉37外由两层金属网36进行固定。固定床反应器24外套设有第二感应线圈25，第二感应线圈25用于给固定床反应器24的内部反应提供热能。固定床反应器24上安装有光纤红外发射器26，光纤红外发射器26用于测量固定床反应器24中的反应温度，并可将测得的温度值传递给红外温度软件进行数据的采集。
本实用新型的功能和工作原理：本实用新型可实现如下功能：
一是可进行沼气成分的测试，第一阀门6、第三阀门8、第五阀门14、第六阀门16、第七阀门18、第八阀门19、第九阀门21依次打开依次打开，第十阀门22、第十一阀门28、第十二阀门29保持关闭。实验用沼气从沼气瓶1经第一流量计10计量后流出，惰性气体Ne从氖气瓶3中经第三流量计12调节后流出，与沼气共同沿气管路进入气相色谱仪30中，对其成分进行检测。
二是可进行沼气干重整的反应以及检测，第一阀门6、第二阀门7、第三阀门8、第五阀门14、第十阀门22、第十阀门27、第八阀门19、第九阀门21依次打开，第六阀门16、第七阀门18、第十一阀门28、第十二阀门29保持关闭。沼气从沼气瓶1经第一流量计10计量后流出，二氧化碳从二氧化碳瓶2经第二流量计11计量后流出，惰性气体Ne从氖气瓶3中经第三流量计12调节后流出。CH4:CO2:Ne的合成混合物比例为9.5:9.5:1，总流量计15显示流量50mL/min。混合气体进入固定床反应器24中进行沼气干重整，沼气干重整的化学反应式为：CH4+CO2=2CO+2H2，采用第二感应线圈25可对固定床反应器24进行快速加热，具有加热启动速度快和能量利用率高的优点。固定床反应器24产生的一氧化碳和氢气排出后可收集存储起来，也可经过恒温槽20后进入气相色谱仪30进行成分检测。打开第十一阀门28、第十二阀门29、第十三阀门33，同时关闭第九阀门21，让干重整后的气体进入管式炉31中进行燃烧，燃烧温度由设置于管式炉31上的热电偶温度计32进行测定。燃烧差生的烟气一部分进入气相色谱仪30中进行成分检测，一部分经由烟道34排走。
实施例2
如图2所示，一种利用感应加热进行沼气改制反应的装置，包括沼气瓶1、二氧化碳瓶2、氖气瓶3、电磁感应加热炉4、固定床反应器24、气相色谱仪30、恒温槽20、管式炉31、排烟道34以及气管路。沼气瓶1、二氧化碳瓶2、氖气瓶3、电磁感应加热炉4、固定床反应器24、气相色谱仪30、恒温槽20、管式炉31以及排烟道34通过气管路相连。本实施例与实施例1的区别在于，本实施例增设有电磁感应加热炉4，电磁感应加热炉4在气管路上与沼气瓶1、二氧化碳瓶2、氖气瓶3是相互并联的。电磁感应加热炉4中放置有纯净水，电磁感应加热炉4使用第一感应线圈5对其中的纯净水进行快速加热，产生水蒸气。电磁感应加热炉4的水蒸气排出口处设置有第四流量计13。
本实施例增设有可产生水蒸气的电磁感应加热炉4，与实施例1相比，增设有沼气的蒸汽重整功能。进行沼气的蒸汽重整时，第一阀门6、第三阀门8、第四阀门9、第五阀门14、第十阀门22、第十阀门27、第八阀门19、第九阀门21依次打开，第六阀门16、第七阀门18、第十一阀门28、第十二阀门29保持关闭。沼气从沼气瓶1经第一流量计10计量后流出，二氧化碳从二氧化碳瓶2经第二流量计11计量后流出，惰性气体Ne从氖气瓶3中经第三流量计12调节后流出，电磁感应加热炉4产生的水蒸气中经第四流量计13调节后流出，CH4:H2O:Ne的合成混合物比例为9.5:9.5:1；总流量计15显示流量50mL/min。混合气体进入固定床反应器24中进行沼气蒸汽重整，沼气干重整的化学反应式为：CH4+H2O=CO+3H2。固定床反应器24产生的一氧化碳和氢气排出后可收集存储起来，也可经过恒温槽20后进入气相色谱仪30进行成分检测。打开第十一阀门28、第十二阀门29、第十三阀门33，同时关闭第九阀门21，让干重整后的气体进入管式炉31中进行燃烧，燃烧温度由设置于管式炉31上的热电偶温度计32进行测定。燃烧差生的烟气一部分进入气相色谱仪30中进行成分检测，一部分经由烟道34排走。
综上所述，本实用新型可进行沼气成分的检测，也可进行沼气的干重整和蒸汽重整产生一氧化碳和氢气，并可对重整反应的气体进行成分检测。沼气的干重整和蒸汽重整产生的一氧化碳和氢气可进入管式炉31中进行燃烧试验，并可对燃烧后的沿其进行成分检测。此外，本实用新型的加热方式采用电磁感应线圈加热，具有加热启动速度快和能量利用率高的优点。
以上仅为本实用新型的优选实施方式而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种利用感应加热进行沼气改制反应的装置，其特征在于，包括沼气瓶、二氧化碳瓶、氖气瓶、固定床反应器、气相色谱仪和气管路，所述沼气瓶、二氧化碳瓶和氖气瓶的出气口处各设置有一个流量计，所述沼气瓶、二氧化碳瓶、氖气瓶、固定床反应器和气相色谱仪通过气管路相连，所述气管路上设置有多个阀门，各阀门用于控制气管路中气体的流向和通断，在各阀门的作用下，所述沼气瓶、二氧化碳瓶、氖气瓶中的气体可流向固定床反应器，也可流向气相色谱仪，所述固定床反应器外套设有感应线圈，所述固定床反应器排出的气体可流向气相色谱仪。
2.根据权利要求1所述的一种利用感应加热进行沼气改制反应的装置，其特征在于，所述气管路上还设置有管式炉和排烟道，所述固定床反应器排出的气体可流向管式炉，所述管式炉排出的气体可流向气相色谱仪和排烟道。
3.根据权利要求2所述的一种利用感应加热进行沼气改制反应的装置，其特征在于，所述气管路上另外还设置有恒温槽，所述固定床反应器排出的气体经过恒温槽后再流向气相色谱仪和管式炉。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种利用感应加热进行沼气改制反应的装置，其特征在于，所述固定床反应器内部设置有多层催化颗粒床，多层所述的催化颗粒床沿着固定床反应器的长度方向均匀设置。
5.根据权利要求4所述的一种利用感应加热进行沼气改制反应的装置，其特征在于，所述催化颗粒床由两层金属网、两层石棉以及催化剂颗粒组成，所述催化剂颗粒均匀的设置于两层石棉之间，所述石棉外由两层金属网进行固定。
6.根据权利要求5所述的一种利用感应加热进行沼气改制反应的装置，其特征在于，还包括电磁感应加热炉，所述电磁感应加热炉用于产生水蒸气，所述电磁感应加热炉的水蒸气排出口处设置有一个流量计，所述电磁感应加热炉与固定床反应器和气相色谱仪通过气管路相连。
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