本发明专利技术公开了一种热解及生物质气体催化重整反应器及其应用，其中反应器包括：热解气化炉、烟气旋风分离器、解热气旋风分离器、进料器；本发明专利技术提出一种具有新型特征的热解气化炉，能较好地适应对物性较为复杂的废弃物的热解气化处理要求。本发明专利技术采用直燃式内热管以及与其相连接的金属填料，置于热解气化炉内，可在热解气化炉内建立分布合理且可控的温度场，为热解气化炉内物料热解建立起有利的反应温度条件；与此同时，在金属填料上分段涂覆有催化剂，可促进有机物的热解以及对热解气的重整脱焦油处理，从而整体提高热解气化转化效率以及作为热解产物的生物质气的燃气品质。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于热解气化
，特别涉及一种热解及生物质气体催化重整反应器及其应用。
技术介绍
热解气化是处理生活垃圾、城市污泥、生物质废弃物等的一个重要技术手段，由于可将固体废弃物转化为清洁燃气，且二次污染风险低，成为固体废弃物处理与能源化利用领域中具有较好环境友好性的应用技术，且呈现出良好的发展和应用前景。在热解气化技术中，已经发开出三种典型的热解反应器技术，分别是固定床、移动床和流化床类型的热解气化炉。这些热解气化炉在处理物性特征较为单一的物料时能有较好的运行结果，但在处理诸如城市生活垃圾等组成特征变化波动较大的物料时，则往往难以正常工作，主要表现为：混合类物料在反应器内的运动状态难以控制，无法使不同类型的物料都按设计的运动轨迹运动，造成物料在反应器内的运动过程难以有效控制；由于物料特性波动，易使反应器内的传热过程劣化，造成反应物温度不均匀度增大，易于出现局部温度过高、过低现象，使得热解反应难以充分、高效进行；另外，热解气焦油含量偏高，使得后续的热解气脱焦油净化处理的负担很大，若不能及时净化处理，将会导致热解气输送管路以及热解气利用设备（如燃气内燃机发电机组）的堵塞。由于上述这些典型问题的存在，使得热解气化技术对于物性较为复杂的废弃物的处理还难以满足工业化应用的要求。针对上述问题，本专利技术提出一种具有新型特征的热解气化炉，能较好地适应对物性较为复杂的废弃物的热解气化处理要求。本专利技术采用直燃式内热管以及与其相连接的金属填料，置于热解气化炉内，可在热解气化炉建立分布合理且可控的温度场，为热解气化炉内物料热解建立起有利的反应温度条件；与此同时，在金属填料上分段涂覆有催化剂，可促进有机物的热解以及对热解气的重整脱焦油处理，从而整体提高热解气化转化效率以及作为热解产物的生物质气的燃气品质。
技术实现思路
本专利技术提供一种热解及生物质气体催化重整反应器及其应用，以解决现有技术中的问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种热解及生物质气体催化重整反应器，包括：热解气化炉，所述热解气化炉竖直设置，所述热解气化炉为管状结构，管状结构内自上而下依次为第一反应区、第二反应区和第三反应区，所述热解气化炉内纵向贯穿有若干根内热管，所述内热管与管状结构之间填充有整体式金属填料，所述整体式金属填料位于第二反应区内；烟气旋风分离器，所述烟气旋风分离器与内热管的顶端相通，所述内热管的底部通入空气，所述烟气旋风分离器顶部接烟气管道，所述烟气旋风分离器底部接飞灰管道；解热气旋风分离器，所述解热气旋风分离器的进气端与热解气化炉顶部侧壁的热解气出口端相连，所述解热气旋风分离器的底部与整体式金属填料下方的内热管相连，解热气旋风分离器顶部的出气端接有热解气管道；进料器，所述进料器接于整体式金属填料下方的管状结构上。进一步的，所述热解气化炉内横向设置有隔板作为布风装置，所述隔板位于进料器与管状结构相接处的下方。进一步的，所述隔板与热解气化炉底部之间为气化剂室，所述气化剂室的侧壁上连通有气化剂通道，鼓入的气化剂在气化剂室中通过隔板上设置有若干个孔或风帽进入隔板上方的热解气化炉内。进一步的，所述内热管中的气体流速为1.0～5.0m/s，温度650～950℃；所述热解气化炉中的气体流速为0.6～4.2m/s，温度550～820℃。进一步的，所述整体式金属填料为蜂窝板式、波纹板式或丝网式，所述内热管与内热管之间、内热管与管状结构之间均填充有整体式金属填料，所述内热管与整体式金属填料之间以及金属填料与金属填料之间通过金属箔带或金属板焊接连接，所述整体式金属填料的孔径范围为20～50mm。进一步的，所述整体式金属填料自上而下分为上中下三段，其中下段的整体式金属填料表面不涂覆催化剂材料，中段的整体式金属填料表面涂覆碱金属及过渡金属氧化物催化剂材料，上段的整体式金属填料表面涂覆分子筛基催化剂。进一步的，所述整体式金属填料7高度为热解气化炉自隔板以上高度的1/2～4/5，且整体式金属填料7自上而下分为上中下三段，每段高度分别占填料总高度的1/5～1/2，其中下段的整体式金属填料7表面不涂覆催化剂材料；中段的整体式金属填料7表面涂覆碱金属（Na、K、Ca、Mg等）及过渡金属（Ni、Mn、Co、Cu等）氧化物催化剂材料；上段的整体式金属填料7表面涂覆分子筛基催化剂（活性组分包括Zr、Fe、Cu、La等金属氧化物，分子筛载体包括ZSM-5、MCM-41、5A、13X、活性氧化铝等）。优选的，所述的碱金属及过渡金属氧化物催化剂材料，为含有Na、K、Ca、Mg中的一种或两种（若为两种，则其金属元素的摩尔比为5:1～1:4）的碱金属氧化物与含有Ni、Mn、Co、Cu中的一种或两种（若为两种，则其金属元素的摩尔比为3:1～1:2）的过渡金属氧化物的混合物，其中碱金属氧化物与过渡金属氧化物的质量比范围为0.2:1～4:1。优选的，所述的分子筛基催化剂材料，其中活性组分为含有Zr、Fe、Cu、La中的一种或两种金属氧化物（若为两种，则其金属元素的摩尔比为4:1～1:4），活性组分负载在分子筛载体上，分子筛载体为ZSM-5、MCM-41、5A、13X、活性氧化铝中的一种，活性组分与分子筛载体的质量比为0.01:1～0.15:1。进一步的，所述气化剂是空气、氧气、水蒸气中的任意一种或几种。进一步的，所述进料器上安装有料斗，所述料斗呈上大下小的漏斗状。一种热解及生物质气体催化重整反应器的应用，用于热解气化物料，所述热解气化物料为生活垃圾、城市污泥、生物质原料或废弃物、废弃电子线路板的高分子材料、废弃轮胎塑料。进一步的，所述热解气化物料在进入热解气化炉之前需要进行破碎、脱水前处理，控制进料的粒径在20mm以下，含水率不高于30%。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术提出一种具有新型特征的热解气化炉，能较好地适应对物性较为复杂的废弃物的热解气化处理要求。本专利技术采用直燃式内热管以及与其相连接的金属填料，置于热解气化炉内，可在热解气化炉内建立分布合理且可控的温度场，为热解气化炉内物料热解建立起有利的反应温度条件；与此同时，在金属填料上分段涂覆有催化剂，可促进有机物的热解以及对热解气的重整脱焦油处理，从而整体提高热解气化转化效率以及作为热解产物的生物质气的燃气品质。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；其中：1-热解气化炉，2-烟气旋风分离器，3-解热气旋风分离器，4-气化剂室，5-内热管，6-气化剂通道，7-整体式金属填料，8-进料器，9-料斗，10-烟气管道，11-飞灰管道，12-热解气管道，13-隔板。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作更进一步的说明。如图1所示，一种热解及生物质气体催化重整反应器，包括：热解气化炉1，所述热解气化炉1竖直设置，所述热解气化炉1为管状结构，管状结构内自上而下依次为第一反应区、第二反应区和第三反应区，所述热解气化炉1内纵向贯穿有若干根内热管5，所述内热管5与内热管5之间、内热管5与管状结构之间均填充有整体式金属填料7；烟气旋风分离器2，所述烟气旋风分离器2与内热管5的顶端相通，所述内热管5的底部通入由风机鼓入的空气，所述烟气旋风分离器2顶部接烟气管道10，所述烟气旋风分离器2底部接飞灰管道11；解热气旋风分离器3，所述解热气旋风分本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种热解及生物质气体催化重整反应器，其特征在于，包括：热解气化炉，所述热解气化炉竖直设置，所述热解气化炉为管状结构，管状结构内自上而下依次为第一反应区、第二反应区和第三反应区，所述热解气化炉内纵向贯穿有若干根内热管，所述内热管与管状结构之间填充有整体式金属填料，所述整体式金属填料位于第二反应区内；烟气旋风分离器，所述烟气旋风分离器与内热管的顶端相通，所述内热管的底部通入空气，所述烟气旋风分离器顶部接烟气管道，所述烟气旋风分离器底部接飞灰管道；解热气旋风分离器，所述解热气旋风分离器的进气端与热解气化炉顶部侧壁的热解气出口端相连，所述解热气旋风分离器的底部与整体式金属填料下方的内热管相连，解热气旋风分离器顶部的出气端接有热解气管道；进料器，所述进料器接于整体式金属填料下方的管状结构上。
【技术特征摘要】
1.一种热解及生物质气体催化重整反应器，其特征在于，包括：热解气化炉，所述热解气化炉竖直设置，所述热解气化炉为管状结构，管状结构内自上而下依次为第一反应区、第二反应区和第三反应区，所述热解气化炉内纵向贯穿有若干根内热管，所述内热管与管状结构之间填充有整体式金属填料，所述整体式金属填料位于第二反应区内；烟气旋风分离器，所述烟气旋风分离器与内热管的顶端相通，所述内热管的底部通入空气，所述烟气旋风分离器顶部接烟气管道，所述烟气旋风分离器底部接飞灰管道；解热气旋风分离器，所述解热气旋风分离器的进气端与热解气化炉顶部侧壁的热解气出口端相连，所述解热气旋风分离器的底部与整体式金属填料下方的内热管相连，解热气旋风分离器顶部的出气端接有热解气管道；进料器，所述进料器接于整体式金属填料下方的管状结构上。2.根据权利要求1所述的热解及生物质气体催化重整反应器，其特征在于：所述热解气化炉内横向设置有隔板作为布风装置，所述隔板位于进料器与管状结构相接处的下方。3.根据权利要求2所述的热解及生物质气体催化重整反应器，其特征在于：所述隔板与热解气化炉底部之间为气化剂室，所述气化剂室的侧壁上连通有气化剂通道，鼓入的气化剂在气化剂室中通过隔板上设置有若干个孔或风帽进入隔板上方的热解气化炉内。4.根据权利要求1所述的热解及生物质气体催化重整反应器，其特征在于：所述内热管中的气体流速为1.0～5.0m/s，温度650～950℃；所述热解气化炉中的气体流速为0....
【专利技术属性】
技术研发人员：陈泽智，龚惠娟，周树宇，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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