一种用于固体有机质快速热解的反应器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于固体有机质快速热解的反应器，包括混合升温区，设置在混合升温区下端的热解反应区以及位于热解反应区侧端的气相产物二级反应区；所述热解反应区与气相产物二级反应区通过第一格栅分开；所述混合升温区顶部设有物料进口和第一辅料进口；所述热解反应区下部设有返料阀；所述气相产物二级反应区顶部设有第二辅料进口，下部设有调节阀，侧部设有气相产物出口；所述气相产物二级反应区与气相产物出口通过第二格栅分开。该反应器能够实现在一个反应器中完成固体有机质的热解、提质与净化，有效地提高液体产物的收率，降低液体产物的含灰率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于固体有机质快速热解的反应器
本专利技术涉及能源利用领域，具体涉及一种用于固体有机质快速热解的反应器。
技术介绍
煤炭、生物质、城市生活垃圾等固体有机质在不同的反应条件下进行热解时，都会生成气体、液体和固体三相产物。采用快速热解的方式制取液体燃料是其中最为经济和有效的利用方式，一般需要快速升温、适宜的热解温度和短停留时间的苛刻条件。采用下行床固体热载体加热技术是当前研究的热点。但是，目前存在的反应系统由于原料在反应过程中摩擦严重，易产生大量粉尘，导致反应生成的气态产物中含大量粉尘，冷凝后存在于液体燃料中，影响了液体燃料的后续利用。另一方面，快速热解工艺需要热解生成的气态产物要快速冷凝成液体燃料，才能保证液体收率，而且得到的液体产物中重组分含量较多，也限制了液体燃料的后续利用途径。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于固体有机质快速热解的反应器，将固体有机质的热解、提质与净化在一个反应器中完成，能够有效降低液体产物的含灰率，提高液体产物的收率和质量。本专利技术针对上述的技术问题所提供的技术方案为：一种用于固体有机质快速热解的反应器，包括混合升温区，设置在混合升温区下端的热解反应区以及位于热解反应区侧端的气相产物二级反应区；所述热解反应区与气相产物二级反应区通过第一格栅分开；所述混合升温区顶部设有物料进口和第一辅料进口；所述热解反应区下部设有返料阀；所述气相产物二级反应区顶部设有第二辅料进口，下部设有调节阀，侧部设有气相产物出口；所述气相产物二级反应区与气相产物出口通过第二格栅分开。上述的技术方案中，原料固体有机质颗粒由物料进口进入，而热载体或催化剂由第一辅料进口进入，两者通过相互碰撞在混合升温区实现快速混合升温，并迅速进入热解反应区开始剧烈反应，热解反应区生成的气相产物通过第一格栅进入气相产物二级反应区，与气相产物二级反应区中的热载体或催化剂接触进行反应。其中，由第一辅料进口和第二辅料进口进入的热载体或催化剂根据具体的工况进行选择，可以相同也可以不同。同时，气相产物二级反应区也起到了过滤气相产物中粉尘的作用，气相产物携带的粉尘颗粒被二级反应区的热载体或催化剂过滤并随之下移排出。气相产物二级反应区的宽度和辅料的粒度等决定了由热解反应区生成的气相产物在气相产物二级反应区的停留时间。反应结束后，固体物料经过返料阀、气相物料经过气相产物出口进入后续的工艺系统。优选的，所述第一辅料进口竖直设置于混合升温区顶部；所述物料进口包括二个，分别倾斜设置于混合升温区顶部。进一步优选，所述二个物料进口对称设置在混合升温区顶部，且物料进口与第一辅料进口的夹角为15-75°。优选的，所述固体有机质包括煤、生物质、城市生活垃圾等。优选的，所述混合升温区设有若干物料混合板；所述物料混合板的形状为三菱柱，相互之间平行设置且分层错位排列。进一步优选，所述物料混合板的层数为2-8层。优选的，所述物料混合板的横截面为等腰三角形，顶角范围为45-120°。优选的，所述气相产物二级反应区为二级热解区或提质反应区。当气相产物二级反应区为二级热解区时，二级热解区主要起到过滤粉尘和降低产物重组分含量的作用，能够显著提高液体产物质量。当气相产物二级反应区为提质反应区时，固体有机质能够在一个反应器中同时实现热解、提质与净化的功能。优选的，所述第一辅料进口为热载体进口或催化剂进口；所述第二辅料进口为热载体进口或催化剂进口。第一辅料进口和第二辅料进口用于通入热载体或催化剂等固体颗粒。热载体或催化剂根据具体的工况进行选择，可以相同也可以不同。优选的，所述热解反应区内的反应状态为流化床，热载体或催化剂靠重力下落到返料阀，返料阀应具有自密封功能。优选的，所述气相产物二级反应区内的反应状态为移动床，热载体或催化剂下落速度通过调节下部的调节阀来控制。优选的，所述第一格栅由倒V字形格栅板间隔排列组成；所述倒V字形格栅板为不对称结构，位于热解反应区一侧板边与竖直方向的夹角小于位于气相产物二级反应区的一侧板边与竖直方向的夹角。优选的，位于热解反应区一侧板边与竖直方向的夹角范围为15-45°；位于气相产物二级反应区的一侧板边与竖直方向的夹角范围为15-75°。优选的，所述倒V字形格栅板位于热解反应区一侧板边的底部位置低于下一层倒V字形格栅板的顶部位置；所述倒V字形格栅板位于气相产物二级反应区一侧板边的底部位置齐平于下一层倒V字形格栅板的顶部位置。优选的，所述倒V字形格栅板之间的间隔距离小于热解反应区中热载体或催化剂的粒径。优选的，所述第二格栅由一字形格栅板间隔排列组成；所述一字形格栅板与竖直方向的夹角范围为15-45°。优选的，所述一字形格栅板的底部位置低于下一层一字形格栅板的顶部位置。优选的，所述一字形格栅板的间隔距离小于气相产物二级反应区中热载体或催化剂的粒径。优选的，所述气相产物二级反应区包括二个，分别对称设置于热解反应区两侧。同现有技术相比，本专利技术的有益效果体现在：(1)本专利技术所提供的反应器通过格栅将热解反应区与气相产物二级反应区分开，实现固体有机质在一个反应器内热解、提质与净化，能够有效地提高液体产物的收率，降低液体产物的含灰率。(2)本专利技术所提供的反应器能够应用于固体有机质的二级热解反应和提质反应，应用范围广泛。附图说明图1为实施例中用于固体有机质热解的反应器的结构示意图。其中，1、热解反应区；2、气相产物二级反应区；3、混合升温区；4、气相产物出口；5、第一格栅；6、第二格栅；7、第一催化剂进口；8、物料进口；9、第二催化剂进口；10、物料混合板；11、调节阀；12、返料阀。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术作进一步说明。实施例如图1所示为用于固体有机质热解的反应器的结构示意图，反应器包括混合升温区3、热解反应区1和气相产物二级反应区2，三者均在反应器壳体内部。其中，混合升温区3设置在热解反应区1上部，两者的整体形状实际生产中可以为竖直长方体，而热解反应区1下部设有返料阀12。气相产物二级反应区2为二个，分别设置在热解反应区1两侧。热解反应区1与两侧的气相产物二级反应区2通过第一格栅5分开。第一格栅5由倒V字形格栅板间隔排列组成，倒V字形格栅板为不对称结构，位于热解反应区1一侧板边与竖直方向的夹角小于位于气相产物二级反应区2的一侧板边与竖直方向的夹角。位于热解反应区1一侧板边与竖直方向的夹角范围为30°；位于气相产物二级反应区2的一侧板边与竖直方向的夹角范围为45°。倒V字形格栅板位于热解反应区1一侧板边的底部位置低于下一层倒V字形格栅板的顶部位置；倒V字形格栅板位于气相产物二级反应区2一侧板边的底部位置齐平于下一层倒V字形格栅板的顶部位置。此外，倒V字形格栅板之间的间隔距离小于热解反应区1中催化剂的粒径。混合升温区3的顶部设有物料进口8和第一催化剂进口7。第一催化剂进口7竖直设置于混合升温区3顶部，而物料进口8包括二个，分别倾斜设置于混合升温区3顶部。二个物料进口8对称设置，且物料进口8与第一催化剂进口7的夹角为30°。此外，混合升温区3内设有若干物料混合板10，物料混合板10的形状为三菱柱，两端分别固定于混合升温区3的壁面，横截面为等腰三角形，顶角角度为120°，相互之间平行设置且分层错位排列。物料混合板10的层数为3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于固体有机质快速热解的反应器，其特征在于，包括混合升温区，设置在混合升温区下端的热解反应区以及位于热解反应区侧端的气相产物二级反应区；所述热解反应区与气相产物二级反应区通过第一格栅分开；所述混合升温区顶部设有物料进口和第一辅料进口；所述热解反应区下部设有返料阀；所述气相产物二级反应区顶部设有第二辅料进口，下部设有调节阀，侧部设有气相产物出口；所述气相产物二级反应区与气相产物出口通过第二格栅分开。

【技术特征摘要】
1.一种用于固体有机质快速热解的反应器，其特征在于，包括混合升温区，设置在混合升温区下端的热解反应区以及位于热解反应区侧端的气相产物二级反应区；所述热解反应区与气相产物二级反应区通过第一格栅分开；所述混合升温区顶部设有物料进口和第一辅料进口；所述热解反应区下部设有返料阀；所述气相产物二级反应区顶部设有第二辅料进口，下部设有调节阀，侧部设有气相产物出口；所述气相产物二级反应区与气相产物出口通过第二格栅分开。2.根据权利要求1所述的用于固体有机质快速热解的反应器，其特征在于，所述混合升温区设有若干物料混合板；所述物料混合板的形状为三菱柱，相互之间平行设置且分层错位排列。3.根据权利要求1所述的用于固体有机质快速热解的反应器，其特征在于，所述气相产物二级反应区为二级热解区或提质反应区；所述第一辅料进口为热载体进口或催化剂进口；所述第二辅料进口为热载体进口或催化剂进口。4.根据权利要求1所述的用于固体有机质快速热解的反应器，其特征在于，所述第一格栅由倒V字形格栅板间隔排列组成；所述倒V字形格栅板为不对称结构，位于热解反应区一侧板边与竖直方向的夹角小于位于气相产物二级反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：盖希坤，毛建卫，田原宇，吕鹏，张良佺，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33