一种新型脉冲生物质热解反应器以及热解工艺制造技术

本发明专利技术提出了一种新型脉冲生物质热解反应器以及热解工艺，所述反应器包括长筒状的反应段，所述反应段的进口设有生物质进料口和提升气进口；所述反应段由多段交替连接的收缩段和扩张段组成；所述反应段上设有多个热能喷嘴。本发明专利技术中的新型结构的脉冲生物质热解反应器，反应操作时采用管径交替缩小或扩大，使气流和颗粒作不等速流动，气流和颗粒间的相对速度与传热面积都较大，从而强化传热传质速率。此外，在扩大管中气流速度大大下降，也就相应地增加了反应时间。通过调节进料及热能喷嘴的能量控制反应温度，达到产品收率稳定的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种新型脉冲生物质热解反应器以及热解工艺
本专利技术涉及生物质热解
，具体是一种新型脉冲生物质热解反应器以及热解工艺。
技术介绍
21世纪世界上面临着经济增长和环境保护的双重压力，因此开发利用可在再生的新型清洁能源对建立可持续的能源系统，促进经济发展和环境保护具有重大意义。生物质能作为唯一一种以固态形式存在，且可储存的新型能源，其对于经济社会的可持续发展具有非常重要的意义。目前世界上生物质热裂解反应器主要有固定床反应器、旋风反应器、流化床反应器、辐射炉、携带流动式反应器、循环流化床反应器、旋转叶片反应器、旋转锥反应器、多炉膛反应器等多种形式，但每种设备都有它的优缺点，现简述如下。①引流床：该设备的缺点是需要大量高温燃烧气，并产生大量低热值的不凝气，这个缺点造成此技术的发展前景不大。②真空移动床：其优点是热解蒸汽停留时间很短，减少了二次裂解，但反应器要有非常好的真空度，这就对真空泵和密封材料提高了要求，因此增大了制造成本和运行难度。③旋转锥反应器：其有可以压实物料、隔绝流动气体的优势，而且升温速度快，固相滞留期短，气相滞留期小，反应过程不需要载气体，不需要很大的装置体积和高成本，但设备的某些结构还不够完善，还处在研究探索阶段。④烧蚀反应器：该设备相对于其他系统可以用粒径为２￣６．３５ｍｍ的大颗粒生物质作为原料，但生产的油中氧的含量比较高。⑤循环流化床和输运床：此两种设备虽然可以解决热量转化问题，但焦渣磨损设备的问题，生物炭与载体分离问题以及生物炭收率偏低等还有待完善。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的缺陷和不足，本专利技术的目的在于提供一种新型结构的脉冲生物质热解反应器以及热解工艺。本专利技术的目的之一在于提供一种新型脉冲生物质热解反应器，其技术方案是：所述反应器包括长筒状的反应段，所述反应段的进口设有生物质进料口和提升气进口；所述反应段由多段交替连接的收缩段和扩张段组成；所述反应段上设有多个热能喷嘴。进一步的，所述反应段为迂回结构。进一步的，所述热能喷嘴位于反应段的入口段（即前端）或者间隔分布在整个反应段上。进一步的，所述反应段的出口连接旋分分离器；所述旋分分离器为串联的多级，每级旋分分离器的底部安装闭风器。进一步的，所述反应段的收缩段和扩张段直径的比为1：1.5-2.5。进一步的，所述收缩段直径为150mm-1000mm，所述扩张段直径250mm-2000mm，且所述扩张段直径大于收缩段；所述反应段长度为5000mm-20000mm；所述收缩段单段长度为200mm-2000mm；所述扩张段单段长度250mm-2500mm。进一步的，所述收缩段和扩张段之间设有热膨胀连接件；所述反应段的中段设有温度计及压力表本专利技术之二是提供一种基于上述新型脉冲生物质热解反应器建立的热解工艺，其技术方案包括如下步骤：（1）、将以生物质秸秆为原料，经过粉碎、干燥后得到生物质原料；（2）、以热解产生的不凝生物质气作为提升气将生物质原料带入反应段中，同时通过热能喷嘴输入热量进行热解；（3）、热解产生的产物经固、液、气分离分别得到固体产物、液体产物以及不凝生物质气；所述固体产物包括生物炭，所述液体产物包括生物油、木醋液；（4）、步骤（3）得到的不凝生物质气一部分返回步骤（2）参与提升循环利用。进一步的，所述步骤（1）中粉碎至粒径为1～5毫米，干燥至相对含水率为8-12%。进一步的，所述步骤（2）中热解控制反应温度400-800℃，原料输入及产品输出需隔绝空气，控制系统呈微负压-700~-1500Pa。进一步的，部分不可凝生物质气参与提升循环利用，多余部分不可冷凝的可燃气体进行热电联产，蒸汽可以用于生物质木醋液的精制提纯。本专利技术中的新型结构的脉冲生物质热解反应器，反应操作时采用管径交替缩小或扩大，使气流和颗粒作不等速流动，气流和颗粒间的相对速度与传热面积都较大，从而强化传热传质速率。此外，在扩大管中气流速度大大下降，也就相应地增加了反应时间。通过调节进料及热能喷嘴的能量控制反应温度，达到产品收率稳定的特点。本脉冲生物质热解反应器设备小巧，气相停留时间很短，可以防止热解蒸汽的二次裂解，效率很高，并容易工业放大，生物炭得率高，质量好。附图说明图1为一种新型脉冲生物质热解反应器的结构示意图；图2为一种新型脉冲生物质热解反应器的工艺流程图；图中：1.控制阀门；2.物料入口；3.热能喷嘴；4.扩张段；5.温度计；6.收缩段；7.压力表；8.一级旋分分离器；9.二级旋分分离器；10.闭风器；11、热解气分离装置；12、循环提升气管线。具体实施方式实施例1参见图1，一种新型脉冲生物质热解反应器，反应器包括长筒状且迂回设置的反应段，反应段的进口设有生物质进料口即物料进口2和提升气进口（其上安装有控制阀门1），反应段的出口连接旋分分离器；旋分分离器为串联的两级，即一级旋分分离器8、二级旋分分离器9，每级旋分分离器的底部安装闭风器10；反应段由多段交替连接的收缩段6和扩张段4组成；反应段上的入口段设有多个热能喷嘴3；反应段的中段设有温度计5及压力表7。实施例2参见图2，一种基于实施例1的新型脉冲生物质热解反应器建立的热解工艺，包括如下步骤：（1）、将以生物质秸秆为原料，粉碎至粒径为1～5毫米，然后干燥至相对含水率为8-12%的生物质原料；（2）、以热解产生的不凝生物质气作为提升气将生物质原料带入反应段中，同时通过热能喷嘴输入热量进行热解；热解控制其反应温度400-800℃，原料输入及产品输出需隔绝空气，控制系统呈微负压-700~-1500Pa；（3）、热解产生的产物经固、液、气分离分别得到固体产物、液体产物以及不凝生物质气；固体产物包括生物炭，其通过二级旋风分离器得到，液体产物包括生物油、木醋液等，其通过热解气分离装置11来实现气液分离，比如热解气可以通过在喷淋单元以及油水分离器等得到木醋液、重质生物油以及不可冷凝的可燃气体（即不可凝生物质气）；（4）、步骤（3）得到的一部分不可凝生物质气通过循环提升气管线12返回步骤（2）参与提升循环利用；多余部分不可冷凝的可燃气体进行热电联产，蒸汽可以用于生物质木醋液的精制提纯。本工艺使用其本身反应气体作为能量气体提供能量及动能，稳定旋分分离器的效率，使之不会因加工量的大小而失效并且保证了气体的热值。通过收缩段与扩张段的反复更替，加大物料的停留时间，使之反应充分。部分不可凝生物质气参与提升循环利用，多余部分不可冷凝的可燃气体进行热电联产，蒸汽用于生物质木酢液的精制提纯。采用本专利技术脉冲生物质热解反应器及其生产工艺过程，可以使生物质热解达到以下技术效果：1.连续化生产、自动化程度高。2.生产安全性好、稳定、运行周期长。3.节能、环保。4.处理量调节范围广，年处理量可满足各级需求容易进行工业放大。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型脉冲生物质热解反应器，其特征在于，所述反应器包括长筒状的反应段，所述反应段的进口设有生物质进料口和提升气进口；所述反应段由多段交替连接的收缩段和扩张段组成；所述反应段上设有多个热能喷嘴。

【技术特征摘要】
1.一种新型脉冲生物质热解反应器，其特征在于，所述反应器包括长筒状的反应段，所述反应段的进口设有生物质进料口和提升气进口；所述反应段由多段交替连接的收缩段和扩张段组成；所述反应段上设有多个热能喷嘴。2.根据权利要求1所述的新型脉冲生物质热解反应器，其特征在于，所述反应段为迂回结构。3.根据权利要求1所述的新型脉冲生物质热解反应器，其特征在于，所述热能喷嘴位于反应段的入口段或者间隔分布在整个反应段上。4.根据权利要求1所述的新型脉冲生物质热解反应器，其特征在于，所述反应段的出口连接旋分分离器；所述旋分分离器为串联的多级，每级旋分分离器的底部安装闭风器。5.根据权利要求1所述的新型脉冲生物质热解反应器，其特征在于，所述反应段的收缩段和扩张段直径的比为1：1.5-2.5。6.根据权利要求1所述的新型脉冲生物质热解反应器，其特征在于，所述收缩段直径为150mm-1000mm，所述扩张段直径250mm-2000mm，且所述扩张段直径大于收缩段；所述反应段长度为5000mm-20000mm；所述收缩段单段长度为200mm-2000mm；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕学东，燕博广，陈鑫成，
申请(专利权)人：山东泰然生物工程有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37