一种自热式真空移动床反应器制造技术

本发明专利技术涉及一种自热式真空移动床反应器，自热式真空移动床反应器为夹套式结构，从上到下包括预热段、过渡段和反应段，物料入口设置在反应器顶部，产物出口设置在反应器底部，燃气与空气入口设置在反应器夹层底部，废气出口设置在反应器夹层顶部，反应器夹层外壁设置隔热和阻气层。预热段为圆柱形结构，过渡段为圆台形结构，反应段为圆柱形结构，预热段与反应段直径关系满足5:3条件，预热段与反应段长度关系满足5:7条件。本发明专利技术中流体与颗粒顺重力场同向向下流动，颗粒的轴向返混大大减小，更适于气固接触时间超短的反应；过渡段变窄使得颗粒经过后发生明显的交叉现象，其运动轨迹呈“之”字型，利于颗粒之间的热传递，有效提高生物油的产率。

A Self-Heating Vacuum Moving Bed Reactor

【技术实现步骤摘要】
一种自热式真空移动床反应器
本专利技术属于能源化工
，涉及一种自热式真空移动床反应器。
技术介绍
生物质热裂解技术是指将生物质在无氧或微量氧存在的条件下通过热化学转化方法转化生成不凝气、生物油和焦炭三种产物的过程，是生物质能富集化的有效手段之一。生物质热裂解反应器是生物质热裂解制取生物油工艺流程中的核心装置，生物质热裂解反应产物的分布情况在一定程度上受热裂解反应器的类型及其所采用的加热方式决定。目前主要的反应器类型有循环流化床反应器、旋转锥反应器和烧蚀反应器等，其各具优缺点：循环流化床反应器的优点是在反应器结构相对紧凑，热载体选用较大热容的砂子以提高热传导效率，增强反应器的处理能力，热裂解生成的气体产物在反应器内停留时间较短，有效地避免裂解气二次裂解而造成生物油产量降低，但由于反应需要大量的载气，加大工艺流程中冷却系统压力造成大量能量损耗；旋转锥反应器优点是其一般不需载气，反应器结构紧凑可降低成本，但其要求生物质颗粒粒径较小，增加成本，同时反应器设备复杂不易放大；烧蚀反应器具有对物料生物质颗粒粒径要求不高的优点，而烧蚀反应器主要的技术难题是在于如何使物料生物质颗粒与高温壁面在具有一定相对运动速度的情况下紧密接触而不脱离。尽管目前运行的反应器有很多结构形式，但至今流化床因其具有良好的传热传质性能、结构简单、易于操作和放大等优势仍是生物质快速热解技术中最受欢迎的结构。使用流化床进行生物质热解保证颗粒充分裂解的同时，还可以确保裂解气被流化气迅速带离反应器内部，减少二次裂解。虽然流化床拥有上述众多优点，但其存在的主要问题是难以实现较大规模的连续生产，另外流化床中由于湍流引起的剧烈运动造成了返混现象，使得不同停留时间段的颗粒掺混在一起。
技术实现思路
为了实现连续化制取生物油，减小颗粒返混，让反应器更加适用于生物质快速热解这类气固接触时间超短的反应，本专利技术提供一种自热式真空移动床反应器。一种自热式真空移动床反应器，自热式真空移动床反应器为夹套式结构，从上到下包括预热段、过渡段和反应段，物料入口设置在反应器顶部，产物出口设置在反应器底部，燃气与空气入口设置在反应器夹层底部，废气出口设置在反应器夹层顶部，反应器夹层外壁设置隔热和阻气层。预热段为圆柱形结构，过渡段为圆台形结构，反应段为圆柱形结构，预热段与反应段直径关系满足5:3条件，预热段与反应段长度关系满足5:7条件。优选的是：反应器分为预热段、过渡段和反应段三部分。优选的是：预热段与反应段直径关系满足5:3条件，预热段与反应段长度关系满足5:7条件。优选的是：物料入口与螺旋进料器连接用于连续进料。优选的是：产物出口与后续的气固分离系统和冷凝系统相连。优选的是：裂解过程中的可燃不凝气经过收集与空气混合后经由燃气与空气入口进入反应器夹层。优选的是：上述混合气在反应器夹层中燃烧后生成的废气经由废气出口排出。优选的是：反应器夹层外壁设置隔热和阻气层，可避免反应器夹层内热量损失和气体的逸出。本专利技术与传统的流化床反应器相比，具有以下优点：1)反应器中流体与颗粒顺重力场同向向下流动，颗粒浓度和速度径向分布较为均匀，颗粒的轴向返混大大减小，流动发展段长度短，更适于气固接触时间超短的反应；2)过渡段变窄使得颗粒经过后发生明显的交叉现象，其运动轨迹呈“之”字型，利于颗粒之间的热传递，同时气体经过过渡段后显著提高速度，可降低裂解气在反应器内的停留时间，减少二次裂解反应的发生，有效提高生物油的产率；3)利用生物质热裂解产生的不凝气作为热源对反应器内的生物质颗粒进行加热，充分利用了可燃不凝气的热值，属于自发热式，能够节约成本；4)通过控制燃气量和进入炉膛的空气量比例调节炉膛整体温度，以调整裂解产物的分布和目的产物的产率。附图说明图1是自热式真空移动床反应器结构示意图；图2是图1中A-A剖视图；图3是图1中B-B剖视图。图中：1-物料入口，2-反应器预热段，3-反应器过渡段，4-反应器反应段，5-废气出口，6-产物出口，7-燃气与空气入口，8-隔热层与阻气层。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步的描述说明：生物质颗粒通过物料入口(1)连续进入反应器，首先在反应器预热段(2)中被加热至裂解所需温度，经过反应器过渡段(3)时，由于直径突然变窄，使得颗粒进入反应器反应段(4)时运动轨迹发生明显的交叉现象，强化了颗粒之间的热传递，颗粒发生裂解反应后生成的气体产物和剩余的固体残渣由产物出口(6)离开反应器，裂解过程中产生的不凝气在后续经过收集之后与空气混合由燃气与空气入口(7)进入反应器夹层，混合气在夹层中燃烧为反应器内的裂解过程提供热量，废气由废气出口(5)排入大气。实施例：使用该自热式真空移动床反应器对秸秆颗粒进行连续化快速热解。秸秆颗粒由布料器不断送入自热式真空移动床反应器，在反应器预热段被迅速加热至裂解所需温度。通过变径过渡段后，秸秆颗粒发生明显交叉现象，颗粒与颗粒之间的热传递得到强化，并在反应段迅速发生裂解反应。裂解过程生成的裂解气和剩余的固体残渣由产物出口引出反应器进入后续的气固分离系统和冷凝系统。利用秸秆颗粒裂解产生的不凝气作为热源对反应器内的秸秆颗粒进行加热，属于自发热式，能够节约生产成本。通过控制燃气量和进入炉膛的空气量比例调节炉膛整体温度，以调整裂解产物的分布和目的产物的产率，可广泛应用于秸秆快速热解制取生物油的连续化生产中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自热式真空移动床反应器，其特征在于：自热式真空移动床反应器为夹套式结构，从上到下包括预热段、过渡段和反应段，物料入口设置在反应器顶部，产物出口设置在反应器底部，燃气与空气入口设置在反应器夹层底部，废气出口设置在反应器夹层顶部，反应器夹层外壁设置隔热和阻气层。

【技术特征摘要】
1.一种自热式真空移动床反应器，其特征在于：自热式真空移动床反应器为夹套式结构，从上到下包括预热段、过渡段和反应段，物料入口设置在反应器顶部，产物出口设置在反应器底部，燃气与空气入口设置在反应器夹层底部，废气出口设置在反应器夹层顶部，反应器夹层外壁设置隔热和阻气层。2.如权利要求1所述的一种自热式真空移动床反应器，其特征在于：预热段为圆柱形结构，过渡段为圆台形结构，反应段为圆柱形结构。3.如权利要求1所述的一种自热式真空移动床反应器，其特征在于：预热段与反应段直径关系满足5:3条件，预热段与反应段长度关系满足5:7条件。4.如权利要求1所述的一种自热式真空移动床反应器，其特征在于：物料入口与螺旋进料器连接用于连续进料。5.如权利要求1所述的一种自热式真空移动床反应器，其特征在于：产物出口与后续的气固分离系统和冷凝系统相连。6.如权利要求1所述的一种自热式真空移动床反应器，其特征在于：裂解过程中的可燃不凝气经过收集与空气混合后经由燃气与空气入口进入反应器夹层。7.如权利要求1所述的一种自热式真空移动床反应器，其特征在于：上述混合气在反应器夹层中燃烧后生成的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟文，陈光辉，段继海，李建隆，张自生，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37