一种碳质材料干馏系统技术方案

一种碳质材料干馏系统。所述干馏系统包括：热解碳质材料的热解室；热解室的加热温控装置；回收气态和液态热解产物的回收装置，和将所述气态热解产物导出所述热解室的导出通道，其中所述导出通道自热解室向外和向下弯曲延伸并连通所述回收装置，所述导出通道的内直径和/或弯曲的弧度大到足以使在所述热解室中形成的气态热解产物快速和通畅地经所述导出通道离开所述热解室，而进入所述回收装置中，上述干馏系统大大减少了可冷凝初次热解产物的二次裂解，因此大幅度提高了液态热解产物的收率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种碳质材料干馏系统，尤其涉及一种小型或试验用包括气态和液态热解产物收集装置的碳质材料热解或干馏系统。
技术介绍
现行小型或实验用煤低温干馏装置和方法主要有国家标准GB/T1341-2007所规定的“煤的格金低温干馏试验方法”和GB/T 480-2000所规定的“煤的铝甑低温干馏试验方法”。但上述两种低温干馏装置和方法存在以下不足。国家标准GB/T 1341-2007所规定的“煤的格金低温干馏试验方法”所使用的干馏装置是图2所示的干馏管，实验方法如下将空气干燥并粉碎到O. 2mm的煤样20克放入图2所示的上述特制水平干馏管中，置干馏管于格金低温干馏炉内，预先通电加热至300°C后，按5°C /min的速度升温到600°C，并恒温保持15分钟，停止加热。煤样受热后产生的气态焦油、水蒸气和煤气经小导出支管进入一个浸入水中的锥形瓶中，焦油和水蒸气冷凝在锥形瓶中，煤气由出气导管(胶管)导出室外。干馏后测定所得焦油、热解水和半焦的产率。如图2所示，上述装置和实验方法所用的水平干馏管的下端具有一垂直的小导出支管，含有气态焦油的热解气体经所述小导出支管被排出所述干馏管外，由于所述小导出支管与水平干馏管呈90°夹角，并且小导出支管的内直径很小，这样就很容易造成热解气体流通不畅，长期滞留在干馏管中因持续承受高温而使其中的气态焦油发生二次裂解，或高温热解气流回流与煤样接触使热解气流中的化合物和煤样发生炭化，形成局部温差，从而损坏干馏管或反应器，同时，在实验中已发现在小导出支管高温端内壁上发现有黑色二次裂解炭化物；而在小导出支管低温端和出气导管内壁上发现有黄色焦油附着，说明液态热解产物-焦油并未被充分冷凝和回收，焦油可能因二次裂解和未充分冷凝和回收而流失，上述各种原因使得实际所获得的焦油产率大大低于理论值，无法反映真实的焦油产率，同时实验装置也易于损坏。国家标准GB/T 480-2000所规定的“煤的铝甄低温干馏试验方法”所使用的实验装置如图3所示，实验方法如下将空气干燥并粉碎到O. 2mm的20克煤样装入铝甄中，在最初15 20分钟内使温度升到260°C，达到260°C以后，使温度以5°C /min的速度升到510°C，到达510°C后恒温保持20分钟，停止加热。煤样受热后产生的气态焦油、水蒸气和煤气经图3所示的导出管进入一个浸入水中的锥形瓶中，焦油和水蒸气冷凝在锥形瓶中，煤气由胶管导出室外。称量测定所得焦油、热解水、半焦的产率。如图3所示，含有气态焦油的热解气体经上述导出管被排出铝甄(干馏室)外，由于所述导出管与铝甄呈一锐角的夹角，并且导出管的内直径也非常小，所以，该装置和方法也存在与前述格金干馏方法和装置完全相同的弊端，实际所获得的焦油产率也同样大大低于理论值，无法反映真实的焦油产率。CN 201864690公开了一种焦化产品提取实验装置，其包括水平加热炉、焦油回收装置、煤气过滤瓶以及煤气分析仪等。该加热炉为管式加热炉，内有石英管，石英管内设有样品管。实验方法如下首先向加热炉中通入氮气半小时，将炉内空气排空，然后分三段加热，第一段为室温至200°C，加热时间O. 5小时，第二段为200-800°C，加热时间I. 5小时，第三段为800-1000°C，加热时间I. 5小时，最终焦油收率为5.5%。该装置的加热炉(干馏炉)最高操作温度高达1000°C，已不属于低温干馏的范围，同时该文献也未公开将热解气体导出加热炉的导出管或导出通道的具体结构或细节，热解气体流动是否通畅，或是否长期滞留于加热炉中，该文献未给予任何暗示或说明。 上述所有文献在此全文引入以作参考。基于以上对现有技术的描述和分析，需要对现行的小型或实验用碳质材料、特别是煤低温干馏装置和方法进行改进，以克服现有技术中的不足，使得在干馏室或热解室中产生的含气态焦油的热解气体流动通畅，并在形成后迅速离开温度例如达450°C _650°C的热解或干馏环境，从而大大减少了其二次热裂解，这样所获得的焦油收率不会因各种不良原因而损失，从而使其尽量接近理论值。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种克服上述现有技术不足、并大幅度提高液态热解产物-焦油收率的新型热解或干馏系统，特别是提供一种克服现有技术缺点的小型或实验用碳质材料热解或干馏系统。本专利技术提供了一种碳质材料干馏系统，包括热解碳质材料的热解室；所述热解室的加热温控装置；回收气态和液态热解产物的回收装置；和将所述气态热解产物导出所述热解室的导出通道，其中所述导出通道的两端分别与所述热解室和所述回收装置呈气密性连通，并且所述导出通道自热解室向外和向下弯曲延伸并连通所述回收装置。上述干馏系统区别于现有技术的特征是所述导出通道的内直径和/或弯曲的弧度大到足以使在所述热解室中形成的气态热解产物快速和通畅地经所述导出通道离开所述热解室，而进入所述回收装置中，例如所述气态热解产物在形成后在10秒内就离开所述热解室，这样就使液态热解产物-焦油的产率或收率可能达到最大。通常，所述热解室与所述导出通道可是一体的，也可是气密性分体的，例如磨口结构，而所述热解室优选是一水平放置的管状容器。在上述干馏系统中，所述回收装置可包括与所述导出通道的一端相连通的第一冷凝室以及与所述第一冷凝室相连通的第一收集装置，优选地，所述回收装置进一步包括与所述第一冷凝室呈流体连通的第二冷凝室，更优选地，所述第二冷凝室连通所述第一收集装置，而所述第一收集装置包括与所述第一冷凝室和第二冷凝室相连通的Y型或U型三通管，以及与所述Y型或U型三通管相连通的收集管或量管，同样更优选地，所述回收装置还可包括与所述第二冷凝室相连通的第二收集装置，其中所述第一收集装置包括连通所述第一冷凝室的第一连接部分以及与所述第一连接部分相连通的第一收集管或量管，而所述第二收集装置包括连通所述第二冷凝室的第二连接部分以及与所述第二连接部分相连通的第二收集管或量管。事实上，除了上述一级冷凝和二级冷凝外，上述干馏系统还可采用多级冷凝，即所述回收装置可包括多级冷凝室、和与所述多级冷凝室相连通的多级收集装置。优选地，在最后一个所述冷凝室中布置阻止冷凝的热解气体流动过快的增阻材料，所述增阻材料优选是疏松的玻璃棉、石棉、和/或脱脂棉；更优选地，在所述导出通道外表面的至少一部分上布置至少一个冷却器，冷却器通常可为多管式或盘管式冷却器，冷却介质流经所述管的内部，所述冷却介质优选是冷凝后的热解气体、水、氮气、惰性气体、和/或它们的混合物。例如液氮。通常，在上述热解或干馏系统中，所述热解室和导出通道可由可承受600°C以上高温的耐热石英玻璃或其他耐热材料、例如熔点在1000°c以上的金属材料制得。在本说明书中，碳质材料是一个宽泛的概念，其可包括煤、煤直接液化残渣、重质渣油、焦、石油焦、油砂、页岩油、碳质工业废料或尾料、生物质、合成塑料、合成聚合物、废轮胎、市政固体垃圾、浙青和/或它们的混合物 附图说明图I为本专利技术热解或干馏系统一个实施方案的示意图；图2是国家标准GB/T 1341-2007规定的“煤的格金低温干馏试验方法”所使用的干馏管和小导出支管的结构示意图。图3是国家标准GB/T 480-2000规定的“煤的铝甄低温干馏试验方法”所使用的实验装置不意图。在上述图3中，标记数含义如下1_铝甄盖；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳质材料干馏系统，包括：热解碳质材料的热解室；所述热解室的加热温控装置；回收气态和液态热解产物的回收装置；和将所述气态热解产物导出所述热解室的导出通道，其中所述导出通道的两端分别与所述热解室和所述回收装置呈气密性连通，并且所述导出通道自所述热解室向外和向下弯曲延伸并连通所述回收装置，其特征在于：所述导出通道的内直径和/或弯曲的弧度大到足以使在所述热解室中形成的气态热解产物快速和通畅地经所述导出通道离开所述热解室，而进入所述回收装置中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张永发，郭小汾，李香兰，徐英，王理，丁嘉丽，
申请(专利权)人：北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：