專利名稱：一種生物質(zhì)熱解氣化制合成氣的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)的高效潔凈制取合成氣的一種裝置，尤其涉及一種生物質(zhì)熱解氣化制合成氣的裝置。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)作為一種清潔、可再生的能源物質(zhì)，有望替代日益枯竭的化石能源，日益受到人們的關(guān)注。生物質(zhì)轉(zhuǎn)化中一種有效的轉(zhuǎn)化途徑是熱解氣化制備合成氣。國際上對生物質(zhì)熱解氣化的研究十分重視，同時也帶動了熱等離子體生物質(zhì)熱解氣化制合成氣的研究工作的開展。常規(guī)生物質(zhì)熱解氣化過程存在的主要問題是可燃?xì)鉄嶂递^低，焦油產(chǎn)率較高，燃?xì)鈨艋щy，同時以可燃?xì)獾牟糠秩紵秊榇鷥r來提供反應(yīng)所需的熱量。近年來等離子體技術(shù)在煤、天然氣裂解制取乙炔以及生物質(zhì)氣化制合成氣方面研究表明等離子體不僅可以作為熱載體，且可參與熱分解反應(yīng)，產(chǎn)物以固相和氣相形式存在。中國專利申請(96199884)公開了用等離子體熱解氣化煤制取煤氣的方法及設(shè)備，它是將煤和空氣一起預(yù)熱，產(chǎn)生低溫等離子體流，以后送入反應(yīng)室，后來大量送入的煤和空氣在此反應(yīng)室高溫環(huán)境下進行完全燃燒和氣化。中國專利申請(011^931. 它是用直流電弧等離子體電離氫氣、甲烷或水蒸氣形成高溫等離子體，生物質(zhì)原料在螺旋進料器中被載氣甲烷或二氧化碳攜帶進入高溫等離子體熱解氣化區(qū)，在過熱蒸汽的作用下快速熱解氣化形成粗的化學(xué)合成氣。這樣制取的合成氣中含有較高濃度的甲烷和二氧化碳，造成化學(xué)合成氣品位低，環(huán)境污染氣體含量高，同時能量利用率低。廣泛而大量存在的固體生物質(zhì)如木粉、谷殼等，是一種很好的潛在能源，用熱等離子體熱解氣化生物質(zhì)制取高品位的化學(xué)合成氣具有良好的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種可提高氣化效率、合成氣品位、過程能量利用率，徹底消除焦油，消除環(huán)境污染的一種生物質(zhì)熱解氣化制合成氣的裝置。本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案這種生物質(zhì)熱解氣化制合成氣的裝置， 包括螺旋進料器，螺旋進料器與熱解氣化水平反應(yīng)管的進氣口連接，熱解氣化水平反應(yīng)管內(nèi)設(shè)有熱等離子體射流，熱解氣化水平反應(yīng)管前端與上下垂直的催化重整反應(yīng)床層和氣固旋風(fēng)分離筒連通。作為優(yōu)選，所述熱解氣化水平反應(yīng)管內(nèi)襯三高石墨夾套。作為優(yōu)選，所述熱解氣化水平反應(yīng)管、氣固旋風(fēng)分離筒和催化重整反應(yīng)床層外設(shè)有絕緣絕熱層。作為優(yōu)選，所述氣固旋風(fēng)分離筒底部設(shè)有渣倉，渣倉上設(shè)有卸渣口。作為優(yōu)選，所述催化重整反應(yīng)床層和氣固旋風(fēng)分離筒之間設(shè)有氣體分布器，氣體分布器上設(shè)有均勻分布的升氣管。本發(fā)明有益的效果是一、利用熱等離子體熱解氣化生物質(zhì)可徹底消除焦油的產(chǎn)生，提高原料轉(zhuǎn)化率；二、利用熱等離子體熱解氣化生物質(zhì)產(chǎn)生的粗合成氣的高氣速特點， 極易在氣固旋風(fēng)分離筒內(nèi)分離出固體產(chǎn)物，降低熱等離子體熱解氣化過程中產(chǎn)生的碳粉對催化重整反應(yīng)床層中的催化劑的影響，延長催化劑使用壽命；三、利用熱等離子體熱解氣化生物質(zhì)產(chǎn)生的粗合成氣的高溫特點，可在催化重整反應(yīng)床層將氣體產(chǎn)物中的甲烷和二氧化碳進一步催化重整為合成氣，達(dá)到凈化合成氣，提高合成氣的品位和過程能量利用率的目的；四、該裝置用合適的材料簡單加工就可解決問題，可以在較大原料進料情況下獲得高品位的合成氣。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是氣體分布器的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明螺旋進料器1，熱解氣化水平反應(yīng)管2，氣固旋風(fēng)分離筒3，催化重整反應(yīng)床層4，熱等離子體射流5，三高石墨夾套6，絕緣絕熱層7，氣體分布器8，渣倉9，卸渣口 10，升氣管11。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明實施例如圖1，這種生物質(zhì)熱解氣化制合成氣的裝置，主要由熱解氣化水平反應(yīng)管2、氣固旋風(fēng)分離筒3、催化重整反應(yīng)床層4三個部分串聯(lián)構(gòu)成。其熱解氣化水平反應(yīng)管2 為旋風(fēng)分離器的進氣管，催化重整反應(yīng)床層4為旋風(fēng)分離器的排氣管。熱解氣化水平反應(yīng)管2內(nèi)襯三高石墨夾套6，旋風(fēng)分離器外層包覆絕緣絕熱層7。氣固旋風(fēng)分離筒3與催化重整反應(yīng)床層4直接垂直連接，生物質(zhì)熱解氣化過程中的粗合成氣進行氣固旋風(fēng)分離后經(jīng)氣體分布器進入催化重整反應(yīng)床層4。該裝置內(nèi)襯三高石墨夾套6，外層包覆絕緣絕熱層7，減少了熱傳遞損失，提高了熱效率。反應(yīng)過程中所需能量全部由熱等離子體射流5提供，熱等離子體熱解氣化過程中產(chǎn)生的固體產(chǎn)物在氣固旋風(fēng)分離筒3中脫除，減少了對催化重整反應(yīng)床層4中的催化劑的影響，提高了催化劑的使用壽命。氣體分布器8 —方面作為支撐催化劑的載體，另一方面， 經(jīng)過升氣管11后進入到催化重整反應(yīng)床層4的高溫粗合成氣分布均勻，提高了甲烷和二氧化碳催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程的效率。本發(fā)明的工作原理為從螺旋進料器1下來的生物質(zhì)原料在重力作用下進入熱解氣化水平反應(yīng)管2，在熱等離子體射流5的高溫?zé)嵩春突瘜W(xué)活性粒子源環(huán)境中發(fā)生熱解氣化反應(yīng)，反應(yīng)后的高溫粗合成氣進入氣固旋風(fēng)分離筒3中，在慣性離心力作用下，高溫粗合成氣脫除熱解氣化反應(yīng)過程中產(chǎn)生的固體產(chǎn)物，分離得到的固體產(chǎn)物收集在渣倉9中，最終由卸渣口 10排除，脫除碳粉后的高溫粗合成氣經(jīng)過氣體分布器8后在催化重整反應(yīng)床層 4中進行甲烷和二氧化碳的催化重整反應(yīng)；高溫粗合成氣在催化重整反應(yīng)床層4中發(fā)生反應(yīng)所需的熱量由熱等離子體氣化反應(yīng)產(chǎn)生的高溫粗合成氣提供。除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種生物質(zhì)熱解氣化制合成氣的裝置，包括螺旋進料器(1)，其特征是螺旋進料器 (1)與熱解氣化水平反應(yīng)管(2)的進氣口連接，熱解氣化水平反應(yīng)管(2)內(nèi)設(shè)有熱等離子體射流(5)，熱解氣化水平反應(yīng)管( 前端與上下垂直的催化重整反應(yīng)床層(4)和氣固旋風(fēng)分離筒⑶連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)熱解氣化制合成氣的裝置，其特征是所述熱解氣化水平反應(yīng)管O)內(nèi)襯三高石墨夾套(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)熱解氣化制合成氣的裝置，其特征是所述熱解氣化水平反應(yīng)管O)、氣固旋風(fēng)分離筒C3)和催化重整反應(yīng)床層(4)外設(shè)有絕緣絕熱層(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)熱解氣化制合成氣的裝置，其特征是所述氣固旋風(fēng)分離筒(3)底部設(shè)有渣倉(9)，渣倉(9)上設(shè)有卸渣口(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)熱解氣化制合成氣的裝置，其特征是所述催化重整反應(yīng)床層(4)和氣固旋風(fēng)分離筒( 之間設(shè)有氣體分布器(8)，氣體分布器(8)上設(shè)有均勻分布的升氣管(U)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)熱解氣化制合成氣的裝置，包括螺旋進料器，螺旋進料器與熱解氣化水平反應(yīng)管的進氣口連接，熱解氣化水平反應(yīng)管內(nèi)設(shè)有熱等離子體射流，熱解氣化水平反應(yīng)管前端與上下垂直的催化重整反應(yīng)床層和氣固旋風(fēng)分離筒連通。本發(fā)明的有益效果是可提高氣化效率、合成氣品位、過程能量利用率，徹底消除焦油，消除環(huán)境污染。
文檔編號C10K3/02GK102226091SQ20111013106
公開日2011年10月26日 申請日期2011年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月18日
發(fā)明者于鳳文, 姬登祥, 孫艷朋, 崔晨輝, 文紅艷, 聶勇, 計建炳 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)