本發(fā)明涉及可再生能源領(lǐng)域，尤其涉及一種可移動(dòng)式生物質(zhì)催化熱裂解反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)：

生物質(zhì)廢棄物如秸稈，稻殼，木屑等，由于分布比較松散，密度小，體積大，易燃燒，易變質(zhì)，在集中收集資源化利用過程中遇到很大的問題。因此可移動(dòng)的反應(yīng)裝置可以在原料收集地把固態(tài)的能量密度小的生物質(zhì)，通過熱裂解反應(yīng)，變?yōu)槟芰棵芏却蟮姆奖氵\(yùn)輸?shù)囊后w燃料，節(jié)約收集和運(yùn)輸成本。

直接經(jīng)過熱裂解反應(yīng)產(chǎn)生的液態(tài)燃料，有很多缺點(diǎn)不利于直接應(yīng)用，如氧元素含量高，黏度較大，水分含量高，灰分含量高，熱值低，腐蝕性高，因此需要進(jìn)一步的提質(zhì)精制。利用催化劑提高液態(tài)燃料的應(yīng)用前景，是一種很有效的方法。催化劑一般有加氫催化劑，加氫脫氧催化劑，催化裂解催化劑等。經(jīng)過催化的液態(tài)燃料，氧元素含量顯著下降，熱值明顯提高。

經(jīng)過現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請(qǐng)?zhí)枮椋篊N201010577455.1，名稱為：一種利用生物質(zhì)快速熱裂解制備生物油的調(diào)控試驗(yàn)裝置。該專利的自述為：本裝置包括流化床熱解反應(yīng)器、固定床熱裂解反應(yīng)器、兩套多路采樣閥、兩套氣相色譜儀、三級(jí)冷凝器和三個(gè)儲(chǔ)油罐等部件。該發(fā)明裝置具有快速熱解、催化裂解、在線分析與調(diào)控、分級(jí)可控冷凝等試驗(yàn)功能，而且結(jié)構(gòu)緊湊、工作穩(wěn)定，可進(jìn)行裂解氣的全組分分析與催化劑評(píng)價(jià)，定量分析可靠，可有效開展生物質(zhì)快速熱裂解制備生物油的調(diào)控試驗(yàn)。該項(xiàng)技術(shù)的不足之處在于：裝置不能移動(dòng)，只能在大規(guī)模集中收集原料后，才能用于試驗(yàn)裝置，收集原料成本較高。三級(jí)冷凝器都采用循環(huán)浴槽冷凝，冷凝工藝單一，效果較差。

本發(fā)明的可移動(dòng)式生物質(zhì)催化熱裂解反應(yīng)裝置有以下優(yōu)點(diǎn)：整個(gè)裝置可移動(dòng)，方便在原料采集地直接進(jìn)行反應(yīng)，把固態(tài)難以儲(chǔ)藏運(yùn)輸?shù)纳镔|(zhì)原料，轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀走\(yùn)輸?shù)母呙芏纫簯B(tài)燃料；可以進(jìn)行催化裂解研究，在熱裂解反應(yīng)器和旋風(fēng)分離器后，設(shè)計(jì)有催化固定床反應(yīng)器，方便進(jìn)行生物質(zhì)的精制提質(zhì)研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是生物質(zhì)催化熱裂解反應(yīng)裝置在收集地的移動(dòng)并高效收集，為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種可移動(dòng)式生物質(zhì)催化熱裂解反應(yīng)裝置，包括移動(dòng)臺(tái)座和固定在移動(dòng)臺(tái)座上并且依次相連的進(jìn)料系統(tǒng)、反應(yīng)器系統(tǒng)、旋風(fēng)分離系統(tǒng)、催化系統(tǒng)、冷凝系統(tǒng)、氣體檢測(cè)系統(tǒng)和氣體收集系統(tǒng)；

移動(dòng)臺(tái)座包括可移動(dòng)的臺(tái)座和液壓平臺(tái)；可移動(dòng)的臺(tái)座上設(shè)置有能夠調(diào)節(jié)高度的液壓平臺(tái)，進(jìn)料系統(tǒng)、反應(yīng)器系統(tǒng)、旋風(fēng)分離系統(tǒng)、催化系統(tǒng)、冷凝系統(tǒng)、氣體檢測(cè)系統(tǒng)和氣體收集系統(tǒng)固定設(shè)置在液壓平臺(tái)上，使各個(gè)組成部分整合組裝構(gòu)成可移動(dòng)的裝置；

進(jìn)料系統(tǒng)用于將固態(tài)生物質(zhì)原料傳送到反應(yīng)器系統(tǒng)；

反應(yīng)器系統(tǒng)用于將固態(tài)生物質(zhì)原料變成氣態(tài)的熱裂解蒸汽和生物炭；

旋風(fēng)分離系統(tǒng)用于將氣態(tài)的熱裂解蒸汽和生物炭分離；

催化系統(tǒng)包括固定床反應(yīng)器，固定床反應(yīng)器能夠通過催化劑層將氣態(tài)的熱裂解蒸汽進(jìn)一步裂解，并生成催化后熱裂解蒸汽；

冷凝系統(tǒng)用于將催化后熱裂解蒸汽中可冷凝部分冷凝為液態(tài)生物油，將不可冷凝部分傳送到氣體檢測(cè)系統(tǒng)和氣體手機(jī)系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，進(jìn)料系統(tǒng)包括氮?dú)馄?、料倉、氣體預(yù)熱器、一級(jí)進(jìn)料螺旋、二級(jí)進(jìn)料螺旋和冷卻水套；氮?dú)馄糠謩e與二級(jí)進(jìn)料螺旋和氣體預(yù)熱器連接；料倉與一級(jí)進(jìn)料螺旋連接，一級(jí)進(jìn)料螺旋與二級(jí)進(jìn)料螺旋連接。

進(jìn)一步地，二級(jí)進(jìn)料螺旋周圍設(shè)置有冷卻水套，冷卻水套的兩端分別設(shè)置有冷卻水進(jìn)水口和出水口。

進(jìn)一步地，反應(yīng)器系統(tǒng)包括氣體緩沖罐和熱裂解反應(yīng)器，熱裂解反應(yīng)器下部連接氣體緩沖罐；氣體緩沖罐與進(jìn)料系統(tǒng)相連。

進(jìn)一步地，反應(yīng)器系統(tǒng)采用流化床反應(yīng)器，流化床反應(yīng)器能夠?qū)⒐虘B(tài)生物質(zhì)原料在加熱到500℃，從而使固態(tài)生物質(zhì)原料發(fā)生熱裂解反應(yīng)。

進(jìn)一步地，旋風(fēng)分離系統(tǒng)包括旋風(fēng)分離器和連接其下的炭箱。

進(jìn)一步地，冷凝系統(tǒng)包括依次相連的水冷卻器，靜電冷凝器和干冰丙酮冷凝器。

進(jìn)一步地，氣體檢測(cè)系統(tǒng)采用在線氣相色譜分析儀實(shí)時(shí)測(cè)定氣體組分，監(jiān)測(cè)裝置的運(yùn)行的狀態(tài)。

進(jìn)一步地，氣體收集系統(tǒng)采用氣袋或者氣瓶收集尾氣。

本發(fā)明具有如下有益效果：

1、整個(gè)裝置可移動(dòng)，方便在原料采集地直接進(jìn)行反應(yīng)，把固態(tài)難以儲(chǔ)藏運(yùn)輸?shù)纳镔|(zhì)原料，轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀走\(yùn)輸?shù)母呙芏纫簯B(tài)燃料；可以進(jìn)行催化裂解研究，在熱裂解反應(yīng)器和旋風(fēng)分離器后，設(shè)計(jì)有催化固定床反應(yīng)器，方便進(jìn)行生物質(zhì)的精制提質(zhì)研究。

2、本反應(yīng)裝置可以用在原料采集地，方便利用各種生物質(zhì)廢棄物原料如：農(nóng)作物秸稈，稻殼，木屑等。把有機(jī)的農(nóng)林業(yè)廢棄物，轉(zhuǎn)化為液態(tài)燃料。并可在線進(jìn)行進(jìn)一步的催化提質(zhì)精制處理，產(chǎn)生有價(jià)值的化工產(chǎn)品原料。采用在線氣相色譜分析儀實(shí)時(shí)測(cè)定氣體組分。氣體收集系統(tǒng)采用氣袋收集尾氣，集中進(jìn)行資源化無害化處理。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的可移動(dòng)式生物質(zhì)催化熱裂解反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的進(jìn)料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的反應(yīng)器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的旋風(fēng)分離系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明的催化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明的冷凝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明的氣體檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并參照數(shù)據(jù)進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明。應(yīng)理解，實(shí)施方式只是為了舉例說明本發(fā)明，而非以任何方式限制發(fā)明的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明的可移動(dòng)式生物質(zhì)催化熱裂解反應(yīng)裝置包括移動(dòng)臺(tái)座1和固定其上并依次相連的進(jìn)料系統(tǒng)100，反應(yīng)器系統(tǒng)200，旋風(fēng)分離系統(tǒng)300，催化系統(tǒng)400，冷凝系統(tǒng)500，氣體檢測(cè)系統(tǒng)600和氣體收集系統(tǒng)。

其中，移動(dòng)臺(tái)座1上固定有氮?dú)馄?，氣體預(yù)熱器4移動(dòng)臺(tái)座1包括可移動(dòng)的臺(tái)座和設(shè)置其上的可調(diào)節(jié)高度的液壓平臺(tái)，在液壓平臺(tái)上直接固定有一級(jí)進(jìn)料螺旋5、炭箱15和生物油收集器23，通過這三個(gè)部件，進(jìn)料系統(tǒng)100，反應(yīng)器系統(tǒng)200，旋風(fēng)分離系統(tǒng)300，催化系統(tǒng)400，冷凝系統(tǒng)500，氣體檢測(cè)系統(tǒng)600，氣體收集系統(tǒng)也連接固定在液壓平臺(tái)上，通過調(diào)節(jié)液壓平臺(tái)的高度可以把不同高度裝置的所有組成部分整合組裝在一起，構(gòu)成一個(gè)可移動(dòng)的裝置。且在原料采集地環(huán)境較為復(fù)雜的情況下，可以通過調(diào)節(jié)液壓平臺(tái)的高度來做出適應(yīng)性地調(diào)整。

如圖2所示，進(jìn)料系統(tǒng)包括氮?dú)馄?、料倉3、氣體預(yù)熱器4、一級(jí)進(jìn)料螺旋5、二級(jí)進(jìn)料螺旋6和冷卻水套7；氮?dú)馄?和氣體預(yù)熱器4固定在移動(dòng)臺(tái)座1上，其中氮?dú)馄?通過閥門及氣體管路分別與二級(jí)進(jìn)料螺旋6和氣體預(yù)熱器4連接。料倉3連接一級(jí)進(jìn)料螺旋5，一級(jí)進(jìn)料螺旋5連接二級(jí)進(jìn)料螺旋6。在二級(jí)進(jìn)料螺旋6周圍設(shè)置有冷卻水套7。冷卻水套7的兩端分別設(shè)置有冷卻水進(jìn)水口8和出水口9，二級(jí)進(jìn)料螺旋6連接熱裂解反應(yīng)器12。本發(fā)明的進(jìn)料系統(tǒng)是把固態(tài)生物質(zhì)原料傳送到反應(yīng)器系統(tǒng)中，采用二級(jí)螺旋進(jìn)料，利用氮?dú)鈪f(xié)助進(jìn)料，從而方便控制進(jìn)料速度，提高進(jìn)料效率。

如圖3所示，反應(yīng)器系統(tǒng)包括氣體緩沖罐10和熱裂解反應(yīng)器12，熱裂解反應(yīng)器12下部連接氣體緩沖罐10。氣體緩沖罐10與氣體預(yù)熱器4相連，實(shí)現(xiàn)氮?dú)饣厥赵倮?。熱裂解反?yīng)器12上部有溫度探頭Ⅰ13，氣體緩沖罐10側(cè)壁有溫度探頭Ⅱ11。熱裂解反應(yīng)器12與旋風(fēng)分離器14相連。本發(fā)明的反應(yīng)器系統(tǒng)采用流化床反應(yīng)器，把生物質(zhì)原料在較短時(shí)間內(nèi)加熱到500℃左右，發(fā)生熱裂解反應(yīng)，固態(tài)生物質(zhì)原料變成氣態(tài)的熱裂解蒸氣和生物炭。

如圖4所示，旋風(fēng)分離系統(tǒng)包括旋風(fēng)分離器14和炭箱15，旋風(fēng)分離器14下部連接炭箱15。旋風(fēng)分離器14上部連接催化反應(yīng)器16。本發(fā)明的旋風(fēng)分離系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)氣固的分離，把副產(chǎn)物生物炭從氣態(tài)物質(zhì)中分離出來，炭箱15用于收集分離后的炭。

如圖5所示，催化系統(tǒng)包括催化反應(yīng)器16，催化反應(yīng)器16側(cè)壁有溫度探頭Ⅲ17。催化反應(yīng)器16連接水冷卻器18。本發(fā)明的催化系統(tǒng)采用固定床反應(yīng)器，熱裂解蒸汽通過催化劑層，發(fā)生催化反應(yīng)。固定床反應(yīng)器能夠通過催化劑層將氣態(tài)的熱裂解蒸汽進(jìn)一步裂解，并生成催化后熱裂解蒸汽。

如圖6所示，冷凝系統(tǒng)包括水冷卻器18，靜電冷凝器21和干冰丙酮冷凝器24，水冷卻器18兩端有冷卻水的進(jìn)水口19和出水口20。水冷卻器18連接靜電冷凝器21。靜電冷凝器21上部和中部分別連接靜電發(fā)生器22的正極和負(fù)極。靜電冷凝器21下部連接生物油收集器23,，靜電冷凝器21另一端連接干冰丙酮冷凝器24。干冰丙酮冷凝器24的下部連接生物油收集器23，另一端連接棉花過濾器25。本發(fā)明的冷凝系統(tǒng)采用三級(jí)冷凝，分別為冷凝水冷凝，靜電補(bǔ)給冷凝和干冰丙酮冷凝，使熱裂解蒸汽中可冷凝的部分冷凝為液態(tài)生物油，不可冷凝的部分進(jìn)入后續(xù)的氣體檢測(cè)和收集系統(tǒng)。

如圖7所示，氣體檢測(cè)系統(tǒng)包括棉花過濾器、氣相色譜儀26和氣體流量計(jì)27，棉花過濾器25的另一端分別連接氣相色譜26和氣體流量計(jì)27。本發(fā)明的氣體檢測(cè)系統(tǒng)采用在線氣相色譜分析儀實(shí)時(shí)測(cè)定氣體組分，從而監(jiān)測(cè)裝置的運(yùn)行的狀態(tài)。

氣體收集系統(tǒng)，采用氣袋或者氣瓶收集尾氣，集中進(jìn)行資源化無害化處理。

以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。