專利名稱：一種生物質熱解氣化制合成氣的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種生物質的高效潔凈制取合成氣的一種裝置，尤其涉及一種生物質熱解氣化制合成氣的裝置。
背景技術：
生物質作為一種清潔、可再生的能源物質，有望替代日益枯竭的化石能源，日益受到人們的關注。生物質轉化中一種有效的轉化途徑是熱解氣化制備合成氣。國際上對生物質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熱解氣化制合成氣的研究工作的開展。常規生物質熱解氣化過程存在的主要問題是可燃氣熱值較低，焦油產率較高，燃氣凈化困難，同時以可燃氣的部分燃燒為代價來提供反應所需的熱量。近年來等離子體技術在煤、天然氣裂解制取乙炔以及生物質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，產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備，它是將煤和空氣一起預熱，產生低溫等離子體流，以后送入反應室，后來大量送入的煤和空氣在此反應室高溫環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，在過熱蒸汽的作用下快速熱解氣化形成粗的化學合成氣。這樣制取的合成氣中含有較高濃度的甲烷和二氧化碳，造成化學合成氣品位低，環境污染氣體含量高，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制取高品位的化學合成氣具有良好的應用前景。
發明內容
本發明要解決上述現有技術的缺點，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，消除環境污染的一種生物質熱解氣化制合成氣的裝置。本發明解決其技術問題采用的技術方案這種生物質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管的進氣口連接，熱解氣化水平反應管內設有熱等離子體射流，熱解氣化水平反應管前端與上下垂直的催化重整反應床層和氣固旋風分離筒連通。作為優選，所述熱解氣化水平反應管內襯三高石墨夾套。作為優選，所述熱解氣化水平反應管、氣固旋風分離筒和催化重整反應床層外設有絕緣絕熱層。作為優選，所述氣固旋風分離筒底部設有渣倉，渣倉上設有卸渣口。作為優選，所述催化重整反應床層和氣固旋風分離筒之間設有氣體分布器，氣體分布器上設有均勻分布的升氣管。本發明有益的效果是一、利用熱等離子體熱解氣化生物質可徹底消除焦油的產生，提高原料轉化率；二、利用熱等離子體熱解氣化生物質產生的粗合成氣的高氣速特點， 極易在氣固旋風分離筒內分離出固體產物，降低熱等離子體熱解氣化過程中產生的碳粉對催化重整反應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產生的粗合成氣的高溫特點，可在催化重整反應床層將氣體產物中的甲烷和二氧化碳進一步催化重整為合成氣，達到凈化合成氣，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是本發明的結構示意圖；圖2是氣體分布器的結構示意圖。附圖標記說明螺旋進料器1，熱解氣化水平反應管2，氣固旋風分離筒3，催化重整反應床層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合附圖對本發明作進一步說明實施例如圖1，這種生物質熱解氣化制合成氣的裝置，主要由熱解氣化水平反應管2、氣固旋風分離筒3、催化重整反應床層4三個部分串聯構成。其熱解氣化水平反應管2 為旋風分離器的進氣管，催化重整反應床層4為旋風分離器的排氣管。熱解氣化水平反應管2內襯三高石墨夾套6，旋風分離器外層包覆絕緣絕熱層7。氣固旋風分離筒3與催化重整反應床層4直接垂直連接，生物質熱解氣化過程中的粗合成氣進行氣固旋風分離后經氣體分布器進入催化重整反應床層4。該裝置內襯三高石墨夾套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生的固體產物在氣固旋風分離筒3中脫除，減少了對催化重整反應床層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， 經過升氣管11后進入到催化重整反應床層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化反應過程的效率。本發明的工作原理為從螺旋進料器1下來的生物質原料在重力作用下進入熱解氣化水平反應管2，在熱等離子體射流5的高溫熱源和化學活性粒子源環境中發生熱解氣化反應，反應后的高溫粗合成氣進入氣固旋風分離筒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過程中產生的固體產物，分離得到的固體產物收集在渣倉9中，最終由卸渣口 10排除，脫除碳粉后的高溫粗合成氣經過氣體分布器8后在催化重整反應床層 4中進行甲烷和二氧化碳的催化重整反應；高溫粗合成氣在催化重整反應床層4中發生反應所需的熱量由熱等離子體氣化反應產生的高溫粗合成氣提供。除上述實施例外，本發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方案，均落在本發明要求的保護范圍。
權利要求
1.一種生物質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管(2)的進氣口連接，熱解氣化水平反應管(2)內設有熱等離子體射流(5)，熱解氣化水平反應管( 前端與上下垂直的催化重整反應床層(4)和氣固旋風分離筒⑶連通。
2.根據權利要求1所述的生物質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管O)內襯三高石墨夾套(6)。
3.根據權利要求1所述的生物質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管O)、氣固旋風分離筒C3)和催化重整反應床層(4)外設有絕緣絕熱層(7)。
4.根據權利要求1所述的生物質熱解氣化制合成氣的裝置，其特征是所述氣固旋風分離筒(3)底部設有渣倉(9)，渣倉(9)上設有卸渣口(10)。
5.根據權利要求1所述的生物質熱解氣化制合成氣的裝置，其特征是所述催化重整反應床層(4)和氣固旋風分離筒( 之間設有氣體分布器(8)，氣體分布器(8)上設有均勻分布的升氣管(U)。
全文摘要
本發明涉及一種生物質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管的進氣口連接，熱解氣化水平反應管內設有熱等離子體射流，熱解氣化水平反應管前端與上下垂直的催化重整反應床層和氣固旋風分離筒連通。本發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 優先權日2011年5月18日
發明者于鳳文, 姬登祥, 孫艷朋, 崔晨輝, 文紅艷, 聶勇, 計建炳 申請人:浙江工業大學