[发明专利]一种螺旋管移动床生物质热裂解反应器

说明书

本发明涉及一种螺旋管移动床反应器，螺旋管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。螺旋管为等直径的圆柱形结构，螺旋直径范围为600～1000mm，螺距范围为1500～2500mm，预热段与反应段长度关系满足1:1条件。本发明中螺旋管的设计一方面可以延长生物质颗粒在反应器内的停留时间，另一方面可以增大颗粒与反应器壁面之间的摩擦，强化传热过程，使得颗粒裂解更加充分，有效提高生物油的产率。

技术领域

本发明属于能源化工技术领域，涉及一种螺旋管移动床生物质热裂解反应器。

背景技术

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。然而传统流化床难以实现较大规模的连续生产，且床内颗粒存在严重的返混现象。与目前普遍使用的流化床反应器相比，下吸式移动床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。没有最小操作气速的限制，且气固可以任何比例混合，流动发展段长度短，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。但其存在的主要问题是由于直筒反应器中颗粒下落太快，停留时间不足，导致部分颗粒裂解不够充分。

发明内容

为了解决现有反应器存在的缺点和不足，本发明提供一种螺旋管移动床反应器。

一种螺旋管移动床反应器，螺旋管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。螺旋管为等直径的圆柱形结构，螺旋直径范围为600～1000mm，螺距范围为1500～2500mm，预热段与反应段长度关系满足1:1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：螺旋管为等直径的圆柱形结构，螺旋直径范围为600～1000mm，螺距范围为1500～2500mm，预热段与反应段长度关系满足1:1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。