[发明专利]一种基于卡门涡流的热解气提质方法

权利要求书

1.一种基于卡门涡流的热解气提质方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、生物质热解，将粉碎后的生物质在550~600℃条件下热解，热解得到挥发性物质；

S2、热解气催化重整：将S1得到的挥发性物质，在载流气作用下沿着螺旋管进入热解气催化重整反应器内，热解气催化重整区温度为700~800℃，在催化重整反应器中的内侧设有涡流发生器和催化剂承载床，涡流发生器上均布有涡流发生片；催化剂承载床可使得挥发分子自由通过；涡流发生器和催化剂承载床间隔设置，保证两者之间留有足够孔隙，能够产生涡流，挥发性物质在涡流发生片的作用下，在涡流发生器和催化剂承载床之间形成涡流，增加挥发性物质和催化剂的有效接触面积，提高催化剂的催化效果，同时将挥发性物质中的焦油大分子物质转化为小分子物质，小分子物质在载流气的作用下，进入下一反应阶段；

S3、热解气气化重整：将S2得到的小分子物质，在载流气作用下沿着螺旋管进入热解气气化重整反应器，气化重整反应器温度为850~950℃，热解气气化重整器为环状盘管结构，螺旋管内部设有多个均布的涡流发生器，螺旋管外部设有气化剂入口，气化剂和小分子物质被载流气带入热解气重整器的挥发性物质在涡流发生器的作用下，在涡流发生片背面形成气流旋涡，在气流旋涡的作用下，小分子物质各组分碰撞加聚，促进水煤气变换、甲烷CO₂重整以及甲烷蒸汽重整化学反应，从而促进CO、H₂的生成，实现对热解气的提质。

2.根据权利要求1所述的一种基于卡门涡流的热解气提质方法，其特征在于：在S1中，热解时升温速率为10℃/min，挥发性物质包括可冷凝物质和非冷凝物质；可冷凝物质包括焦油大分子物质和水蒸气；非冷凝物质包括CO、CO₂、H₂、CH₄、C₂₊烃类物质。

3.根据权利要求1所述的一种基于卡门涡流的热解气提质方法，其特征在于：在S2中，载流气的流量为50 mL/min，固体滞留时间设置为30 min，螺旋管的直径为螺旋直径的1/3，盘管圈数设置为10，载流气的总量为50~150mL，催化剂承载床设置在涡流发生器下部，且与涡流发生器间隔为30~50mm，以确保经涡流发生器后的热解气在紊流状态下与催化剂充分接触。

4.根据权利要求1所述的一种基于卡门涡流的热解气提质方法，其特征在于：在S2中，催化剂承载床为石英材质；涡流发生片包括一片圆环状涡流发生片和八片按照圆周均布的扇形涡流发生片，八件扇形涡流发生片之间的夹角为45°；均布的八片涡流发生片与水平面的夹角30°，既减小热解挥发分与涡流发生器的阻力，也可以产生涡流，且涡流发生片由耐高温材料制成；焦油大分子物质转化为的小分子物质包括烷烃、烯烃、苯酚及其他非冷凝气体。

5.根据权利要求1所述的一种基于卡门涡流的热解气提质方法，其特征在于：在S3中，热解气气化重整器的管道为环状盘管，环状盘管的直径为螺旋直径的1/3，气化剂为水蒸气或CO₂。

6.根据权利要求1所述的一种基于卡门涡流的热解气提质方法，其特征在于：在S2和S3中，涡流发生器均为圆形结构，S2中的涡流发生器直径大于S3中涡流发生器直径；在S3中，涡流发生器均匀分布在环状盘管中。

7.根据权利要求1所述的一种基于卡门涡流的热解气提质方法，其特征在于：在S2中和S3中，载流气均为外界输入的氮气、氦气、氩气中的一种或多种。