[实用新型]用于生物燃料制备的高温高压流动反应装置

说明书

技术领域

本实用新型属于高温高压化工设备技术领域，具体地讲，涉及一种能够调节控制参数、实现快速加热和冷却以及在线连续监测气液产物变化的，适用于生物燃料制备的高温高压流动反应装置。

背景技术

近年来，在200-450℃水热或者醇热条件下，把糖、粗甘油、木质素磺酸盐和长链脂肪酸/酸酯等生物质原料高效高选择性地转化为糠醛、小分子有机酸、芳烃化合物等化工产品和燃料的研究备受关注。根据生物质转化反应的性质特点，实现上述反应需要耐高温高压、升温和冷却速率较快且温度时间等反应参数可调控的反应装置。

现有技术中，用于生物质转化的反应装置分为间歇式和连续式两类：间歇式反应装置如CN201850280U和CN202113858U专利，用于实现生物质的高效水解且获得了较好的经济效益。但是这类间歇式的反应装置不能满足连续反应的要求，且体积大，加热慢，升温速率低于50℃/min，产物冷却也不及时，反应过程的传质传热容易受到反应器体积形状的影响，不能保证对温度压力、停留时间等参数的精确控制，降低生物质转化的效率。连续式反应装置如CN1375447A、CN101613377A和CN101899537A等专利文件，采用预热溶剂和反应物料混合方式加热，虽能达到生物质快速加热效果，但仅依靠预热溶剂和反应物料混合来加热，预热溶剂的用量大，反应物料被严重稀释。

在反应产物冷却方面，传统的冷却器在反应结束后采用逆流式水冷套管达到冷却产物的目的（如CN101613377A专利），冷却效果通过金属套管之间的传热来实现，但对于宽截面的反应管来说，就不易实现产物的快速冷却。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种通过调控反应参数以实现反应物料快速加热和冷却、且能够在线连续监测气液产物变化的用于生物燃料制备的高温高压流动反应装置。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种用于生物燃料制备的高温高压流动反应装置，其特征在于：包括进料罐、加热系统、流动反应系统、冷却系统、检测系统和产物罐，所述进料罐通过第一质量流量控制仪与所述加热系统的前端相连，所述加热系统的后端与所述流动反应系统的进料口连通，所述流动反应系统的出料口通过高压过滤器与所述冷却系统的入口端相连，所述冷却系统的出口端通过背压调节阀与所述产物罐相连；在所述流动反应系统的出料口处还设置有光学窗口，所述光学窗口上连接有原位观察分析仪；在所述背压调节阀与所述产物罐之间设置有检测系统。

其中，所述加热系统包括第一溶剂罐、第二质量流量控制仪、第四质量流量控制仪、第一高压液相色谱泵、第二高压液相色谱泵、混合器、第一电加热器、第二电加热器和第四截止阀，所述混合器、第一高压液相色谱泵、第一电加热器依次连接并与所述流动反应系统的进料口相连；所述第一溶剂罐、第二质量流量控制仪、第二高压液相色谱泵、第二电加热器、第四截止阀依次连接并与所述流动反应系统连通；所述混合器与所述第一质量流量控制仪相连。

其中，所述第二电加热器后管路通过防爆阀与第一溶剂罐连接。

其中，所述第一电加热器与所述流动反应系统进料口之间安装有第一压力传感器和第一温度传感器；所述第二电加热器与所述第四截止阀之间安装有第二压力传感器和第二温度传感器。

其中，所述流动反应系统包括流动反应管、熔融金属池、电炉和温度控制仪，所述流动反应管穿过所述熔融金属池，流动反应管与熔融金属池相接处进行密封；所述熔融金属池通过热电偶与所述温度控制仪相连，且其前端池壁上设置有电炉，后端设置有开口。

其中，所述流动反应管上安装有第五温度传感器和陶瓷催化剂床，所述熔融金属池顶端安装有安全挡板。

其中，所述冷却系统包括第二溶剂罐、第三质量流量控制仪、第三高压液相色谱泵、预冷池、冷却器和第一截止阀，所述冷却器的一端与所述高压过滤器相连，另一端与所述背压调节阀连接；所述第二溶剂罐、第三质量流量控制仪、第三高压液相色谱泵、预冷池和第一截止阀依次相连，且第一截止阀与所述冷却器相连。

其中，所述预冷池与所述第一截止阀之间安装有第三压力传感器和第三温度传感器；所述高压过滤器与所述冷却器之间安装有第四压力传感器和第四温度传感器；所述冷却器与所述背压调节阀之间安装有高压流量计。