[实用新型]一种低温连续热解生物质制备活性炭的固定床反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及生物质处理领域，尤其涉及一种低温连续热解固定床反应器，并利用该反应器由生物质制备活性炭。

背景技术

我国生物质资源丰富，每年产生大约6.5亿吨农业秸秆，加上薪柴及林业废弃物等，折合能量与4.6亿吨标准煤相当，预计到2050年将增加到9.04亿吨，相当于6亿多吨标准煤。我国每年的森林耗材达到2.1亿立方米，折合1.2亿吨标准煤的能量。另外，全国城市生物质年产量已超过1.5亿吨，到2020年年产量将达2.1亿吨，垃圾中的有机质含量平均约为40％。年产1.5亿吨的“城市垃圾”中，被丢弃的“可再生资源”价值高达250亿元。这些资源若未经治理直接焚烧、排入水体或堆积，不仅造成资源浪费，还会引起空气、土壤、地表水和地下水的污染以及人类生存环境的恶化。然而若将其进行碳化生产油、气、固体碳，可部分替代煤、油、天然气等资源。

活性炭具有高度发达的孔隙结构，以及独特的表面官能团、较好的化学稳定性、机械强度，并且耐酸、耐碱、耐热，是一种优良的吸附剂，广泛应用于环保、化学工业、食品加工、湿法冶金、药物精制、军事化学防护等各个领域，是国民经济、国防建设以及人们日常生活必不可少的产品。

随着国民经济的发展，特别是近年来治理环境污染呼声的日益高涨，活性炭的市场前景和经济效益日益显著，进一步推动了它的研究、开发和利用。世界活性炭年产量超过60万吨，1992年国内已达7万吨，1993年日本达8万吨。目前，我国活性炭工业发展较快，平均年增长 率高达15％，出口量已超过日本和美国，居世界首位。

现有技术CN101863468A公开了一种制备活性炭的回转式微波加热炉及制备活性炭的系统和方法。该系统选用两台回转式微波加热炉，将预处理的物料进行热解处理，物料在一台回转式微波加热炉内完成炭化过程，进入另一台回转式微波加热炉进行活化，活化后的炭化固留物进入冷却室密封冷却，加工为初级活性炭产品，再转入活性炭精加工系统。然而，该方法使用的原料局限性大，并且微波加热装置能耗高，物料炭化过程产生的粉尘量大，物料温度和流动性难以监控，产生的可燃性气体未得到利用，导致经济效益低，难以实现工业化。

现有技术CN102559222A公开了一种低温干馏炉热解物料的方法。该热解方法采用卧式干馏炉，每一次热解开始前，先需要停止向反应器供热，待反应器降温冷却后卸下反应器炉门或是炉盖，取出前一批热解残留的固体产物，需要人工向反应器内加入下一批次热解的物料。因此该方法无法实现物料热态条件下连续进出料，无自动布料和出料功能，未实现高温热解不凝气自用来提供热量。进出料过程需对反应器升温和降温，降低了装置的处理能力和效率，增加了故障率。

实用新型内容

鉴于现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种成本低、热效率高，并且可生产高品质活性炭的适合于工业化的热解活化装置及方法。

本实用新型提出了一种低温连续热解生物质制备活性炭的固定床反应器，所述反应器包括进料口、反应系统、出料口，所述进料口的水平位置比所述出料口的水平位置高；

所述反应系统自上而下依次包括集气室、气体收集区、反应室；所述反应室中具有进料螺旋、出料螺旋、料板，所述料板包括进料端和出料端，所述进料螺旋设置在所述进料口之下，位于所述进料端上部；所述出料螺旋设置在所述出料端上部，所述出料端位于所述出料口之上；

所述进料螺旋包括中心螺杆、左螺旋叶片、右螺旋叶片；所述中心 螺杆横穿所述左螺旋叶片和右螺旋叶片，所述左螺旋叶片和右螺旋叶片垂直于所述中心螺杆的中心线成轴对称，两者之间的距离为所述进料口口径的1/3～1/2；

所述反应室具有反应室隔板，所述反应室隔板两端分别连接蒸汽入口和蒸汽喷嘴。

进一步的，所述左螺旋叶片和右螺旋叶片的下边缘与所述料板的垂直距离为50～150mm，优选80mm。

进一步的，所述左螺旋叶片间隙和右螺旋叶片间隙等距设置。

进一步的，所述左螺旋叶片间隙和右螺旋叶片间隙变距设置。

进一步的，所述气体收集区为梯形体，所述反应室为立方体；

所述气体收集区的底部与所述反应室的顶部连通；

所述气体收集区的顶部与所述料板的垂直距离为1000～1500mm。

进一步的，所述气体收集区的梯形斜截面与所述反应室的竖直面的夹角为120°～150°，优选135°；

所述梯形斜截面由钢板制成，在其上设置有圆孔。

进一步的，所述反应室中包括辐射管，所述辐射管为蓄热式辐射管，设置在所述料板上部与所述料板平行；