[发明专利]一种煤与生物质共热解反应装置及方法

说明书

一种煤与生物质共热解反应装置及方法，该装置包括管式加热炉、反应器、生物质给料器、焦油收集管和冷却装置；反应器固定安装在管式加热炉内，在反应管体的中部设置有可移动样品篮，样品篮置于管式加热炉的中部；生物质给料器位于反应器的上方，生物质给料器包括料斗，料斗下部连接有伸入样品篮中的给料管，给料管上设有下料阀；焦油收集管和冷却装置，用来冷却及收集焦油。本发明还公开了煤与生物质共热解反应方法，利用本发明煤和生物质共热解的装置，先将煤样以一定升温速率加热到一定温度，再通过给料器加入生物质，这样可帮助实现共热解原料间“同步”热解，有利于共热解的协同效应。实验证实，该方法共热解不仅所需设备体积小，易于操作，而且能提高共热解油品产率和油品品质。

技术领域

本发明涉及化工、能源技术领域，尤其是涉及一种煤与生物质共热解装置；本发明还涉及一种煤与生物质共热解反应方法。

背景技术

由于石油资源储量的日益减少，以及近几年不断出现的石油危机，以制取液体燃料为目的的热解技术被广泛的研究。相对于煤、生物质单独热解，煤和生物质共热解技术一方面有利于环境保护和能源资源可持续发展，另一方面大多研究者认为生物质是富氢物质，可以在共热解过程中做煤的供氢剂，从而提高油气产率和油气品质。因此国内外很多研究者在热重分析仪和不同类型的反应器上对煤和生物质共热解进行了大量的研究，但是由于共热解条件选取复杂、热解装置设计及油品品质等问题，目前煤与生物质共热解技术还远没有工业化。

现阶段实施共热解的装置有固定床和落下床，其中固定床是一般是卧式的管式加热炉，而落下床是立式的管式加热炉。落下床中为了保证落下过程中能充分热解，立式炉的长度较长，且为了实现快速热解，一般将炉温设置较高的温度，这样一方面成本高，耗能大，另一方面挥发物逸出颗粒表面后要经历较高的环境温度，发生二次反应，造成油品品质的下降。

而且上述共热解过程一般是将煤和生物质同时加入热解炉中以一定的升温速率或将加热炉预热到一定温度进行的。从本质上讲，煤和生物质共热解过程中的协同作用就是煤热解产生的自由基碎片能被生物质热解产生的小自由基或氢稳定，而煤和生物质由于结构不同，热解区间也不同，生物质主要热解温度区间为200-350℃，而煤的热解区间主要为400-600℃，因此实际过程中由于生物质和煤的热解温区不同，共热解过程中两者先后热解，协同效应并不高，甚至一些研究者认为共热解过程不存在协同效应。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提出一种新的煤与生物质共热解反应装置，以实现煤和生物质“同步”热解，使煤和生物质的协同效应达到最大化。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供了应用前述装置进行煤与生物质共热解反应的方法。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种煤与生物质共热解反应装置，其特点是，该装置包括管式加热炉、反应器、生物质给料器、焦油收集管和冷却装置；

所述的反应器固定安装在管式加热炉内，反应器包括反应管体，反应管体的顶部用橡胶塞密封，橡胶塞上有进气孔和给料孔，反应管体底部与焦油收集管通过磨口连接；在反应管体的上部设置有可移动的样品篮，样品篮处于管式加热炉的中部，反应管体中部的管径小于反应管体的上部、下部的管径，用于支撑样品篮，或者在反应管体中设置带孔挡板支撑样品篮；氮气通入管通过橡胶塞上的进气孔通入反应管体内；

样品篮的底部设有若干通气孔；

所述生物质给料器位于反应器的上方，生物质给料器包括密闭式设置的料斗，料斗下部有一根给料管，给料管通过橡胶塞上的给料孔插入样品篮中，给料管与料斗中间设有下料阀；

该共热解反应装置还设有至少2根热电偶温度计，其中一根热电偶温度计置于样品篮中，用来测试煤样的温度，另一根热电偶温度计置于管式加热炉和反应器中间，用来控制管式加热炉的升温；