一种用于含硅生物质自碳热还原的连续式反应装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109675504A(43)申请公布日2019.04.26(21)申请号201910060346.3H01M4/36(2006.01)(22)申请日2019.01.22H01M4/38(2006.01)H01M4/587(2010.01)(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人陈汉平夏明巍陈应泉杨海平邵敬爱杨晴陈伟王贤华张世红(74)专利代理机构武汉东喻专利代理事务所(普通合伙)42224代理人李佑宏(51)Int.Cl.B01J8/12(2006.01)B01J8/00(2006.01)B01J8/08(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图5页(54)发明名称一种用于含硅生物质自碳热还原的连续式反应装置及方法(57)摘要本发明公开了一种用于含硅生物质自碳热还原的连续式反应装置，包括多级高温电炉、气路分配管路、周向均匀进料装置、产物冷却装置。其中，多级高温电炉上端与进料装置连接、下端与产物冷却装置连接，用于生物质原料的物理活化及高温碳热反应；气路分配管路用于抽取炉内反应产生的挥发分以及向炉内活化区域输送活化介质；进料装置与炉体相连，用于将生物质原料送入炉内；产物冷却装置与电炉末端的高温碳热区相连，用于冷却所得高温产物，并进行热量回收。本发明可实现物理活化及高温碳热的一体化工艺，并从传热、气氛等方面改善生产过程中反应的均一性。CN109675504ACN109675504A权利要求书1/3页1.一种用于含硅生物质自碳热还原的连续式反应装置，其特征在于：包括多级高温电炉、气路分配管路、周向均匀进料装置、产物冷却装置；所述多级高温电炉上端与所述周向均匀进料装置连接、下端与所述产物冷却装置连接，根据温度设置的不同由上至下分为中温热解区、物理活化区及高温碳热区；高温碳热区下设冷却换热区；所述多级高温电炉炉壁内周自上而下设有多层物料外侧滑板，对应不同的反应区间，其中在物理活化区及高温碳热区的电炉壁面上还设有划分周向反应区间的反应单元盒；所述气路分配管路包括气路套管即抽气外管和内管，设置于所述多级高温电炉的中轴，所述抽气外管外壁对应每个反应区间开有抽气口，外壁还设有多层物料内侧滑板，上出口与挥发分冷凝冷却装置及抽气泵相连；在物理活化区中，所述内管通过分支管路、环形活化介质分布器与所述反应单元盒相连，其顶端具有活化介质进口；所述物料内侧滑板承接于所述物料外侧滑板与所述反应单元盒之间；所述周向均匀进料装置包括旋转进料阀及周向均匀下落部件相连构成，周向均匀下落部件内侧与位于中轴的所述抽气外管外壁连接，外侧与所述多级高温电炉上端密封连接；所述产物冷却装置从所述多级高温电炉末端延伸出来，外部包覆有换热箱，内部设有换热盘管，该换热盘管的进出口与所述换热箱相连，所述产物冷却装置下端出口与旋转出料阀相连。2.如权利要求1所述的用于含硅生物质自碳热还原的连续式反应装置，其特征在于：所述多级高温电炉各反应区间互相贯通，电炉外设保温层；所述物料外侧滑板下倾角度为10～45度，平面投影宽度为3/5～4/5炉体半径，用于控制生物质原料在炉内的运动路径，使其逐一经过各个反应区间；所述多级高温电炉的物理活化区壁面上的反应单元盒不少于4个，与所述物料外侧滑板、物料内侧滑板一同限制原料的运动速度，造成物料近壁面堆积，使物料均匀受热。3.如权利要求2所述的用于含硅生物质自碳热还原的连续式反应装置，其特征在于：所述多级高温电炉为开合式电炉，所述进料装置与所述气路分配管路构成独立模组，以便于反应装置的制作与安装。4.如权利要求1所述的用于含硅生物质自碳热还原的连续式反应装置，其特征在于：所述气路分配管路还包括抽气泵、挥发分冷凝冷却装置、气路套管、分支管路、环形活化介质分布器、抽气物料挡板、抽气粉尘挡板；所述气路套管延伸至高温碳热区末端；所述抽气泵通过所述挥发分冷凝冷却装置与所述抽气外管连接，用于抽出炉内反应生成的挥发分；所述抽气物料挡板及抽气粉尘挡板设于抽气外管外周，用于阻挡物料及粉尘进入到管路中；所述环形活化介质分布器嵌合连接于物理活化区各级的反应单元盒上端，通过分支管路与内管相连，用于将内管内的活化介质均匀输送至对应的反应单元盒；所述活化介质通过与抽气外管高温烟气换热实现预热，提高热效率。5.如权利要求4所述的用于含硅生物质自碳热还原的连续式反应装置，其特征在于：所述环形活化介质分布器布置有多个出口，出口截面由靠近入口端向远离入口端逐渐扩大，调节出气压力，以实现各出口均匀出气目的。6.如权利要求4所述的用于含硅生物质自碳热还原的连续式反应装置，其特征在于：炉体内部所述气路套管外周的所述物料内侧滑板的下倾角度大于或等于25度，配合炉2CN109