本发明专利技术公开了一种连续式两级生物质富氮热解反应的装置，包括绞龙预热解反应器和回转式扰流热解反应器，其中，绞龙预热解反应器包括预热解反应筒、绞龙和进料管，生物质通过进料管进入预热解反应筒并在绞龙推动下利用通入的粉状外源氮进行预热解并可从预热解反应筒另一端的出料口输出；回转式扰流热解反应器包括热解反应筒、可相对转动的扰流转子以及气态外源氮导入管和高温无氧载热气导入管，在气态外源氮和高温无氧载热气的气氛下，利用扰流转子与热解反应筒的相对旋转，使得预热解生物质原料与含氮气体发生充分热解反应，实现两级热解生成多相产物。本发明专利技术利用外源氮两段式引入，制得富氮油和富氮焦，可分别用于合成高品质化学品和制备高性能超级电容器。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种连续式两级生物质富氮热解反应的装置，包括绞龙预热解反应器和回转式扰流热解反应器，其中，绞龙预热解反应器包括预热解反应筒、绞龙和进料管，生物质通过进料管进入预热解反应筒并在绞龙推动下利用通入的粉状外源氮进行预热解并可从预热解反应筒另一端的出料口输出；回转式扰流热解反应器包括热解反应筒、可相对转动的扰流转子以及气态外源氮导入管和高温无氧载热气导入管，在气态外源氮和高温无氧载热气的气氛下，利用扰流转子与热解反应筒的相对旋转，使得预热解生物质原料与含氮气体发生充分热解反应，实现两级热解生成多相产物。本专利技术利用外源氮两段式引入，制得富氮油和富氮焦，可分别用于合成高品质化学品和制备高性能超级电容器。【专利说明】一种连续式两级生物质富氮热解反应的装置
本专利技术属于生物质热解
，具体涉及一种生物质富氮热解的反应的装置。
技术介绍
生物质热解技术是在无氧或者缺氧的条件下，将生物质加热到一定的温度，使生 物质大分子分解成为较小分子，得到焦炭、生物油和气体三态产物的热化学转化技术。根据 升温速率的不同，可以将热解分为慢速、快速和闪速热解。慢速热解的主要目标产物是焦炭 (产率可达30?40% )，快速热解的主要产物是生物油（产率达40?60% )，闪速热解的 生物油产率可达80 %。通过调节反应温度、压力、反应气氛、停留时间、升温速率和物料种类 等参数，可以有效的改变产物的产量和品质。 目前的生物质热解技术大多数是为了实现单一产品的产量和品质最大化，热解过 程中产生的另外两相产物往往得不到充分利用。为了使得各相产物能够得到充分利用，目 前广泛采用热解多联产工艺，即生物质热解多联产通过调节热解反应过程中的各种参数， 以实现固、液和气三态产物效益的最大化，使生物质资源得到合理利用。 但是，目前的生物质热解多联产装置中，得到的产品品质品位往往偏低。例如，获 得的生物油含水量偏大，热值偏低，溶液酸性偏高，高品质化合物较少，不能直接作为液体 燃料或合成其他化学品；同时得到的焦炭孔隙度不够发达，焦炭表面的特殊官能团含量较 小，很难直接作为吸附剂、活性剂等应用，通常情况是作为燃料直接燃烧。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种连续式两级生物质富氮 热解反应的装置，通过两段式引入外源氮，并合理的调控反应参数，利用两级热解反应装 置，可以实现连续的对生物质进行两级富氮热解，可解决目前多联产工艺中产品品味过低 及转化效率不高的问题。 为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下： -种连续式两级生物质富氮热解反应的装置，用于实现生物质两级富氮热解反应 以产生多相热解产物，其特征在于，该装置包括顺次相连接的绞龙预热解反应器和回转式 扰流热解反应器，以分别实现两级热解反应，其中， 所述绞龙预热解反应器包括呈筒体状的预热解反应筒、设置在该预热解反应筒内 的绞龙和设置在该预热解反应筒一端的进料管，该预热解反应筒筒体上还开设有用于通入 外源氮的粉状外源氮进口管和热解气输出管，生物质通过所述进料管进入预热解反应筒并 在所述绞龙推动下利用通入的粉状外源氮进行预热解并可从预热解反应筒另一端的出料 口输出，热解产生的热解气从所述热解气输出管输出； 所述回转式扰流热解反应器包括呈筒体状并可旋转的热解反应筒、设置在该热解 反应筒内并可相对转动的扰流转子、以及设置在该热解反应筒一端端部的气态外源氮导入 管和高温无氧载热气导入管，其中，所述热解反应筒一端与所述预热解反应筒另一端的出 料口通过预热解原料输送管连通，预热解的生物质通过该预热解原料输送管进入所述热解 反应筒，在通过所述气态外源氮导入管和高温无氧载热气导入管导入的气态外源氮和高温 无氧载热气的气氛下，利用所述扰流转子与热解反应筒的相对旋转，可使所述高温无氧载 热气与预热解生物质原料进行强烈换热，并从而使得所述预热解生物质原料与含氮气体发 生充分热解反应，实现两级热解生成多相产物。 作为本专利技术的改进，所述热解反应筒筒体内壁周向布置有多级错落有序的档板， 用于预热解原料在回转式扰流热解反应器内均匀分布。 作为本专利技术的改进，所述扰流转子包括扰流转轴和设置在其外周上的多个扰流螺 旋叶片，通过扰流转轴带动其上的扰流螺旋叶片使其产生与热解反应筒旋转方向相反的旋 转，从而对热解反应筒内的预热解生物质原料进行充分搅动，以用于换热和热解反应。 作为本专利技术的改进，所述回转式扰流热解反应器筒体的进料端高于出料端，以保 证回转式扰流热解反应器内预热解后的生物质原料快速稳定地流动性。 作为本专利技术的改进，所述预热解反应筒筒体上的气态外源氮导入管在筒体内的伸 入点比高温无氧载热气导入管的伸入点靠近中心位置，以形成高温无氧载热气对外源氮气 体吹扫的模式，以便于布置好高温无氧载热气和含氮气体的流场，使含氮气体在回转式扰 流热解反应器内与高温无氧载热气和预热解生物质原料充分混合。 作为本专利技术的改进，所述进料管以及粉状外源氮进口管分别与预热解反应筒之 间，以及热解气输出管与预热解反应筒之间，均采用敷设保温石英棉的旋转密封连接。 作为本专利技术的改进，所述气态外源氮导入管与热解反应筒之间，均采用旋转密封 连接。 作为本专利技术的改进，所述预热解原料输送管与预热解反应筒、回转式扰流热解反 应器之间，高温无氧载热气导入管与热解反应筒之间，均采用内嵌高温耐火棉的旋转密封 连接。 本专利技术中，绞龙预热解反应器包括进料管、储料仓、粉状外源氮进口管、热解气输 出管；进料管、粉状外源氮进口管和热解气输出管依次布置于绞龙预热解反应器上侧；回 转式扰流热解反应器包括气态外源氮导入管、高温无氧载热气导入管、出料管；预热解原料 输送管处于绞龙预热解反应器和回转式扰流热解反应器之间，连接两级热解反应装置。 本专利技术中，所述绞龙预热解反应器和回转式扰流热解反应器之间的预热解原料输 送管也是热解气的输送管；绞龙预热解反应器和预热解原料输送管内，热解气与生物质原 料直接接触，运动方向相反。 本专利技术中，所述回转式扰流热解反应器包括折流板、扰流转子，回转式扰流热解反 应器筒体内侧布置多级错落有序的档板；扰流转子由扰流转轴和间断式扰流螺旋叶片组 成；折流板和档板与回转式扰流热解反应器直接接触，扰流转轴、间断式扰流螺旋叶片与折 流板旋转连接。 本专利技术中，所述两级富氮热解反应装置分别在绞龙预热解反应器和回转式扰流热 解反应器上设置有粉状外源氮进口管和气态外源氮导入管两段式外源氮引入口，促进外源 氮与生物质发生充分热解反应。 本专利技术中，所述回转式扰流热解反应器筒体内布置多级错落有序的档板可以使高 温无氧载热气在回转式扰流热解反应器反复折返流动，增加气固接触时间，强化换热效果； 扰流转轴和扰流螺旋叶片的旋转方向与回转式扰流热解反应器转动方向相反，使反应器内 的高温无氧载热气产生剧烈的扰动，加快富氮热解反应；高温无氧载热气与预热解后的生 物质原料直接接触，形成逆向对流运动。 使用本专利技术的连续式两级富氮热解反应装置对生物质进行热解，与现有技术相 t匕，主要优点有 ： 1)本专利技术采用绞龙预热解反应器和回转式扰流热解反应器相本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种连续式两级生物质富氮热解反应的装置，用于实现生物质两级富氮热解反应以产生多相热解产物，其特征在于，该装置包括顺次相连接的绞龙预热解反应器(1)和回转式扰流热解反应器(8)，以分别实现两级热解反应，其中，所述绞龙预热解反应器(1)包括呈筒体状的预热解反应筒(20)、设置在该预热解反应筒(20)内的绞龙(21)和设置在该预热解反应筒(20)一端的进料管(2)，其中，该预热解反应筒(20)筒体上还开设有用于通入外源氮的粉状外源氮进口管(4)和热解气输出管(5)，生物质通过所述进料管(2)进入所述预热解反应筒(20)并在所述绞龙(21)推动下利用通入的粉状外源氮进行预热解并可从预热解反应筒(20)另一端的出料口输出，热解产生的热解气从所述热解气输出管(5)输出；所述回转式扰流热解反应器(8)包括呈筒体状并可旋转的热解反应筒(17)、设置在该热解反应筒(17)内并可相对转动的扰流转子(14)、以及设置在该热解反应筒(17)一端端部的气态外源氮导入管(10)和高温无氧载热气导入管(11)，其中，所述热解反应筒(17)一端与所述预热解反应筒(20)的出料口通过预热解原料输送管(19)连通，预热解的生物质通过该预热解原料输送管(19)进入所述热解反应筒(17)，在通过所述气态外源氮导入管(10)和高温无氧载热气导入管(11)导入的气态外源氮和高温无氧载热气的气氛下，利用所述扰流转子(14)与热解反应筒(17)的相对旋转，可使所述高温无氧载热气与预热解生物质原料进行强烈换热，并从而使得所述预热解生物质原料与含氮气体发生充分热解反应，实现两级热解生成多相产物。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈汉平，陈应泉，邵敬爱，李赋，熊建，杨晴，杨海平，陈伟，何涛，
申请(专利权)人：华中科技大学，武汉天颖环境工程股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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