一種電化學(xué)強(qiáng)化液相催化低溫裂解生物質(zhì)的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于生物質(zhì)的利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電化學(xué)強(qiáng)化液相催化低溫裂解生物質(zhì)的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]生物質(zhì)包括各類(lèi)農(nóng)作物秸桿和其他農(nóng)林殘余廢棄物等，據(jù)估計(jì)我國(guó)生物質(zhì)年資源總量不低于10X 10st。生物質(zhì)是與環(huán)境友好的一種可再生資源，在無(wú)氧或低氧環(huán)境下，生物質(zhì)被加熱升溫會(huì)引起分子分解產(chǎn)生焦炭、可冷凝液體和氣體產(chǎn)物，是生物質(zhì)能的一種重要利用形式。根據(jù)生物質(zhì)熱裂解的特點(diǎn)，快速裂解和快速冷凝是達(dá)到液體燃料的最大收率，因此國(guó)內(nèi)外普遍采用的是流化床反應(yīng)器。但是，由于自身生化組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，這類(lèi)物質(zhì)裂解反應(yīng)產(chǎn)油率不高，所得油質(zhì)量不佳，因此限制了其工業(yè)化的推廣應(yīng)用。
[0003]目前國(guó)內(nèi)外開(kāi)發(fā)的反應(yīng)器種類(lèi)很多，形成了不同的工藝，主要有機(jī)械接觸式反應(yīng)器工藝，間接式反應(yīng)器工藝，混合式反應(yīng)器，真空移動(dòng)床反應(yīng)器等。機(jī)械接觸式反應(yīng)器工藝采用熱量傳遞方式為熱傳導(dǎo)，常見(jiàn)的有燒蝕熱解反應(yīng)器、旋轉(zhuǎn)錐反應(yīng)器等，但存在設(shè)備磨損大、能耗大、操作難度大等問(wèn)題。間接式反應(yīng)器的主要特征是有一高溫的表面或熱源提供生物質(zhì)熱解所需的熱能，其主要是通過(guò)熱輻射進(jìn)行熱量傳導(dǎo)，常見(jiàn)的熱天平歸屬此類(lèi)，但作為實(shí)驗(yàn)室設(shè)備難以工業(yè)化放大。常見(jiàn)的混合式反應(yīng)器有流化床反應(yīng)器、快速引射床反應(yīng)器、循環(huán)流化床反應(yīng)器等，其中流化床反應(yīng)器對(duì)物料粉碎要求較高，原料顆粒尺寸要求較小，大大增加了原料的加工成本且規(guī)模大時(shí)熱效率較低；循環(huán)流化床反應(yīng)器不易于大型化使用，且存在焦渣磨損設(shè)備的問(wèn)題。真空移動(dòng)床反應(yīng)器要求非常好的真空度，這就對(duì)真空栗和密封材料提高了要求，因此增大了制造成本和運(yùn)行難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種電化學(xué)強(qiáng)化液相催化低溫裂解生物質(zhì)的裝置，該裝置包括載氣罐1、載氣預(yù)熱罐2、輸送栗3、離子液體儲(chǔ)罐4、電助裂解反應(yīng)器5、進(jìn)料斗6、分離器7、冷凝器8、液體產(chǎn)物收集罐9、氣體產(chǎn)物收集罐10 ;其中電助裂解反應(yīng)器5包括筒體
11、陽(yáng)極12、陰極13，陽(yáng)極12設(shè)置在陰極13中并由設(shè)置在筒體11上的電機(jī)19帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，陽(yáng)極12和陰極13設(shè)置在筒體11中，筒體11上部設(shè)置有進(jìn)料口 14、出氣口 15，筒體下部設(shè)置有出料口 16、離子液體入口 17和進(jìn)氣口 18 ;載氣罐1通過(guò)載氣預(yù)熱罐2與電助裂解反應(yīng)器5的進(jìn)氣口 18連通，離子液體儲(chǔ)罐4通過(guò)輸送栗3與電助裂解反應(yīng)器5的離子液體入口17連通，電助裂解反應(yīng)器5的出料口 16通過(guò)分離器7與離子液體儲(chǔ)罐4連通，進(jìn)料斗6設(shè)置在電助裂解反應(yīng)器5的進(jìn)料口 14上，電助裂解反應(yīng)器5的出氣口 15與冷凝器8連接，冷凝器8出口與液體產(chǎn)物收集罐9連接，氣體產(chǎn)物收集罐10與冷凝器8連接。
[0005]所述陽(yáng)極12為螺旋狀陽(yáng)極。
[0006]所述陰極13為網(wǎng)格圓筒狀陰極。
[0007]所述分離器7為旋風(fēng)分離器。
[0008]所述螺旋式陽(yáng)極材料為碳素電極、石墨電極、金屬電極或經(jīng)修飾的復(fù)合材料電極；其中金屬電極為鉑電極、金電極、鈦電極、鋁電極或鈀電極；經(jīng)修飾的復(fù)合材料電極為利用金屬、金屬氧化物或兩者混合物修飾的石墨電極或鈦基電極，修飾用的金屬為錫、鉛、錳、鉬、銻、鈰等中的一種或兩種。
[0009]所述網(wǎng)格圓筒式陰極為納米電極、活性炭電極、石墨電極、碳纖維電極、金屬電極或經(jīng)修飾的復(fù)合材料電極；其中金屬電極為鉑電極、金電極、鈦電極、鋁電極或鈀電極；經(jīng)修飾的復(fù)合材料電極為利用金屬、金屬氧化物或兩者混合物修飾的石墨電極或鈦基電極，修飾用的金屬為錫、鉛、錳、鉬、銻、鈰等中的一種或兩種。
[0010]所述電助裂解反應(yīng)器中電級(jí)的加壓方式為陽(yáng)極加壓、陰極加壓、陰陽(yáng)極加壓中的一種。
[0011]使用時(shí)，通過(guò)進(jìn)料斗6從電助裂解反應(yīng)器5的進(jìn)料口 14加入生物質(zhì)，關(guān)閉進(jìn)料口，儲(chǔ)存在載氣罐1中的載氣通過(guò)載氣預(yù)熱罐2預(yù)熱后由進(jìn)氣口 18通入電助裂解反應(yīng)器5中，離子液體儲(chǔ)罐4中的離子液體通過(guò)輸送栗3由離子液體入口 17進(jìn)入電助裂解反應(yīng)器5中，生物質(zhì)在離子液體中受到電化學(xué)刺激發(fā)生裂解反應(yīng)，產(chǎn)生的揮發(fā)分在載氣的攜帶下，由出氣口 15進(jìn)入冷凝器8，一部分揮發(fā)分冷凝后收集到液體產(chǎn)物收集罐9中，未被冷凝的揮發(fā)分被收集到氣體產(chǎn)物收集罐10中，剩余的殘?jiān)c離子液體進(jìn)入分離器7中分離，離子液體流入離子液體儲(chǔ)罐4中循環(huán)利用。
[0012]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果:
[0013]1、采用離子液體為反應(yīng)介質(zhì)，生物質(zhì)受熱均勻，縮短了裂解時(shí)間，提高了裂解效率;
[0014]2、使用電助裂解反應(yīng)器，通過(guò)添加電壓使裂解產(chǎn)物朝著高附加值產(chǎn)物的方向進(jìn)行，過(guò)程易于控制，提高了裂解效率；
[0015]3、離子液體與反應(yīng)殘?jiān)ㄟ^(guò)旋風(fēng)分離器分離，使離子液體循環(huán)利用，降低了運(yùn)行成本，能耗減少；
[0016]4、載氣經(jīng)過(guò)預(yù)熱再通入反應(yīng)器，有助于生物質(zhì)均勻受熱，縮短了裂解時(shí)間，提高了裂解效率。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本實(shí)用新型電助裂解反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖中:1_載氣罐；2_載氣預(yù)熱罐；3_輸送栗；4_離子液體儲(chǔ)罐；5_電助裂解反應(yīng)器；6_進(jìn)料斗；7_分離器；8_冷凝器；9_液體產(chǎn)物收集罐；10_氣體產(chǎn)物收集罐；11_筒體；12-螺旋狀陽(yáng)極；13-網(wǎng)格圓筒狀陰極；14-進(jìn)料口 ；15_出氣口 ；16_出料口 ；17_離子液體入口 ； 18-進(jìn)氣口 ；19_電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面通過(guò)附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不局限于所述內(nèi)容。
[0021]實(shí)施例1:如圖1、2所示，本電化學(xué)強(qiáng)化液相催化低溫裂解生物質(zhì)的裝置包括載氣罐1、載氣預(yù)熱罐2、輸送栗3、離子液體儲(chǔ)罐4、電助裂解反應(yīng)器5、進(jìn)料斗6、分離器7、冷凝器8、液體產(chǎn)物收集罐9、氣體產(chǎn)物收集罐10 ;其中電助裂解反應(yīng)器5包括筒體11、陽(yáng)極
12、陰極13，陽(yáng)極12設(shè)置在陰極13中并由設(shè)置在筒體11上的電機(jī)19帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，陽(yáng)極12和陰極13設(shè)置在筒體11中，筒體11上部設(shè)置有進(jìn)料口 14、出氣口 15，筒體下部設(shè)置有出料口 16、離子液體入口 17和進(jìn)氣口 18;載氣罐1通過(guò)載氣預(yù)熱罐2與電助裂解反應(yīng)器5的進(jìn)氣口 18連通，離子液體儲(chǔ)罐4通過(guò)輸送栗3與電助裂解反應(yīng)器5的離子液體入口 17連通，電助裂解反應(yīng)器5的出料口 16通過(guò)分離器7與離子液體儲(chǔ)罐4連通，進(jìn)料斗6設(shè)置在電助裂解反應(yīng)器5的進(jìn)料口 14上，電助裂解反應(yīng)器5的出氣口 15與冷凝器8連接，冷凝器8出口與液體產(chǎn)物收集罐9連接，氣體產(chǎn)物收集罐10與冷凝器8連接；陽(yáng)極12為螺旋狀陽(yáng)極；陰極13為網(wǎng)格圓筒狀陰極；分離器7為旋風(fēng)分離器。
[0022]使用時(shí)，通過(guò)進(jìn)料斗6從電助裂解反應(yīng)器5的進(jìn)料口 14加入玉米秸桿，關(guān)閉進(jìn)料口，儲(chǔ)存在載氣罐1中的載氣(N2)通過(guò)載氣預(yù)熱罐2預(yù)熱后由進(jìn)氣口 18通入電助裂解反應(yīng)器5中，離子液體儲(chǔ)罐4中的離子液體([Bmim] OTf和A1C13)通過(guò)輸送栗3由離子液體入口17進(jìn)入電助裂解反應(yīng)器5中，生物質(zhì)在離子液體中受到電化學(xué)刺激發(fā)生裂解反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中以500r/min的速度攪拌，并在螺旋式陽(yáng)極2和網(wǎng)格圓筒式陰極3上都加電壓0.5V，調(diào)節(jié)裂解溫度為140°C，反應(yīng)時(shí)間為lOOmin ;產(chǎn)生的揮發(fā)分在載氣的攜帶下，由出氣口 15進(jìn)入冷凝器8，一部分揮發(fā)分冷凝后收集到液體產(chǎn)物收集罐9中，未被冷凝的揮發(fā)分被收集到氣體產(chǎn)物收集罐10中，剩余的殘?jiān)c離子液體進(jìn)入分離器7中分離，離子液體流入離子液體儲(chǔ)罐4中循環(huán)利用。
[0023]裂解完成后，主要產(chǎn)生的液相產(chǎn)物有5-羥甲基糠醛(含量9.6%)、對(duì)乙基苯酚(含量5.2%)、苯甲醚(含量3.7%);氣相產(chǎn)物有H2 (含量4.8%)、C0 (含量3.7%)、CH4 (含量6.4%)、C02 (含量 85.1%)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電化學(xué)強(qiáng)化液相催化低溫裂解生物質(zhì)的裝置，其特征在于:包括載氣罐(1)、載氣預(yù)熱罐(2)、輸送栗(3)、離子液體儲(chǔ)罐(4)、電助裂解反應(yīng)器(5)、進(jìn)料斗(6)、分離器(7 )、冷凝器(8 )、液體產(chǎn)物收集罐(9 )、氣體產(chǎn)物收集罐(10 );其中電助裂解反應(yīng)器(5 )包括筒體(11)、陽(yáng)極(12)、陰極(13)，陽(yáng)極(12)設(shè)置在陰極(13)中并由設(shè)置在筒體(11)上的電機(jī)(19)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，陽(yáng)極(12)和陰極(13)設(shè)置在筒體(11)中，筒體(11)上部設(shè)置有進(jìn)料口(14)、出氣口( 15)，筒體下部設(shè)置有出料口( 16)、離子液體入口( 17)和進(jìn)氣口( 18);載氣罐(1)通過(guò)載氣預(yù)熱罐(2 )與電助裂解反應(yīng)器(5 )的進(jìn)氣口( 18 )連通，離子液體儲(chǔ)罐(4 )通過(guò)輸送栗(3)與電助裂解反應(yīng)器(5)的離子液體入口(17)連通，電助裂解反應(yīng)器(5)的出料口( 16 )通過(guò)分離器(7 )與離子液體儲(chǔ)罐(4 )連通，進(jìn)料斗(6 )設(shè)置在電助裂解反應(yīng)器(5 )的進(jìn)料口( 14 )上，電助裂解反應(yīng)器(5)的出氣口(15)與冷凝器(8 )連接，冷凝器(8 )出口與液體產(chǎn)物收集罐(9)連接，氣體產(chǎn)物收集罐(10)與冷凝器(8)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)強(qiáng)化液相催化低溫裂解生物質(zhì)的裝置，其特征在于:陽(yáng)極(12)為螺旋狀陽(yáng)極。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電化學(xué)強(qiáng)化液相催化低溫裂解生物質(zhì)的裝置，其特征在于:陰極(13)為網(wǎng)格圓筒狀陰極。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)強(qiáng)化液相催化低溫裂解生物質(zhì)的裝置，其特征在于:分離器(7)為旋風(fēng)分離器。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種電化學(xué)強(qiáng)化液相催化低溫裂解生物質(zhì)的裝置，該裝置包括載氣罐、載氣預(yù)熱罐、輸送泵、離子液體儲(chǔ)罐、電助裂解反應(yīng)器、進(jìn)料斗、分離器、冷凝器、液體產(chǎn)物收集罐、氣體產(chǎn)物收集罐；其中電助裂解反應(yīng)器包括筒體、陽(yáng)極、陰極；本裝置可以利用生物質(zhì)原料熱解得到燃料油和可燃?xì)?，采用可循環(huán)利用的離子液體為反應(yīng)介質(zhì)，使生物質(zhì)受熱均勻，電助裂解反應(yīng)器加電壓后可使裂解產(chǎn)物朝著高附加值產(chǎn)物的方向進(jìn)行，提高了裂解效率，具有運(yùn)行穩(wěn)定、能耗低、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類(lèi)】B01J6/00, B01J19/08, C10G1/00
【公開(kāi)號(hào)】CN205046058
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520602075
【發(fā)明人】瞿廣飛, 黃希, 李軍燕, 寧平, 趙茜
【申請(qǐng)人】昆明理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年8月12日