一种超超临界蒸汽有机物热裂解气化装备的制作方法

1.本发明属于清洁环保能源领域，涉及超超临界蒸汽有机物热裂解气化装置。


背景技术：

2.我国目前的能源消费结构是以煤和石油为主导地位，使用化石能源会对环境造成极大的压力并且会带来一次性能源枯竭的灾难后果。我国目前亟需对能源消费结构进行调整，大力开发新能源与可再生能源。
3.生物质能因具有可再生性和低污染性的特点得到了越来越多的科研工作者的关注和研究。热解是生物质能的主要获取方法，在300℃时生物质即发生热解反应，300～400℃时生物质就可以释放出70％左右的挥发组分，传统的加热方法有燃气加热和电加热等，但由于装置加热面积的限制，以上方法存在着能源消耗大，转化效率低的缺点。超超临界蒸汽指温度达600℃以上的蒸汽，远超过生物质热解温度。传统的热裂解工艺中需要对反应室通入惰性气体或抽真空的方式来隔绝氧气，若使用蒸汽加热则可使反应物被蒸汽所包裹，极大地减少了反应时氧气含量，从而大大简化了工艺流程。
4.公开号为cn 108249393 a的发明专利《采用超临界过热蒸汽水与煤浆热裂解制氢气的设备和方法》提出了超临界过热蒸汽水与煤浆热裂解制氢气的设备和方法，采用采用超临界过热蒸汽水与煤浆热裂解制氢气的设备由煤浆供应系统、超临界过热蒸汽水供给系统、内混合形成混合物、反应通道、气体收集装置组成。该方案能够将现有的各种煤、贫煤、油页岩、煤矸石等此类资源充分利用并转换成氢气，具有多种资源充分利用制氢成本低的优点。但该方案属于化石能源向氢能源之间的转化，转化效率有待进一步考证。


技术实现要素：

5.针对严峻的能源环境问题，本发明提出超超临界蒸汽有机物热裂解气化装备，创新采用高频电磁加热的方法，将液态水转化为高温高压超超临界蒸汽。再将超超临界蒸汽通向有机物，在其包裹表面形成无氧环境，并在高温下使有机物发生碳化，有机物中的碳元素形成无定型炭黑；有机物中的氢元素变为游离状态，进而可以转化为氢气、甲烷等能源气体，收集后可储存便于进一步利用。
6.为实现上述功能，本发明采用的技术方案如下：一种超超临界蒸汽有机物热裂解气化装备，由超超临界蒸汽发生炉、传送带、蒸汽喷头、裂解反应室、泵体、气液分离器以及储罐组成。将水通过入水口加入到到超超临界蒸汽发生炉中，在加热成超超临界蒸汽；超超临界蒸汽从蒸汽发生炉中经超超临界蒸汽出口排出后，通过蒸汽喷头进入裂解反应室，蒸汽喷头位于传送带下方；用传送带将待裂解有机物送入裂解反应室中，在超超临界蒸汽的高温高压作用下，发生碳化，生成炭黑和氢气、烷烃、水蒸气等气体；炭黑为固态，继续通过传送带收集，可作为化工原料进一步回收利用；生成的气体(氢气、烷烃以及水蒸气)在反应室上方经过泵送至气液分离器中，冷却后产生的液态水与烷烃、氢气等气态物质；气液分离器底部排净口与加热炉入水口相连接，冷却水可继续加入超超临界蒸汽发生炉中循环利
上；通过高频电磁加热装置1
‑
8，并在温度与压力传感器1
‑
12以及电磁阀1
‑
11的控制下将水加热至超超临界蒸汽状态，温度约为600℃，压强约为30mpa；保温隔热层1
‑
3起隔热作用，可由碳纤维等耐高温材料制成；生成的超超临界蒸汽最终由超超临界蒸汽出口1
‑
6离开超超临界蒸汽发生炉1；设备关机后可打开排净口1
‑
9将炉内残余水分排出；原水中含有的杂质在加热时会在炉壁上结垢，可在关机后打开端盖1
‑
2进行清洗。


技术特征：
1.一种超超临界蒸汽有机物热裂解气化装备，其特征在于：由超超临界蒸汽发生炉、传送带、蒸汽喷头、裂解反应室、泵体、气液分离器以及储罐组成，超超临界蒸汽发生炉由加热炉壳体、端盖、保温隔热层、入水口、喷淋管、超超临界蒸汽出口、加热炉炉芯、高频电磁加热装置、排净口、温度与压力传感器、电磁阀、止回阀、炉芯支撑架、电磁阀、温度与压力传感器和止回阀组成，将水通过入水口加入到到超超临界蒸汽发生炉中，在加热成超超临界蒸汽；超超临界蒸汽从蒸汽发生炉中经超超临界蒸汽出口排出后，通过蒸汽喷头进入裂解反应室，蒸汽喷头位于传送带下方；用传送带将待裂解有机物送入裂解反应室中，在超超临界蒸汽的高温高压作用下，发生碳化，生成炭黑和氢气、烷烃和水蒸气的混合气体；炭黑为固态，继续通过传送带收集；生成的混合气体在反应室上方经过泵送至气液分离器中，冷却后产生的液态水与烷烃、氢气等气态物质；气液分离器底部排净口与加热炉入水口相连接，冷却水可继续加入超超临界蒸汽发生炉中循环利用，生成的氢气及有机物气体则输送至储罐，进一步分离后可实现烷烃储存。2.根据权利要求1所述的一种超超临界蒸汽有机物热裂解气化装备，其特征在于：进料时可以对有机物进行粉碎处理并干燥，使有机物颗粒间有一定的间隙，或者物料粒径按大小比例混合，物料蓬松，物料堆积的厚度较薄。3.根据权利要求1所述的一种超超临界蒸汽有机物热裂解气化装备，其特征在于：在传送带上增加大小合适的空隙，有一定量的蒸汽能穿过传送带，便于有机物与蒸汽接触。4.根据权利要求1所述的一种超超临界蒸汽有机物热裂解气化装备，其特征在于：选用导热性能好的材料制作传送带。5.根据权利要求4所述的一种超超临界蒸汽有机物热裂解气化装备，其特征在于：选用铜带、石墨或石墨涂层制作传送带。

技术总结
本发明涉及一种超超临界蒸汽有机物热裂解气化装备。针对生活垃圾的大量排放在一定程度上对能源与环境造成潜在威胁这一问题，本发明提出一种超超临界蒸汽发生炉，采用高频电磁加热的方法，将液态水转化为高温高压超超临界蒸汽。再将超超蒸汽通向有机物表面，使有机物发生碳化，有机物中的碳元素形成无定型炭黑；有机物中的氢元素变为游离状态，进而可以转化为氢气、甲烷等能源气体，收集后可储存便于进一步利用。本发明通过装置及工艺创新设计，可将废弃有机物在超超临界蒸汽作用下进行高效裂解，进而实现聚合物与氢气能源物质的可持续转化和储存。转化和储存。转化和储存。


技术研发人员：杨卫民 黎昊为 丁玉梅
受保护的技术使用者：北京化工大学
技术研发日：2021.07.21
技术公布日：2021/9/16