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CN101445734A - 用于木材快速热解鼓泡式二次喷淋冷凝装置及方法 - Google Patents

用于木材快速热解鼓泡式二次喷淋冷凝装置及方法 Download PDF

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CN101445734A
CN101445734A CNA2008101348064A CN200810134806A CN101445734A CN 101445734 A CN101445734 A CN 101445734A CN A2008101348064 A CNA2008101348064 A CN A2008101348064A CN 200810134806 A CN200810134806 A CN 200810134806A CN 101445734 A CN101445734 A CN 101445734A
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China
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condenser
pyrolysis
condensation
bubbling
spray
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CNA2008101348064A
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常建民
王鹏起
李�瑞
任学勇
何明明
苟进胜
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Beijing Forestry University
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Individual
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Abstract

本发明涉及一种用于木材快速热解鼓泡式二次喷淋冷凝装置及方法。属于能源化工技术领域。本发明的冷凝装置为：圆柱筒状有机玻璃冷凝器，冷凝器内部装有环形铜管换热器和一金属进气管；进气管顶部设有喷淋头，在垂直环形铜管换热器的正上方有一环形雾化喷淋管；冷凝器下部为热解油冷凝液；还包括循环泵和管路等。本发明的冷凝方法为：热解蒸气与热解油冷凝液直接接触，然后在冷凝器底部形成鼓泡床式冷凝，未冷凝热解蒸气在冷凝器内进行二次喷淋。实验表明，这种木材快速热解鼓泡式二次喷淋冷凝装置及方法很好的满足处理量为5kg/h落叶松木材喷动循环流化床快速热解系统冷凝的需要，且在不同工艺条件下，产油率均达到60％以上。

Description

用于木材快速热解鼓泡式二次喷淋冷凝装置及方法
技术领域
本发明涉及一种用于木材快速热解的冷凝装置及方法。属于能源化工技术领域。
背景技术
在木材快速热解系统中，为了避免热解蒸气进一步分解，要求冷凝系统具有快速、高效的传热速率和较低的冷凝温度，并且冷凝效果的好坏直接影响到热解油产率及品质。冷凝效果与换热方式、操作条件有关，还与换热介质、热容、材质等有关。目前冷凝的换热形式有直接接触、间接接触、直接接触与间接接触相结合等，用于热解蒸气的冷凝大多采用间接式换热方式，一般采用多个冷凝器串联组成，高温热解蒸汽通过壁面冷却而获得热解油，但这种冷凝方式受气体流速、换热介质、冷凝器材质、操作温度和热解油特性等的影响，效率一般不高。过低的冷凝温度会使热解液凝结而堵塞管道，影响操作；冷凝温度过高，会使传热速率降低，延长热解蒸气的停留时间，增加二次分解机会，热解油产率也会降低。热解蒸气是由多种化合物组成的复杂混合物，有木质素热解出来的酚、焦油等产物，有纤维素、纤维素热解出来的糖类、醛、酸等产物，这些热解蒸气饱和露点不一样，其冷凝温度也不尽相同，因此，选择适当地冷凝装置和方法对于木材快速热解液化至关重要。
发明内容
本发明目的在于提供一种能迅速冷凝木材快速热解蒸气的鼓泡式二次喷淋冷凝装置及方法，以提高热解油的产率及品质。
冷凝装置具体的结构设计方案如下：
用于木材快速热解鼓泡式二次喷淋冷凝装置，包括圆柱筒状有机玻璃冷凝器，冷凝器内部装有环形铜管换热器和一金属进气管；进气管顶部设有喷淋头，在垂直环形铜管换热器的正上方设有一个环形雾化喷淋管；冷凝器下部为热解油冷凝液。
冷凝器顶部一侧设有与喷淋头相连的进液口和进气口，一侧设有不可冷凝排气口和环形铜管换热器冷却水进出口，另一侧设有环形雾化喷淋管进液口。
冷凝器进气管下部设有喷嘴，喷嘴伸入热解油冷凝液中；在冷凝器下部一侧设有自吸循环泵进口，热解油冷凝液通过管路通到冷凝器顶部进气管喷淋和环形雾化喷淋进液口；冷凝器靠近底部侧面留有出液口。
所述冷凝器直径250mm，高度1000mm；冷凝器内环形铜管垂直高度600mm，进气管长度900mm；热解油冷凝液深350mm。
所述环形雾化喷淋管，采用直径为20mm不锈钢管，钢管正下方均匀开有20个直径为4mm雾化小孔。
所述环形铜管换热器长20000mm，管径5mm。
所述进气管直径为32mm，喷嘴均布有直径为3mm小孔。
本发明的技术特征在于装置结构简单，容易工业放大，冷凝效果好，成本低。
本发明提供了一种用于木材快速热解鼓泡式二次喷淋冷凝方法，其特征在于该方法以热解油为冷凝液，采用鼓泡式二次喷淋冷凝，具体流程如下：
1)热解蒸气与一次喷淋液体混合，通过进气管进入冷凝器下部冷凝液中。
2)未冷凝的热解蒸气由进气管底部喷嘴溢出，形成鼓泡式冷凝。进气管底部设有喷嘴目的使气泡变小，增加冷凝接触面积。
3)气泡内未完全冷凝的热解蒸气向上运动，环形雾化喷淋管对其进行二次喷淋，与热解蒸气形成对流换热。
4)热解油冷凝液喷洒在环形铜管上，产生的热量由环形铜管内冷却水带出冷凝器。
5)不可冷凝气体由冷凝器上部排气口排出。
附图说明
图1为本发明装置结构图，
图2为图1A-A剖面俯视图，
图3为图1B-B剖面仰视图。
本发明与现有的技术相比，具有以下优点及突出性进步：
1)热解油作为冷凝液与热解蒸气迅速混合，抑制了二次热解的发生；2)热解蒸气一次喷淋后，与冷凝液形成鼓泡式冷凝，让热解蒸气中低沸点的组分进一步冷凝增加了冷凝效率，之后又进行二次喷淋，使冷凝更加充分彻底，有效的提高了热解油产率及品质；3)冷凝器装置结构简单，易于加工，操作方便，冷凝成本低，效果显著，容易实现工业放大。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体结构及实施作进一步的描述：
图1为本发明提供的木材快速热解鼓泡式二次喷淋冷凝装置的整体结构示意图，该装置主要包括：1-排液口；2-有机玻璃冷凝器；3-环形铜管换热器；4-进气管；5-冷却水出口；6-冷却水入口；7-进气口；8-喷淋头；9-排气口；10-环形雾化喷淋管；11-自吸循环泵；12-环形雾化喷淋管口；13-鼓泡式喷嘴。
实施例1：以用于处理量5kg/h落叶松木材喷动循环流化床快速热解系统中的鼓泡式二次喷淋冷凝系统为例如图1所示，其工作过程为：①热解蒸气与冷凝液直接接触进入进气管4②在进气管底部喷嘴13处形成鼓泡式冷凝③未冷凝的热解蒸气在冷凝器的中部二次冷凝④多余的热量由环形铜管内冷却水带出，多余的热解油冷凝液由排液口1排出。
实验表明，这种木材快速热解鼓泡式二次喷淋冷凝装置及方法很好的满足处理量为5kg/h落叶松木材喷动循环流化床快速热解系统冷凝的需要。当物料粒径0.45～0.9mm，反应温度500℃，气体流量6m3/h，进料速率20r/min时，热解油颜色为棕黄色，产率为65.9％，。
实施例2：以用于处理量5kg/h落叶松木材喷动循环流化床快速热解系统中的鼓泡式二次喷淋冷凝系统为例如图1所示，其工作过程同实施例1。
实验表明，这种木材快速热解鼓泡式二次喷淋冷凝装置及方法很好的满足处理量为5kg/h落叶松木材喷动循环流化床快速热解系统冷凝的需要。当物料粒径0.45～0.9mm，反应温度600℃，气体流量10m3/h，进料速率20r/min时，热解油颜色为棕黄色，产率为66.3％。

Claims (3)

1.用于木材快速热解鼓泡式二次喷淋冷凝装置及方法，其特征在于：包括圆柱筒状有机玻璃冷凝器，冷凝器内部装有环形铜管换热器和一金属进气管；进气管顶部设有喷淋头，在垂直环形铜管换热器的正上方设有一个环形雾化喷淋管；冷凝器下部为热解油冷凝液。
冷凝器顶部一侧设有与喷淋头相连的进液口和进气口，一侧设有不可冷凝排气口和环形铜管换热器冷却水进出口，另一侧设有环形雾化喷淋管进液口。
冷凝器进气管下部设有喷嘴，喷嘴伸入热解油冷凝液中；在冷凝器下部一侧设有自吸循环泵进口，热解油冷凝液通过管路通到冷凝器顶部进气管喷淋和环形雾化喷淋进液口；冷凝器靠近底部侧面留有出液口。
热解蒸气与热解油冷凝液直接接触，然后在冷凝器底部形成鼓泡式冷凝，未冷凝热解蒸气在冷凝器内进行二次喷淋。
2.根据权利要求1所述的用于木材快速热解鼓泡式二次喷淋冷凝装置及方法，其特征在于：有机玻璃冷凝器直径250mm，高度1000mm；冷凝器内环形铜管垂直高度600mm，进气管长度900mm；热解油冷凝液深350mm。
3.根据权利要求1所述的用于木材快速热解鼓泡式二次喷淋冷凝装置及方法，其特征在于：热解蒸气与热解油冷凝液直接接触，然后在冷凝器底部形成鼓泡床式冷凝，未冷凝热解蒸气在冷凝器内进行二次喷淋冷凝。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102093903A (zh) * 2009-12-15 2011-06-15 北京林业大学 一种热解反应装置热量循环利用的方法及其装置
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CN108617709A (zh) * 2018-05-25 2018-10-09 东营润益生物科技有限公司 一种新型纯植物源抑菌剂的制备以及应用方法
CN110141929A (zh) * 2019-05-23 2019-08-20 任丘市华隆高新特技术开发有限公司 有机挥发物VOCs处理装置

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