CN105928367B - 一种带炉盖自动升降***的干馏装置及其干馏方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种带炉盖自动升降***的干馏装置，包括第一炉体、第二炉体、隔热装置；第一炉体包括炉盖升降***。本发明还提出一种干馏方法，包括：将干馏物料置入装料***，同时将测料温的热电偶分别安装在料仓的相应接触点上；将整个箱体中的空气用惰性气体置换；关闭所述隔热装置；完成隔热保温炉膛升温程序后，将装料***送入的加热区干馏；干馏过程中，随时监测不同料层高度的所述干馏实验物料的温度；干馏后，将干馏物料转入第二炉膛，关闭所述隔热装置；待干馏物料温度降到所需值后，取出所述干馏物料进行分析。本发明独立设计的炉盖升降***，方便清理炉内的沉积及便于更换加热棒；能实现物料精确控温，可以考察温度和时间等对干馏结果的影响。
Description
技术领域
本发明属于化工技术领域，特别是涉及一种带炉盖自动升降***的干馏装置及其干馏方法。
背景技术
干馏技术是将物料在隔绝空气条件下加热、分解，生成焦炭(或半焦)、焦油、干馏气等产物的过程，已被普遍用于常规资源利用和开发、垃圾处理以及生物能源的开发。其中，干馏条件(干馏温度、干馏时间、加热方式、料层厚度等)对干馏产物及干馏过程的影响较大，需要大量的基础实验来考察验证，以为煤干馏技术的工业化提供充分的数据支持。
但是，目前实验室采用的干馏装置多为管式干馏炉和箱式干馏炉。管式干馏炉的加热方式为四周加热，且可考察的物料量较少，与目前工业化装置的差别较大，无法考察加热方式及料层厚度的影响；而箱式干馏炉多为间歇式操作，即物料在冷态下加入密闭干馏装置随炉升温，反应结束后，因为煤在高温下接触氧气易燃烧，只能继续放置在密闭干馏炉内随炉冷却后出料。因为在升温及降温的过程中，煤均可发生干馏，因此无法考察温度和时间对干馏结果的影响。更重要的是，目前的箱式干馏炉一般只设定炉温，考查的是炉温对物料干馏的影响，但若箱式炉的干馏区空间较大，则炉温与料温的差距较大，现有的干馏实验装置无法随时监测炉温和不同料温层温度。
由于目前实验室采用的干馏装置存在诸多不足，因此如何改进实验室采用的干馏装置，使之能够实现物料在设定炉温下进出料、避免半焦等高温下接触氧气燃烧，并且能够随时监测炉温和不同料温层温度等，成为人们亟待解决的问题。
发明内容
为了解决现有技术的不足，能够详细考查干馏条件对物料干馏状态的影响，尽可能的模拟工业化装置的干馏条件，需要设计能够满足要求的干馏装置。本发明提出一种带炉盖自动升降***的干馏装置及其干馏方法，可以方便清理炉内的沉积及便于更换加热棒，并能够模拟蓄热式旋转床工业装置干馏条件，可以考察温度和时间等干馏条件对干馏结果的影响。
本发明提出一种带炉盖自动升降***的干馏装置，包括第一炉体、第二炉体、隔热装置；
所述第一炉体包括炉体外壳、隔热保温炉膛、装料***、炉盖升降***、加热装置、料温监测装置、第一气体出入口；
所述炉盖升降***包括炉盖、炉盖支撑杆以及炉盖升降机；
所述炉盖支撑杆的上部与所述炉盖连接，所述炉盖支撑杆的下部与所述炉盖升降机连接；
所述第二炉体包括炉体外壳、第二炉膛、炉门、第二气体出入口、移动装置；
所述第一炉体与所述第二炉体相邻设置，所述第一炉体隔热保温炉膛一侧设置开口，所述隔热保温炉膛通过所述开口与所述第二炉膛连通；
所述装料***与所述移动装置相连，所述移动装置带动所述装料***在第一炉体的所述隔热保温炉膛与所述第二炉体的炉膛之间移动；
所述料温监测装置用于测量干馏时所述料仓中不同位置物料的温度；
所述隔热装置设置于第一炉体与第二炉体之间，所述隔热装置用于阻止所述隔热保温炉膛中的高温辐射到所述第二炉体。
进一步地，所述装料***包括料仓、料仓支架、保温隔热料仓托板；
所述料仓用于置放干馏物料；
所述料仓支架设置在所述保温隔热料仓托板上，所述料仓支架支撑所述料仓；
所述保温隔热料仓托板是板状物；
所述保温隔热料仓托板与所述隔热保温炉膛开口平行设置且比隔热保温炉膛的开口宽；当所述装料***移入所述隔热保温炉膛时，所述保温隔热料仓托板卡在所述隔热保温炉膛的开口位置外面。
进一步地，所述第一炉***于所述第二炉体的正上方，所述移动装置是涡轮螺杆升降机。
进一步地，所述加热装置包括加热棒、热电偶接线柱、炉膛热电偶入口、外置温控***；
所述加热棒采用硅碳棒或硅钼棒；
所述加热棒设置在所述隔热保温炉膛炉顶上，垂直于所述炉顶排列；
所述热电偶接线柱设置在所述第一炉体的炉顶；
所述外置温控***与所述热电偶接线柱之间电性连接；
所述加热棒与所述外置温控***电性连接。
进一步地，所述料温监测装置包括料温监测接线柱，测料温热电偶上接触点，测料温热电偶中接触点，测料温热电偶下接触点、测料温接线柱外接口、外置温控***；
所述测料温热电偶上接触点设置在所述的料仓上部，所述测料温热电偶中接触点设置在所述料仓的中部，所述测料温热电偶下接触点设置在所述料仓的下部；
所述料温监测接线柱设置在所述保温隔热料仓托板上；
所述测料温热电偶上接触点、测料温热电偶中接触点、测料温热电偶下接触点与所述料温监测接线柱电性连接；
所述料温监测接线柱与所述测料温接线柱外接口电性连接；
所述测料温接线柱外接口与所述外置温控***电性相连；
所述测料温接线柱外接口为密封接口。
进一步地，所述隔热装置是中间隔热层；
所述中间隔热层包括隔热挡火板、挡火板推进机、丝杆滑道；
所述隔热挡火板安置在所述丝杆滑道上，在所述挡火板推进机的牵引下移动；
所述隔热挡火板，主要是隔绝隔热保温炉膛的热量传到第二炉膛；所述挡火板推进机的作用是为所述隔热挡火板的移动提供动力；所述丝杆滑道为所述隔热挡火板提供移动轨道。
进一步地，所述第一气体出入口包括至少一个第一气体入口、至少一个第一气体出口、至少一个干馏油气出口；所述干馏油气出口连接油气分离***；
所述第二气体出入口包括至少一个第二气体入口、至少一个第二气体出口。
本发明还提出一种应用所述的带炉盖自动升降***的干馏装置进行干馏的方法，包括以下步骤：
将所述装料***置于所述第二炉膛内；
将所述干馏物料置入所述装料***；同时将所述测料温热电偶分别装在所述料仓的相应接触点上；
将所述隔热保温炉膛与所述第二炉膛内中的空气用惰性气体置换；
关闭所述隔热装置，启动所述隔热保温炉膛升温程序；
待所述隔热保温炉膛的温度升到指定温度后，打开所述隔热装置，将装料***送入所述隔热保温炉膛干馏，并由所述油气分离***收集干馏油气；
干馏过程中，通过测量设置在相应接触点上的测料温热电偶输出的电信号，随时监测不同料层高度的所述干馏物料的温度；
干馏结束后，将所述第二炉膛设定为惰性气体气氛；将所述装料***由所述隔热保温炉膛输送至所述第二炉膛，关闭所述隔热装置；
待所述干馏物料在所述第二炉膛中将温度降到所需值后，取出所述干馏物料进行分析。
进一步地，所述惰性气体为氮气。
进一步地，所述加热棒干馏时的加热温度为400℃-1600℃。
应用本发明，可实现如下有益效果：
(1)采用上辐射加热的方式，成功模拟工业预热炉的加热方式，可以尽最大可能的模拟工业条件，为工业化装置获取试验参数。
(2)能够实现物料在设定炉温下进料、设定炉温下出料，可以严格的考察干馏时间对干馏的影响。
(3)能够随时监测不同料层高度的物料的温度，可以严格考察干馏温度对干馏产物及干馏过程的影响。
(4)进出料过程中保持惰性气体保护或***密闭，避免干馏产物在高温下接触氧气燃烧。
(5)独立设计的炉盖升降结构，使得方便清理干馏气中的焦油等物质在炉内的沉积，及更换因加热棒损坏等原因造成的机器故障。
附图说明
图1是本发明实施例的一种带炉盖自动升降***的干馏装置的结构示意图。
附图中的附图标记如下：
1、上炉体
101、炉体外壳；102、隔热保温炉膛；103、料仓；104、料仓支架；
105、保温隔热料仓托板；106、加热棒；107、炉膛热电偶入口；
108、料温监测接线柱；109、测料温热电偶上接触点；
110、测料温热电偶中接触点；111、测料温热电偶下接触点；
112、氮气充气口；113、氮气出气口；114、干馏油气出口；
115、炉盖支撑杆；116、炉盖升降机；
2、中间隔热层
201、隔热挡火板；202、挡火板推进机；203、丝杆滑道；
3、下炉体
301、炉体外壳；302、下炉膛；303、炉门；304、氮气充气口；
305、氮气出气口；306、测料温接线柱外接口；
307、炉体支撑腿；308、涡轮螺杆升降机。
具体实施方式
下面结合附图具体说明本发明的实施方式。
如图1所示，是本发明实施例的一种带炉盖自动升降***的干馏装置的结构示意图，图中包括上炉体1、中间隔热层2、下炉体3，上炉体1主要是高温干馏区，下炉体3主要是隔绝氧气冷却区。
见图1，上炉体1包括炉体外壳101，隔热保温炉膛102，装料***，炉盖升降***、加热装置以及上炉体气体出入口。
从图1可见，炉盖升降***包括炉盖、炉盖支撑杆115以及炉盖升降机116；炉盖支撑杆115的上部与炉盖连接，炉盖支撑杆115的下部与炉盖升降机116连接。炉盖升降机116启动时，炉盖支撑杆115的上部可带动炉盖升起，呈垂直状态。炉盖开启后，可方便更换加热棒及清理加热棒放置区的沉积。
见图1，上炉体1与下炉体3上下设置，上炉体1位于下炉体3的正上方。上炉体1的隔热保温炉膛102下侧设有开口，上炉体1的隔热保温炉膛102与下炉体3的炉膛通过开口连通。
如图1所示，装料***与涡轮螺杆升降机308相连，涡轮螺杆升降机308带动装料***在上炉体1的隔热保温炉膛102与下炉体3的炉膛之间上下移动。
从图1可见，中间隔热层2设置于上炉体1与下炉体3之间，中间隔热层2用于阻止隔热保温炉膛102中的高温辐射到下炉体3，同时避免下炉体3炉膛开炉门303时有氧气进入隔热保温炉膛102，对干馏气成分造成影响。
见图1，中间隔热层2包括隔热挡火板201、挡火板推进机202、丝杆滑道203。隔热挡火板201安置在丝杆滑道203上，在挡火板推进机202的牵引下移动。隔热挡火板201采用隔热保温材料，主要是隔绝隔热保温炉膛102中的高温辐射到下炉体3；挡火板推进机202的作用是为隔热挡火板201的移动提供动力。挡火板推进机202可以是电动或气动的，其作用是为隔热挡火板201的移动提供动力。丝杆滑道203为隔热挡火板201提供移动轨道。
从图1可见，装料***包括料仓103，料仓支架104，保温隔热料仓托板105。料仓103用于置放干馏物料；料仓支架104设置在保温隔热料仓托板105上。料仓支架104从下部支撑料仓103。
如图1所示，保温隔热料仓托板105是板状物。保温隔热料仓托板105与上炉体1的隔热保温炉膛102开口平行设置，且比隔热保温炉膛102开口宽。当装料***移入隔热保温炉膛102时，隔热料仓托板105卡在隔热保温炉膛102的开口位置外面，起到密封隔热作用，从而有利于上炉体1的隔热保温炉膛102的保温。可实现在设定炉温下进料，设定炉温下出料，可以严格的考察干馏时间对干馏的影响。
见图1，加热装置包括加热棒106，热电偶接线柱(图中未示出)，炉膛热电偶入口107及外置温控***(图中未示出)。加热棒106可采用硅碳棒或硅钼棒。加热棒106在隔热保温炉膛102炉顶可采用垂直排列的方式。采用上辐射加热的方式，可成功模拟工业预热炉的加热方式，可以尽最大可能的模拟工业条件，为工业化装置获取试验参数。测膛温热电偶通过炉膛热电偶入口107伸入到隔热保温炉膛炉102内。热电偶接线柱在上炉体1的炉顶；测膛温热电偶与热电偶接线柱之间电性连接，并为软连接。
如图1所示，料温监测装置包括料温监测接线柱108，测料温热电偶上接触点109，测料温热电偶中接触点110，测料温热电偶下接触点111、测料温接线柱外接口306。
如图1，测料温热电偶上接触点109设置在料仓103上部，测料温热电偶中接触点110设置在料仓103的中部，测料温热电偶下接触点111设置在料仓103的下部。测料温热电偶分别安装在上述接触点上，并分别与料温监测接线柱108电性连接。料温监测接线柱108设置在保温隔热料仓托板105上；测料温接线柱外接口306为密封接口，为了保证下炉膛302的气密性；料温监测接线柱108与测料温接线柱外接口306电性连接，并为软连接。测料温接线柱外接口306与外置温控***电性相连。
如图1所示，上炉体气体出入口包括氮气充气口112，氮气出气口113，干馏油气出口114。干馏油气的出口114连接油气分离***(图中未示出)，包括一次冷凝水直接冷凝和两次冷凝水间接冷凝后收集干馏油气。上炉体1隔热保温炉膛102充氮气的原因是在升温前置换炉膛中的气氛，避免物料在干馏过程中遇氧燃烧；进出料过程中保持惰性气体保护，避免干馏产物在高温下接触氧气燃烧。
见图1，下炉体3包括炉体外壳301、下炉膛302、炉门303、氮气充气口304、氮气出气口305以及炉体支撑腿307。下炉膛302充氮气的目的是在加入物料后置换炉膛气氛，去除原料中氧气，另一方面是在物料降温过程中隔绝氧气的同时可以快速降温；也可以用其它惰性气体替代氮气。
从图1可见，上炉体1和下炉体3静止不动，料仓托板105，料仓支架104及料仓103随物料干馏过程上下移动，采用涡轮螺杆升降机308上下输送。
如图1所示，本实施例中，应用上述带炉盖自动升降***的干馏装置干馏的方法是：
将包括料仓103、料仓支架104、保温隔热料仓托板105的装料***置于下炉膛302内。
根据实验条件将干馏实验物料置入上述装料***；同时将测料温热电偶分别装在料仓的上、中、下接触点。
关闭炉门，打开下炉体3氮气充气口阀门304和上炉体1的氮气出气口113阀门，同时关闭下炉体3氮气出气口阀门305和上炉体1氮气充气口112阀门，将整个炉膛中的空气用氮气置换。
关闭下炉体3氮气充气口阀门304和上炉体1的氮气出气口113阀门。关闭隔热挡火板201，并同时打开加热开关，设置隔热保温炉膛102升温程序。
待上炉体1的隔热保温炉膛102温度到指定温度后，打开隔热挡火板201，启动涡轮螺杆升降机308，将料仓103，料仓支架104以及保温隔热料仓托板105送入上炉体1的加热区，开始干馏，干馏温度可为400℃-1600℃。从与干馏油气出口114相连的油气分离***末端收集干馏油气。干馏过程中，通过测量设置在测料温热电偶上接触点109，测料温热电偶中接触点110，测料温热电偶下接触点111的热电偶输出的电信号，随时监测不同料层高度的物料的温度，可严格考察干馏温度对干馏产物及干馏过程的影响。
干馏结束后，先打开下炉体3的氮气充气口304阀门和下炉体3氮气出气口305阀门，保证下炉膛202为氮气气氛，然后启动涡轮螺杆升降机308，将料仓103，料仓支架104以及保温隔热料仓托板105由上炉体1的隔热保温炉膛102输送到下炉膛302，关闭隔热挡火板201，隔绝热量。
待物料温度降到所需值后，打开下炉体3炉门303，取出物料进行分析。
需要说明的是，以上参照附图所描述的各个实施例仅用以说明本发明而非限制本发明的范围，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明的精神和范围的前提下对本发明进行的修改或者等同替换，均应涵盖在本发明的范围之内。
Claims (10)
1.一种带炉盖自动升降***的干馏装置，包括第一炉体、第二炉体、隔热装置；
所述第一炉体包括炉体外壳、隔热保温炉膛、装料***、炉盖升降***、加热装置、料温监测装置、第一气体出入口；
所述炉盖升降***包括炉盖、炉盖支撑杆以及炉盖升降机；
所述炉盖支撑杆的上部与所述炉盖连接，所述炉盖支撑杆的下部与所述炉盖升降机连接；
所述第二炉体包括炉体外壳、第二炉膛、炉门、第二气体出入口、移动装置；
所述第一炉体与所述第二炉体相邻设置，所述第一炉体隔热保温炉膛一侧设置开口，所述隔热保温炉膛通过所述开口与所述第二炉膛连通；
所述装料***与所述移动装置相连，所述移动装置带动所述装料***在第一炉体的所述隔热保温炉膛与所述第二炉体的第二炉膛之间移动；
所述料温监测装置用于测量干馏时所述料仓中不同位置物料的温度；
所述隔热装置设置于第一炉体与第二炉体之间，所述隔热装置用于阻止所述隔热保温炉膛中的高温辐射到所述第二炉体。
2.如权利要求1所述的带炉盖自动升降***的干馏装置，其特征在于，所述装料***包括料仓、料仓支架、保温隔热料仓托板；
所述料仓用于置放干馏物料；
所述料仓支架设置在所述保温隔热料仓托板上，所述料仓支架支撑所述料仓；
所述保温隔热料仓托板是板状物；
所述保温隔热料仓托板与所述隔热保温炉膛开口平行设置且比隔热保温炉膛的开口宽；当所述装料***移入所述隔热保温炉膛时，所述保温隔热料仓托板卡在所述隔热保温炉膛的开口位置外面。
3.如权利要求1所述的带炉盖自动升降***的干馏装置，其特征在于，所述第一炉***于所述第二炉体的正上方，所述移动装置是涡轮螺杆升降机。
4.如权利要求1所述的带炉盖自动升降***的干馏装置，其特征在于，所述加热装置包括加热棒、热电偶接线柱、炉膛热电偶入口、外置温控***；
所述加热棒采用硅碳棒或硅钼棒；
所述加热棒设置在所述隔热保温炉膛炉顶上，垂直于所述炉顶排列；
所述热电偶接线柱设置在所述第一炉体的炉顶；
所述外置温控***与所述热电偶接线柱之间电性连接；
所述加热棒与所述外置温控***电性连接。
5.如权利要求2所述的带炉盖自动升降***的干馏装置，其特征在于，所述料温监测装置包括料温监测接线柱、测料温热电偶上接触点、测料温热电偶中接触点、测料温热电偶下接触点、测料温接线柱外接口、外置温控***；
所述测料温热电偶上接触点设置在所述的料仓上部，所述测料温热电偶中接触点设置在所述料仓的中部，所述测料温热电偶下接触点设置在所述料仓的下部；
所述料温监测接线柱设置在所述保温隔热料仓托板上；
所述测料温热电偶上接触点、测料温热电偶中接触点、测料温热电偶下接触点与所述料温监测接线柱电性连接；
所述料温监测接线柱与所述测料温接线柱外接口电性连接；
所述测料温接线柱外接口与所述外置温控***电性相连；
所述测料温接线柱外接口为密封接口。
6.如权利要求1所述的带炉盖自动升降***的干馏装置，其特征在于，所述隔热装置是中间隔热层；
所述中间隔热层包括隔热挡火板、挡火板推进机、丝杆滑道；
所述隔热挡火板安置在所述丝杆滑道上，在所述挡火板推进机的牵引下移动；
所述隔热挡火板，主要是隔绝隔热保温炉膛的热量传到第二炉膛；所述挡火板推进机的作用是为所述隔热挡火板的移动提供动力；所述丝杆滑道为所述隔热挡火板提供移动轨道。
7.如权利要求5所述的带炉盖自动升降***的干馏装置，其特征在于，所述第一气体出入口包括至少一个第一气体入口、至少一个第一气体出口、至少一个干馏油气出口；所述干馏油气出口连接油气分离***；
所述第二气体出入口包括至少一个第二气体入口、至少一个第二气体出口。
8.一种用如权利要求7所述的带炉盖自动升降***的干馏装置进行干馏的方法，包括以下步骤：
将所述装料***置于所述第二炉膛内；
将所述干馏物料置入所述装料***；同时将测料温热电偶分别装在所述料仓的相应接触点上；
将所述隔热保温炉膛与所述第二炉膛内中的空气用惰性气体置换；
关闭所述隔热装置，启动所述隔热保温炉膛升温程序；
待所述隔热保温炉膛的温度升到指定温度后，打开所述隔热装置，将装料***送入所述隔热保温炉膛干馏，并由所述油气分离***收集干馏油气；
干馏过程中，通过测量设置在相应接触点上的测料温热电偶输出的电信号，随时监测不同料层高度的所述干馏物料的温度；
干馏结束后，将所述第二炉膛设定为惰性气体气氛；将所述装料***由所述隔热保温炉膛输送至所述第二炉膛，关闭所述隔热装置；
待所述干馏物料在所述第二炉膛中将温度降到所需值后，取出所述干馏物料进行分析。
9.如权利要求8所述干馏的方法，其特征在于，所述惰性气体为氮气。
10.如权利要求8所述干馏的方法，其特征在于，利用加热棒干馏时，加热温度为400℃-1600℃。
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