CN204958381U - 一种连续式秸秆超临界水制氢装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种连续式秸秆超临界水制氢装置，属于化学反应装置技术领域。本实用新型包括进料斗、阀门Ⅰ、阀门Ⅱ、料腔Ⅱ、活塞Ⅱ、水腔Ⅱ、送料装置、阀门Ⅳ、阀门Ⅲ、料腔Ⅰ、活塞Ⅰ、阀门Ⅴ、阀门Ⅶ、水腔Ⅰ、阀门Ⅵ、阀门Ⅷ、高压计量泵、水箱、集液罐、反应环管、预热管、气液分离器、提纯器、集气罐。本实用新型在一个送料装置中实现了切换连续送料，节省了设备；反应环管设计成环形是为了在将反应产物送回预热器时减少热量损失；环管内加热丝的均匀布置保证管内温度均一；预热管的设计使反应产物的热量得到回收利用，同时预热反应物能使其在反应时迅速达到所需温度；本装置具有结构简单、使用方便、热利用率高以及生产效率高等特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种连续式秸秆超临界水制氢装置，属于化学反应装置技术领域。
背景技术
农作物秸秆是粮食生产的主要副产物，它通常是指农作物在获取主要产物质后剩留下来的地上部分的茎叶或藤蔓，约占作物生物量的50%，主要是各种禾木科作物秸秆和豆科类作物秸秆，是一类极丰富的能直接利用的可再生纤维素资源。中国秸秆资源化技术呈现多元化发展，如秸秆还田、制有机肥料、秸秆气化及压块燃料、动物饲料、作造纸业和纺织业的原料及秸秆培养食用菌等等。但与西方某些国家相比还有相当大的差距，相当多的一部分农作物秸秆仍被弃置在田间地头和河沟，或者焚烧。充分合理有效地利用农作物秸秆天然资源，对当代农业的发展及环境保护，减少粮食及石油资源的使用，都具有重要的意义。
秸秆作为可再生能源，其主要成分为纤维素、半纤维素和木质素等，是富含碳、氢元素的主要资源之一。秸秆的可再生性，氢氧燃料电池的高效率和环境友好特征，使秸秆制氢技术逐渐成为人们关注的焦点。秸秆超临界水制氢技术作为一种极具潜力的新型、高效制氢技术，与传统制氢技术相比，秸秆超临界制氢技术具有环境友好、原料丰富及能量转化效率高等特点。
目前，秸秆超临界水制氢反应装置主要有间歇式和连续式两种。间歇式反应装置具有结构简单、不需要高压流体泵送样装置，具有较强的适应性，但不能连续生产，效率低，连续式反应装置虽可弥补间歇式反应装置的缺陷，并可实现连续化生产，但仍存在着温度较难均一的问题，为防止在较低温度下，原料生成更难以转化的中间产物，反应体系的快速升温通常是必需的。故此开发一种连续且高效的秸秆超临界水制氢装置是必要的。
发明内容
本实用新型提供了一种连续式秸秆超临界水制氢装置，以用于解决现有连续式反应装置中装置多、温度难均一且热利用率低的问题。
本实用新型的技术方案是：一种连续式秸秆超临界水制氢装置，包括进料斗1、阀门Ⅰ2、阀门Ⅱ3、料腔Ⅱ4、活塞Ⅱ5、水腔Ⅱ6、送料装置7、阀门Ⅳ8、阀门Ⅲ9、料腔Ⅰ10、活塞Ⅰ11、阀门Ⅴ12、阀门Ⅶ13、水腔Ⅰ14、阀门Ⅵ15、阀门Ⅷ16、高压计量泵17、水箱18、集液罐19、反应环管20、预热管21、气液分离器22、提纯器23、集气罐24；
所述送料装置7由中间板分成上下两个相等且独立的空间，上空间由活塞Ⅰ11隔成料腔Ⅰ10和水腔Ⅰ14，下空间由活塞Ⅱ5隔成料腔Ⅱ4和水腔Ⅱ6；
进料斗1分别通过阀门Ⅰ2和阀门Ⅱ3接入料腔Ⅰ10和料腔Ⅱ4，料腔Ⅰ10和料腔Ⅱ4又分别通过阀门Ⅲ9和阀门Ⅳ8接入预热管21，水箱18分别通过阀门Ⅴ12和阀门Ⅵ15接入水腔Ⅰ14和水腔Ⅱ6，高压计量泵17一端接水箱18，高压计量泵17另一端接入预热管21以及分别通过阀门Ⅶ13和阀门Ⅷ16接入水腔Ⅰ14和水腔Ⅱ6；
预热管21与反应环管20相连，预热管21的出口28连接气液分离器22，气液分离器22分别连接提纯器23和集液罐19，提纯器23连接集气罐24。
所述预热管21由进口25、预热内管26、预热外管27、出口28组成，反应环管20形状为不规则环形，由环管内管29、加热丝30和保温层31组成；其中加热丝30均匀布置于环管内管29内，预热管21的预热内管26与环管内管29入口相连，环管内管29出口连接预热管21的进口25。
本实用新型的工作原理是：
以下所述原料为秸秆原液和一定比例催化剂，装置启动前，所有阀门均处关闭状态，开始启动时，反应环管20中的加热丝30开始加热，打开阀门Ⅰ2和阀门Ⅱ3通过进料斗1将原料输入料腔Ⅰ10和料腔Ⅱ4，装好后，关闭阀门Ⅰ2和Ⅱ3，打开阀门Ⅶ13和阀门Ⅲ9，启动高压计量泵17，将水直接泵入预热管21中，同时将水泵入水腔Ⅰ14推动活塞11向上，将料腔Ⅰ10中的原料压入预热管21中，当料腔Ⅰ10中的原料压完后，打开阀门Ⅳ8和阀门Ⅷ16，关闭阀门Ⅲ9和阀门Ⅶ13，同时打开阀门Ⅰ2和阀门Ⅴ12，此时水被泵入水腔Ⅱ6推动活塞5将料腔Ⅱ4中的原料压入预热管21中，同时由进料斗1向料腔Ⅰ10装入原料，同时水腔Ⅰ14中的水压回水箱18中，如此反复切换送料实现连续反应；水和原料进入预热管21中的内管26预热后，进入反应环管20，在此快速升温进行反应，反应完后产物进入预热管26的外管27，用于加热预热管26的内管26中水和原料，热交换后的产物进入气液分离器22中进行分离，分离出来的液相物进入集液罐19中，分离出来的气相物进入提纯器23中提纯后，纯净的氢气进入集气罐24中收集。
本实用新型的有益效果是：该装置在一个送料装置中实现了切换连续送料，节省了设备；反应环管设计成环形是为了在将反应产物送回预热器时减少热量损失；环管内加热丝的均匀布置保证管内温度均一；预热管的设计使反应产物的热量得到回收利用，同时预热反应物能使其在反应时迅速达到所需温度；本装置具有结构简单、使用方便、热利用率高以及生产效率高等特点。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型预热管的结构示意图；
图3为本实用新型反应环管的结构示意图；
图中各标号：1-进料斗，2-阀门Ⅰ，3-阀门Ⅱ，4-料腔Ⅱ，5-活塞Ⅱ，6-水腔Ⅱ，7-送料装置，8-阀门Ⅳ，9-阀门Ⅲ，10-料腔Ⅰ，11-活塞Ⅰ，12-阀门Ⅴ，13-阀门Ⅶ，14-水腔Ⅰ，15-阀门Ⅵ，16-阀门Ⅷ，17-高压计量泵，18-水箱，19-集液罐，20-反应环管，21-预热管，22-气液分离器，23-提纯器，24-集气罐，25-进口，26-预热内管，27-预热外管，28-出口，29-环管内管，30-加热丝，31-保温层。
具体实施方式
实施例1：如图1-3所示，一种连续式秸秆超临界水制氢装置，包括进料斗1、阀门Ⅰ2、阀门Ⅱ3、料腔Ⅱ4、活塞Ⅱ5、水腔Ⅱ6、送料装置7、阀门Ⅳ8、阀门Ⅲ9、料腔Ⅰ10、活塞Ⅰ11、阀门Ⅴ12、阀门Ⅶ13、水腔Ⅰ14、阀门Ⅵ15、阀门Ⅷ16、高压计量泵17、水箱18、集液罐19、反应环管20、预热管21、气液分离器22、提纯器23、集气罐24；
所述送料装置7由中间板分成上下两个相等且独立的空间，上空间由活塞Ⅰ11隔成料腔Ⅰ10和水腔Ⅰ14，下空间由活塞Ⅱ5隔成料腔Ⅱ4和水腔Ⅱ6；
进料斗1分别通过阀门Ⅰ2和阀门Ⅱ3接入料腔Ⅰ10和料腔Ⅱ4，料腔Ⅰ10和料腔Ⅱ4又分别通过阀门Ⅲ9和阀门Ⅳ8接入预热管21，水箱18分别通过阀门Ⅴ12和阀门Ⅵ15接入水腔Ⅰ14和水腔Ⅱ6，高压计量泵17一端接水箱18，高压计量泵17另一端接入预热管21以及分别通过阀门Ⅶ13和阀门Ⅷ16接入水腔Ⅰ14和水腔Ⅱ6；
预热管21与反应环管20相连，预热管21的出口28连接气液分离器22，气液分离器22分别连接提纯器23和集液罐19，提纯器23连接集气罐24。
所述预热管21由进口25、预热内管26、预热外管27、出口28组成，反应环管20形状为不规则环形，由环管内管29、加热丝30和保温层31组成；其中加热丝30均匀布置于环管内管29内，预热管21的预热内管26与环管内管29入口相连，环管内管29出口连接预热管21的进口25。
实施例2：如图1-3所示，一种连续式秸秆超临界水制氢装置，包括进料斗1、阀门Ⅰ2、阀门Ⅱ3、料腔Ⅱ4、活塞Ⅱ5、水腔Ⅱ6、送料装置7、阀门Ⅳ8、阀门Ⅲ9、料腔Ⅰ10、活塞Ⅰ11、阀门Ⅴ12、阀门Ⅶ13、水腔Ⅰ14、阀门Ⅵ15、阀门Ⅷ16、高压计量泵17、水箱18、集液罐19、反应环管20、预热管21、气液分离器22、提纯器23、集气罐24；
所述送料装置7由中间板分成上下两个相等且独立的空间，上空间由活塞Ⅰ11隔成料腔Ⅰ10和水腔Ⅰ14，下空间由活塞Ⅱ5隔成料腔Ⅱ4和水腔Ⅱ6；
进料斗1分别通过阀门Ⅰ2和阀门Ⅱ3接入料腔Ⅰ10和料腔Ⅱ4，料腔Ⅰ10和料腔Ⅱ4又分别通过阀门Ⅲ9和阀门Ⅳ8接入预热管21，水箱18分别通过阀门Ⅴ12和阀门Ⅵ15接入水腔Ⅰ14和水腔Ⅱ6，高压计量泵17一端接水箱18，高压计量泵17另一端接入预热管21以及分别通过阀门Ⅶ13和阀门Ⅷ16接入水腔Ⅰ14和水腔Ⅱ6；
预热管21与反应环管20相连，预热管21的出口28连接气液分离器22，气液分离器22分别连接提纯器23和集液罐19，提纯器23连接集气罐24。
上面结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (2)
1.一种连续式秸秆超临界水制氢装置，其特征在于：包括进料斗（1）、阀门Ⅰ（2）、阀门Ⅱ（3）、料腔Ⅱ（4）、活塞Ⅱ（5）、水腔Ⅱ（6）、送料装置（7）、阀门Ⅳ（8）、阀门Ⅲ（9）、料腔Ⅰ（10）、活塞Ⅰ（11）、阀门Ⅴ（12）、阀门Ⅶ（13）、水腔Ⅰ（14）、阀门Ⅵ（15）、阀门Ⅷ（16）、高压计量泵（17）、水箱（18）、集液罐（19）、反应环管（20）、预热管（21）、气液分离器（22）、提纯器（23）、集气罐（24）；
所述送料装置（7）由中间板分成上下两个相等且独立的空间，上空间由活塞Ⅰ（11）隔成料腔Ⅰ（10）和水腔Ⅰ（14），下空间由活塞Ⅱ（5）隔成料腔Ⅱ（4）和水腔Ⅱ（6）；
进料斗（1）分别通过阀门Ⅰ（2）和阀门Ⅱ（3）接入料腔Ⅰ（10）和料腔Ⅱ（4），料腔Ⅰ（10）和料腔Ⅱ（4）又分别通过阀门Ⅲ（9）和阀门Ⅳ（8）接入预热管（21），水箱（18）分别通过阀门Ⅴ（12）和阀门Ⅵ（15）接入水腔Ⅰ（14）和水腔Ⅱ（6），高压计量泵（17）一端接水箱（18），高压计量泵（17）另一端接入预热管（21）以及分别通过阀门Ⅶ（13）和阀门Ⅷ（16）接入水腔Ⅰ（14）和水腔Ⅱ（6）；
预热管（21）与反应环管（20）相连，预热管（21）的出口（28）连接气液分离器（22），气液分离器（22）分别连接提纯器（23）和集液罐（19），提纯器（23）连接集气罐（24）。
2.根据权利要求1所述的连续式秸秆超临界水制氢装置，其特征在于：所述预热管（21）由进口（25）、预热内管（26）、预热外管（27）、出口（28）组成，反应环管（20）形状为不规则环形，由环管内管（29）、加热丝（30）和保温层（31）组成；其中加热丝（30）均匀布置于环管内管（29）内，预热管（21）的预热内管（26）与环管内管（29）入口相连，环管内管（29）出口连接预热管（21）的进口（25）。
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