一种两段式气化实验装置

本技术属于热化学转化实验，更具体的说，是一种具有更强普适性的两段式气化实验装置。

背景技术：

1、能源是现代社会赖以运转的基础，人类长期以来对化石能源的使用，一方面提高了人类的现代化水平，另一方面也带来了能源危机和气候变化等一系列重大问题，这迫使我们必须开源节流，在回收各种废物中能源的同时，积极寻找新的能源来源，众多学者在这一方面做了大量的探索。在所有转化技术中，气化技术由于转化效率高、原料来源广泛等优势，被学界公认为极具发展前景一种转化技术。在这样的背景下，现有专利号为cn211712909u的专利提出了一种原位气化实验装置，具体参见附图3。

2、该原位气化实验装置是在一定热力学条件下，利用气化剂（o2、co2、h2o、空气及其混合物）将含碳材料转化成合成气（主要由h2和co组成）的热化学转化技术。由于气化技术的发展，上述专利中的原位气化装置仅能实现单一工况下的实验，已经不能满足交叉工况等复杂场景的需求。

3、因此，急需一种更具普适性的两段式气化系统，同时，可以获得更加准确的焦油数据，满足现阶段绝大部分气化实验的参数要求。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种更具普适性的两段式气化实验装置，以解决上述背景技术中提出的现有原位气化实验装置所面临的一些问题。

2、为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

3、一种两段式气化实验装置，包括供气系统、气化系统、焦油收集系统、集气系统以及气体分析系统，其特征在于：

4、所述供气系统通过不锈钢管路向所述气化系统提供气体；

5、所述气化系统为两段式气化系统，所述两段式气化系统分为气化段和催化段，所述气化段对原料气化分解，所述催化段与所述气化段连通，接收来自所述气化段的气体，并可以选择性放置催化剂，对来自所述气化段的分解气体进行催化重整；

6、焦油收集系统，通过磨口与所述两段式气化系统连接，捕获产气中的残留焦油。

7、进一步地，所述两段式气化系统，包括不锈钢法兰、样品篮、定制石英管、电加热炉。

8、所述不锈钢法兰连接所述不锈钢管路和所述定制石英管，所述不锈钢法兰与所述定制石英管之间设有耐高温的密封圈；

9、所述样品篮下方为多孔状，样品通过孔状结构溢出；

10、所述定制石英管包含气化段和催化段，所述气化段是原料进行气化分解的位置，所述催化段设有多孔板，多孔板装载有催化剂；

11、所述电加热炉分为上下两段加热区，分别加热所述定制石英管的气化段和催化段，两段可以分别控制温度。

12、进一步地，所述电加热炉是由两个半圆、铰链和锁定器共同组成的整圆形状，所述定制石英管竖直可拆卸地安装在所述电加热炉内。

13、进一步地，所述样品篮悬挂于带钩的铁丝之上，所述铁丝通过卡套固定在所述不锈钢法兰上，通过松开和旋紧所述卡套将所述样品篮固定在不同位置。

14、进一步地，所述定制石英管的催化段直径小于气化段直径，催化材料放置在所述定制石英管的催化段。

15、进一步地，所述定制石英管的下端接口为标准磨口，通过所述标准磨口与冷凝管的磨口进行连接。

16、进一步地，所述供气系统包括：气瓶组、质量流量控制计和蒸汽发生器；所述气瓶组包括减压阀、空气气瓶、氧气气瓶、二氧化碳气瓶以及氩气气瓶；所述质量流量控制计通过管路与所述气瓶组连接，调控供气流量；所述供气通过管路进入到所述蒸汽发生器中与蒸汽进行混合。

17、进一步地，所述蒸汽发生器中的气体通过不锈钢管路向所述气化系统供气，伴热带包裹在所述不锈钢管路外，所述伴热带对所述不锈钢管路内气体进行加热。

18、进一步地，所述焦油收集系统包含冷凝管、具支锥形瓶和洗气瓶，所述冷凝管下方通过磨口连接所述具支锥形瓶;所述洗气瓶装有二氯甲烷，吸收产气中未被冷凝管液化的焦油。

19、进一步地，所述集气系统包含安全瓶、水槽和水桶；所述安全瓶通过胶管将产生的气体输送到位于所述水槽的所述水桶中，所述水桶上带有测量气体量的刻度。

20、与现有技术相比，本实用新型的技术方案结构简单，搭建成本低，可以满足，不同气化剂、不同气化温度、不同催化温度及其交叉条件下的多种气化反应，以满足现阶段对于气化实验的更多参数需求。同时，采用竖式炉系统，并且对石英管采用全包裹策略，可以有效避免焦油在石英管内的残留，可以提升实验结果的准确性。在采用竖式炉的基础上采用带钩的铁丝悬挂样品篮的形式来实现实验原料的送入，可以更加准确的控制原料每次送入的位置，减少了可能影响实验结果的不确定度，提高了实验结果的可靠性。

技术特征：

1.一种两段式气化实验装置，包括供气系统、气化系统、焦油收集系统、集气系统以及气体分析系统，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的两段式气化实验装置，其特征在于，所述两段式气化系统，包括不锈钢法兰、样品篮、定制石英管、电加热炉；

3.根据权利要求2所述的两段式气化实验装置，其特征在于，所述电加热炉是由两个半圆、铰链和锁定器共同组成的整圆形状，所述定制石英管竖直可拆卸地安装在所述电加热炉内。

4.根据权利要求2所述的两段式气化实验装置，其特征在于，所述样品篮悬挂于带钩的铁丝之上，所述铁丝通过卡套固定在所述不锈钢法兰上，通过松开和旋紧所述卡套将所述样品篮固定在不同位置。

5.根据权利要求2所述的两段式气化实验装置，其特征在于，所述定制石英管的催化段直径小于气化段直径，催化材料放置在所述定制石英管的催化段。

6.根据权利要求2所述的两段式气化实验装置，其特征在于，所述定制石英管的下端接口为标准磨口，通过所述标准磨口与冷凝管的磨口进行连接。

7.根据权利要求1所述的两段式气化实验装置，其特征在于，所述供气系统包括：气瓶组、质量流量控制计和蒸汽发生器；所述气瓶组包括减压阀、空气气瓶、氧气气瓶、二氧化碳气瓶以及氩气气瓶；所述质量流量控制计通过管路与所述气瓶组连接，调控供气流量；所述供气通过管路进入到所述蒸汽发生器中与蒸汽进行混合。

8.根据权利要求7所述的两段式气化实验装置，其特征在于，所述蒸汽发生器中的气体通过不锈钢管路向所述气化系统供气，伴热带包裹在所述不锈钢管路外，所述伴热带对所述不锈钢管路内气体进行加热。

9.根据权利要求1所述的两段式气化实验装置，其特征在于，所述焦油收集系统包含冷凝管、具支锥形瓶和洗气瓶，所述冷凝管下方通过磨口连接所述具支锥形瓶;所述洗气瓶装有二氯甲烷，吸收产气中未被冷凝管液化的焦油。

10.根据权利要求1所述的两段式气化实验装置，其特征在于，所述集气系统包含安全瓶、水槽和水桶；所述安全瓶通过橡胶管将产生的气体输送到位于所述水槽的所述水桶中，所述水桶上带有测量气体产量的刻度。

技术总结本技术涉及气化实验领域，公开一种两段式气化实验装置。其包括供气系统、两段式气化系统、焦油收集系统、集气系统和气体分析系统。供气系统包含气瓶组、质量流量控制计和水蒸气发生器；所述两段式气化系统包含不锈钢法兰、样品篮、定制石英管和电加热炉，可选择温度以及催化剂进行交叉实验，使系统更具灵活性；焦油收集系统包含冷凝管、具支锥形瓶和洗气瓶，用于捕获焦油；集气系统包含安全瓶、水槽和水桶，采用排水集气法进行集气；气体分析系统用于检测产气的组分。本技术有效解决了现有技术适用范围小，焦油收集不完全的问题，不仅可进行各种气化剂下的气化实验，还可选择性进行催化气化实验，同时可更加充分有效的捕获残存焦油。技术研发人员：张学松,王科杰,孔鸽,张欣,张官渝,江源,韩鲁佳受保护的技术使用者：中国农业大学技术研发日：20231102技术公布日：2024/5/29