一种气体/液体切换进料装置及重质有机质热解装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于重质有机质热解技术领域，具体涉及一种气体/液体切换进料装置，同时还涉及一种采用上述进料装置的重质有机质热解装置。
【背景技术】
[0002]重质有机质是地球上重要的资源，包括煤、生物质、重油、沥青及有机固体废弃物等。这些重质有机质的主体是有机大分子，具有高度的非均相性，常温下难溶于常规溶剂，基本的利用途径是通过热解聚和各类分离技术，使其大分子转化为制备各种化工产品的小分子中间体，相关的工艺研发涉及热解、热萃取、热滤及分馏等技术元素，相关的设备涉及各类高压反应釜、萃取装置及蒸馏装置。
[0003]重质有机质的热解产物是气液固三相混合物，在反应温度下粘度低、易于溶解、萃取和过滤，但在常温下三相混合固化或半固化在一起，难于分离，且产生的挥发性组分，降温到常温下再进行蒸馏，各个单元技术分开实施，效率低且效果差。
[0004]现有技术中，CN204544144U公开了一种带有微孔过滤装置的热溶釜，包括热溶釜釜体，设置于热溶釜釜体中的冷却盘管和蒸汽加热管;所述热溶釜釜体中设置有搅拌转轴，搅拌转轴上设置有3个搅拌叶浆;所述热溶釜釜体底部增加有用于过滤活性炭的微孔过滤装置，微孔过滤装置与热溶釜釜体内壁相配合。该装置将微孔过滤装置设置在热溶釜内，用于过滤活性炭，设备投入小，占地面积小，一定程度上实现了有机质的热解。
[0005]但是，由于重质有机质的热解及分离过程比较复杂，期间需要或连续或间断或多次重复交替的向反应釜内注入气体或液体，气体一般用于维持反应体系的压力或曝气混合，液体可以是溶剂、萃取剂、清洗剂等。
[0006]现有技术中，CN104877697A公开了一种分离化产焦油废料固液成分的设备，包括萃取釜、蒸馏釜、物料釜、缓冲罐、固化焦油罐、轻质焦油罐、萃取剂罐、一号冷凝器、二号冷凝器、真空栗和空气压缩机，所述物料罐的物料出口与萃取釜的物料进口由物料管路相连，所述萃取剂罐的萃取剂出口与萃取釜的萃取剂入口由萃取剂供应管路相连，所述萃取釜的压缩空气入口与空气压缩机由压缩空气供应管路相连。从上述公开的设备可以看出，传统的反应釜进料装置都是物料、气体与液体分开设置单独的管道，造成用料设备管口多，连接管路多，不够紧凑;液体进料需要专门的驱动设备，成本高；如反应釜连续工作中需要多次交替重复气体、液体进料，则需要控制和调节的设备及阀门较多，不易实现连续自动化操作。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种气体/液体切换进料装置，液体进料不需额外的驱动装置，切换方便，易于实现连续生产。
[0008]本发明的第二个目的是提供一种采用上述进料装置的重质有机质热解装置。
[0009]为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是:
[0010]一种气体/液体切换进料装置，包括液体储罐和一端用于连接供气装置、另一端用于连接用料设备的进口管路，所述进口管路上设有切换阀装置，所述切换阀装置具有至少四个管口，其中两个管口连接在进口管路上，另两个管口分别连接液体储罐的进气口和出液口，该出液口在液体储罐内部设有深入底部的出液管;切换阀装置用于切换使气体沿进口管路直接进入用料设备，或使气体进入液体储罐将其内部液体沿进口管路压入用料设备。
[0011]优选的，所述切换阀装置为四通阀。所述切换阀装置还可以为本领域中其他可实现切换功能的阀组件。
[0012]所述液体储罐上设有液位计，或液体储罐下方设有称重装置，用于监测液体的进料量。
[0013]沿气体流动方向，所述进口管路上在四通阀的上游设有气体流量计;所述进口管路上在气体流量计的上游还设有减压阀和单向阀。
[0014]本发明的气体/液体切换进料装置，在进口管路上设置具有至少四个管口的切换阀装置，其中两个管口连接在进口管路上，使来自供气装置的气体沿进口管路进入用料设备;切换阀装置的另两个管口分别连接液体储罐的进气口和出液口，切换后使来自供气装置的气体进入液体储罐，将液体储罐内的液体压入伸入底部的出液管中，沿进口管路进入用料设备。
[0015]本发明的气体/液体切换进料装置，采用同一条进口管路即可实现气体和液体进料，不需要分别设置气体、液体进口管路和进口管口，设备更紧凑;采用气体将液体储罐中的液体压入用料设备，省去了液体进料的驱动装置，而此处所用的只是气体的压力，气体本身并不损失；只调节切换阀装置即可实现气体/液体进料的切换，当用料设备需要连续或多次交替重复进料时，操作简单，易于实现自动化控制。
[0016]—种重质有机质热解装置，包括热解反应釜和上述的气体/液体切换进料装置，该进料装置中的进口管路一端用于连接供气装置、另一端与热解反应釜的进料口相连接。
[0017]所述热解反应釜的釜体内衬有石英内衬。所述石英内衬为石英衬管;石英内衬耐腐蚀。
[0018]所述热解反应釜的釜体上连接有液体收集管，所述液体收集管的一端伸入釜底，液体收集管上设有用于固液分离的过滤装置。在热态下釜体内的液体在釜内压力的作用下，经过液体收集管上的过滤装置过滤后从液体收集管排出热解反应爸，实现爸内液体与固体的热态分离；固体物质由于重力作用沉降至釜底，不易堵塞过滤装置，过滤精度高;过滤装置与固液分离管可拆卸连接，堵塞时只需更换过滤装置即可。
[0019]所述过滤装置为设置在液体收集管伸入釜底一端末端的过滤头。所述过滤头与固液分离管可拆卸连接，安装与更换更加方便。所述过滤头为金属材料，耐高压、耐腐蚀。
[0020]热解反应爸爸体内设有用于放置热电偶的热电偶套管，爸体外围设有加热套。在热电偶套管中插入热电偶，用来测定和控制釜体内物料的温度。
[0021]热解反应爸爸体包括爸体本体和爸盖，爸体本体与爸盖可拆卸连接。爸体本体与釜盖连接处采用开环式密封，耐高压和高温。液体收集管及热电偶套管连接在釜盖上;釜盖上还设有物料进口和排空口，用于物料的加入和气体的排空;工作条件下的气态产物，即挥发分产物，从釜体上部排出。与釜盖上设置的管口相连接的管道上，在靠近釜体处均设有开关阀。釜盖上还设有用于测量釜体内压力的压力表。
[0022]热解反应釜釜体设有搅拌装置;搅拌装置的搅拌浆上安装有三个搅拌叶轮，适合于高径比大的釜体。优选的，该热解反应釜为不锈钢2520材料制成。
[0023]所述液体收集管远离热解反应釜釜体的一端连接有液体收集罐。液体收集罐用于收集固液分离后的液体产物。
[0024]所述热解反应釜上还设有气体出口，所述气体出口连接冷凝管路，所述冷凝管路依次串接有一级冷凝器和二级冷凝器。
[0025]热解反应釜的气体出口依次连接一级、二级冷凝器，热解反应釜内产生的气体经气体出口依次进入两级冷凝器进行冷凝，两级冷凝的温度无级可调，即可得到具有不同沸点范围的馏分;该热解装置实现了重质有机质产物混合物在反应温度下的气液分离、固液分离及液体产物的收集、气体产物的级冷分馏收集，集成度高，占地面积小，使用方便。
[0026]所述冷凝管路的末端连接有冷阱。所述冷凝管路上在冷阱之前连接有检测支路，检测支路的末端可连接检测装置，如气相色谱仪、质谱仪或光谱仪等，用于在反应条件下实现气体产物的在线分析。所述检测支路上设有取样阀。
[0027]所述一级冷凝器和二级冷凝器的液体出口分别连接有冷凝收集罐。冷凝收集罐用于收集气体产物冷凝部分。冷凝管路上在二级冷凝器之后设有背压阀，与进口管路上的减压阀配合，可以实现一定压力条件下的间歇式或连续式操作。与进口管路连接的供气装置可形成高压流动气路，实现高压连续流动反应体系的运行。
[0028]本发明的重质有机质热解装置，为耦合热解聚、热萃取、热溶滤、分馏多种技术元素的成套装置，其中热解反应釜集热解聚、热萃取及热溶滤的功能于一体，均在反应温度下进行;采用气体/液体切换进料装置，使解热反应釜结构更紧凑，切换方便，易于实现连续自动生产;反应温度下的挥发分产物用较少的设备直接实现多级冷却分馏，不需要降到常温就可直接进行分离;挥发分产物直接级冷分离为不同温度段的馏分，且通过级冷温度调节得到不同温度段的馏分进而进行各馏分组成的调控。
[0029]该热解装置可以对煤/沥青/生物质及由煤/沥青/生物质衍生的固体有机质混合物进行热溶萃取、热态过滤、解聚合、级冷分离等多个单元技术的耦合进行操作，可以进行重质有机质利用方面的生产和利用相关方面的热力学、动力学、工艺等的实验研究工作，减少相关操作的工作量，提高了效率。该装置集成度高，具有结构简单、占地面积小、控温好、反应及分离充分、重复性好等优点，适合推广使用。
【附图说明】
[0030]图1为实施例1的气