[發(fā)明專利]微波強(qiáng)化碳?xì)浠衔餆峤怦詈洗呋卣苽浜铣蓺獾难b置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210071764.0
• 申請(qǐng)日: 2012-03-19
• 公開（公告）號(hào): CN102602886A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳韜;趙海濤;史楷岐;嚴(yán)潔峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧波諾丁漢大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B3/38
• 分類號(hào): C01B3/38;C10J3/66;C10J3/84
• 代理公司: 寧波市鄞州甬致專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33228
• 代理人: 李迎春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及清潔能源技術(shù)領(lǐng)域，具體講是一種微波強(qiáng)化碳?xì)浠衔餆峤怦詈洗呋卣苽浜铣蓺獾难b置。?

背景技術(shù)

能源是人類生產(chǎn)和生活必需的基本物質(zhì)保障，目前，全球能源供應(yīng)主要還是依靠煤炭、石油和天然氣等化石能源，化石能源資源的有限性和化石能源開發(fā)利用過程中引起的環(huán)境問題，對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了嚴(yán)重的影響。因此，開發(fā)石油、天然氣和煤以外的其他含碳?xì)浠衔锏哪茉促Y源，具有重大的戰(zhàn)略意義。

通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)，將生物質(zhì)、煤、生物質(zhì)與煤的混合物及其它以碳?xì)涞葹橹饕爻煞值膹U棄物轉(zhuǎn)化為能量密度高、易儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)暮铣蓺馐莻涫荜P(guān)注的清潔能源轉(zhuǎn)化技術(shù)之一。目前，對(duì)于將生物質(zhì)、煤、生物質(zhì)與煤的混合物及其它以碳?xì)涮細(xì)涞葹橹饕爻煞值膹U棄物通過熱轉(zhuǎn)化手段轉(zhuǎn)化為合成氣，一般有兩種方法，第一種是采用固定床熱解反應(yīng)器，例如，下吸式，上吸式和橫吸式固定床反應(yīng)器等，這類熱解反應(yīng)器對(duì)物料的物理化學(xué)性質(zhì)要求高，對(duì)于物料的處理量又很小，操作上存在一定的工程問題，所以該方法的大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用不是很多；第二種是采用流化床熱解反應(yīng)器，與固定床熱解反應(yīng)器相比，雖然傳統(tǒng)的流化床熱解反應(yīng)器可以在一定程度上提高熱解效率和目標(biāo)產(chǎn)品的生產(chǎn)率，但是熱損失較大，有時(shí)也會(huì)造成物料熱解反應(yīng)不完全，不僅影響了物料的利用率和合成氣的品質(zhì)。目前固定床熱解反應(yīng)器還是流化床熱解反應(yīng)器存在的共性問題是過程的能量轉(zhuǎn)化效率較低，產(chǎn)品氣中存在一定量的焦油，不僅容易引起管道堵塞等工程問題，還存在較大的環(huán)境和健康問題，鑒于此，通常這兩種熱化學(xué)轉(zhuǎn)化工藝均需要結(jié)合焦油裂解工藝以減小轉(zhuǎn)化過程的環(huán)境影響。

微波加熱是一種具有潛質(zhì)的快速加熱手段，較傳統(tǒng)加熱過程熱效率高20%，由于微波加熱過程具有選擇性加熱和容積式加熱的特性，對(duì)某些化學(xué)過程具有強(qiáng)化過程的獨(dú)特效果，目前，多模微波諧振腔反應(yīng)器已經(jīng)在不同領(lǐng)域取得了較為廣泛的應(yīng)用，其較高的加熱效率、對(duì)反應(yīng)過程的強(qiáng)化作用得到了驗(yàn)證，但是在實(shí)際應(yīng)用過程中，多模微波諧振腔反應(yīng)器存在微波功率密度相對(duì)比較低而且能量場(chǎng)分布極不均勻等缺陷，容易造成反應(yīng)過程的重復(fù)性不夠理想、能源利用率達(dá)不到預(yù)想效果等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要開發(fā)一種利用微波加熱和強(qiáng)化工藝過程、實(shí)現(xiàn)碳?xì)浠衔餆峄瘜W(xué)轉(zhuǎn)化制備合成氣、充分利用微波輻射的獨(dú)特性能強(qiáng)化碳?xì)浠衔锏臒峤?、提高熱解氣體產(chǎn)物的產(chǎn)率和目標(biāo)產(chǎn)物的選擇性、耦合微波強(qiáng)化熱解產(chǎn)物催化重整制備合成氣、提高通過熱化學(xué)轉(zhuǎn)化將碳?xì)浠衔镛D(zhuǎn)化為合成氣的工藝過程的能源利用率和實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)、煤等碳?xì)浠衔锏母咝鍧嵽D(zhuǎn)化的微波強(qiáng)化碳?xì)浠衔餆峤怦詈洗呋卣苽浜铣蓺獾难b置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的一種微波強(qiáng)化碳?xì)浠衔餆峤怦詈洗呋卣苽浜铣蓺獾难b置在微正壓或者加壓下操作，裝置包括第一段反應(yīng)腔、氣固分離器和用于催化重整的第二段反應(yīng)腔，所述第一段反應(yīng)腔上設(shè)有進(jìn)料器，第一段反應(yīng)腔底部設(shè)有流化介質(zhì)氣體入口，第一段反應(yīng)腔與氣固分離器連接，氣固分離器與第二段反應(yīng)腔連接，第二段反應(yīng)腔上設(shè)有合成氣出口，所述的第一段反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)有至少一個(gè)第一段單模微波諧振腔，所述的每個(gè)第一段單模微波諧振腔的一側(cè)設(shè)有與第一段單模微波源連接的第一段微波源饋口，所述的每個(gè)第一段單模微波諧振腔還設(shè)有與第一段微波源饋口位置相對(duì)的第一段短路活塞；所述的第一段微波源饋口的軸線位置與所對(duì)應(yīng)的第一段短路活塞的軸線位置距離差為所使用單模微波源波長的0到0.75倍；第二段反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)有至少一個(gè)負(fù)載有催化劑及其載體的第二段單模微波諧振腔。

作為優(yōu)選，所述的第二段單模微波諧振腔的一側(cè)設(shè)有與第二段單模微波源連接的第二段微波源饋口，所述的第二段單模微波諧振腔還設(shè)有與第二段微波源饋口位置相對(duì)的第二段短路活塞；所述的第二段微波源饋口的軸線位置與所對(duì)應(yīng)的第二段短路活塞的軸線位置距離差為所使用單模微波源波長的0~0.75倍。

作為優(yōu)選，所述多個(gè)第一段單模微波諧振腔為四個(gè)，且在第一段反應(yīng)腔中由上到下均布。

作為優(yōu)選，所述與第一段單模微波諧振腔連通的第一段微波源潰口在水平方向上的投影沿第一段反應(yīng)腔的周向均布。

作為優(yōu)選，所述第一段反應(yīng)腔上進(jìn)料器的下端與最上部的第一段單模微波諧振腔的第一段微波源饋口中心軸線位置的距離為所使用單模微波源波長的1.5~3倍。