[發明專利]一種微波熱解制生物油和活性炭的系統

有效

• 申請號: 201310496029.9
• 申請日: 2013-10-22
• 公開（公告）號: CN104560074A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 王鑫;李政;張全;喬凱;王領民
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號: C10B53/02
• 分類號: C10B53/02;C10B49/22;C10B49/10;C10B57/00;C10G1/00;C01B31/08;C01B31/10
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

1.一種微波熱解制生物油和活性炭的系統，其特征在于：包括微波熱解反應器、旋風分離器、冷凝器、焦炭儲料倉、微波活化反應器、氣體燃燒器、活性炭冷卻塔和氮氣發生器；微波熱解反應器通過管路與旋風分離器連接，旋風分離器頂部的出氣口與冷凝器連接，旋風分離器底部與焦炭儲料倉連接；焦炭儲料倉底部與微波活化反應器物料進口連接，微波活化反應器物料出口通過管路與活性炭冷卻塔的進料口連接，微波活化反應器上的出氣口通過管路與燃燒器進氣管路連接；冷凝器出氣口通過管路與燃燒器相連，燃燒器的出氣管路分為兩路，一路與微波活化反應器連接，另一路與微波熱解反應器的流化氣和噴動氣管路連接；活性炭冷卻塔進氣口與氮氣管路相連，出氣口通過管路并入流化氣和噴動氣管路，活性炭冷卻塔底部設置物料出口。

2.按照權利要求1所述的系統，其特征在于：微波熱解反應器采用導向噴動流化床，在流化床壁設置4~16個的微波石英窗口，每個窗口對應一個微波發生器。

3.按照權利要求2所述的系統，其特征在于：單個微波發生器的功率為500~2000W。

4.按照權利要求2所述的系統，其特征在于：微波反應器內的功率密度在0.1×10⁵?~?10×10⁵W/m³。

5.按照權利要求1或2所述的系統，其特征在于：微波熱解反應器下部設置法蘭盤，法蘭盤下部設置錐形氣體分布板，豎直向上均勻布孔；錐形氣體分布板底端連接噴動氣入口，兩側連接流化氣入口。

6.按照權利要求1所述的系統，其特征在于：焦炭儲料倉采用分段式結構，設置2~4段，每段的頂部和底部都設置電動閥門，通過閥門的切換來控制焦炭顆粒的在微波活化器中的連續進料。

7.按照權利要求1所述的系統，其特征在于：冷凝器采用多級冷凝，冷凝方式分別為空冷（100~150℃）、水冷（25~50℃）和冷卻液冷（5~10℃）。

8.按照權利要求1所述的系統，其特征在于：微波活化反應器設置等徑螺桿，所述螺桿為等螺距、等深槽的圓柱體，采用螺旋進料的方式。

9.一種微波熱解制生物油和活性炭的系統的操作方法，其特征在于：開啟導向噴動流化床的微波發生器，通入噴動氣、流化氣使反應器內的床料呈局部噴動流化狀態，同時通過床料的吸收微波迅速升溫，達到熱解溫度，將噴動氣、流化氣速率調到設定值，將生物質原料通過螺旋推動送入導向噴動流化床內，使生物質原料迅速受熱裂解，產生熱解氣和部分焦炭被帶出流化床，焦炭通過旋風分離器得到收集，而熱解氣體則進入多級冷凝系統，分別收集不同沸程的生物油；不可凝的熱解氣體進入燃燒器中點火燃燒，生成高溫燃燒氣，一部分進入微波活化器作為活化氣用于焦炭的微波活化，一部分作為噴動氣和流化氣的氣源由管路進入反應器；從旋風分離器收集的焦炭連續送入焦炭儲料倉，來控制焦炭顆粒的連續微波活化，焦炭顆粒進入微波活化反應器吸收微波后迅速升溫，并在燃燒氣氛圍下，于一定的活化溫度和時間內制備活性炭產品，活化過程產生的揮發性氣體連同未反應活化氣一起通過管路回到燃燒器，提供新的活化氣源；活化后的活性炭產品送到活性炭冷卻塔，通過氮氣的反復循環冷卻使活性炭降溫至100℃以下出料，預熱的氮氣與部分燃燒氣混合后直接作為噴動氣和流化氣送入微波熱解反應器。

10.按照權利要求9所述的方法，其特征在于：所述的床料為SiC、SiN、Si-C-N或Mo/AlN中的一種或幾種，密度為3~4g/cm³，顆粒大小0.1~1.0mm。

11.按照權利要求9所述的方法，其特征在于：所述生物質原料為玉米秸稈、稻殼、麥稈、木塊、樹葉或樹枝中的一種或幾種，原料最大方向尺寸不超過20mm。

12.按照權利要求9所述的方法，其特征在于：所述的導向噴動流化床中的熱解條件：微波功率密度為0.1×10⁵?~?10×10⁵W/m³，熱解溫度為450~550℃，熱解壓力0.01~0.1MPa，流化氣速率為0.05~0.15m/s，流化氣與噴動氣速率之比為1:1~1:4。