[發(fā)明專利]聯(lián)合水洗?烘焙預(yù)處理生物質(zhì)微波熱解多聯(lián)產(chǎn)的系統(tǒng)裝置與方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510098115.3
• 申請日: 2015-03-05
• 公開（公告）號(hào): CN104673340B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊源泉;張書平;張理;董慶
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): C10B53/02
• 分類號(hào): C10B53/02;C10B57/08;C10B57/10
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32249
• 代理人: 楊曉玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)微波熱解多聯(lián)產(chǎn)的方法，特別是涉及一種聯(lián)合水洗-烘焙預(yù)處理的生物質(zhì)微波熱解多聯(lián)產(chǎn)的方法。

背景技術(shù)

生物質(zhì)熱解是開發(fā)利用生物質(zhì)的重要途徑之一，熱解可產(chǎn)生生物質(zhì)半焦、合成氣和生物油三種產(chǎn)物。傳統(tǒng)加熱方式下的生物質(zhì)熱解中，熱量通過導(dǎo)熱或?qū)α鞣绞接晌锪媳砻嫦騼?nèi)部傳遞，而微波加熱則是以耗散的形式將微波能轉(zhuǎn)化為熱能，能夠產(chǎn)生整體均勻性加熱，且加熱速率快，將導(dǎo)致一些不同于傳統(tǒng)熱解的熱解條件，最終形成不同熱解特性。

生物質(zhì)通常堿金屬和堿土金屬含量高，不經(jīng)預(yù)處理直接熱解會(huì)產(chǎn)生諸多不利影響，如熱解半焦中堿金屬和堿土金屬會(huì)降低半焦的灰熔點(diǎn)，在后續(xù)的半焦燃燒和氣化等設(shè)備中引起結(jié)渣等問題；堿金屬和堿土金屬在熱解過程中改變生物質(zhì)熱解的反應(yīng)路徑并催化生物油的二次裂解，減少生物油的產(chǎn)率并增加生物油中小分子成分如酸、酮、醛等成分，使生物油穩(wěn)定性變差且成分復(fù)雜；堿金屬和堿土金屬在熱解過程中促進(jìn)H₂O和CO₂的生成，熱解合成氣熱值減少，影響其利用效率。

為提高熱解產(chǎn)物的品質(zhì)特別是熱解生物油的品質(zhì)，生物質(zhì)原料烘焙預(yù)處理是一種簡單有效的方法。生物質(zhì)主要由半纖維素、纖維素和木質(zhì)素三組分組成，半纖維素?zé)峤庖桩a(chǎn)生水分和酸類化合物，烘焙預(yù)處理通過控制溫度低溫?zé)峤庥行У臏p少生物質(zhì)中半纖維素含量，增加了纖維素和木質(zhì)素的含量，減少生物油的含水率和PH值，增量了生物油的品質(zhì)。但單獨(dú)的烘焙預(yù)處理減少了生物油的產(chǎn)率，有效的組合預(yù)處理技術(shù)提高生物質(zhì)微波熱解的產(chǎn)品特性具有很廣闊的前景。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對上述現(xiàn)有技術(shù)，提供一種新型的低成本、系統(tǒng)化的生物質(zhì)微波熱解制取高品質(zhì)生物質(zhì)半焦、生物油和合成氣的技術(shù)方法，提高了熱解三相產(chǎn)物的品質(zhì)。

技術(shù)方案：一種聯(lián)合水洗-烘焙預(yù)處理生物質(zhì)微波熱解多聯(lián)產(chǎn)的方法，將生物質(zhì)原料經(jīng)過簡單破碎后送入水洗裝置進(jìn)行水洗1～6小時(shí)；水洗后的生物質(zhì)進(jìn)入預(yù)干燥裝置進(jìn)行預(yù)干燥，將水洗后的生物質(zhì)干燥至含水率為10％～30％；預(yù)干燥后的生物質(zhì)進(jìn)入微波烘焙反應(yīng)器進(jìn)行烘焙預(yù)處理，烘焙溫度200～300℃；烘焙預(yù)處理后的固體產(chǎn)物進(jìn)入微波熱解反應(yīng)器進(jìn)行熱解，熱解溫度500～550℃，熱解中產(chǎn)生的揮發(fā)分氣體通過噴淋式冷凝器收集生物油，收集到的生物油流入儲(chǔ)油罐，熱解中產(chǎn)生的不可冷凝氣體從噴淋式冷凝器的上口排入儲(chǔ)氣瓶，熱解中產(chǎn)生的生物質(zhì)半焦進(jìn)入液-固換熱器進(jìn)行降溫后進(jìn)入半焦收集箱；

其中，生物質(zhì)在所述微波烘焙反應(yīng)器中進(jìn)行烘焙預(yù)處理時(shí)生成的揮發(fā)分物質(zhì)進(jìn)入多孔介質(zhì)燃燒器燃燒，燃燒后產(chǎn)生的高溫?zé)煔庾鳛樗鲱A(yù)干燥裝置的熱源，所述高溫?zé)煔饨?jīng)過所述預(yù)干燥裝置后生成的乏汽通入儲(chǔ)水罐，乏汽中的水分和潛熱被儲(chǔ)水罐中的水回收，所述儲(chǔ)水罐中的低溫水進(jìn)入所述液-固換熱器并吸收熱解中產(chǎn)生的生物半焦的顯熱后再通入所述水洗裝置，所述水洗裝置中的水洗液排入所述儲(chǔ)水罐。

進(jìn)一步的，所述通過噴淋式冷凝器收集生物油時(shí)的噴淋液體為儲(chǔ)油罐中降溫后的生物油。

一種用于所述聯(lián)合水洗-烘焙預(yù)處理生物質(zhì)微波熱解多聯(lián)產(chǎn)的方法的裝置，包括水洗塔、煙氣對流干燥床、低功率微波烘焙爐、高功率微波熱解爐、噴淋式冷凝器、儲(chǔ)氣罐、儲(chǔ)油罐、油泵、液-固換熱器、低熱值氣體多孔介質(zhì)燃燒器、儲(chǔ)水罐、循環(huán)泵、水泵；水洗塔的出料口連接煙氣對流干燥床的入料口，煙氣對流干燥床的出料口連接低功率微波烘焙爐的入料口，低功率微波烘焙爐的出料口連接高功率微波熱解爐的入料口，低功率微波烘焙爐的頂端煙氣出口連接低熱值氣體多孔介質(zhì)燃燒器的入口，低熱值氣體多孔介質(zhì)燃燒器煙氣通過管道連接煙氣對流干燥床的煙氣入口，煙氣對流干燥床的乏汽出口連接儲(chǔ)水罐，高功率微波熱解爐的揮發(fā)氣體出料口連接噴淋式冷凝器的入料口，高功率微波熱解爐的半焦出料口連接液-固換熱器的入料口，噴淋式冷凝器的揮發(fā)分氣體出料口連接儲(chǔ)氣罐，噴淋式冷凝器的生物油出口連接儲(chǔ)油罐，儲(chǔ)油罐的底部出口通過油泵連接到噴淋式冷凝器的噴淋液體入口，水洗塔的水洗液排出口通過水泵連接到儲(chǔ)水罐，儲(chǔ)水罐的出水口通過循環(huán)泵連接到液-固換熱器的入水口，液-固換熱器的出水口連接到水洗塔的入水口。