[實用新型]一種基于微波的雙源熱耦合化學鏈氣化裝置

有效

• 申請號: 201720555600.3
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN207204068U
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 廖艷芬;林延;余昭勝;方詩雯;林有勝;范云龍;代民權;陳志杰;馬曉茜
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01J19/12
• 分類號: B01J19/12
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 蔡克永

技術領域

本實用新型涉及生物質化學鏈氣化實驗裝置，尤其涉及一種基于微波的雙源熱耦合化學鏈氣化裝置。

背景技術

在眾多生物質能源化利用技術中，化學鏈氣化(Chemical Looping Gasification，CLG)作為一種新穎的氣化技術，通過氧載體中的晶格氧替代常規氣化反應的介質，向燃料提供氣化反應所需要的氧元素并通過控制晶格氧與燃料的熱值比來獲得以H2和CO為主要組分的合成氣。

國際上，針對生物質化學鏈氣化的研究大多依賴于借鑒煤化學鏈氣化的研究經驗。為獲得較高熱值的合成氣，使得氣化條件較為嚴苛，通常需要高溫高壓，這會對氣化反應的能量輸入提出很高的要求。如何建立一種高效，快速的氣化反應裝置是化學鏈氣化技術工業應用面臨的難題。

微波具有波長短(1m～1mm)頻率高(300MHZ～300GHZ)、量子特性等明顯特征。微波技術廣泛應用于雷達、導航、多路通訊、遙感及電視等方面。20世紀60年代開始，人們逐漸將微波加熱技術應用于紙類、木材、樹脂擠出等物理加工過程。近年，微波鉬工業的生產過程中導入微波加熱技術，不僅可有效提高反應轉化率、選擇性，而且體現出節能環保等諸多優點，其作為實現綠色工藝的手段之一而到人們的廣泛重視。

根據以往的生物質微波熱解/氣化研究，由于大多數生物質本身的弱微波吸收特性，微波加熱無法有效地實現生物質的直接加熱。通常的做法是將微波吸收劑混入生物質中，以提升微波加熱效率。但這又會引發反應物過于復雜，難以對反應過程及反應產物進行有效控制。

為解決生物質化學鏈氣化技術中面臨的技術難題，本實用新型提出了一種生物質化學鏈氣化實驗裝置及其方法,尤其涉及一種基于微波的雙源熱耦合化學鏈氣化方法及其裝置。

發明內容

本實用新型的目的在于克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種基于微波的雙源熱耦合化學鏈氣化裝置。解決傳統做法容易引發反應物過于復雜，難以對反應過程及反應產物進行有效控制的技術問題。

本實用新型通過下述技術方案實現：

一種基于微波的雙源熱耦合化學鏈氣化裝置，包括如下部件：

微波輻射腔13；

填充有微波吸收劑的微波吸收劑負載槽10；

置于微波輻射腔13與微波吸收劑負載槽10之間的石英管反應腔9；石英管反應腔9由電機11驅動其旋轉；

所述微波輻射腔13內的中部以及對應位置的微波吸收劑負載槽10的下方設有由磁控管7構成的微波發生器；所述紅外測溫探頭群8分別設置在磁控管7的兩端；

所述微波輻射腔13的兩端分別連接第一三通閥門4-1和第二三通閥門4-2；

其中，第一三通閥門4-1的A端口連通環境大氣；第二三通閥門4-2的B端口連通微波輻射腔保護氣充氣裝置1；所述第二三通閥門4-2的A端口通過管路連通第一三通閥門4-1的B端口，在管路上依次串聯有保護氣冷卻裝置2、保護氣循環風機3。

所述石英管反應腔9的兩端口處分別設置有微波抑制器6；

第一三通閥門4-1向左撥，微波輻射腔13與環境大氣接通；

第二三通閥門4-2向右撥，聯通微波輻射腔保護氣充氣裝置1與微波輻射腔13，對微波輻射腔13進行充氣；

第二三通閥門4-2向左撥，第一三通閥門4-1向右撥，使微波輻射腔13、保護氣循環風機3、保護氣冷卻裝置2形成閉合回路。

所述第一三通閥門4-1與微波輻射腔13之間的連接管路上設有氣壓及氧濃度檢測表5。

所述微波輻射腔13還設有輻射腔鎖12。

一種基于微波的雙源熱耦合化學鏈氣化方法，其包括如下步驟：

步驟一：將物料置于石英管反應腔9中部，并將其左右兩端分別接入惰性載氣及產物收集裝置，先進行預吹掃以清空石英管反應腔9內空氣，并在氣化過程全程保持載氣供給直至反應結束；

步驟二：第一三通閥門4-1向左撥，使微波輻射腔13與環境大氣接通，同時第二三通閥門4-2向右撥，聯通微波輻射腔保護氣充氣裝置1與微波輻射腔13；對微波輻射腔13進行充氣，并關注氣壓及氧濃度檢測表5顯示的氧氣水平與內部保護氣壓力；當氧濃度低于0.1％時，將第二三通閥門4-2向左撥，第一三通閥門4-1向右撥，使微波輻射腔13、氣壓及氧濃度檢測表5、保護氣循環風機3、保護氣冷卻裝置2形成閉合回路；啟動保護氣循環風機3和保護氣冷卻裝置2，使惰性氣體在閉合回路內循環；整個反應過程需要維持微波輻射腔13的正壓，若氣壓及氧濃度檢測表5顯示壓力小于一個大氣壓時，應及時啟動微波輻射腔保護氣充氣裝置1來補充保護氣；