[發明專利]一種微波高溫裂解生物質的方法

有效

• 申請號: 201811264415.4
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN111099943B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 蔣海斌;喬金樑;張曉紅;劉文璐;宋志海;戚桂村;高建明;蔡傳倫;賴金梅;李秉海;王湘;茹越;張紅彬;張江茹;韓朋;郭照琰;姜超
• 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北京化工研究院
• 主分類號: C07C1/00
• 分類號: C07C1/00;C07C9/04;C07C9/06;C07C11/04;C07C11/06;C07C11/167;C07C15/04;C07C15/06;C04B35/52;C04B35/622;C04B35/83;C04B38/00;C04B41/85
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 趙宇

本發明公開了一種微波高溫裂解生物質的方法。包括：將生物質與多孔復合材料接觸，在惰性氣氛下或真空，對上述生物質與多孔復合材料施加微波場，多孔復合材料在微波下產生電弧，從而迅速達到高溫，使生物質裂解。本發明的方法利用微波中產生電弧的多孔復合材料在微波中產生電弧，從而迅速產生高溫，使生物質裂解成化工原料，過程高效，產物組成附加值高。

技術領域

本發明涉及生物質處理技術領域，具體是涉及一種微波高溫裂解生物質的方法。

背景技術

超過90％的化工原料來自于石油、頁巖氣和煤等化石能源。化石能源短缺的現狀及化石燃料使用所帶來的環境問題使開發環境友好的可再生能源成為當前能源領域的熱點之一。為了經濟和社會的更可持續發展，迫切需要用可再生的生物質能源來代替化石能源。秸稈是我國農村常見的農業固體廢物，具有分布廣、資源量大等特點。據聯合國環境規劃署(UNEP)報道，世界上種植的各種谷物每年可提供秸稈17億噸，我國各類農作物秸稈總產量達7億多噸，是一筆巨大的可再生能源資源。近年來熱解技術的迅速發展使其成為生物質利用技術中較為高效和成熟的技術之一。

微波是指波長介于紅外線和特高頻(UHF)無線電波之間的電磁波，具有非常強的穿透能力，其波長在lm到lmm之間，所對應的頻率為300GHz～300MHz。微波發生器的磁控管接受電源功率而產生微波，通過波導輸送到微波加熱器，需要加熱的物料在微波場的作用下被加熱。微波的加熱方式與普通的熱傳遞有較大不同，高頻電場以每秒幾億級的速度周期性改變外加電場和方向，使物料中的極性分子隨電場作高頻振動，分子間摩擦擠壓作用使物料迅速發熱，從而使物料內部和表面溫度同時迅速升高。已有較多的專利公開了利用微波的這一特性進行熱裂解的技術，如專利CN102585860、專利CN103252226、專利CN106520176等，但都是用碳化硅等普通微波敏感材料在微波場中生熱并傳到給熱裂解物料，從而達到熱裂解目的，這種方式效率和產物組成并不十分理想。

因此，如何開發一種高效的微波高溫裂解生物質的方法依然是一個難題，開發該方法具有巨大的應用前景。

發明內容

為解決現有技術中出現的問題，本發明提供了一種微波高溫裂解生物質的方法。本發明利用微波中產生電弧的多孔復合材料在微波中產生電弧，從而迅速產生高溫，使生物質裂解成化工原料；本發明的方法過程高效，產物組成附加值高。

本發明的目的是提供一種微波高溫裂解生物質的方法。

本發明所述方法包括：

將生物質與多孔復合材料接觸，在惰性氣氛下或真空，對上述生物質與多孔復合材料施加微波場，多孔復合材料在微波下產生電弧，從而迅速達到高溫，使生物質裂解；生物質與多孔復合材料的重量比為1:99～99:1，優選1:50～50:1，更優選1:30～30:1。

惰性氣氛為現有技術中通常用的惰性氣體氣氛，比如氮氣、氦氣、氖氣、氬氣、氪氣或氙氣，優選氮氣。

所述微波場的微波功率為1W～100KW；優選200W～50KW，最優選500W～20KW；微波時間為0.1～200min；優選0.5～150min，最優選1～100min；微波產生電弧，可以迅速達到700～3000℃，優選800～2500℃，更優選800～2000℃，使得生物質裂解。

生物質與多孔復合材料接觸方式可采用各種方式，只要生物質與多孔復合材料有接觸即可。優選：生物質放置于多孔復合材料上、放置于多孔復合材料構成的腔體內、或被多孔復合材料蓋在下部。

所述多孔復合材料包括：無機多孔骨架和負載于無機多孔骨架上的碳材料。所述負載是指通過一定的結合力使碳材料固定于無機多孔骨架的表面或結構中。

所述碳材料占多孔復合材料總質量的百分數為0.001％～99％，優選0.01％～90％，更優選0.1％～80％；