[發明專利]一種低溫度、低功率的含碳材料微波處理工藝

有效

• 申請號: 202111389428.6
• 申請日: 2021-11-22
• 公開（公告）號: CN114309023B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 馬望京;劉博男;趙俊
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所;中國石油大學（北京）
• 主分類號: B09B3/50
• 分類號: B09B3/50;B09B5/00;B09B101/75
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李夢楠

1.一種含碳材料的微波處理工藝，其特征在于，采用具有自動保護單元及PLC控制單元的微波反應裝置實現微波熱解；

同時通過自動保護單元及PLC控制單元的聯動機制，實現對輸入功率的實時在線監控及調控；

所述聯動機制為：利用所述PLC控制單元實時監測輸入功率、床層溫度及反射功率；并根據床層溫度調控輸入功率；根據反射功率控制所述自動保護單元的啟動；當床層溫度達到目標熱解溫度50-350℃時降低輸入功率并維持床層溫度；當反射功率超過輸入功率50％時，啟動自動保護單元使微波發生器停止工作；

所述微波處理工藝包括：在壓力不高于10MPa、無氧的反應條件下，通過微波與吸波材料和催化劑的相互作用，實現對含碳材料的分解，產生熱解氣體和/或熱解液體；其中，起始輸入功率為20-150W，熱解過程中的輸入功率為起始輸入功率的50-60％；所述催化劑與含碳材料的質量比為0.33-50:1。

2.根據權利要求1所述的含碳材料的微波處理工藝，其特征在于，包括：

設置起始輸入功率；并利用PLC控制單元實時監測輸入功率、床層溫度及反射功率。

3.根據權利要求2所述的含碳材料的微波處理工藝，其特征在于，所述微波反應裝置還包括內設探溫裝置的腔室；所述探溫裝置包括紅外測溫裝置和光纖測溫裝置；所述紅外測溫裝置和光纖測溫裝置分別裝在徑向和軸向上，且所述紅外測溫裝置在徑向上根據物料厚度而布設多個不同高度。

4.根據權利要求3所述的含碳材料的微波處理工藝，其特征在于，所述微波反應裝置還包括功率探測裝置，所述功率探測裝置包括輸入功率探測器及反射探測器；

所述微波反應裝置還包括微波發生器，所述微波發生器為固態源；

所述PLC控制單元與紅外測溫裝置、光纖測溫裝置、微波發生器、輸入功率探測器及反射探測器通過電路連接，以實現對床層溫度、輸入功率及反射功率的實時監控，對輸入功率的調控，以及對自動保護單元的啟動。

5.根據權利要求1所述的含碳材料的微波處理工藝，其特征在于，所述熱解氣體包括氫氣、低碳烴、一氧化碳、二氧化碳；所述熱解液體包括以苯系物為主的汽、柴油組分；

所述微波的頻率為2.45GHz或915MHz；

所述微波的加熱模式為單模或多模。

6.根據權利要求1所述的含碳材料的微波處理工藝，其特征在于，所述催化劑為碳納米管、石墨、活性炭、分子篩、氧化鎂、氧化鐵、氧化鋅、氧化鈣、氧化錳、五氧化二磷、氧化鎳、二氧化鈦、氧化鋁、氧化鉬、硫化鉬、碳化鉬中的一種或多種組合。

7.根據權利要求6所述的含碳材料的微波處理工藝，其特征在于，所述催化劑及所述含碳材料的粒徑控制在1-1.5mm之間。

8.根據權利要求6所述的含碳材料的微波處理工藝，其特征在于，所述吸波材料為碳納米管、石墨、活性炭、氧化鐵、氧化鋅、氧化錳中的一種或多種。

9.根據權利要求1所述的含碳材料的微波處理工藝，其特征在于，在所述微波處理工藝的長周期運行間隙，通入含體積分數5-10％氧氣的惰性氣體，于300℃以上灼燒，以移除床層的積碳和其它毒物，重新激活吸波材料和催化劑。