[发明专利]一种下吸式快速热解生物质的装置

说明书

一种下吸式快速热解生物质的装置，包括控制系统、螺旋进料器、搅拌器、催化剂装填管、加热套、微波磁控管、保温层、微波反应腔、热电偶、球形碳化硅、孔板、储渣器、防灰隔板、出气口、冷凝器、液体收集器、抽气泵、气体收集器。通过控制热解温度与催化温度，调节微波功率、进料速度、搅拌速度，物料通过螺旋进料器连续加入微波反应腔中，在搅拌器作用下，物料反应后的残渣通过孔板排入储渣器，热解蒸汽通过高温球形碳化硅床层进入催化剂装填管催化重整，再通过冷凝器冷凝成生物燃油进入液体收集器，不可冷凝的生物燃气通过气体收集器收集。本发明可连续操作，适合工业化生产，缩反应时间短，副反应少，可有效提高生物油和生物燃气的品质。

技术领域

本发明涉及一种下吸式快速热解生物质制备可再生能源的装置。

背景技术

生物质能具有分布广、可再生、洁净性（硫、氮含量低）、温室气体排放量少等优点，是地球上最具发展前景的石油替代能源。我国生物质能极为丰富，可开发的生物质资源潜力巨大，包括农、林业生物质废弃物、生活垃圾及有机废弃物等。生物质热解制油技术受到了研究者越来越多的重视，该技术以较低的成本、连续化的生产工艺将低能量密度的生物质转化为高能量密度的生物油，减少了生物质的体积，便于储存和运输。但是生物质快速热解所得的生物油含氧量高、热值低、热稳定性差、粘度高、酸度大、腐蚀性强，因此其进一步的应用受到了较大限制。值得注意的是，这些缺点都和生物油中含氧量高密切相关。为了提高所得生物油质量，生物质催化快速热解制油（catalytic fast pyrolysis，CFP）技术应运而生，该技术将快速热解和催化重整制油技术相结合，以在生物油冷凝前提升其品质，降低生物油含氧量、提高烃类含量

目前，微波作为一种新型加热方式在生物质CFP技术中开始得到应用。微波加热的本质是微波在物料中的能量耗散，与传统加热方式相比，微波加热具有如下优势：（1）加热均匀；（2）节约能耗：（3）无滞后效应；（4）便与操作；（5）安全无污染。本发明人前期研究将微波辅助催化快速热解（microwave-assisted catalytic fast pyrolysis，MACFP）技术应用于生物质热解制备烃类燃油与生物燃气，取得了一系列的进展。

值得注意的是，尽管MACFP技术能够均匀加热物料、促进烃类生成，但该技术在传热效果、催化剂等方面仍存在一系列突出的问题，包括：（1）传热效果方面：生物质与催化剂存在微波吸收因子量少、介电常数低以及升温速率太慢等缺点，同时传统微波热解工艺中热解温度与催化温度难以分别调控。（2）催化剂方面：目前微波辅助催化快速热解技术多为原位催化，催化剂存在易钝化失活、分离困难等缺陷。因此，本发明开发一种快速催化热解生物质制备高品质可再生平台化合物的装置，实现生物质资源的高效利用。

发明内容

本发明目的提供一种下吸式快速热解生物质的装置，其工艺简单，具有连续操作性，适合工业化生产。

本发明通过以下技术方案实现的。

本发明所述的一种下吸式快速热解生物质的装置，由控制系统（1）、螺旋进料器（2）、搅拌器（3）、保温层（4）、微波磁控管（5）、微波反应腔（6）、热电偶（7）、球形碳化硅（8）、孔板（9）、储渣器（10）、防灰隔板（11）、出气口（12）、催化剂装填管（13）、加热套（14）、冷凝器（15）、液体收集器（16）、抽气泵（17）、气体收集器（18）组成。

螺旋进料器（2）与微波反应腔（6）上部相连，微波反应腔（6）内有搅拌器（3）与球形碳化硅（8），外部依次为保温层（4）与微波磁控管（5），下部为孔板（9），微波反应腔（6）外壁嵌有热电偶（7），储渣器（10）与微波反应腔（6）相连，中间隔有孔板（9），储渣器（10）内部设有防灰隔板（11），上部设有出气口（12），催化剂装填管（13）与出气口（12）相连，催化剂装填管（13）外部为加热套（14），冷凝器（15）与催化剂装填管（13）相连，冷凝器（15）下部设有液体收集器（16），抽气泵（17）与冷凝器（15）相连，抽气泵（17）气体出口连接气体收集器（18）。