專利名稱：一種微波熱解制備生物質(zhì)油的方法
一種微波熱解制備生物質(zhì)油的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是屬于新能源技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，是一種微波熱解制備生物質(zhì) 油的方法。
背景技術(shù)：
人類正面臨著巨大的能源與環(huán)境壓力，當(dāng)今的能源主要來(lái)自于煤炭、石 油、天然氣等礦物燃料，雖然礦物能源的應(yīng)用極大地推動(dòng)了社會(huì)的進(jìn)步，但 其資源卻在日益耗盡，且不可再生。同時(shí)，礦物能源的過(guò)量使用己引起了日 益嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，因此，開發(fā)和尋找新的可替代能源已成為人類社會(huì)亟待 解決的重大問(wèn)題之一，以生物質(zhì)能源代替化石燃料不僅可以減少C02溫室氣
體的排放，還可以減少因?yàn)榈V物燃料使用而排放S02 、 NOx等污染物，因而 生物質(zhì)能源是未來(lái)最重要的一種可替代能源。
一切有生命的可以生長(zhǎng)的有機(jī)物質(zhì)統(tǒng)稱為生物質(zhì)，它包括植物、動(dòng)物和 微生物。生物質(zhì)能是指蘊(yùn)藏在生物質(zhì)中的能量，能夠作為能源使用的生物質(zhì) 資源有很多種，大體可分植物和非植物兩大類，其中植物類主要包括森林、 農(nóng)作物、草類等陸生植物和水草、藻類等水生植物，而非植物類主要有動(dòng)物 糞便、動(dòng)物尸體、廢水中的有機(jī)成分、垃圾中的有機(jī)成分等。我國(guó)目前可供 能源開發(fā)利用的生物質(zhì)資源主要有各類有機(jī)廢棄物，如農(nóng)作物秸桿、薪柴、 木材加工廢料、禽畜糞便、工業(yè)有機(jī)廢棄物和城市生活有機(jī)垃圾等。從長(zhǎng)遠(yuǎn) 發(fā)展的眼光看，液體燃料的短缺將是未來(lái)困擾人類發(fā)展的重大問(wèn)題，因此生物質(zhì)作為唯一可以轉(zhuǎn)化為液體燃料的可再生資源，其重要性正越來(lái)越為人們 所重視。
何仁公開了生物質(zhì)油的制備工藝及其裝置，中國(guó)專利號(hào)CN1844317，其 一種利用農(nóng)作物秸稈等生物質(zhì)制備不同組分生物質(zhì)油的工藝和裝置，生物質(zhì) 物料經(jīng)粉碎、干燥、裂解、多級(jí)冷凝、分離工序制備得到生物質(zhì)油，該裝置 對(duì)應(yīng)各工序設(shè)有物料粉碎裝置、干燥裝置、送料裝置、主體裂解裝置、多級(jí) 冷凝裝置、分離裝置及收集裝置；何仁還公開了生物質(zhì)油的裂解氣化燃燒裝 置，中國(guó)專利號(hào)CN2913866，其包括爐體，爐體內(nèi)設(shè)有高溫裂解室， 一進(jìn)料 管經(jīng)爐體接入高溫裂解室，高溫裂解室下端帶有噴嘴，高溫裂解室外周爐腔 構(gòu)成燃燒室，燃燒室內(nèi)對(duì)應(yīng)噴嘴設(shè)有點(diǎn)火器；李效時(shí)公開了快速熱裂解技術(shù) 制取生物質(zhì)油的方法，中國(guó)專利號(hào)CN1962818，其是關(guān)于一種利用快速熱裂 解技術(shù)每小時(shí)處理500公斤稻殼粉，日產(chǎn)一噸生物質(zhì)油的方法，該方法包括 對(duì)物料進(jìn)行干燥、粉碎，然后將處理后的物料通過(guò)送料系統(tǒng)輸送到反應(yīng)器中 進(jìn)行熱裂解反應(yīng)，并將反應(yīng)得到的產(chǎn)物進(jìn)行分離得到所述的生物質(zhì)油；山東 大學(xué)公開了一種利用微波熱解生物質(zhì)的方法及裝置，中國(guó)專利號(hào)CN1912465， 特別是利用微波加熱實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)熱解的方法及裝置，該裝置采用垂直窯結(jié)構(gòu)， 主要由截止門、螺旋壓料裝置、漏氣引風(fēng)機(jī)、微波熱解室、炭燃燒室和出灰 絞龍構(gòu)成。
結(jié)合以上現(xiàn)有的技術(shù)可知，生物質(zhì)熱解液化是生物質(zhì)在完全缺氧或有限 氧供給的條件下受熱后降解為液體產(chǎn)物以及一部分氣體產(chǎn)物和固體產(chǎn)物的過(guò) 程，生物質(zhì)熱解液化的關(guān)鍵設(shè)備是熱解反應(yīng)器，根據(jù)反應(yīng)的不同分類，國(guó)內(nèi) 外現(xiàn)有熱解液化技術(shù)主要有以下幾種(1)流化床式，(2)旋轉(zhuǎn)錐式，(3) 燒蝕式；其中，(1)流化床式主要缺點(diǎn)為流化氣體的引入加大了系統(tǒng)的運(yùn)行能耗，因?yàn)檫@部分外加氣體也會(huì)經(jīng)歷加熱后冷卻的工藝過(guò)程，此外，流化氣 體還稀釋了熱解產(chǎn)生的不可冷凝氣體，使其熱值大為降低，為其應(yīng)用帶來(lái)困 難；(2)旋轉(zhuǎn)錐式反應(yīng)器主要缺點(diǎn)是外旋轉(zhuǎn)錐必須由一懸臂的外伸軸支撐作 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，而支撐外伸軸的軸承必需要能夠在高溫高粉塵工況下長(zhǎng)時(shí)間可靠 地工作，困難相當(dāng)大，此外，沙子等惰性熱載體不停地在兩錐壁面之間作螺 旋運(yùn)動(dòng)，它對(duì)高溫壁面的摩擦磨損也將非常嚴(yán)重；(3)燒蝕式熱解液化器既 需要清掃用的惰性氣體如氮?dú)?，反?yīng)器內(nèi)又必須要有作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的部件，這 種液化反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)不夠明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種微波熱解制備生物質(zhì) 油的方法，以實(shí)現(xiàn)資源的再利用。
為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的-
(1) 生物質(zhì)由料倉(cāng)進(jìn)入螺旋輸送機(jī)，螺旋輸送機(jī)的送料速率為30-60公 斤/小時(shí)；
(2) 生物質(zhì)通過(guò)螺旋輸送機(jī)進(jìn)入微波熱解反應(yīng)器，吸收微波后溫度逐漸 上升至90-100°C,隨著螺旋輸送的推進(jìn)，在微波熱解反應(yīng)器后段的己炭化的 生物質(zhì)溫度迅速上升至450'C 55(TC，達(dá)到生物質(zhì)產(chǎn)油的最佳溫度為475°C 500°C，從微波熱解反應(yīng)器的出料口排出碳渣，其中，當(dāng)生物質(zhì)在吸收微波后， 溫度升至90-10(TC時(shí)，水分開始大量蒸發(fā)，輸送至微波熱解反應(yīng)器中段時(shí)原 料開始炭化，而溫度在200-35(TC范圍，同時(shí)由于微波熱解反應(yīng)器內(nèi)的螺旋輸 送機(jī)的攪拌作用，使開始炭化的生物質(zhì)上下翻轉(zhuǎn)向前推進(jìn)，促進(jìn)了微波的均 勻加熱效應(yīng)，再者炭化了的生物質(zhì)比未炭化的生物質(zhì)吸收微波的能力強(qiáng)幾十倍，因而溫升速率的幅度很大；
(3) 在微波熱解反應(yīng)器內(nèi)熱解產(chǎn)生的高溫有機(jī)蒸氣，由引風(fēng)機(jī)送入旋風(fēng) 分離器進(jìn)行氣固分離，去除其中的碳粒和沙子；
(4) 經(jīng)旋風(fēng)分離器排出有機(jī)蒸氣后，再送入冷凝器進(jìn)行淬冷，可冷凝部 分變成生物質(zhì)油，滴入油罐，從而制得生物質(zhì)油。
所述的生物質(zhì)原料選自有機(jī)廢棄物，如農(nóng)作物秸桿、薪柴、木材加工廢 料、禽畜糞便，工業(yè)有機(jī)廢棄物，城市生活有機(jī)垃圾中的一種或幾種；
所述的微波熱解反應(yīng)器，其工作壓力為-0. 01 -0. 04MPa的微負(fù)壓狀態(tài)， 以利于隔絕氧氣，避免明火燃燒。
在上述的生物質(zhì)原料熱解液化的方法中，熱解反應(yīng)器內(nèi)溫度的控制是非 常關(guān)鍵的因素，熱解溫度過(guò)高或過(guò)低都不利于生物油的提取，上述幾種反應(yīng) 器的溫度控制都存在著很長(zhǎng)的溫控慣性，而微波熱解反應(yīng)器恰好能彌補(bǔ)上述 缺陷，它能精確地控制溫度，無(wú)熱慣性，通過(guò)微波功率調(diào)節(jié)器，多點(diǎn)測(cè)溫探 頭的信號(hào)采集，PLC控制器組成閉環(huán)控制回路，使物料在熱解反應(yīng)器出口處的 溫度達(dá)到最佳的熱解溫度后迅速離開熱解反應(yīng)器進(jìn)入碳渣收集箱，產(chǎn)生的高 溫有機(jī)蒸氣迅速離開熱解反應(yīng)器淬冷，同時(shí)PLC根據(jù)所測(cè)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)微波 功率的大小，對(duì)于選定的原料處理量，使微波功率的大小調(diào)整到最佳值，系 統(tǒng)達(dá)到一種動(dòng)態(tài)的平衡，比起其它方式的熱解反應(yīng)技術(shù)，采用自動(dòng)控制方式 的微波熱解反應(yīng)技術(shù)是真正意義上的節(jié)能技術(shù)。
本發(fā)明一種微波熱解制備生物質(zhì)油的方法的積極效果是
(1) 生物質(zhì)原料及碳渣吸收微波的能力特強(qiáng)，因而微波加熱速度快，且 里外同時(shí)加熱，不需要熱傳導(dǎo)，符合生物質(zhì)油提取的最佳工藝要求；
(2) 對(duì)原料的粒度要求降低，從而減少預(yù)處理成本；(3)熱解溫度精確可控，且無(wú)熱慣性。

圖l 一種微波熱解制備生物質(zhì)油的方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
以下提供本發(fā)明一種微波熱解制備生物質(zhì)油的方法的具體實(shí)施方式
，但 本發(fā)明不限于所提供的實(shí)施例。
實(shí)施例1
50Kg顆粒狀的廢棄木屑裝入原料倉(cāng)(粒徑3mm左右)，通過(guò)螺旋輸送機(jī) 送入微波熱解反應(yīng)器，螺旋輸送機(jī)的送料速率設(shè)定為40Kg/h。進(jìn)入微波熱解 反應(yīng)器前端內(nèi)的木屑吸收微波后溫度逐漸上升至90°C 100°C，由于熱解器內(nèi) 的壓力為微負(fù)壓，達(dá)-0.02MPa，此時(shí)水份大量蒸發(fā)，此反應(yīng)段為烘干階段。 由于微波熱解反應(yīng)器內(nèi)的螺旋輸送機(jī)在輸送木屑的同時(shí)兼有攪拌作用，它促 進(jìn)了微波的均勻加熱效應(yīng)。木屑輸送至熱解器中段時(shí)開始炭化，溫度在200 'C 35(TC范圍，此時(shí)進(jìn)入炭化階段。由于炭化了的木屑吸收微波的能力比起 干燥階段的木屑吸波能力強(qiáng)幾十倍，隨著螺旋輸送的向前推進(jìn)，在反應(yīng)器后 段已炭化的木屑溫度迅速上升至45(TC，進(jìn)入熱解階段。產(chǎn)生的高溫有機(jī)蒸汽 由引風(fēng)機(jī)送入旋風(fēng)分離器，去除碳粒后入冷凝器進(jìn)行淬冷，其中的可冷凝部 分變成生物質(zhì)油，滴入油罐，油量為20kg。
實(shí)施例230Kg段狀的玉米廢棄秸桿裝入原料倉(cāng)(段長(zhǎng)度lOmm左右)，通過(guò)螺旋輸 送機(jī)送入微波熱解反應(yīng)器，螺旋輸送機(jī)的送料速率設(shè)定為30Kg/h。進(jìn)入微波 熱解反應(yīng)器前端內(nèi)的秸桿吸收微波后溫度逐漸上升至90°C 100°C，由于熱解 器內(nèi)的壓力為微負(fù)壓，達(dá)-0.02MPa，此時(shí)水份大量蒸發(fā)，此反應(yīng)段為烘干階 段。由于微波熱解反應(yīng)器內(nèi)的螺旋輸送機(jī)在輸送秸桿的同時(shí)兼有攪拌作用， 它促進(jìn)了微波的均勻加熱效應(yīng)。秸桿輸送至熱解器中段時(shí)開始炭化，溫度在 20(TC 25(TC范圍，此時(shí)進(jìn)入炭化階段。由于炭化了的秸桿吸收微波的能力 比起干燥階段的秸桿吸波能力強(qiáng)幾十倍，隨著螺旋輸送的向前推進(jìn)，在反應(yīng) 器后段已炭化的秸桿溫度迅速上升至48(TC，進(jìn)入熱解階段。產(chǎn)生的高溫有機(jī) 蒸汽由引風(fēng)機(jī)送入旋風(fēng)分離器，去除碳粒后入冷凝器進(jìn)行淬冷，其中的可冷 凝部分變成生物質(zhì)油，滴入油罐，油量為17kg。
實(shí)施例3
80Kg由制粒機(jī)制成的壓縮型秸桿木屑混合物料裝入原料倉(cāng)(粒徑5mm， 長(zhǎng)度15mm)，通過(guò)螺旋輸送機(jī)送入微波熱解反應(yīng)器，螺旋輸送機(jī)的送料速率設(shè) 定為50Kg/h。進(jìn)入微波熱解反應(yīng)器前端內(nèi)的物料吸收微波后溫度逐漸上升至 90°C 100°C，由于熱解器內(nèi)的壓力為微負(fù)壓，達(dá)-0.02MPa，此時(shí)水份大量蒸 發(fā)，此反應(yīng)段為烘干階段。由于微波熱解反應(yīng)器內(nèi)的螺旋輸送機(jī)在輸送物料 的同時(shí)兼有攪拌作用，它促進(jìn)了微波的均勻加熱效應(yīng)。物料輸送至熱解器中 段時(shí)開始炭化，溫度在28(TC 30(TC范圍，此時(shí)進(jìn)入炭化階段。由于炭化了 的物料吸收微波的能力比起干燥階段的物料吸波能力強(qiáng)幾十倍，隨著螺旋輸 送的向前推進(jìn)，在反應(yīng)器后段已炭化的物料溫度迅速上升至475'C,進(jìn)入熱解 階段。產(chǎn)生的高溫有機(jī)蒸汽由引風(fēng)機(jī)送入旋風(fēng)分離器，去除碳粒后入冷凝器進(jìn)行淬冷，其中的可冷凝部分變成生物質(zhì)油，滴入油罐，油量為24kg。
權(quán)利要求
1.一種微波熱解制備生物質(zhì)油的方法，其特征在于，具體步驟為，(1)生物質(zhì)由料倉(cāng)進(jìn)入螺旋輸送機(jī)，螺旋輸送機(jī)的送料速率為30～60公斤/小時(shí)；(2)生物質(zhì)通過(guò)螺旋輸送機(jī)進(jìn)入微波熱解反應(yīng)器，吸收微波后溫度逐漸上升至90-100℃，隨著螺旋輸送的推進(jìn)，在微波熱解反應(yīng)器后段的已炭化的生物質(zhì)溫度迅速上升至450℃～550℃，達(dá)到生物質(zhì)產(chǎn)油的最佳溫度為475℃～500℃，從微波熱解反應(yīng)器的出料口排出碳渣；(3)在微波熱解反應(yīng)器內(nèi)熱解產(chǎn)生的高溫有機(jī)蒸氣，由引風(fēng)機(jī)送入旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離，去除其中的碳粒和沙子；(4)經(jīng)旋風(fēng)分離器排出有機(jī)蒸氣后，再送入冷凝器進(jìn)行淬冷，可冷凝部分變成生物質(zhì)油，滴入油罐，從而制得生物質(zhì)油。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波熱解制備生物質(zhì)油的方法，其特征在 于，所述的生物質(zhì)選自有機(jī)廢棄物，工業(yè)有機(jī)廢棄物，城市生活有機(jī)垃圾中 的一種或幾種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波熱解制備生物質(zhì)油的方法，其特征在 于，所述的微波熱解反應(yīng)器，其工作壓力為-0.01 -0.04MPa的微負(fù)壓狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微波熱解制備生物質(zhì)油的方法，具體步驟為，生物質(zhì)由料倉(cāng)進(jìn)入螺旋輸送機(jī)，螺旋輸送機(jī)的送料速率為30～60公斤/小時(shí)；生物質(zhì)通過(guò)螺旋輸送機(jī)進(jìn)入微波熱解反應(yīng)器，吸收微波后溫度逐漸上升至90-100℃，隨著螺旋輸送的推進(jìn)，在微波熱解反應(yīng)器后段的已炭化生物質(zhì)溫度迅速上升至450℃～550℃，達(dá)到生物質(zhì)產(chǎn)油的最佳溫度為475℃～500℃；在微波熱解反應(yīng)器內(nèi)熱解產(chǎn)生高溫有機(jī)蒸氣，由引風(fēng)機(jī)送入旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離，去除碳粒和沙子；經(jīng)旋風(fēng)分離器排出有機(jī)蒸氣后，再送入冷凝器進(jìn)行淬冷，可冷凝部分變成生物質(zhì)油，滴入油罐，從而制得生物質(zhì)油。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)不需要熱傳導(dǎo)，符合生物質(zhì)油提取的最佳工藝要求；成本低；熱解溫度精確可控，且無(wú)熱慣性。
文檔編號(hào)C10G1/00GK101560404SQ20081003604
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2008年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月15日
發(fā)明者潘子榮 申請(qǐng)人:上海鴻澤企業(yè)發(fā)展有限公司