专利名称：一种采用吸附和微波解吸回收生物质气化焦油的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种采用吸附和微波解吸回收生物质气化焦油的装置。特别是在采用湿法或者其他除焦油工艺使气化粗燃气降温之后，利用微波可以穿透的非极性聚合吸附剂进一步吸附净化生物质气化燃气中残留的低沸点焦油，并利用微波解吸的方式实现吸附剂的解吸再生，然后通过冷凝的方式将解吸出来的高浓度焦油回收。
背景技术：
化石能源的过度开采不仅使得能源的储量越来越少，而且也造成了严重的环境污染，而开发可再生能源，是保护生态环境，走经济社会可持续发展的必由之路。生物质能在众多的可再生能源中具有最广泛的使用价值，被称为C02零排放的中性燃料。目前，生物质能的资源虽然丰富，但使用方式很不合理，若能合理利用这一能源，将有效地缓解人类的能源短缺和大气污染的现状，具有重要的社会及经济意义。生物质能的利用方式主要包括燃烧、气化、液化、固化成型等多种。其中，生物质气化由于特别适用于农村地区的小范围分布式发电或集中供气，成为最有前景的利用技术之一。不过，气化过程会产生焦油，其含量约占可燃气能量的5%-10%。焦油是一种有害成分，在低温下容易凝结成液体，并与水、碳粒结合在一起，堵塞输气管道、卡住阀门，抽风机转子、腐蚀金属等，而且，焦油难以完全燃烧，会产生炭黑、有害气味等，不仅损害内燃机、燃气轮机等设备，对人体也非常有害。因此，生物质气化粗燃气在供用户使用之前必须进行净化。不过，焦油分馏后可以获得宝贵的能源或化工原料，因此，若能将焦油净化回收，既可以消除污染，还能回收能源，一举多得。国内外对生物质气化焦油的净化方法可大致分为包括干法和湿法两种，目前国内生物质气化发电或集中供气站大多数都采用湿法和干法相结合的净化工艺。即生物质粗燃气先经第一级湿法除焦去除大部分的焦油和灰尘并降温，然后经汽水分离器除去水分后进入干式过滤器进行末级焦油净化工艺。进入过滤器的焦油多为低沸点的有机物成分，具有较高的回收价值。末级干式过滤器的滤料通常采用锯末、玉米芯、活性炭等作为吸附材料。以锯末、玉米芯等生物质材料作为滤料时，由于滤料中截留的焦油成分会对人体产生危害，因此用过的滤料必须烧掉，无法回收焦油产品。以活性炭作为滤料时，活性炭吸附饱和后的再生则非常困难，如果定期更换，会使得净化工艺使用成本过高。因此，到目前为止，尚未见一种生物质气化焦油净化方法能够在低再生能耗前提下实现焦油产品的回收。
发明内容本实用新型的目的是克服上述不足问题，提供一种采用聚合吸附剂吸附微波解吸再生的生物质气化焦油末级净化装置，既具有低的再生能耗，又能够有效的通过冷凝的方式回收具有较高回收价值的低沸点焦油产品。本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是一种生物质气化焦油的回收装置，主要包括吸附装置，微波发生装置，冷凝装置、氮气提供装置以及各类阀门共五大部分。吸附装置至少包括两套，一套吸附装置进行再生时，其余吸附装置进行吸附。吸附装置内部填充颗粒吸附床，外壳为金属，以防微波泄漏。吸附装置的上方布置净化后燃气出口管道，下方布置待净化燃气入口管道。微波发生装置则放置在金属外壳上方，其产生的微波从金属外壳上方的开口位置辐射到内部空间内。在吸附床的金属外壳外侧引出一根连接管，经过阀门后连接到冷凝装置内。所有吸附装置共用一套冷凝装置，并通过阀门来控制。微波解吸再生吸附剂时，解吸出来的焦油，以氮气为载气，被引入冷凝装置内冷凝回收。冷凝装置包括冷凝器和焦油接受容器两部分，冷凝器用来将微波解吸出来焦油蒸汽凝结为液态，而焦油接收容器用以存放液态焦油。载气采用氮气而不是空气的原因是为了避免微波加热过程中焦油发生燃烧。所述吸附剂采用微波可以低损耗穿透的非极性聚合物吸附剂。所述冷凝器采用普通金属传热管，管内以水作为冷却介质。本实用新型将生物质气化焦油通过聚合吸附剂吸附、微波解吸和冷凝的方式进行回收，目前国内外均未见报道。微波加热再生与传统加热方式的机理完全不同，它是使加热物料内部本身发热，不需要热传导过程而且设备和空气不吸收热量，因而加热均勻性好，热惯性小，加热再生迅速，温度梯度由内向外递增，物料内外在非常短的时间内就可以达到加热温度，而且只需控制微波输出功率即可实现立即加热或终止，不需预热过程。与传统的电加热、远红外加热相比不但明显节能，而且能够以小型装置实现大处理量。本装置中，由于采用了聚合吸附剂，其对微波辐射具有透明或半透明的性质，因而微波能直接被用于加热焦油，仅有很少量的微波能被吸附剂所消耗，再生过程迅速，高效节能。
附图1是本实用新型的原理方框图附图2是本实用新型的结构示意图
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。图1是本实用新型的原理方框图。待吸附的生物质气化粗燃气经过吸附床得到净化。吸附床至少两套，当吸附饱和的吸附床通过微波加热的方式进行再生时，待净化的燃气引入到其它吸附床继续进行吸附净化。解吸再生出来的焦油蒸汽通过冷凝装置得到回收。图2是本实用新型的一个生物质气化焦油净化回收装置实施例的结构示意图。主要包括三通阀1、微波发生装置2、小型三通阀3、氮气提供装置4、三通阀5、阀门6、阀门7、冷凝器8、1号吸附床9、2号吸附床10、金属外壳11、焦油接收容器12，共计十二部分。生物质气化焦油净化回收装置的运行情况为例说明如下首先，1号吸附床吸附，2号吸附床再生。此时，阀门7关闭，阀门6打开。三通阀5将待净化燃气切换到1号吸附床对待净化燃气进行吸附净化，净化后的燃气经三通阀1引出。与此同时，在2号吸附床内进行吸附剂的再生过程，从氮气提供装置4来的氮气经小型三通阀3进入2号吸附床，然后启动微波发生装置2，产生的微波通过波导管辐射到2号吸附床，对吸附饱和的吸附剂进行解吸再生。再生出来的焦油蒸汽在氮气的携带下离开吸附床，经阀门6进入冷凝器8，冷凝下来的焦油进入焦油接收容器12得到回收。1号吸附床吸附饱和后，则将待净化燃气通过三通阀1和三通阀5的切换引入2号吸附床，并开始对1号吸附床进行微波解吸再生，如此循环往复，由1号吸附床和2号吸附床轮流进行燃气的净化及吸附剂的再生过程。
权利要求1.一种采用吸附和微波解吸回收生物质气化焦油的装置，主要包括吸附装置，微波发生装置，冷凝装置、氮气提供装置以及各类阀门五部分，其特征在于，吸附装置至少包括两套，一套吸附装置进行再生时，其余吸附装置进行吸附；吸附装置内部填充颗粒吸附床，外壳为金属；微波发生装置则放置在吸附装置的金属外壳上方，其产生的微波从金属外壳上方的开口位置辐射到内部空间内；在吸附床的金属外壳外侧引出一根连接管，经过阀门后连接到冷凝装置内；微波解吸再生吸附剂时，解吸出来的焦油，以氮气为载气，被引入冷凝装置内冷凝回收。
2.根据权利要求1所述的一种采用吸附和微波解吸回收生物质气化焦油的装置，其特征还在于，吸附剂采用的是微波可以穿透的非极性聚合物吸附剂。
3.根据权利要求1所述的一种采用吸附和微波解吸回收生物质气化焦油的装置，其特征还在于，所有吸附装置共用一套冷凝装置，并通过阀门来控制。
专利摘要本实用新型涉及一种采用吸附和微波解吸回收生物质气化焦油的装置，特别是在采用湿法或者其他除焦油工艺使气化粗燃气降温之后，采用微波可以穿透的非极性聚合吸附剂吸附、微波解吸及冷凝的方法将生物质气化粗燃气中残存的焦油进行净化和回收。该焦油回收装置主要由吸附装置，微波发生装置，冷凝装置，以及氮气提供装置和多种阀门组成。吸附床位于金属外壳内。生物质气化粗燃气经过吸附床时，焦油被聚合吸附剂吸附下来。吸附剂吸附饱和后，氮气提供装置启动在吸附装置内通入氮气，随后启动微波发生装置对吸附床进行加热解吸，从吸附床解吸出来的焦油进入冷凝装置得到回收。吸附床至少包括两套，一套吸附床再生时，其余吸附床进行吸附。
文档编号B01D53/04GK202336278SQ201120369620
公开日2012年7月18日 申请日期2011年9月20日 优先权日2011年9月20日
发明者孙彦山, 徐琳, 王建伟 申请人:王建伟