出料，而预热的氮气与部分燃烧气混合后可直接作为喷动气和流化气送入微波热解反应器。
[0037]对比例I
使用电加热的导向喷动流化床进行热解，开启喷动流化床加热装置，分别控制喷动气和流化气使反应器内的石英砂床料呈局部喷动流化状态，流化气速率为0.15m/s，喷动气速率为0.25m/s,当温度达到热解温度550°C时，将喷动气速率调至0.4m/s,同时将少量木屑(1mm)送入反应器内进行热解。待温度达到平衡后，将木屑原料通过螺旋推动送入导向喷动流化床内，使生物质原料迅速受热裂解，产生的热解气体和部分焦炭被带出床，焦炭通过旋风分离收集，而热解气体则进入多级冷凝系统，分别收集不同沸程的生物油，生物油收率62.6%。从旋风分离器收集的焦炭在活化床进行反应,活化温度600°C,活化气CO2流量为0.5L/min,活化时间15min。活性炭产品比表面积880m2/g,孔容0.6cm3/g。
[0038]对比例2
使用微波加热的普通流化床进行热解，开启流化床微波发生器(10个微波窗口)，微波功率密度为1X 105W/m3，通入流化气使反应器内的床料呈流化状态，流化气速率为1.0m/s，同时床料碳化娃(0.5mm)吸收微波迅速升温,然后将少量木屑(Imm)送入反应器内与碳化硅发生传热传质作用使反应器温度达到热解温度550°C，此时将流化气气速率调至0.2m/s，将微波功率密度降低至4X 105W/m3。待温度达到平衡后，将木屑原料通过螺旋推动送入流化床内，使生物质原料迅速受热裂解，产生的热解气体和部分焦炭被带出床，焦炭通过旋风分离收集，而热解气体则进入多级冷凝系统，分别收集不同沸程的生物油，生物油收率64.1%。从旋风分离器收集的焦炭在活化床进行反应,活化温度600°C,活化气CO2流量为0.5L/min,活化时间15min。活性炭产品比表面积1010m2/g,孔容0.8cm3/g。
【主权项】
1.一种微波热解制生物油和活性炭的系统，其特征在于:包括微波热解反应器、旋风分离器、冷凝器、焦炭储料仓、微波活化反应器、气体燃烧器、活性炭冷却塔和氮气发生器；微波热解反应器通过管路与旋风分离器连接，旋风分离器顶部的出气口与冷凝器连接，旋风分离器底部与焦炭储料仓连接；焦炭储料仓底部与微波活化反应器物料进口连接，微波活化反应器物料出口通过管路与活性炭冷却塔的进料口连接，微波活化反应器上的出气口通过管路与燃烧器进气管路连接；冷凝器出气口通过管路与燃烧器相连，燃烧器的出气管路分为两路，一路与微波活化反应器连接，另一路与微波热解反应器的流化气和喷动气管路连接；活性炭冷却塔进气口与氮气管路相连，出气口通过管路并入流化气和喷动气管路，活性炭冷却塔底部设置物料出口。
2.按照权利要求1所述的系统，其特征在于:微波热解反应器采用导向喷动流化床，在流化床壁设置4?16个的微波石英窗口，每个窗口对应一个微波发生器。
3.按照权利要求2所述的系统，其特征在于:单个微波发生器的功率为50(T2000W。
4.按照权利要求2所述的系统，其特征在于:微波反应器内的功率密度在0.1XlO5?10X105W/m3。
5.按照权利要求1或2所述的系统，其特征在于:微波热解反应器下部设置法兰盘，法兰盘下部设置锥形气体分布板，竖直向上均匀布孔；锥形气体分布板底端连接喷动气入口，两侧连接流化气入口。
6.按照权利要求1所述的系统，其特征在于:焦炭储料仓采用分段式结构，设置2?4段，每段的顶部和底部都设置电动阀门，通过阀门的切换来控制焦炭颗粒的在微波活化器中的连续进料。
7.按照权利要求1所述的系统，其特征在于:冷凝器采用多级冷凝，冷凝方式分别为空冷(100?150。。)、水冷(25?50 V )和冷却液冷(5?10。。)。
8.按照权利要求1所述的系统，其特征在于:微波活化反应器设置等径螺杆，所述螺杆为等螺距、等深槽的圆柱体，采用螺旋进料的方式。
9.一种微波热解制生物油和活性炭的系统的操作方法，其特征在于:开启导向喷动流化床的微波发生器，通入喷动气、流化气使反应器内的床料呈局部喷动流化状态，同时通过床料的吸收微波迅速升温，达到热解温度，将喷动气、流化气速率调到设定值，将生物质原料通过螺旋推动送入导向喷动流化床内，使生物质原料迅速受热裂解，产生热解气和部分焦炭被带出流化床，焦炭通过旋风分离器得到收集，而热解气体则进入多级冷凝系统，分别收集不同沸程的生物油；不可凝的热解气体进入燃烧器中点火燃烧，生成高温燃烧气，一部分进入微波活化器作为活化气用于焦炭的微波活化，一部分作为喷动气和流化气的气源由管路进入反应器；从旋风分离器收集的焦炭连续送入焦炭储料仓，来控制焦炭颗粒的连续微波活化，焦炭颗粒进入微波活化反应器吸收微波后迅速升温，并在燃烧气氛围下，于一定的活化温度和时间内制备活性炭产品，活化过程产生的挥发性气体连同未反应活化气一起通过管路回到燃烧器，提供新的活化气源；活化后的活性炭产品送到活性炭冷却塔，通过氮气的反复循环冷却使活性炭降温至100°c以下出料，预热的氮气与部分燃烧气混合后直接作为喷动气和流化气送入微波热解反应器。
10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于:所述的床料为SiC、SiN,S1-C-N或Mo/AlN中的一种或几种，密度为3?4g/cm3，颗粒大小0.Γ?.0mm。
11.按照权利要求9所述的方法，其特征在于:所述生物质原料为玉米秸杆、稻壳、麦杆、木块、树叶或树枝中的一种或几种，原料最大方向尺寸不超过20mm。
12.按照权利要求9所述的方法，其特征在于:所述的导向喷动流化床中的热解条件:微波功率密度为0.1XlO5?1X 105W/m3，热解温度为45(T550°C，热解压力0.01?0.1MPa,流化气速率为0.05、.15m/s，流化气与喷动气速率之比为1:广1:4。
13.按照权利要求9所述的方法，其特征在于:所述的床料呈局部喷动流化状态的流化气速率为0.0f0.lm/s，流化气与喷动气速率之比为1:广1:10。
14.按照权利要求9所述的方法，其特征在于:所述的冷凝器采用多级冷凝，冷凝方式分别为空冷(10(Tl50°C )、水冷(25?50V )和冷却液冷(5?10°C )。
15.按照权利要求9所述的方法，其特征在于:燃烧器中的热解气与助燃气之比在1:0.5^1:2，其中助燃气为含氧气体，氧气在气相中的体积分数为40°/Γ?00%，选自为纯氧气、空气、氧气与氮气的混合物或氧气与惰性气体的混合物中的一种。
16.按照权利要求9所述的方法，其特征在于:微波活化反应器中活性炭制备条件:微波功率密度为0.1\105?1父1051/1113，活化温度为50(T900°C，活化气体流量为0.05、.5L/min，活化时间为15?30分钟。
17.按照权利要求扩16任一方法制备的的活性炭，其特征在于:活性炭的比表面积为700?3500m2/g，孔容为 0.4?2cm3/g。
【专利摘要】本发明公开一种微波热解制生物油和活性炭的系统，包括微波热解反应器、旋风分离器、冷凝器、焦炭储料仓、微波活化反应器、气体燃烧器、活性炭冷却塔和氮气发生器；微波热解反应器通过管路与旋风分离器连接，旋风分离器顶部的出气口与冷凝器连接，旋风分离器底部与焦炭储料仓连接；焦炭储料仓底部与微波活化反应器物料进口连接，微波活化反应器物料出口通过管路与活性炭冷却塔的进料口连接，微波活化反应器上的出气口通过管路与燃烧器进气管路连接；冷凝器出气口通过管路与燃烧器相连，燃烧器的出气管路分为两路，一路与微波活化反应器连接，另一路与微波热解反应器的流化气和喷动气管路连接；活性炭冷却塔进气口与氮气管路相连，出气口通过管路并入流化气和喷动气管路，活性炭冷却塔底部设置物料出口。该系统生物质热解率高，能够得到高收率生物油和高品质的活性炭产品，具有良好应用前景。
【IPC分类】C10B53-02, C10B49-22, C10B57-00, C10G1-00, C01B31-10, C10B49-10, C01B31-08
【公开号】CN104560074
【申请号】CN201310496029
【发明人】王鑫, 李政, 张全, 乔凯, 王领民
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月22日