一种稻杆微波裂解气炭联产的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属生物质能源制备技术领域，尤其是一种稻杆微波裂解气炭联产的方法。
【背景技术】
[0002] 目前，随着化石燃料的枯竭，生物质能源受到了广泛的关注。特别是使用化学方式 转变生物质，获得更有使用价值的产物，其中微波裂解生物质获得可燃气体和炭质，相对于 其它方式拥有节约能源和减少预处理程序等优点。然而如何使用微波裂解处理农业废弃物 水稻賴杆来制取更有使用价值的产物鲜有研究。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是通过考察热解溫度、微波功率、稻杆含水率和催化剂四个因素对 微波裂解稻杆的气炭产率的影响，并通过四因素四水平的正交试验，得到其影响顺序和最 佳热解反应条件，从而使稻杆的微波裂解利用效率达到最大。
[0004] 本发明的技术方案是：
[0005] 一种稻杆微波裂解气炭联产的方法，该方法包括W下步骤：
[0006] 步骤1 :使用粉碎机将稻杆粉碎至12-20目； W07] 步骤2 :调整微波裂解设备参数，热解溫度为：400°C-700°C，微波功率为： 1. 5kw-2. 5kw，稻杆含水率为：7. 5% -61. 84%，不添加催化剂或者添加Na2C〇3、ZnCl2、Ca〇中 的一种为催化剂；
[0008] 步骤3 :将材料投入微波裂解设备反应器，并通入高纯氮IOminW上，将反应器内 空气排净；
[0009] 步骤4 :开始实验，反应时间在8-12min，使得稻杆反应完全。
[0010] 本发明的步骤似中，热解溫度400°C-500°C;优选400°C。
[0011] 本发明的步骤（2)中，微波功率2. 2kw-2. 5kw;优选2. 5kw。
[0012] 本发明的步骤（2)中，稻杆含水率7. 5% -23. 17% ;优选稻杆含水率7. 5%。
[0013] 本发明的步骤（2)中，不添加催化剂。
[0014] 本发明的步骤（3)中，高纯氮的纯度大于99. 999%。
[0015] 本发明的步骤（4)中：反应时间在lOmin。
[0016] 本发明的有益效果：
[0017] 本发明的微波裂解稻杆气炭联产的方法，所控制的因素为热解溫度、微波功率、稻 杆含水率和催化剂，结果表明：影响稻杆微波热解气炭产率的主次顺序依次为稻杆含水率 因素，催化剂因素，微波功率因素和热解溫度因素。并且，在热解溫度为400°C，微波功率为 2. 5kW，含水率为7. 5%，不添加催化剂的条件下微波热解稻杆，可W有效提高气炭产率，有 助于气炭联产。
[0018] 本发明的技术原理及工艺研究如下：
[0019] 一种微波裂解稻杆气炭联产的方法，通过四因素四水平的正交试验，得到其影响 顺序和最佳热解反应条件，所控制的因素为热解溫度、微波功率、稻杆含水率和催化剂。所 述热解溫度分别为400°C、500°C、600°C、700°C，所述微波功率分别为1. 5kw、1. 8kw、2. 2kw、 2. 5kw，所述稻杆含水率分别为7. 5 %、23. 17 %、41. 63 %、61. 84 %，所述催化剂分别为 化2〔〇3、ZnClz、CaO。
[0020] 表1.正交试验因素水平表
[0023] 表2气炭产率正交试验安排及结果
[00巧]表3气炭产率正交试验结果方差分析表
[0027]注：F〇. Oi化扣=29. 46, F〇.05 化扣=9. 28
[0028] 表4气炭产率正交试验结果计算表
[0030] 依据表3的均方大小获得四个因素对稻杆微波热解气炭产率的影响主次顺序为 C〉D〉B〉A，依据表4的数据，从有利于提高稻杆微波热解气炭产率的角度来看，所考察的4个 因素4个水平中最佳热解条件为A1B4C4D1，即热解溫度400°C，微波功率2. 5kW，含水率为 7. 5%，并且不使用催化剂。依据最佳热解条件进行验证试验，得到的气炭产率为89. 34%， 比任何一组试验结果都大。
【具体实施方式】
[0031] 下面结合实施例对本发明作进一步的说明。 W巧 实施例一；
[0033] 步骤1 :使用粉碎机将稻杆粉碎至12-20目；
[0034] 步骤2 :调整微波裂解设备参数，热解溫度为：400°C，微波功率为：2. 5kw，稻杆含 水率为：7.5%，不添加催化剂；
[0035] 步骤3 :将材料投入微波裂解设备反应器，并通入高纯氮IOminW上，将反应器内 空气排净；
[0036] 步骤4 :开始实验，反应时间在8-12min，使得稻杆反应完全，计算气炭产率为 89. ：34%。 W37] 实施例二：
[0038] 步骤1 :使用粉碎机将稻杆粉碎至12-20目；
[0039] 步骤2 :调整微波裂解设备参数，热解溫度为：600°C，微波功率为：1. 5kw，稻杆含 水率为：23. 17%，添加催化剂CaO;
[0040] 步骤3 :将材料投入微波裂解设备反应器，并通入高纯氮IOminW上，将反应器内 空气排净；
[0041] 步骤4 :开始实验，反应时间在8-12min，使得稻杆反应完全，计算气炭产率为 71. 08%。 W42] 实施例S:
[0043] 步骤1 :使用粉碎机将稻杆粉碎至12-20目；
[0044] 步骤2 :调整微波裂解设备参数，热解溫度为：600°C，微波功率为：2. 5kw，稻杆含 水率为：41. 63%，不添加催化剂；
[0045] 步骤3 :将材料投入微波裂解设备反应器，并通入高纯氮IOminW上，将反应器内 空气排净；
[0046] 步骤4 :开始实验，反应时间在8-12min，使得稻杆反应完全，计算气炭产率为 84. 60%。 W47] 实施例四；
[0048] 步骤I:使用粉碎机将稻杆粉碎至12-20目；
[0049] 步骤2 :调整微波裂解设备参数，热解溫度为：500°C，微波功率为：1. 5kw，稻杆含 水率为：41. 63%，添加催化剂化Clz;
[0050] 步骤3 :将材料投入微波裂解设备反应器，并通入高纯氮IOminW上，将反应器内 空气排净；
[0051] 步骤4 :开始实验，反应时间在8-12min，使得稻杆反应完全，计算气炭产率为 65. 21%。
[0052] 本发明未设及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加W实现。
【主权项】
1. 一种稻杆微波裂解气炭联产的方法，其特征是在于该方法包括以下步骤： 步骤（1):使用粉碎机将稻杆粉碎至12-20目； 步骤（2):调整微波裂解设备参数，热解温度为：400°C-700 °C，微波功率为： 1. 5kw-2. 5kw，稻杆含水率为：7. 5% -61. 84%，不添加催化剂或者添加Na2C03、ZnCl2、Ca0中 的一种为催化剂； 步骤（3):将材料投入微波裂解设备反应器，并通入高纯氮lOmin以上，将反应器内空 气排净； 步骤（4):开始实验，反应时间在8-12min，使得稻杆反应完全。2. 根据权利要求1所述的稻杆微波裂解气炭联产的方法，其特征在于步骤（2)中，热解 温度 400°C_500°C。3. 根据权利要求2所述的稻杆微波裂解气炭联产的方法，其特征在于步骤（2)中，热解 温度400°C。4. 根据权利要求1所述的稻杆微波裂解气炭联产的方法，其特征在于步骤（2)中，微波 功率 2. 2kw_2. 5kw。5. 根据权利要求4所述的稻杆微波裂解气炭联产的方法，其特征在于步骤（2)中，微波 功率2. 5kw。6. 根据权利要求1所述的稻杆微波裂解气炭联产的方法，其特征在于步骤（2)中，稻杆 含水率 7. 5% -23. 17%。7. 根据权利要求1所述的稻杆微波裂解气炭联产的方法，其特征在于步骤（2)中，稻杆 含水率7. 5%。8. 根据权利要求1所述的稻杆微波裂解气炭联产的方法，其特征在于步骤（2)中，不添 加催化剂。9. 根据权利要求1所述的稻杆微波裂解气炭联产的方法，其特征在于步骤（3)中，高纯 氮的纯度大于99. 999%。10. 根据权利要求1所述的稻杆微波裂解气炭联产的方法，其特征在于步骤（4)中：反 应时间在lOmin。
【专利摘要】一种稻杆微波裂解气炭联产的方法，该方法包括以下步骤：使用粉碎机将稻杆粉碎至12-20目；调整微波裂解设备参数，热解温度为、微波功率、稻杆含水率为，不添加催化剂或者添加Na2CO3、ZnCl2、CaO中的一种为催化剂；将材料投入微波裂解设备反应器，并通入高纯氮10min以上，将反应器内空气排净；开始实验，反应时间在8-12min，使得稻杆反应完全。结果表明：影响稻秆微波热解气炭产率的主次顺序依次为稻杆含水率因素，催化剂因素，微波功率因素和热解温度因素。并且，在热解温度为400℃，微波功率为2.5kW，含水率为7.5％，不添加催化剂的条件下微波热解稻秆，可以有效提高气炭产率，有助于气炭联产。
【IPC分类】B01J19/12, C10B53/02
【公开号】CN105295970
【申请号】CN201510666605
【发明人】李骅, 李坤权, 刘乐, 李旭辉, 李红祥, 刘玉涛, 王效华
【申请人】南京农业大学
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年10月15日