專利名稱：生物質微波裂解循環(huán)綜合處理方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于新能源行業(yè)中的生物質處理，特別涉及的是一種生物質微波裂解循環(huán)綜合處理方法及設備。
背景技術：
現有生物質資源化工藝技術主要分為
1、直接燃燒技術爐灶燃燒技術、鍋爐燃燒技術、致密成型技術、垃圾焚燒技術
2、物化轉換技術木材干餾技術、熱解制油技術、熱解氣化技術。熱解氣化技術按原料分為木材熱解氣化技術、稻殼熱解氣化技術、農作物秸稈熱解氣化技術，按工藝形式分為上吸式固定床熱解氣化工藝、下吸矢固定床熱解氣化工藝、流化床式熱解氣化工藝
3、生化轉換技術填埋制氣與堆肥、制取乙醇技術、小型家用沼氣池技術、大中型厭氧消化技術。大中型厭氧消化技術又可分為禽畜糞便厭氧消化技術和工業(yè)有機廢水厭氧消化技術
4、植物油技術
由于現有生物質能源技術大部分是單方面利用生物質能，存在利用率低，處理成本高， 經濟效益低的問題?，F有生物質裂解處理裝置主要利用電加熱或其它高熱源對生物質加熱或自焚燒處理，其裝置結構主要有爐式、罐式、管式等幾種，其主要存在的缺點和問題是
1、裂解處理溫度較高，一般在800度以上，且處理過程中溫度不易控制；
2、處理時間較長，通常一次處理時間在1 2小時；
3、如采用電加熱或其它熱源進行熱解，其能耗較高；
4、熱解過程容易結焦，熱解后產物易形成膠狀粘連，殘留物碳值較低，利用率低。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了克服以上不足，提供一種生物質作為可再生新能源的循環(huán)綜合利用的生物質處理成本低、利用率高的生物質微波裂解循環(huán)綜合處理方法。本發(fā)明的另一個目的是為了提供一種生物質微波裂解循環(huán)綜合處理設備。本發(fā)明的目的是這樣來實現的
本發(fā)明生物質微波裂解循環(huán)處理方法，該方法包括以下步驟
1)對生物質物料進行分選、破碎、壓塊和預干燥處理，將生物質物料水分控制在20%以
下；
2)向微波裂解中加入惰性氣體、除去微波裂解爐中的空氣，預處理后的生物質物料進入微波裂解爐，在惰性氣體保護條件下加熱至150°C，去除殘余物理水分，實現生物質物料的干燥；
3)對干燥后的生物質物料升溫，將溫度控制在350°C至450°C，在惰性氣體保護條件下對生物質物料進行低溫微波裂解處理，產生大量可燃裂解氣相產物、(以城市居民生活垃圾為例，裂解出的氣相產物有一氧化碳(⑶)、甲烷(ch4)、乙炔(C2H2)、乙烯(C2H4)、乙烷(C2H6)、丙烯 + 丙烷(C3H6+C3H8)、正丁烷(C4H10)、異丁烷(C4Hltl) 二氧化碳(CO2)、氮氣(N2)、氧氣(O2) 等，以農林廢棄物秸稈為例，裂解出氣相產物有一氧化碳(⑶)、甲烷(CH4)、乙炔(C2H2)等， 以不同生物質為原料進行裂解，所得氣相產物不同)、固相產物(以城市居民生活垃圾為例， 固相產物主要為含硅鈣成分較高的硅鈣板，另有部分炭可經簡單加工制備活性碳；以不同生物質為原料進行裂解，所得固相產物不同)；
4)對可燃裂解氣相產物依次進行一級冷卻降溫脫焦除塵處理、二級保溫脫焦除塵處理、三級脫焦處理、脫酸處理，然后對脫酸處理后的氣相產物進行空氣分離處理形成各種氣相產品(因生物質原料不同，得到的氣相產品也不同，如秸桿經處理后得到的氣相產品主要為CH4,城市生活垃圾經處理后產生的氣相產品主要為CH4、CO、CO2, C2H2，C2H4，C3H6等)并分別利用，對經一級冷卻降溫脫焦除塵處理的二級保溫脫焦除塵處理后的液相產物進行冷凝處理、蒸餾處理。上述的方法中低溫微波處理時，微波包括M50MHz或915MHz頻段，微波輸出功率范圍 5kw 500kw/2450MHz、或 10 kw 1000kw/915MHz。上述的方法中對生物質物料經微波裂解產生的氣相產物的具體處理方法步驟如下
1)對氣相產物進行一級冷卻降溫脫焦除塵處理，溫度大于焦油50°c軟化溫度；
2)經步驟1)冷卻降溫脫焦除塵處理后的氣相產物，進行二級保溫脫焦除塵處理，二級保溫脫焦除塵處理溫度大于焦油50°C軟化溫度，環(huán)境溫度小于80°C ；
3)經步驟2)保溫脫焦除塵處理氣相產物，在柴油吸收罐進行脫焦處理；
4)經步驟3)脫焦處理后的氣相產物，進行脫酸處理；
5)經步驟4)脫酸處理后的氣相產物進行空氣分離處理，并分別利用。上述的方法中對生物質物料經微波裂解產生的氣相產物經一、二級脫焦除塵處理后產生的液相產物的具體處理方法步驟如下
1)將液相產物進行冷凝處理，分理出裂解氣、焦油和水混合物，冷凝后分離出的裂解氣另行處理；
2)將懸浮在焦油和水混合物上層的粗焦油送入粗焦油暫時儲存罐，焦油和水混合物下層的污水進入污水處理系統(tǒng)；
3)將步驟2)獲得的粗焦油進行一級蒸餾處理，對蒸餾出的輕油進行油、水分離，分離后的輕油進行加氫保存，分離后的焦化污水進入污水處理系統(tǒng)，一級蒸餾處理溫度為107 210 0C ；
4)對一級蒸餾處理遺物的未餾出物，進行二級蒸餾處理，蒸餾出含有殘渣的燃料油，將含有殘渣的燃料油在凈化調理塔內進行添加除臭抗氧化劑后處理后，得到去除殘渣的燃料油，二級蒸餾處理溫度為200 300°C ；
5)對二級蒸餾處理遺物的未餾出物，進行三級蒸餾處理，蒸餾出含有殘渣的燃料油，將含有殘渣的燃料油在凈化調理塔內處理后，得到去除殘渣的次級燃料油，三級蒸餾處理溫度為330 360°C。本發(fā)明生物質微波裂解循環(huán)處理設備包括生物質預處理系統(tǒng)，有進料口、出料口、 保護氣體進口、氣相產物出口的微波裂解爐，與進料口相通的生物質進料系統(tǒng)、與出料口相通的生物質出料系統(tǒng)、與保護氣體進口相通的保護氣體控制系統(tǒng)、與氣相產物出口相通的含液相產物出口的氣相產物收集和處理系統(tǒng)，位于微波裂解爐上的微波源及饋能系統(tǒng)，帶位于微波裂解爐中的攪拌器的軸封機械攪拌系統(tǒng)，液相產物收集和處理系統(tǒng)與氣相產物收集和處理系統(tǒng)中的液相產物出口相通，保護氣體可采用惰性氣體、如氮等。上述的微波裂解爐中有微波處理腔，位于微波處理腔內的隔熱筒，位于隔熱筒內的與隔熱筒復合的陶瓷筒料倉，微波處理腔與隔熱筒間有空腔，微波源及饋能系統(tǒng)中的位于微波處理腔壁上的若干個微波發(fā)生器及相應數量的微波耦合窗從側面分布式饋入微波裂解爐內，采用陶瓷筒料倉和隔熱筒保溫加熱，防止物料對材料腐蝕，有效適應內、外環(huán)境溫差，提高加熱效率，采用空腔可保證微波裂解爐中的溫度基本不變。上述的軸封機械攪拌系統(tǒng)還有裝攪拌器的攪拌器主軸，密封裝在攪拌器主軸和微波裂解爐體腔蓋板、腔底法蘭的上密封件、下密封件，通過調速傳動機構帶動攪拌器主軸保證物料在密封陶瓷筒料倉中均勻裂解的攪拌器電機。上述的生物質進料系統(tǒng)由物料立式提升機、物料水平輸送機、進料斗、與進料斗相通的微波進料器、裝于微波進料器和微波裂解爐上進料口間的進料管道上的進料閥門組成，生物質出料系統(tǒng)由裝于與出料口相通的出料管道上的出料閥門、微波出料器和振動出料輸送系統(tǒng)組成，保護氣體控制系統(tǒng)由與微波裂解爐上的保護氣體進口連通的保護氣體進口管道和閥門組成。上述的氣相產物收集和處理系統(tǒng)中有與微波裂解爐上的出氣口連通的出氣管道和裝在出氣管道上的閥門和與出氣管道連通的氣體綜合處理設備，氣體綜合處理設備中有含第一級裂解氣進口、第一級裂解氣出口和第一級焦油出口的第一級緩沖罐體，有含通過管道與第一級裂解氣出口連通的第二級裂解氣進口、第二級裂解氣出口和第二級焦油出口的第二級緩沖罐體，有含通過管道與第二級裂解氣出口連通的第三級裂解氣進口和第三級裂解氣出口的柴油吸收罐，有含通過管道與第三級裂解氣出口連通的裂解氣進口和裂解氣出口的堿液吸收罐。上述微波裂解爐和各個系統(tǒng)合理配置于主機架中，保證整個生物質微波裂解設備能根據生物質處理量大小連續(xù)循環(huán)運行或單爐間斷循環(huán)運行，微波裂解爐是利用微波能加熱技術，采用專門結構的加熱容器，在密閉條件下，對生物質進行低溫裂解處理。本發(fā)明采用頻率為M50MHZ或915MHz的工業(yè)微波加熱技術。其特點是微波直接作用于被加熱物體，使其由內而外同時快速升溫，具有快速加熱、熱效率高、熱慣性小、易于控制等優(yōu)點；同時，它還具有選擇性加熱，加熱過程中無污染的特點。利用微波加熱機理，通過準確控制生物質物料的裂解溫度，在氮氣保護的密閉條件下，實現物料充分裂解，
本發(fā)明有益效果是
1)、本發(fā)明方法是將生物質作為可再生新能源進行循環(huán)綜合利用，生物質處理成本低，
利用率高。2)、本發(fā)明采用了設計合理新穎的微波裂解爐結構由專用微波處理腔、陶瓷筒料倉和隔熱筒以及微波進料器、進料閥門、微波出料器、出料閥門輔以軸封機械攪拌系統(tǒng)組成了一個動態(tài)輸送的密閉容器結構，實現了生物質物料在密閉及安全狀態(tài)條件下輸入、裂解、 保溫及輸出整個過程的連續(xù)性運行。3)、本發(fā)明采用微波源及饋能系統(tǒng)以交叉極化方式，分多組以多點方式從微波裂解爐體的多邊側面饋能結構，不僅保證生物質物料裂解快速均勻，而且提高了微波源的使用壽命和家人效率。4)、本發(fā)明多點反饋準確微波控溫及保護氣體控制系統(tǒng)防爆結構，向微波裂解爐中輸送保護氣體(惰性氣體)保證在加熱不同階段氣體輸出與收集控制，以及熱解殘留物的有效利用。5)、本發(fā)明氣體收集和處理系統(tǒng)，能保證與本發(fā)明中生物質微波裂解循環(huán)綜合處理設備實現對生物質微波裂解中產生的氣相產物做綜合處理。6)、本發(fā)明液相產物收集和處理系統(tǒng)，能保證與本發(fā)明中生物質微波裂解循環(huán)綜合處理設備實現對生物質微波裂解中產生的液相產物做綜合處理。7)、本發(fā)明采用由保護氣體進口管道和閥門組成的保護氣體控制系統(tǒng)，能控制少量保護性氣體(比如氮N2氣)充入上述密封結構中，從而保證在整個生物質微波裂解過程中無有害氣體產生。本發(fā)明可采用公知測控溫(傳感器)系統(tǒng)和PLC總控制系統(tǒng)一起對生物質微波裂解循環(huán)綜合處理設備中的生物質預處理系統(tǒng)、微波裂解爐體系統(tǒng)、微波源及饋能系統(tǒng)、生物質進料系統(tǒng)、生物質出料系統(tǒng)、軸封機械攪拌系統(tǒng)、氣相產物收集和處理系統(tǒng)、液相產物收集和處理系統(tǒng)、保護氣體進口和控制系統(tǒng)等多參數完成閉環(huán)自動控制，實現整個生物質微波裂解過程的自動化運行。


圖1為本發(fā)明結構示意圖。圖2為生物質預處理系統(tǒng)示意圖。圖3為氣相產物收集與處理系統(tǒng)示意圖。圖4為液相產物收集與處理系統(tǒng)示意圖。
具體實施例方式
參見圖1，本實施例生物質微波裂解循環(huán)綜合處理設備，包括生物質預處理系統(tǒng)1、微波裂解爐體系統(tǒng)2、微波源及饋能系統(tǒng)3、生物質進料系統(tǒng)4、生物質出料系統(tǒng)5、軸封機械攪拌系統(tǒng)6、氣相產物收集和處理系統(tǒng)7、液相產物收集和處理系統(tǒng)8、保護氣體控制系統(tǒng)9、固相產物收集器12。上述微波裂解爐和各個系統(tǒng)合理配置于主機架13中，保證整個生物質微波裂解裝置能根據生物質處理量大小連續(xù)循環(huán)運行或單爐間斷循環(huán)運行。參見圖2，外購的生物質預處理系統(tǒng)1由分選機1一 1、破碎機1一2、壓塊機1一3、 烘干機1一 4組成。參見圖1，微波裂解爐2采用耐熱和耐腐蝕不銹鋼制成專用微波處理腔2— 1、腔內借助腔蓋板2—2、腔頂板2—3、腔底板2— 4、腔底法蘭2— 5、陶瓷筒料倉2— 6和隔熱筒2—7組成立式(或臥式)密閉結構；由陶瓷筒料倉2—6構成裝料爐體的單臺容積可根據產量要求從0.3立方米到5立方米。爐體頂部有進料口 2—8、出氣口 2—9、保護氣體進口 2 —10。爐體底部有出料口 2 —11，微波處理腔與隔熱筒間有環(huán)形空腔2 —12。爐體上部與由物料立式提升機4一1、物料水平輸送機4一2、進料斗4一3、外購微波進料器4一4、進料閥門4一5、和與進料口 2—8相通的進料管4一6組成的生物質進料系統(tǒng)4相連接。爐體底部出料口 2— 11與由出料管道5— 1、出料閥門5— 2、外購微波出料器5— 3和振動出料輸送系統(tǒng)5— 4組成的生物質出料系統(tǒng)6相連接。當系統(tǒng)以連續(xù)方式運行時，進料閥門4一5 和出料閥門5—2處于打開狀態(tài)，生物質物料通過調節(jié)物料立式提升機4一1和物料水平輸送機4一2、微波進料器4一4、微波出料器5— 3和軸封機械攪拌系統(tǒng)6的轉速實現定產連續(xù)運行。當系統(tǒng)以間斷方式運行時，首先打開進料閥門4一5，關閉出料閥門5—2，生物質物料通過調節(jié)物料立式提升機4一1和物料水平輸送機4一2、微波進料器4一4定量進入陶瓷筒料倉2—6，滿量時，關閉進料閥門4一5，使系統(tǒng)進入正常裂解運行。當裂解完成后，打開出料閥門5— 2和微波出料器5— 3實現單次定產間斷運行。固相產物經生物質出料系統(tǒng)進入固相產物收集器12。參見圖1，軸封機械攪拌系統(tǒng)6由攪拌器6—1、攪拌器主軸6—2、上密封件6—3、 下密封件6—4和攪拌器馬達及調速傳動機構6—5組成。攪拌器6—1為雙螺旋結構，保證物料在裂解過程中往復攪拌均勻與出料輸送，攪拌器主軸6—2和攪拌葉片同樣采用耐熱和耐腐蝕不銹鋼。軸兩端通過上密封件6—3和下密封件6—4設計為水冷軸封，在保證密閉的同時又防止微波泄漏；軸通過鏈條與電機和減速機構連接構成調速傳動機構電機6— 5，保證物料在密封陶瓷筒料倉2—6中均勻裂解和出料輸送。參見圖1，微波源及饋能系統(tǒng)3以交叉極化方式，分多組以多點方式從微波裂解爐 2的多邊側面饋入，其數量和分組根據處理量確定在2450MHz或915MHz頻段，微波輸出功率范圍5kw 500kw/2450MHz、或10 1000kw/915MHz ；每路微波由微波發(fā)生器3—1和專用的微波耦合窗3—2輸入裂解爐內，保證耦合窗3—2與爐體密封和隔離。每路微波可由公知的PLC控制系統(tǒng)11并通過公知的測控溫(傳感器、如溫度傳感器)系統(tǒng)10進行反饋控制，每路微波單獨可控，并與溫度傳感器形成反饋，以滿足裂解溫度控制的要求。參見圖1、圖3，氣相產物收集和處理系統(tǒng)7中有與微波裂解爐上的出氣口連通的出氣管道7— 2和裝在出氣管道上的閥門7— 1和與出氣管道連通的如圖3所示外購的氣體綜合處理設備7A。氣體綜合處理設備中有含第一級裂解氣進口 7—3、第一級裂解氣出口 7—4和第一級焦油出口 7—5的第一級緩沖罐體7—6，有含通過管道與第一級裂解氣出口連通的第二級裂解氣進口 7—7、第二級裂解氣出口 7—8和第二級焦油出口 7—9的第二級緩沖罐體7—10，有含通過管道與第二級裂解氣出口連通的第三級裂解氣進口 7— 11和第三級裂解氣出口 7—12的柴油吸收罐7—13，有含通過管道與第三級裂解氣出口連通的裂解氣進口 7—14和裂解氣出口 7—15的堿液吸收罐7 —16。第一、二級緩沖罐體內的多塊上、下折流冷卻板間隔排列。裂解氣在脫焦除塵設備中，進行一級冷卻降溫脫焦除塵處理，一級冷卻降溫脫焦除塵處理溫度大于焦油50°C軟化溫度。首先裂解氣通過第一級裂解氣進口 7—3進入第一級緩沖罐體7—6，經過折流冷卻板，折流冷卻板通過冷水供應及循環(huán)裝置來調整冷凝水的徑流及循環(huán)量，保證實現系統(tǒng)的溫度控制。通過第一焦油出口和焦油的收集裝置輸送冷凝脫出的焦油。為防止脫除的焦油和粉塵的混合物凝聚粘附于裝置的工作面及焦油收集機構，所以整個操作過程系統(tǒng)溫度不能低于焦油的軟化溫度50°C。該過程冷凝劑的循環(huán)徑流量根據系統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測溫度而調離整。
經第一級緩沖罐體進行一級冷卻降溫脫焦除塵處理后的裂解氣通過第一級裂解氣出口進入同樣結構的第二級緩沖罐體中，進行二級保溫脫焦除塵處理。二級保溫脫焦除塵處理溫度大于焦油50°C軟化溫度，裂解汽環(huán)境小于80°C。從第一級緩沖罐體出來的裂解汽已去除大部分焦油及粉塵；第二級脫焦的目的在于延長焦油的分離沉降時間，有效回收焦油和提高裂解汽的純度，由于從第一級緩沖罐體出來的裂解汽已經降溫，同第一級考慮系統(tǒng)運行的安全性原理一樣，第二級緩沖罐體的運行溫度亦不能低于50°C?；诖吮炯壊僮鞒到y(tǒng)要求保溫處理外，其循環(huán)的冷凝劑的溫度亦不能低于50°C，所以第二級緩沖罐體采用50-60°C的熱水作為循環(huán)冷凝劑。為杜絕焦油的二次揮發(fā)風險，整個環(huán)境溫度亦不能高于80°C。所以該過程熱水的循環(huán)徑流量根據系統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測溫度而調整。經第二級緩沖罐體進行二級脫焦除塵處理后的裂解氣，在柴油吸收罐進行脫焦處理。經兩級脫焦除塵的裂解汽脫焦、除塵率已高于98%，但為杜絕殘余焦油存在于燃料氣中，其再氣體燃燒過程中脫碳結垢，堵塞燒嘴的風險。對殘存的少量焦油的吸收采用柴油吸附法進行吸收。由于吸收量小，汽量不大。柴油吸收過程采用罐式裝置，氣體從吸收罐底部鼓入，頂部輸出，柴油在罐體底部與氣體充分接觸，達到粘附殘余焦油的目的。經三級脫焦處理后的裂解汽，在堿液吸收罐進行脫酸處理。脫酸處理后的氣相產物進行空氣分離處理，形成各種氣相產品，并分別利用。參見圖4，本發(fā)明中外購的液相產物收集和處理系統(tǒng)8中有循環(huán)水池8—1、水泵 8—2、熱解氣冷凝塔8— 3、粗焦油吸附泵8—4、儲存罐8—5、第一上料泵8—6、一級蒸餾設備8 —12、輕質油泵8 —11、油水分離器8— 9、加壓泵8— 8、油品調整罐8— 7、輕油儲存罐 8—10、第二上料泵8—13、二級蒸餾設備8—17、燃料油輸送泵8—16、二級油料凈化調理塔 8—14、燃料油儲存罐8—15、第三上料泵8—18、三級蒸餾設備8—22、次級燃油輸送泵8— 21、三級油料凈化調理塔8—20、燃料油儲存罐8—19，其工作過程如下
(1 )、微波裂解處理系統(tǒng)中液體送入熱解氣冷凝塔，進行冷凝處理，分離出裂解氣、焦油和水混合物，冷凝后分離出的裂解氣另行處理。首先將液體產物(微波裂解裂解爐產生的液氣混合物且經氣相產物和收集處理系統(tǒng)處理)送入熱解氣冷凝塔8—3，進行冷凝處理，分離出裂解氣、焦油和水混合物，裂解氣經熱解氣冷凝塔8—3上部回收另行處理，循環(huán)水池8—1內的水通過水泵8—2對熱解氣冷凝塔8— 3進行冷卻。(2)、將懸浮在焦油和水混合物上層的粗焦油送入粗焦油暫時儲存罐，焦油和水混合物下層的污水進入污水處理系統(tǒng)。該工藝步驟繼續(xù)在熱解氣冷凝塔8—3內進行，粗焦油經粗焦油吸附泵8—4送入儲存罐8—5內，下層的污水進入污水處理系統(tǒng)。本發(fā)明分離初的焦化污水，采用常規(guī)的沉淀+絮凝+生化處理的方法處理后達到一級水標準排放。(3)、將步驟(2)獲得的粗焦油進行一級蒸餾處理，蒸餾出的輕油進入油水分離器進行油、水分離，分離后的輕油進行加氫后保存，分離后的焦化污水進入污水處理系統(tǒng)。本發(fā)明步驟將儲存罐8—5內的粗焦油，經上料泵8—6送入一級蒸餾設備8—12， 經蒸餾設備8—12蒸餾出的含水輕油由輕質油泵8—11送入油水分離器8— 9進行油、水分離，分離后的輕油由加壓泵8— 8送入油品調整罐8— 7進行加氫或添加除嗅抗氧化劑處理，處理后送入輕油儲存罐8—10保存。(4)、一級蒸餾處理遺留的未餾出物，進行二級蒸餾處理，蒸餾出含有殘渣的燃料油，將含有殘渣的燃料油在凈化調理塔內進行添加除嗅抗氧化劑處理后，得到去除殘渣的燃料油。
該工藝步驟一級蒸餾設備8—12遺留的未餾出物經上料泵8—13送入二級蒸餾設備8—17進行二次蒸餾，餾出物經燃料油輸送泵8—16送入二級油料凈化調理塔8—14進行添加除嗅抗氧化劑處理后剩余殘渣從底部排出、其余為燃料油成品，送入燃料油儲存罐 8 —15儲存。(5)、二級蒸餾處理遺留的未餾出物，進行三級蒸餾處理，蒸餾出含有殘渣的次級燃料油，將含有殘渣的燃料油在凈化調理塔內進行添加除嗅抗氧化劑處理后，得到去除殘渣的次級燃料油。二級蒸餾設備8 —17遺留的未餾出物經上料泵8 —18送入三級蒸餾設備8 — 22 進行三次蒸餾，餾出物經次級燃料油輸送泵8—21送入三級油料凈化調理塔8—20進行添加除嗅抗氧化劑處理后剩余殘渣從底部排除、其余為燃料油成品，送入燃料油儲存罐8—19儲存。熱解氣冷凝塔采用循環(huán)水作為冷凝劑。降低工藝成本，由于冷卻用水可循環(huán)利用，減少資源消耗，一級蒸餾溫度為107—210°C，蒸餾溫度為210—300°C，三級蒸餾溫度為 330— 360 O。由于生物質微波裂解焦油具有的比重小于水約為0. 7-0. 8g. /cm3，粘度較小的特性。所以其從裂解汽中冷凝出來后，自然浮于容器的上層。所以油水分離極為簡單，只要定時從儲存容器的底部抽取焦化水，在油水分界面以上抽取懸浮物即可實現油水分離。該系統(tǒng)主要由密封收集儲槽和對應的輸送泵構成。組合式蒸餾設備
根據微波裂解焦油的化學成分及餾程分布特點，確定整個系統(tǒng)由組合式低溫蒸餾技術實現，油品的二次水分脫除及產品化回收與油品調配輸出幾部分構成。其中組合式蒸餾程采用三個溫度節(jié)點作為蒸餾操作的主控溫度，分別為
一級蒸餾，其回收目標為生產輕質發(fā)動機燃料油，該類油品可直接用于汽車等的燃料使用。其回收目標占總焦油量的四％左右。二級蒸餾，其目標生產熱值更高的粘度也更高的重質燃料油產品，其回收效率為占總焦油量的36%左右。三級蒸餾，其目標生產熱值高熱值的重質燃料油產品或作為化工產品進行出售。 其回收效率為占總焦油量的35%左右?？刹捎霉臏y控溫系統(tǒng)10和PLC控制系統(tǒng)11 一起對本發(fā)明生物質微波裂解循環(huán)綜合處理裝置中的生物質預處理系統(tǒng)1、微波裂解爐體2、微波源及饋能系統(tǒng)3、生物質進料系統(tǒng)4、生物質出料系統(tǒng)5、軸封機械攪拌系統(tǒng)6、氣相產物收集和處理系統(tǒng)7、固相產物收集器12、液相產物收集和處理系統(tǒng)8、保護氣體控制系統(tǒng)9等多參數完成閉環(huán)自動控制。參見圖1，保護氣體控制系統(tǒng)由與保護氣體進口連通的保護氣體進口管道9一1和裝于管道上的控制閥9一 2組成
本發(fā)明生物質微波裂解循環(huán)綜合處理方法包括以下步驟
1)將生物質物料送入如圖2所示的生物質預處理系統(tǒng)進行分選、破碎、壓塊和預干燥處理，將進料水分控制在20%以下；
2)向如圖1所示的微波裂解爐中加入惰性氣體(如N2)、除去微波裂解爐中的空氣，預處理后的物料送進微波裂解爐，在惰性氣體保護條件下加熱至150°C，去除殘余物理水分，實現生物質物料的干燥；
3)對干燥后的生物質物料升溫，將溫度控制在350°C至450°C，在惰性氣體(氮氣)保護條件下對生物質物料進行低溫微波裂解處理，產生大量可燃裂解氣相產物，固相產物，低溫微波處理時，微波包括M50MHz或915MHz頻段，微波輸出功率范圍5kw 500kw/2450MHz、 或 IOkw 1000kw/915MHz ；
4)將可燃裂體氣相產物依次進行一級冷卻降溫脫焦除塵處理、二級保溫脫焦除塵處理、三級脫焦處理、脫酸處理，然后對脫酸處理后的氣相產物進行空氣分離處理形成各種氣相產品并分別利用，對經一級冷卻降溫脫焦除塵處理的二級保溫脫焦除塵處理后的該相產物進行冷凝處理、蒸餾處理。上述的對可燃燒性物料生物質經微波裂解產生的氣相產物進入氣相產物收集和處理系統(tǒng)，其處理方法步驟如下
①將氣相產物送進入第一級緩沖罐體進行一級冷卻降溫脫焦除塵處理，溫度大于焦油 50°C軟化溫度；
②步驟①冷卻降溫脫焦除塵處理后得氣相產物進入第二級緩沖罐體，進行二級保溫脫焦除塵處理，二級保溫脫焦除塵處理溫度大于焦油50°C軟化溫度，環(huán)境溫度小于80°C ；第一、二級緩沖罐體中產生的液相產物通過管道進入如圖4所示的液相產物收集和處理系統(tǒng)；
③步驟②保溫脫焦除塵處理氣相產物，在柴油吸收罐進行脫焦處理；
④步驟③脫焦處理后的氣相產物，進行脫酸處理；
⑤步驟④脫酸處理后的氣相產物進行空氣分離處理，并分別利用。上述的液相產物進入液相產物收集和處理系統(tǒng)，其具體處理方法步驟如下
①生物質物料微波裂解處理系產生的液相產物，進行冷凝處理，分理出裂解氣、焦油和水混合物，冷凝后分離出的裂解氣另行處理；
②將懸浮物在焦油和水混合物上層的粗焦油送入粗焦油暫時儲存罐，焦油和水混合物下層的污水進入污水處理系統(tǒng)；
③將步驟②獲得的粗焦油進行一級蒸餾處理，對蒸餾出的輕油進行油、水分離，分離后的輕油進行加氫后保存，分離后的焦化污水進入污水處理系統(tǒng)，一級蒸餾處理溫度為 107 210°C ；
④一級蒸餾處理遺物的未餾出物，進行二級蒸餾處理，蒸餾出含有殘渣的燃料油，將含有殘渣的燃料油在凈化調理塔內進行添加除臭抗氧化劑后處理后，得到去除殘渣的燃料油；
⑤二級蒸餾處理遺物的未餾出物，進行三級蒸餾處理，蒸餾出含有殘渣的燃料油，將含有殘渣的燃料油在凈化調理塔內處理后，得到去除殘渣的次級燃料油，三級蒸餾處理溫度為 330 360"C。上述實施例是對本發(fā)明的上述內容作進一步的說明，但不應將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于上述實施例。凡基于上述內容所實現的技術均屬于本發(fā)明的范圍。
權利要求
1.物質微波裂解循環(huán)綜合處理方法，該方法包括以下步驟1)對生物質物料進行分選、破碎、壓塊和預干燥處理，將生物質物料水分控制在20%以下；2)向微波裂解爐中加入惰性氣體，除去微波裂解爐中的空氣，預處理后的生物質物料進入微波裂解爐，在惰性氣體保護條件下、加熱至150°C，去除殘余物理水分，實現生物質物料的干燥；3)對干燥后的生物質物料升溫，將溫度控制在350°C至450°C，在惰性氣體保護條件下對生物質物料進行低溫微波裂解處理，產生大量可燃裂解氣相產物、固相產物；4)對可燃裂解氣相產物依次進行一級冷卻降溫脫焦除塵處理、二級保溫脫焦除塵處理、三級脫焦處理、脫酸處理，然后對脫酸處理后的氣相產物進行空氣分離處理形成各種氣相產品并分別利用，對經一級冷卻降溫脫焦除塵處理和二級保溫脫焦除塵處理后的液相產物進行冷凝處理、蒸餾處理。
2.如權利要求1所述的生物質微波裂解循環(huán)綜合處理方法，其特征在于低溫微波處理時，微波包括M50MHz或915MHz頻段，微波輸出功率范圍5kw 500kw/2450MHz、或IOkw 1000kw/915MHz。
3.如權利要求1或2所述的生物質微波裂解循環(huán)綜合處理方法，其特征在于對生物質物料經微波裂解產生的氣相產物的具體處理方法步驟如下1)對氣相產物進行一級冷卻降溫脫焦除塵處理，溫度大于焦油50°C軟化溫度；2)經步驟1)冷卻降溫脫焦除塵處理后的氣相產物，進行二級保溫脫焦除塵處理，二級保溫脫焦除塵處理溫度大于焦油50°C軟化溫度，環(huán)境溫度小于80°C ；3)經步驟2)保溫脫焦除塵處理氣相產物，在柴油吸收罐進行脫焦處理；4)經步驟3)脫焦處理后的氣相產物，進行脫酸處理；5)經步驟4)脫酸處理后的氣相產物進行空氣分離處理，并分別利用。
4.如權利要求1或2所述的生物質微波裂解循環(huán)綜合處理方法，其特征在于對生物質物料經微波裂解產生的氣相產物經一、二級脫焦除塵處理后產生的液相產物的具體處理方法步驟如下1)將液相產物進行冷凝處理，分離出裂解氣、焦油和水混合物，冷凝后分離出的裂解氣另行處理；2)將懸浮在焦油和水混合物上層的粗焦油送入粗焦油暫時儲存罐，焦油和水混合物下層的污水進入污水處理系統(tǒng)；3)將步驟2)獲得的粗焦油進行一級蒸餾處理，對蒸餾出的輕油進行油、水分離，分離后的輕油進行加氫后保存，分離后的焦化污水進入污水處理系統(tǒng)，一級蒸餾處理溫度為 107 210°C ；4)對一級蒸餾處理遺物的未餾出物，進行二級蒸餾處理，蒸餾出含有殘渣的燃料油，將含有殘渣的燃料油在凈化調理塔內處理后，得到去除殘渣的燃料油，二級蒸餾處理溫度為 200 300 °C ；5)對二級蒸餾處理遺物的未餾出物，進行三級蒸餾處理，蒸餾出含有殘渣的燃料油，將含有殘渣的燃料油在凈化調理塔內處理后，得到去除殘渣的次級燃料油，三級蒸餾處理溫度為330 360°C。
5.如權利要求1所述的生物質微波裂解循環(huán)綜合處理設備，其特征在于包括生物質預處理系統(tǒng)(1)，有進料口( 2—8 )、出料口( 2— 11 )、保護氣體進口( 2—10 )、氣相產物出口 (2—9)的微波裂解爐(2)，與進料口相通的生物質進料系統(tǒng)(4)，與出料口相通的生物質出料系統(tǒng)(5)，與保護氣體進口相通的保護氣體控制系統(tǒng)(9)，與氣相產物出口相通的含液相產物出口的氣相產物收集和處理系統(tǒng)(8)，位于微波裂解爐上的微波源及饋能系統(tǒng)(3)，帶位于微波裂解爐中的攪拌器的軸封機械攪拌系統(tǒng)(6)，液相產物收集和處理系統(tǒng)(8)與氣相產物收集和處理系統(tǒng)中的液相產物出口相通。
6.如權利要求5所述的生物質微波裂解循環(huán)綜合處理設備，其特征在于微波裂解爐 (2)中有微波處理腔(2—1)，位于微波處理腔內的隔熱筒(2—7)，位于隔熱筒內的與隔熱筒復合的陶瓷筒料倉(2 — 6)，微波處理腔與隔熱筒間有空腔(2 —12)，微波源及饋能系統(tǒng)中的位于微波處理腔壁上的若干個微波發(fā)生器(3— 1)及相應數量的微波耦合窗(3—2 )從側面分布式饋入微波裂解爐內。
7.如權利要求5或6所述的生物質微波裂解循環(huán)綜合處理設備，其特征在于軸封機械攪拌系統(tǒng)(6 )中還有裝攪拌器(6— 1)的攪拌器主軸(6— 2 )，密封裝在攪拌器主軸和微波裂解爐腔蓋板(2— 2 )、腔底法蘭(2— 5 )上的上密封件(6— 3 )、下密封件(6— 4 )，通過調速傳動機構帶動攪拌器主軸保證物料在密封陶瓷筒料倉(2—6)中均勻裂解的攪拌器電機。
8.如權利要求5或6所述的生物質微波裂解循環(huán)綜合處理設備，其特征在于生物質進料系統(tǒng)(4)由物料立式提升機(4一1)、物料水平輸送機(4一2)、進料斗(4一3)、與進料斗相通的微波進料器(4一4)、裝于微波進料器和微波裂解爐上進料口間的進料管道(4一6)上的進料閥門(4一5)組成，生物質出料系統(tǒng)(5)由裝于與出料口相通的出料管道(5 — 1)上的出料閥門(5—2)、微波出料器(5—3)和振動出料輸送系統(tǒng)(5—4)組成，保護氣體控制系統(tǒng)(9)由與微波裂解爐上的保護氣體進口連通的保護氣體進口管道(9一1)和閥門(9一2) 組成。
9.如權利要求5或6所述的生物質微波裂解循環(huán)綜合處理設備，其特征在于氣相產物收集和處理系統(tǒng)(7)中有與微波裂解爐上的出氣口連通的出氣管道(7—2)和裝在出氣管道上的閥門(7 — 1)和與出氣管道連通的氣體綜合處理設備(7A)，氣體綜合處理設備中有含第一級裂解氣進口(7—3)、第一級裂解氣出口(7—4)和第一級焦油出口(7—5)的第一級緩沖罐體(7—6)，有含通過管道與第一級裂解氣出口連通的第二級裂解氣進口(7—7)、 第二級裂解氣出口(7—8)和第二級焦油出口(7—9)的第二級緩沖罐體(7—10)，有含通過管道與第二級裂解氣出口連通的第三級裂解氣進口(7—11)和第三級裂解氣出口(7—12) 的柴油吸收罐(7—13)，有含通過管道與第三級裂解氣出口連通的裂解氣進口(7—14)和裂解氣出口(7—15)的堿液吸收罐(7—16)。
全文摘要
本發(fā)明生物質微波裂解循綜合環(huán)處理方法，包括1)將生物質物料進行預干燥處理；2)預處理后的生物質物料進入微波熱解爐，去除殘余物理水分，干燥；3)在惰性氣體保護條件下對生物質物料進行低溫微波裂解處理，產生氣相產物、固相產物；4)對氣相產物依次進行一級冷卻降溫脫焦除塵處理、二級保溫脫焦除塵處理、三級脫焦處理、脫酸處理后，進行空氣分離處理形成各種氣相產品并分別利用，對脫焦除塵處理后的液相產物進行冷凝、蒸餾處理。本發(fā)明方法生物質處理成本低、利用率高。本發(fā)明還提供了生物質微波裂解循環(huán)處理設備。
文檔編號C10K1/00GK102311743SQ20111024640
公開日2012年1月11日 申請日期2011年8月25日 優(yōu)先權日2011年8月25日
發(fā)明者刁宇, 季天仁, 季宇, 朱娜 申請人:刁宇, 季天仁, 季宇, 朱娜