CN102311743A

CN102311743A - 生物质微波裂解循环综合处理方法和设备

Info

Publication number: CN102311743A
Application number: CN201110246402A
Authority: CN
Inventors: 季天仁; 季宇; 刁宇; 朱娜
Original assignee: Individual
Current assignee: Chengdu Newman-Hueray Microwave Technology Co Ltd; Diao Yu; Ji Tianren; Ji Yu; Zhu Na
Priority date: 2011-08-25
Filing date: 2011-08-25
Publication date: 2012-01-11

Abstract

本发明生物质微波裂解循综合环处理方法，包括：1）将生物质物料进行预干燥处理；2）预处理后的生物质物料进入微波热解炉，去除残余物理水分，干燥；3）在惰性气体保护条件下对生物质物料进行低温微波裂解处理，产生气相产物、固相产物；4）对气相产物依次进行一级冷却降温脱焦除尘处理、二级保温脱焦除尘处理、三级脱焦处理、脱酸处理后，进行空气分离处理形成各种气相产品并分别利用，对脱焦除尘处理后的液相产物进行冷凝、蒸馏处理。本发明方法生物质处理成本低、利用率高。本发明还提供了生物质微波裂解循环处理设备。

Description

生物质微波裂解循环综合处理方法和设备

技术领域

本发明属于新能源行业中的生物质处理，特别涉及的是一种生物质微波裂解循环综合处理方法及设备。

背景技术：

现有生物质资源化工艺技术

主要分为：

1、直接燃烧技术：炉灶燃烧技术、锅炉燃烧技术、致密成型技术、垃圾焚烧技术

2、物化转换技术：木材干馏技术、热解制油技术、热解气化技术。热解气化技术按原料分为木材热解气化技术、稻壳热解气化技术、农作物秸秆热解气化技术，按工艺形式分为上吸式固定床热解气化工艺、下吸矢固定床热解气化工艺、流化床式热解气化工艺

3、生化转换技术：填埋制气与堆肥、制取乙醇技术、小型家用沼气池技术、大中型厌氧消化技术。大中型厌氧消化技术又可分为禽畜粪便厌氧消化技术和工业有机废水厌氧消化技术

4、植物油技术

由于现有生物质能源技术大部分是单方面利用生物质能，存在利用率低，处理成本高，经济效益低的问题。

现有生物质裂解处理装置主要利用电加热或其它高热源对生物质加热或自焚烧处理，其装置结构主要有炉式、罐式、管式等几种，其主要存在的缺点和问题是：

1、裂解处理温度较高，一般在800度以上，且处理过程中温度不易控制；

2、处理时间较长，通常一次处理时间在1～2小时；

3、如采用电加热或其它热源进行热解，其能耗较高；

4、热解过程容易结焦，热解后产物易形成胶状粘连，残留物碳值较低，利用率低。

发明内容：

本发明的目的是为了克服以上不足，提供一种生物质作为可再生新能源的循环综合利用的生物质处理成本低、利用率高的生物质微波裂解循环综合处理方法。

本发明的另一个目的是为了提供一种生物质微波裂解循环综合处理设备。

本发明的目的是这样来实现的：

本发明生物质微波裂解循环处理方法，该方法包括以下步骤

1）对生物质物料进行分选、破碎、压块和预干燥处理，将生物质物料水分控制在20%以下；

2）向微波裂解中加入惰性气体、除去微波裂解炉中的空气，预处理后的生物质物料进入微波裂解炉，在惰性气体保护条件下加热至150℃，去除残余物理水分，实现生物质物料的干燥；

3）对干燥后的生物质物料升温，将温度控制在350℃至450℃，在惰性气体保护条件下对生物质物料进行低温微波裂解处理，产生大量可燃裂解气相产物、（以城市居民生活垃圾为例，裂解出的气相产物有一氧化碳（CO）、甲烷（CH₄）、乙炔（C₂H₂）、乙烯（C₂H₄）、乙烷（C₂H₆）、丙烯+丙烷（C₃H6+C₃H₈）、正丁烷（C₄H₁₀）、异丁烷（C₄H₁₀）二氧化碳（CO₂）、氮气（N₂）、氧气(O₂)等，以农林废弃物秸秆为例，裂解出气相产物有一氧化碳（CO）、甲烷（CH₄）、乙炔（C₂H₂）等，以不同生物质为原料进行裂解，所得气相产物不同）、固相产物（以城市居民生活垃圾为例，固相产物主要为含硅钙成分较高的硅钙板，另有部分炭可经简单加工制备活性碳；以不同生物质为原料进行裂解，所得固相产物不同）；

4）对可燃裂解气相产物依次进行一级冷却降温脱焦除尘处理、二级保温脱焦除尘处理、三级脱焦处理、脱酸处理，然后对脱酸处理后的气相产物进行空气分离处理形成各种气相产品（因生物质原料不同，得到的气相产品也不同，如秸杆经处理后得到的气相产品主要为CH₄，城市生活垃圾经处理后产生的气相产品主要为CH₄、CO、CO₂、C₂H₂，C₂H₄，C₃H₆等）并分别利用，对经一级冷却降温脱焦除尘处理的二级保温脱焦除尘处理后的液相产物进行冷凝处理、蒸馏处理。

上述的方法中低温微波处理时，微波包括2450MHz或915MHz频段，微波输出功率范围5kw ～ 500kw/2450MHz、或10 kw～1000kw/915MHz。

上述的方法中对生物质物料经微波裂解产生的气相产物的具体处理方法步骤如下：

1）对气相产物进行一级冷却降温脱焦除尘处理，温度大于焦油50℃软化温度；

2）经步骤1）冷却降温脱焦除尘处理后的气相产物，进行二级保温脱焦除尘处理，二级保温脱焦除尘处理温度大于焦油50℃软化温度，环境温度小于80℃；

3）经步骤2）保温脱焦除尘处理气相产物，在柴油吸收罐进行脱焦处理；

4）经步骤3）脱焦处理后的气相产物，进行脱酸处理；

5）经步骤4）脱酸处理后的气相产物进行空气分离处理，并分别利用。

上述的方法中对生物质物料经微波裂解产生的气相产物经一、二级脱焦除尘处理后产生的液相产物的具体处理方法步骤如下：

1）将液相产物进行冷凝处理，分理出裂解气、焦油和水混合物，冷凝后分离出的裂解气另行处理；

2）将悬浮在焦油和水混合物上层的粗焦油送入粗焦油暂时储存罐，焦油和水混合物下层的污水进入污水处理系统；

3）将步骤2）获得的粗焦油进行一级蒸馏处理，对蒸馏出的轻油进行油、水分离，分离后的轻油进行加氢保存，分离后的焦化污水进入污水处理系统，一级蒸馏处理温度为107～210℃；

4）对一级蒸馏处理遗物的未馏出物，进行二级蒸馏处理，蒸馏出含有残渣的燃料油，将含有残渣的燃料油在净化调理塔内进行添加除臭抗氧化剂后处理后，得到去除残渣的燃料油，二级蒸馏处理温度为200～300℃；

5）对二级蒸馏处理遗物的未馏出物，进行三级蒸馏处理，蒸馏出含有残渣的燃料油，将含有残渣的燃料油在净化调理塔内处理后，得到去除残渣的次级燃料油，三级蒸馏处理温度为330～360℃。

本发明生物质微波裂解循环处理设备包括生物质预处理系统，有进料口、出料口、保护气体进口、气相产物出口的微波裂解炉，与进料口相通的生物质进料系统、与出料口相通的生物质出料系统、与保护气体进口相通的保护气体控制系统、与气相产物出口相通的含液相产物出口的气相产物收集和处理系统，位于微波裂解炉上的微波源及馈能系统，带位于微波裂解炉中的搅拌器的轴封机械搅拌系统，液相产物收集和处理系统与气相产物收集和处理系统中的液相产物出口相通，保护气体可采用惰性气体、如氮等。

上述的微波裂解炉中有微波处理腔，位于微波处理腔内的隔热筒，位于隔热筒内的与隔热筒复合的陶瓷筒料仓，微波处理腔与隔热筒间有空腔，微波源及馈能系统中的位于微波处理腔壁上的若干个微波发生器及相应数量的微波耦合窗从侧面分布式馈入微波裂解炉内，采用陶瓷筒料仓和隔热筒保温加热，防止物料对材料腐蚀，有效适应内、外环境温差，提高加热效率，采用空腔可保证微波裂解炉中的温度基本不变。

上述的轴封机械搅拌系统还有装搅拌器的搅拌器主轴，密封装在搅拌器主轴和微波裂解炉体腔盖板、腔底法兰的上密封件、下密封件，通过调速传动机构带动搅拌器主轴保证物料在密封陶瓷筒料仓中均匀裂解的搅拌器电机。

上述的生物质进料系统由物料立式提升机、物料水平输送机、进料斗、与进料斗相通的微波进料器、装于微波进料器和微波裂解炉上进料口间的进料管道上的进料阀门组成，生物质出料系统由装于与出料口相通的出料管道上的出料阀门、微波出料器和振动出料输送系统组成，保护气体控制系统由与微波裂解炉上的保护气体进口连通的保护气体进口管道和阀门组成。

上述的气相产物收集和处理系统中有与微波裂解炉上的出气口连通的出气管道和装在出气管道上的阀门和与出气管道连通的气体综合处理设备，气体综合处理设备中有含第一级裂解气进口、第一级裂解气出口和第一级焦油出口的第一级缓冲罐体，有含通过管道与第一级裂解气出口连通的第二级裂解气进口、第二级裂解气出口和第二级焦油出口的第二级缓冲罐体，有含通过管道与第二级裂解气出口连通的第三级裂解气进口和第三级裂解气出口的柴油吸收罐，有含通过管道与第三级裂解气出口连通的裂解气进口和裂解气出口的碱液吸收罐。

上述微波裂解炉和各个系统合理配置于主机架中，保证整个生物质微波裂解设备能根据生物质处理量大小连续循环运行或单炉间断循环运行，微波裂解炉是利用微波能加热技术，采用专门结构的加热容器，在密闭条件下，对生物质进行低温裂解处理。

本发明采用频率为2450MHz或915MHz的工业微波加热技术。其特点是：微波直接作用于被加热物体，使其由内而外同时快速升温，具有快速加热、热效率高、热惯性小、易于控制等优点；同时，它还具有选择性加热，加热过程中无污染的特点。利用微波加热机理，通过准确控制生物质物料的裂解温度，在氮气保护的密闭条件下，实现物料充分裂解，

本发明有益效果是：

1）、本发明方法是将生物质作为可再生新能源进行循环综合利用，生物质处理成本低，利用率高。

2）、本发明采用了设计合理新颖的微波裂解炉结构：由专用微波处理腔、陶瓷筒料仓和隔热筒以及微波进料器、进料阀门、微波出料器、出料阀门辅以轴封机械搅拌系统组成了一个动态输送的密闭容器结构，实现了生物质物料在密闭及安全状态条件下输入、裂解、保温及输出整个过程的连续性运行。

3）、本发明采用微波源及馈能系统以交叉极化方式，分多组以多点方式从微波裂解炉体的多边侧面馈能结构，不仅保证生物质物料裂解快速均匀，而且提高了微波源的使用寿命和家人效率。

4）、本发明多点反馈准确微波控温及保护气体控制系统防爆结构，向微波裂解炉中输送保护气体（惰性气体）保证在加热不同阶段气体输出与收集控制，以及热解残留物的有效利用。

5）、本发明气体收集和处理系统，能保证与本发明中生物质微波裂解循环综合处理设备实现对生物质微波裂解中产生的气相产物做综合处理。

6）、本发明液相产物收集和处理系统，能保证与本发明中生物质微波裂解循环综合处理设备实现对生物质微波裂解中产生的液相产物做综合处理。

7）、本发明采用由保护气体进口管道和阀门组成的保护气体控制系统，能控制少量保护性气体（比如氮N₂气）充入上述密封结构中，从而保证在整个生物质微波裂解过程中无有害气体产生。

本发明可采用公知测控温（传感器）系统和PLC总控制系统一起对生物质微波裂解循环综合处理设备中的生物质预处理系统、微波裂解炉体系统、微波源及馈能系统、生物质进料系统、生物质出料系统、轴封机械搅拌系统、气相产物收集和处理系统、液相产物收集和处理系统、保护气体进口和控制系统等多参数完成闭环自动控制，实现整个生物质微波裂解过程的自动化运行。

附图说明：

图1为本发明结构示意图。

图2为生物质预处理系统示意图。

图3为气相产物收集与处理系统示意图。

图4为液相产物收集与处理系统示意图。

具体实施方式：

参见图1，本实施例生物质微波裂解循环综合处理设备，包括生物质预处理系统1、微波裂解炉体系统2、微波源及馈能系统3、生物质进料系统4、生物质出料系统5、轴封机械搅拌系统6、气相产物收集和处理系统7、液相产物收集和处理系统8、保护气体控制系统9、固相产物收集器12。上述微波裂解炉和各个系统合理配置于主机架13中，保证整个生物质微波裂解装置能根据生物质处理量大小连续循环运行或单炉间断循环运行。

参见图2，外购的生物质预处理系统1由分选机1—1、破碎机1—2、压块机1—3、烘干机1—4组成。

参见图1，微波裂解炉2采用耐热和耐腐蚀不锈钢制成专用微波处理腔2—1、腔内借助腔盖板2—2、腔顶板2—3、腔底板2—4、腔底法兰2—5、陶瓷筒料仓2—6和隔热筒2—7组成立式（或卧式）密闭结构；由陶瓷筒料仓2—6构成装料炉体的单台容积可根据产量要求从0.3立方米到5立方米。炉体顶部有进料口2—8、出气口2—9、保护气体进口2—10。炉体底部有出料口2—11，微波处理腔与隔热筒间有环形空腔2—12。炉体上部与由物料立式提升机4—1、物料水平输送机4—2、进料斗4—3、外购微波进料器4—4、进料阀门4—5、和与进料口2—8相通的进料管4—6组成的生物质进料系统4相连接。炉体底部出料口2—11与由出料管道5—1、出料阀门5—2、外购微波出料器5—3和振动出料输送系统5—4组成的生物质出料系统6相连接。当系统以连续方式运行时，进料阀门4—5和出料阀门5—2处于打开状态，生物质物料通过调节物料立式提升机4—1和物料水平输送机4—2、微波进料器4—4、微波出料器5—3和轴封机械搅拌系统6的转速实现定产连续运行。当系统以间断方式运行时，首先打开进料阀门4—5，关闭出料阀门5—2，生物质物料通过调节物料立式提升机4—1和物料水平输送机4—2、微波进料器4—4定量进入陶瓷筒料仓2—6，满量时，关闭进料阀门4—5，使系统进入正常裂解运行。当裂解完成后，打开出料阀门5—2和微波出料器5—3实现单次定产间断运行。固相产物经生物质出料系统进入固相产物收集器12。

参见图1，轴封机械搅拌系统6由搅拌器6—1、搅拌器主轴6—2、上密封件6—3、下密封件6—4和搅拌器马达及调速传动机构6—5组成。搅拌器6—1为双螺旋结构，保证物料在裂解过程中往复搅拌均匀与出料输送，搅拌器主轴6—2和搅拌叶片同样采用耐热和耐腐蚀不锈钢。轴两端通过上密封件6—3和下密封件6—4设计为水冷轴封，在保证密闭的同时又防止微波泄漏；轴通过链条与电机和减速机构连接构成调速传动机构电机6—5，保证物料在密封陶瓷筒料仓2—6中均匀裂解和出料输送。

参见图1，微波源及馈能系统3以交叉极化方式，分多组以多点方式从微波裂解炉2的多边侧面馈入，其数量和分组根据处理量确定在2450MHz或915MHz频段，微波输出功率范围5kw～ 500kw/2450MHz、或10～1000kw/915MHz；每路微波由微波发生器3—1和专用的微波耦合窗3—2输入裂解炉内，保证耦合窗3—2与炉体密封和隔离。每路微波可由公知的PLC控制系统11并通过公知的测控温（传感器、如温度传感器）系统10进行反馈控制，每路微波单独可控，并与温度传感器形成反馈，以满足裂解温度控制的要求。

参见图1、图3，气相产物收集和处理系统7中有与微波裂解炉上的出气口连通的出气管道7—2和装在出气管道上的阀门7—1和与出气管道连通的如图3所示外购的气体综合处理设备7A。气体综合处理设备中有含第一级裂解气进口7—3、第一级裂解气出口7—4和第一级焦油出口7—5的第一级缓冲罐体7—6，有含通过管道与第一级裂解气出口连通的第二级裂解气进口7—7、第二级裂解气出口7—8和第二级焦油出口7—9的第二级缓冲罐体7—10，有含通过管道与第二级裂解气出口连通的第三级裂解气进口7—11和第三级裂解气出口7—12的柴油吸收罐7—13，有含通过管道与第三级裂解气出口连通的裂解气进口7—14和裂解气出口7—15的碱液吸收罐7—16。第一、二级缓冲罐体内的多块上、下折流冷却板间隔排列。

裂解气在脱焦除尘设备中，进行一级冷却降温脱焦除尘处理，一级冷却降温脱焦除尘处理温度大于焦油50℃软化温度。

首先裂解气通过第一级裂解气进口7—3进入第一级缓冲罐体7—6，经过折流冷却板，折流冷却板通过冷水供应及循环装置来调整冷凝水的径流及循环量，保证实现系统的温度控制。通过第一焦油出口和焦油的收集装置输送冷凝脱出的焦油。为防止脱除的焦油和粉尘的混合物凝聚粘附于装置的工作面及焦油收集机构，所以整个操作过程系统温度不能低于焦油的软化温度50℃。该过程冷凝剂的循环径流量根据系统的环境监测温度而调整。

经第一级缓冲罐体进行一级冷却降温脱焦除尘处理后的裂解气通过第一级裂解气出口进入同样结构的第二级缓冲罐体中，进行二级保温脱焦除尘处理。二级保温脱焦除尘处理温度大于焦油50℃软化温度，裂解汽环境小于80℃。从第一级缓冲罐体出来的裂解汽已去除大部分焦油及粉尘；第二级脱焦的目的在于延长焦油的分离沉降时间，有效回收焦油和提高裂解汽的纯度，由于从第一级缓冲罐体出来的裂解汽已经降温，同第一级考虑系统运行的安全性原理一样，第二级缓冲罐体的运行温度亦不能低于50℃。基于此本级操作除系统要求保温处理外，其循环的冷凝剂的温度亦不能低于50℃，所以第二级缓冲罐体采用50-60℃的热水作为循环冷凝剂。为杜绝焦油的二次挥发风险，整个环境温度亦不能高于80℃。所以该过程热水的循环径流量根据系统的环境监测温度而调整。

经第二级缓冲罐体进行二级脱焦除尘处理后的裂解气，在柴油吸收罐进行脱焦处理。

经两级脱焦除尘的裂解汽脱焦、除尘率已高于98%，但为杜绝残余焦油存在于燃料气中，其再气体燃烧过程中脱碳结垢，堵塞烧嘴的风险。对残存的少量焦油的吸收采用柴油吸附法进行吸收。由于吸收量小，汽量不大。柴油吸收过程采用罐式装置，气体从吸收罐底部鼓入，顶部输出，柴油在罐体底部与气体充分接触，达到粘附残余焦油的目的。

经三级脱焦处理后的裂解汽，在碱液吸收罐进行脱酸处理。脱酸处理后的气相产物进行空气分离处理，形成各种气相产品，并分别利用。

参见图4，本发明中外购的液相产物收集和处理系统8中有循环水池8—1、水泵8—2、热解气冷凝塔8—3、粗焦油吸附泵8—4、储存罐8—5、第一上料泵8—6、一级蒸馏设备8—12、轻质油泵8—11、油水分离器8—9、加压泵8—8、油品调整罐8—7、轻油储存罐8—10、第二上料泵8—13、二级蒸馏设备8—17、燃料油输送泵8—16、二级油料净化调理塔8—14、燃料油储存罐8—15、第三上料泵8—18、三级蒸馏设备8—22、次级燃油输送泵8—21、三级油料净化调理塔8—20、燃料油储存罐8—19，其工作过程如下：

（1）、微波裂解处理系统中液体送入热解气冷凝塔，进行冷凝处理，分离出裂解气、焦油和水混合物，冷凝后分离出的裂解气另行处理。

首先将液体产物（微波裂解裂解炉产生的液气混合物且经气相产物和收集处理系统处理）送入热解气冷凝塔8—3，进行冷凝处理，分离出裂解气、焦油和水混合物，裂解气经热解气冷凝塔8—3上部回收另行处理，循环水池8—1内的水通过水泵8—2对热解气冷凝塔8—3进行冷却。

（2）、将悬浮在焦油和水混合物上层的粗焦油送入粗焦油暂时储存罐，焦油和水混合物下层的污水进入污水处理系统。

该工艺步骤继续在热解气冷凝塔8—3内进行，粗焦油经粗焦油吸附泵8—4送入储存罐8—5内，下层的污水进入污水处理系统。本发明分离初的焦化污水，采用常规的沉淀+絮凝+生化处理的方法处理后达到一级水标准排放。

（3）、将步骤（2）获得的粗焦油进行一级蒸馏处理，蒸馏出的轻油进入油水分离器进行油、水分离，分离后的轻油进行加氢后保存，分离后的焦化污水进入污水处理系统。

本发明步骤将储存罐8—5内的粗焦油，经上料泵8—6送入一级蒸馏设备8—12，经蒸馏设备8—12蒸馏出的含水轻油由轻质油泵8—11送入油水分离器8—9进行油、水分离，分离后的轻油由加压泵8—8送入油品调整罐8—7进行加氢或添加除嗅抗氧化剂处理，处理后送入轻油储存罐8—10保存。

（4）、一级蒸馏处理遗留的未馏出物，进行二级蒸馏处理，蒸馏出含有残渣的燃料油，将含有残渣的燃料油在净化调理塔内进行添加除嗅抗氧化剂处理后，得到去除残渣的燃料油。

该工艺步骤一级蒸馏设备8—12遗留的未馏出物经上料泵8—13送入二级蒸馏设备8—17进行二次蒸馏，馏出物经燃料油输送泵8—16送入二级油料净化调理塔8—14进行添加除嗅抗氧化剂处理后剩余残渣从底部排出、其余为燃料油成品，送入燃料油储存罐8—15储存。

（5）、二级蒸馏处理遗留的未馏出物，进行三级蒸馏处理，蒸馏出含有残渣的次级燃料油，将含有残渣的燃料油在净化调理塔内进行添加除嗅抗氧化剂处理后，得到去除残渣的次级燃料油。

二级蒸馏设备8—17遗留的未馏出物经上料泵8—18送入三级蒸馏设备8—22进行三次蒸馏，馏出物经次级燃料油输送泵8—21送入三级油料净化调理塔8—20进行添加除嗅抗氧化剂处理后剩余残渣从底部排除、其余为燃料油成品，送入燃料油储存罐8—19储存。

热解气冷凝塔采用循环水作为冷凝剂。降低工艺成本，由于冷却用水可循环利用，减少资源消耗，一级蒸馏温度为107—210℃，蒸馏温度为210—300℃，三级蒸馏温度为330—360℃。

由于生物质微波裂解焦油具有的比重小于水约为0.7-0.8g./cm3，粘度较小的特性。所以其从裂解汽中冷凝出来后，自然浮于容器的上层。所以油水分离极为简单，只要定时从储存容器的底部抽取焦化水，在油水分界面以上抽取悬浮物即可实现油水分离。该系统主要由密封收集储槽和对应的输送泵构成。

组合式蒸馏设备

根据微波裂解焦油的化学成分及馏程分布特点，确定整个系统由组合式低温蒸馏技术实现，油品的二次水分脱除及产品化回收与油品调配输出几部分构成。

其中组合式蒸馏程采用三个温度节点作为蒸馏操作的主控温度，分别为：

一级蒸馏，其回收目标为：生产轻质发动机燃料油，该类油品可直接用于汽车等的燃料使用。其回收目标占总焦油量的29%左右。

二级蒸馏，其目标生产热值更高的粘度也更高的重质燃料油产品，其回收效率为占总焦油量的36%左右。

三级蒸馏，其目标生产热值高热值的重质燃料油产品或作为化工产品进行出售。其回收效率为占总焦油量的35%左右。

可采用公知的测控温系统10和PLC控制系统11一起对本发明生物质微波裂解循环综合处理装置中的生物质预处理系统1、微波裂解炉体2、微波源及馈能系统3、生物质进料系统4、生物质出料系统5、轴封机械搅拌系统6、气相产物收集和处理系统7、固相产物收集器12、液相产物收集和处理系统8、保护气体控制系统9等多参数完成闭环自动控制。

参见图1，保护气体控制系统由与保护气体进口连通的保护气体进口管道9—1和装于管道上的控制阀9—2组成

本发明生物质微波裂解循环综合处理方法包括以下步骤：

1）将生物质物料送入如图2所示的生物质预处理系统进行分选、破碎、压块和预干燥处理，将进料水分控制在20%以下；

2）向如图1所示的微波裂解炉中加入惰性气体（如N₂）、除去微波裂解炉中的空气，预处理后的物料送进微波裂解炉，在惰性气体保护条件下加热至150℃，去除残余物理水分，实现生物质物料的干燥；

3）对干燥后的生物质物料升温，将温度控制在350℃至450℃，在惰性气体（氮气）保护条件下对生物质物料进行低温微波裂解处理，产生大量可燃裂解气相产物，固相产物，低温微波处理时，微波包括2450MHz或915MHz频段，微波输出功率范围5kw～ 500kw/2450MHz、或10kw～1000kw/915MHz；

4）将可燃裂体气相产物依次进行一级冷却降温脱焦除尘处理、二级保温脱焦除尘处理、三级脱焦处理、脱酸处理，然后对脱酸处理后的气相产物进行空气分离处理形成各种气相产品并分别利用，对经一级冷却降温脱焦除尘处理的二级保温脱焦除尘处理后的该相产物进行冷凝处理、蒸馏处理。

上述的对可燃烧性物料生物质经微波裂解产生的气相产物进入气相产物收集和处理系统，其处理方法步骤如下：

①将气相产物送进入第一级缓冲罐体进行一级冷却降温脱焦除尘处理，温度大于焦油50℃软化温度；

②步骤①冷却降温脱焦除尘处理后得气相产物进入第二级缓冲罐体，进行二级保温脱焦除尘处理，二级保温脱焦除尘处理温度大于焦油50℃软化温度，环境温度小于80℃；第一、二级缓冲罐体中产生的液相产物通过管道进入如图4所示的液相产物收集和处理系统；

③步骤②保温脱焦除尘处理气相产物，在柴油吸收罐进行脱焦处理；

④步骤③脱焦处理后的气相产物，进行脱酸处理；

⑤步骤④脱酸处理后的气相产物进行空气分离处理，并分别利用。

上述的液相产物进入液相产物收集和处理系统，其具体处理方法步骤如下：

①生物质物料微波裂解处理系产生的液相产物，进行冷凝处理，分理出裂解气、焦油和水混合物，冷凝后分离出的裂解气另行处理；

②将悬浮物在焦油和水混合物上层的粗焦油送入粗焦油暂时储存罐，焦油和水混合物下层的污水进入污水处理系统；

③将步骤②获得的粗焦油进行一级蒸馏处理，对蒸馏出的轻油进行油、水分离，分离后的轻油进行加氢后保存,分离后的焦化污水进入污水处理系统,一级蒸馏处理温度为107～210℃；

④一级蒸馏处理遗物的未馏出物，进行二级蒸馏处理，蒸馏出含有残渣的燃料油，将含有残渣的燃料油在净化调理塔内进行添加除臭抗氧化剂后处理后，得到去除残渣的燃料油；

⑤二级蒸馏处理遗物的未馏出物，进行三级蒸馏处理，蒸馏出含有残渣的燃料油，将含有残渣的燃料油在净化调理塔内处理后，得到去除残渣的次级燃料油，三级蒸馏处理温度为330～360℃。

上述实施例是对本发明的上述内容作进一步的说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于上述实施例。凡基于上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

Claims

1.物质微波裂解循环综合处理方法，该方法包括以下步骤

2）向微波裂解炉中加入惰性气体，除去微波裂解炉中的空气，预处理后的生物质物料进入微波裂解炉，在惰性气体保护条件下、加热至150℃，去除残余物理水分，实现生物质物料的干燥；

3）对干燥后的生物质物料升温，将温度控制在350℃至450℃，在惰性气体保护条件下对生物质物料进行低温微波裂解处理，产生大量可燃裂解气相产物、固相产物；

4）对可燃裂解气相产物依次进行一级冷却降温脱焦除尘处理、二级保温脱焦除尘处理、三级脱焦处理、脱酸处理，然后对脱酸处理后的气相产物进行空气分离处理形成各种气相产品并分别利用，对经一级冷却降温脱焦除尘处理和二级保温脱焦除尘处理后的液相产物进行冷凝处理、蒸馏处理。

2.如权利要求1所述的生物质微波裂解循环综合处理方法，其特征在于低温微波处理时，微波包括2450MHz或915MHz频段，微波输出功率范围5kw～ 500kw/2450MHz、或10kw～1000kw/915MHz。

3.如权利要求1或2所述的生物质微波裂解循环综合处理方法，其特征在于对生物质物料经微波裂解产生的气相产物的具体处理方法步骤如下：

4）经步骤3）脱焦处理后的气相产物，进行脱酸处理；

4.如权利要求1或2所述的生物质微波裂解循环综合处理方法，其特征在于对生物质物料经微波裂解产生的气相产物经一、二级脱焦除尘处理后产生的液相产物的具体处理方法步骤如下：

1）将液相产物进行冷凝处理，分离出裂解气、焦油和水混合物，冷凝后分离出的裂解气另行处理；

3）将步骤2）获得的粗焦油进行一级蒸馏处理，对蒸馏出的轻油进行油、水分离，分离后的轻油进行加氢后保存，分离后的焦化污水进入污水处理系统，一级蒸馏处理温度为107～210℃；

4）对一级蒸馏处理遗物的未馏出物，进行二级蒸馏处理，蒸馏出含有残渣的燃料油，将含有残渣的燃料油在净化调理塔内处理后，得到去除残渣的燃料油，二级蒸馏处理温度为200～300℃；

5.如权利要求1所述的生物质微波裂解循环综合处理设备，其特征在于包括生物质预处理系统（1），有进料口（2—8）、出料口（2—11）、保护气体进口（2—10）、气相产物出口（2—9）的微波裂解炉（2），与进料口相通的生物质进料系统（4），与出料口相通的生物质出料系统（5），与保护气体进口相通的保护气体控制系统（9），与气相产物出口相通的含液相产物出口的气相产物收集和处理系统（8），位于微波裂解炉上的微波源及馈能系统（3），带位于微波裂解炉中的搅拌器的轴封机械搅拌系统（6），液相产物收集和处理系统（8）与气相产物收集和处理系统中的液相产物出口相通。

6.如权利要求5所述的生物质微波裂解循环综合处理设备，其特征在于微波裂解炉（2）中有微波处理腔（2—1），位于微波处理腔内的隔热筒（2—7），位于隔热筒内的与隔热筒复合的陶瓷筒料仓（2—6），微波处理腔与隔热筒间有空腔（2—12），微波源及馈能系统中的位于微波处理腔壁上的若干个微波发生器（3—1）及相应数量的微波耦合窗（3—2）从侧面分布式馈入微波裂解炉内。

7.如权利要求5或6所述的生物质微波裂解循环综合处理设备，其特征在于轴封机械搅拌系统（6）中还有装搅拌器（6—1）的搅拌器主轴（6—2），密封装在搅拌器主轴和微波裂解炉腔盖板（2—2）、腔底法兰（2—5）上的上密封件（6—3）、下密封件（6—4），通过调速传动机构带动搅拌器主轴保证物料在密封陶瓷筒料仓（2—6）中均匀裂解的搅拌器电机。

8.如权利要求5或6所述的生物质微波裂解循环综合处理设备，其特征在于生物质进料系统（4）由物料立式提升机（4—1）、物料水平输送机（4—2）、进料斗（4—3）、与进料斗相通的微波进料器（4—4）、装于微波进料器和微波裂解炉上进料口间的进料管道（4—6）上的进料阀门（4—5）组成，生物质出料系统（5）由装于与出料口相通的出料管道（5—1）上的出料阀门（5—2）、微波出料器（5—3）和振动出料输送系统（5—4）组成，保护气体控制系统（9）由与微波裂解炉上的保护气体进口连通的保护气体进口管道（9—1）和阀门（9—2）组成。

9.如权利要求5或6所述的生物质微波裂解循环综合处理设备，其特征在于气相产物收集和处理系统（7）中有与微波裂解炉上的出气口连通的出气管道（7—2）和装在出气管道上的阀门（7—1）和与出气管道连通的气体综合处理设备（7A），气体综合处理设备中有含第一级裂解气进口（7—3）、第一级裂解气出口（7—4）和第一级焦油出口（7—5）的第一级缓冲罐体（7—6），有含通过管道与第一级裂解气出口连通的第二级裂解气进口（7—7）、第二级裂解气出口（7—8）和第二级焦油出口（7—9）的第二级缓冲罐体（7—10），有含通过管道与第二级裂解气出口连通的第三级裂解气进口（7—11）和第三级裂解气出口（7—12）的柴油吸收罐（7—13），有含通过管道与第三级裂解气出口连通的裂解气进口（7—14）和裂解气出口（7—15）的碱液吸收罐（7—16）。