CN107629811A - 一种连续式微波辅助催化快速裂解生物质的装置 - Google Patents
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Abstract
一种连续式微波辅助催化快速裂解生物质的装置，该装置包括螺旋进料器，搅拌装置，微波吸收剂床层，催化剂床层，石英反应器，储渣罐，冷凝系统，产品收集罐和抽气泵。当微波吸收剂床层温度升到目标温度时，物料通过螺旋进料器从进料口连续地加入石英反应器中，同时在搅拌杆的作用下，物料反应后产生的残渣通过石英反应器底部的小孔排出进入储渣罐中。反应所产生的裂解蒸汽在抽气泵负压的作用下通过催化剂床层，催化重整，进入冷凝系统冷凝成生物油进入产品罐。本发明装置的优点在于具有连续操作性，适合工业化生产，可避免因反应后的残渣填满反应器而停止反应。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用可再生能源的装置，具体涉及一种连续式微波辅助催化快速裂解生物质的装置。
背景技术
如今，高速发展的经济使得能源危机和环境污染成为21世纪的国际关键词，可再生能源给我们提供了一种新的选择来缓解经济发展与能源及环境之间的矛盾。其中，生物质具有来源广泛、清洁可再生等优点，是制备具有燃烧清洁、高效环保节能特性的可再生能源的最佳原料。随着微波技术近些年的发展，微波辅助裂解技术成为生物质制备转化的新兴技术。
连续性进料是大规模生产的重要要求，目前的进料大多数是通过进料口直接倒入反应瓶中，反应瓶的容量有限，当反应残渣到一定限度时，反应就无法进行下去，此种方式操作麻烦，产油量不高，裂解效率低，应用性不强。因此，针对进料以及残渣处理进行优化以解决这个问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种连续式微波辅助催化快速裂解生物质的装置，有效地解决了生物质裂解过程中固体反应残渣堆满反应瓶无法连续性生产的问题，有效地提高了装置的处理能力及生物油的产率。
本发明是通过以下技术方案实现的。
本发明所述的一种连续式微波辅助催化快速裂解生物质的装置由螺旋进料器（1）、电机（2）、进料口（3）、搅拌杆（4）、叶片（5）、微波吸收剂床层（6）、催化剂床层（7）、石英容器（8）、微波发生器（9）、储渣罐（10）、冷凝器（11）、产品收集罐（12）、抽气泵（13）组成。
所述螺旋进料器（1）连有进料口（3），进料口（3）与石英容器（8）相连，石英容器（8）的底部出口连有储渣罐（10），石英容器（8）的气体出口与冷凝器（11）的进口相连，冷凝器（11）的下端出口与产品收集罐（12）的上口相连，冷凝器（11）的另一端出口与抽气泵（13）相连；所述的搅拌杆（4）和叶片（5）位于石英容器（8）内部，搅拌杆（4）上端与电机（2）相连，末端连有叶片（5）。
进一步地，本发明还可以在石英容器（8）内设有相连的搅拌杆（4）和叶片（5），在电机（2）的作用下可实现在微波吸收剂床层中搅拌分离出固体残渣。
进一步地，本发明可以在石英容器（8）的底部设有直径为2-3mm的可通过搅拌分离的残渣的小孔。
本发明所述的微波吸收剂优选球形碳化硅，直径为5-6mm。
本发明所述的装置的工作过程是：在微波吸收剂床层达到目标温度后，生物质通过螺旋进料器连续地通过进料口进入石英容器中，电机提供动力使叶片在微波吸收剂床层中搅动，生物质反应产生的残渣通过搅拌分离的作用通过石英反应器底部的小孔排出进入储渣罐中，使得连续进入的物料在反应瓶中有足够的空间。裂解产生的蒸汽通过催化剂床层，催化重整，在抽气泵的作用下，进入冷凝器冷凝成生物油进入产品收集罐。
本发明的有益效果是：一种连续式的微波辅助快速裂解生物质的装置，操作简单，裂解效率高，处理量大，适合微波裂解生物质的工业化生产。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
1为螺旋进料器；2为电机；3为进料口；4为搅拌杆；5为叶片；6为微波吸收剂床层；7为催化剂床层；8为石英容器；9为微波发生器；10为储渣罐；11为冷凝器；12为产品收集罐；13为抽气泵。
具体实施方式
下面结合附图的说明，对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图1为本发明的一个具体实施例，由螺旋进料器1、电机2、进料口3、搅拌杆4、叶片5、微波吸收剂床层6、催化剂床层7、石英容器8、微波发生器9、储渣罐10、冷凝器11、产品收集罐12、抽气泵13组成。螺旋进料器1连有进料口3，进料口3与石英容器8相连，石英容器8的底部出口连有储渣罐10，石英容器8的气体出口与冷凝器11的进口相连，冷凝器11的下端出口与产品收集罐12的上口相连，冷凝器11的另一端出口与抽气泵13相连；所述的搅拌杆4和叶片5位于石英容器8内部，搅拌杆4上端与电机2相连，末端连有叶片5。
在石英容器8内设有相连的搅拌杆4和叶片5，在电机2的作用下可实现在微波吸收剂床层中搅拌分离出固体残渣。
本发明的一个具体应用例：将6 kg碳化硅粒子加入石英容器，50g HZSM-5分子筛催化剂（直径5mm，Si/Al=50，比表面积640m2/g）置于催化剂床层7，石英反应器置于微波裂解仪器，开启抽气泵13使得反应体系的真空度为100mm汞柱，打开冷凝器11，固定功率升温至550℃，打开螺旋进料器1开关连续添加竹屑至石英反应器，继续保持550℃催化裂解，同时打开电机开关，使搅拌杆4和叶片5转动，储渣罐10内为收集的固体残渣，产品收集罐12内为生物油产品。
实施例2。
如图1为本发明的一个具体实施例，由螺旋进料器1、电机2、进料口3、搅拌杆4、叶片5、微波吸收剂床层6、催化剂床层7、石英容器8、微波发生器9、储渣罐10、冷凝器11、产品收集罐12、抽气泵13组成。螺旋进料器1连有进料口3，进料口3与石英容器8相连，石英容器8的底部出口连有储渣罐10，石英容器8的气体出口与冷凝器11的进口相连，冷凝器11的下端出口与产品收集罐12的上口相连，冷凝器11的另一端出口与抽气泵13相连；所述的搅拌杆4和叶片5位于石英容器8内部，搅拌杆4上端与电机2相连，末端连有叶片5。
在石英容器8内设有相连的搅拌杆4和叶片5，在电机2的作用下可实现在微波吸收剂床层中搅拌分离出固体残渣。
本发明的一个具体应用例：将6 kg碳化硅粒子加入石英容器，50g HZSM-5分子筛催化剂（直径5mm，Si/Al=50，比表面积640m2/g）置于催化剂床层7，石英反应器置于微波裂解仪器，开启抽气泵13使得反应体系的真空度为100mm汞柱，打开冷凝器11，固定功率升温至550℃，打开螺旋进料器1开关连续添加小麦秸秆至石英反应器，继续保持550℃催化裂解，同时打开电机开关，使搅拌杆4和叶片5转动，储渣罐10内为收集的固体残渣，产品收集罐12内为生物油产品。
实施例3。
如图1为本发明的一个具体实施例，由螺旋进料器1、电机2、进料口3、搅拌杆4、叶片5、微波吸收剂床层6、催化剂床层7、石英容器8、微波发生器9、储渣罐10、冷凝器11、产品收集罐12、抽气泵13组成。螺旋进料器1连有进料口3，进料口3与石英容器8相连，石英容器8的底部出口连有储渣罐10，石英容器8的气体出口与冷凝器11的进口相连，冷凝器11的下端出口与产品收集罐12的上口相连，冷凝器11的另一端出口与抽气泵13相连；所述的搅拌杆4和叶片5位于石英容器8内部，搅拌杆4上端与电机2相连，末端连有叶片5。
在石英容器8内设有相连的搅拌杆4和叶片5，在电机2的作用下可实现在微波吸收剂床层中搅拌分离出固体残渣。
本发明的一个具体应用例：将6 kg碳化硅粒子加入石英容器，50g HZSM-5分子筛催化剂（直径5mm，Si/Al=50，比表面积640m2/g）置于催化剂床层7，石英反应器置于微波裂解仪器，开启抽气泵13使得反应体系的真空度为100mm汞柱，打开冷凝器11，固定功率升温至550℃，打开螺旋进料器1开关连续添加甘蔗渣至石英反应器，继续保持550℃催化裂解，同时打开电机开关，使搅拌杆4和叶片5转动，储渣罐10内为收集的固体残渣，产品收集罐12内为生物油产品。
实施例3。
如图1为本发明的一个具体实施例，由螺旋进料器1、电机2、进料口3、搅拌杆4、叶片5、微波吸收剂床层6、催化剂床层7、石英容器8、微波发生器9、储渣罐10、冷凝器11、产品收集罐12、抽气泵13组成。螺旋进料器1连有进料口3，进料口3与石英容器8相连，石英容器8的底部出口连有储渣罐10，石英容器8的气体出口与冷凝器11的进口相连，冷凝器11的下端出口与产品收集罐12的上口相连，冷凝器11的另一端出口与抽气泵13相连；所述的搅拌杆4和叶片5位于石英容器8内部，搅拌杆4上端与电机2相连，末端连有叶片5。
在石英容器8内设有相连的搅拌杆4和叶片5，在电机2的作用下可实现在微波吸收剂床层中搅拌分离出固体残渣。
本发明的一个具体应用例：将6 kg碳化硅粒子加入石英容器，50g HZSM-5分子筛催化剂（直径5mm，Si/Al=50，比表面积640m2/g）置于催化剂床层7，石英反应器置于微波裂解仪器，开启抽气泵13使得反应体系的真空度为100mm汞柱，打开冷凝器11，固定功率升温至550℃，打开螺旋进料器1开关连续添加花生壳至石英反应器，继续保持550℃催化裂解，同时打开电机开关，使搅拌杆4和叶片5转动，储渣罐10内为收集的固体残渣，产品收集罐12内为生物油产品。
实施例4。
如图1为本发明的一个具体实施例，由螺旋进料器1、电机2、进料口3、搅拌杆4、叶片5、微波吸收剂床层6、催化剂床层7、石英容器8、微波发生器9、储渣罐10、冷凝器11、产品收集罐12、抽气泵13组成。螺旋进料器1连有进料口3，进料口3与石英容器8相连，石英容器8的底部出口连有储渣罐10，石英容器8的气体出口与冷凝器11的进口相连，冷凝器11的下端出口与产品收集罐12的上口相连，冷凝器11的另一端出口与抽气泵13相连；所述的搅拌杆4和叶片5位于石英容器8内部，搅拌杆4上端与电机2相连，末端连有叶片5。
在石英容器8内设有相连的搅拌杆4和叶片5，在电机2的作用下可实现在微波吸收剂床层中搅拌分离出固体残渣。
本发明的一个具体应用例：将6 kg碳化硅粒子加入石英容器，50g HZSM-5分子筛催化剂（直径5mm，Si/Al=50，比表面积640m2/g）置于催化剂床层7，石英反应器置于微波裂解仪器，开启抽气泵13使得反应体系的真空度为100mm汞柱，打开冷凝器11，固定功率升温至550℃，打开螺旋进料器1开关连续添加中药渣至石英反应器，继续保持550℃催化裂解，同时打开电机开关，使搅拌杆4和叶片5转动，储渣罐10内为收集的固体残渣，产品收集罐12内为生物油产品。
实施例5。
如图1为本发明的一个具体实施例，由螺旋进料器1、电机2、进料口3、搅拌杆4、叶片5、微波吸收剂床层6、催化剂床层7、石英容器8、微波发生器9、储渣罐10、冷凝器11、产品收集罐12、抽气泵13组成。螺旋进料器1连有进料口3，进料口3与石英容器8相连，石英容器8的底部出口连有储渣罐10，石英容器8的气体出口与冷凝器11的进口相连，冷凝器11的下端出口与产品收集罐12的上口相连，冷凝器11的另一端出口与抽气泵13相连；所述的搅拌杆4和叶片5位于石英容器8内部，搅拌杆4上端与电机2相连，末端连有叶片5。
在石英容器8内设有相连的搅拌杆4和叶片5，在电机2的作用下可实现在微波吸收剂床层中搅拌分离出固体残渣。
本发明的一个具体应用例：将6 kg碳化硅粒子加入石英容器，50g HZSM-5分子筛催化剂（直径5mm，Si/Al=50，比表面积640m2/g）置于催化剂床层7，石英反应器置于微波裂解仪器，开启抽气泵13使得反应体系的真空度为100mm汞柱，打开冷凝器11，固定功率升温至550℃，打开螺旋进料器1开关连续添加飞机草至石英反应器，继续保持550℃催化裂解，同时打开电机开关，使搅拌杆4和叶片5转动，储渣罐10内为收集的固体残渣，产品收集罐12内为生物油产品。
Claims (4)
1.一种连续式微波辅助催化快速裂解生物质的装置，其特征是由螺旋进料器（1）、电机（2）、进料口（3）、搅拌杆（4）、叶片（5）、微波吸收剂床层（6）、催化剂床层（7）、石英容器（8）、微波发生器（9）、储渣罐（10）、冷凝器（11）、产品收集罐（12）、抽气泵（13）组成；
螺旋进料器（1）连有进料口（3），进料口（3）与石英容器（8）相连，石英容器（8）的底部出口连有储渣罐（10），石英容器（8）的气体出口与冷凝器（11）的进口相连，冷凝器（11）的下端出口与产品收集罐（12）的上口相连，冷凝器（11）的另一端出口与抽气泵（13）相连；所述的搅拌杆（4）和叶片（5）位于石英容器（8）内部，搅拌杆（4）上端与电机（2）相连，末端连有叶片（5）。
2.根据权利要求1所述的一种连续式微波辅助催化快速裂解生物质的装置，其特征是在石英容器（8）内设有相连的搅拌杆（4）和叶片（5），在电机（2）的作用下可实现在微波吸收剂床层中搅拌分离出固体残渣。
3.根据权利要求1所述的一种连续式微波辅助催化快速裂解生物质的装置，其特征是在石英容器（8）的底部设有直径为2-3mm的可通过搅拌分离的残渣的小孔。
4.根据权利要求1所述的一种连续式微波辅助催化快速裂解生物质的装置，其特征是所述的微波吸收剂为球形碳化硅，直径为5-6mm。
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