一种固体有机材料裂解系统技术方案

本发明专利技术提供一种固体有机材料裂解系统，包括微波发生器、与微波发生器连接的复合裂解腔、油气分离装置，所述复合裂解腔上开设有复合裂解腔进气口和复合裂解腔出气口，所述油气分离装置上开设有油气分离装置进气口和油气分离装置出气口，还包括气体加热装置，所述气体加热装置上开设有气体加热装置进气口和气体加热装置出气口，所述气体加热装置进气口与油气分离装置出气口连通，所述气体加热装置出气口与复合裂解腔进气口连通，所述油气分离装置进气口与复合裂解腔出气口连通，所述裂解系统还包括原料预加热装置，所述原料预加热装置与复合裂解腔连接。该系统结构简单，操作方便，易控，采用该系统裂解固体有机材料能有效减少能耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种固体有机材料处理的设备系统，尤其涉及一种固体有机材料裂解系统，属于废料处理与资源利用

技术介绍
固体有机材料（城市生活垃圾、医疗垃圾、、废旧塑料、生物质等）的处理已是世界性的难题。现有的处理主要有填埋法、堆肥法、焚烧法、裂解法等，虽然各有自己的优势，但缺点也是非常明显。填埋法存在污染环境、占用大量土地资源，适用价值逐渐降低。堆肥法堆肥过程难以控制，对坏境的二次污染大，且对有机物的利用不完全，肥料成份复杂，减量化较小等因素，正在逐步被淘汰。焚烧法炉渣中可燃物含量≥5%，炉渣热灼减率≥3%，运行处理成本高，焚烧尾气不能达标排放，阻碍了技术发展。裂解处理是固体有机材料处理的新发展方向，可以回收得到裂解油、裂解气、炭渣等经济价值较高的产物，具有很大的优势。但是常规的裂解法多为通过接触、对流等方式传热的热裂解，而需要裂解的固体有机材料又多为热不良导体、传热慢、均匀性差，需要提高温度、延长时间才能裂解完全。而且由于从外到内的传热，固体有机材料总是从表面开始裂解、形成疏松保温的炭表层，使传热变得更慢、均匀性更差，必须进一步提高温度、延长时间才。而且温度达到800℃~1000℃时，将导致系统单位时间热耗散严重，能源效率低下。而裂解时间长，不仅导致设备时间成本浪费，此外单位时间热耗散随时间累积形成的能量浪费更加突出，能量浪费非常严重。此外由于高温导致的工艺缺陷、工艺控制复杂性，使投入产出比过大，还有可能引起次生环境污染。微波裂解技术是近年来发展起来的一项比较新的裂解技术。微波可以快速地、从里到外加热固体有机材料，将其化学键断开，打开高分子聚合物大分子链，而后经分离得到液油、燃气及炭黑。但通常的固体有机材料微波吸收能力差，将微波简单的用于对其加热，能量耦合率较低，实际裂解微波能耗较高；此外微波的选择性加热、以及正反馈效应，导致固体有机材料部分被先加热先裂解，导致裂解均匀性变差，为保证裂解完全只能延长裂解时间，从而导致更多的微波能浪费。常规的微波裂解能量利用率低、能耗较高，而且具有较大的技术难度，目前使用并不十分理想，成为影响固体有机材料微波裂解处理技术发展的瓶颈。
技术实现思路
本专利技术旨在解决固体有机材料在裂解过程中存在的耗能高，裂解效率低，裂解产物不符合环保要求，裂解处理过程可控性低等问题，提供一种固体有机材料裂解系统，将微波裂解装置与气体循环、气体加热装置结合在一起，并创新性的改变系统中各装置之间的连接关系，形成一个可以将裂解自身得到的气体循环用于裂解的系统，结构简单、运行稳定、操作维护方便。本专利技术还提供了采用本裂解系统进行固体有机材料裂解的裂解工艺，本工艺针对固体有机材料的特殊性，将固体有机材料裂解得到的气体经过处理后与微波裂解创新性的结合，并循环用于固体有机材料的裂解，通过采用特定的工艺步骤和参数，使得专利技术的裂解工艺在能耗上有了质的降低，裂解效率有了质的提高，同时还提高了裂解处理过程的可控性，避免有害有毒气体的产生，并将处理后的气体、裂解油、炭渣直接作为燃料，用于加热循环气体，提高资源的回收利用率，减轻环境压力。为了解决上述技术问题，本专利技术通过以下技术方案实现：一种固体有机材料裂解系统，包括微波发生器、与微波发生器连接的复合裂解腔、油气分离装置，所述复合裂解腔上开设有复合裂解腔进气口和复合裂解腔出气口，所述油气分离装置上开设有油气分离装置进气口和油气分离装置出气口，其特征在于：还包括气体加热装置，所述气体加热装置上开设有气体加热装置进气口和气体加热装置出气口，所述气体加热装置进气口与油气分离装置出气口连通，所述气体加热装置出气口与复合裂解腔进气口连通，所述油气分离装置进气口与复合裂解腔出气口连通，所述裂解系统还包括原料预加热装置，所述原料预加热装置与复合裂解腔连接。进一步的，可在复合裂解腔上连接多个微波发生器，以便于能向复合裂解腔中馈入一种或多种频率的微波，以及更大的微波功率。所述复合裂解腔上还设有固体产物排出通道，所述油气分离装置上、油气分离装置与气体加热装置的连接通道上设有气体分流口。气体分流口设置一个或一个以上。所述油气分离装置包括管式换热冷凝器、壳管式冷凝器、吸附除油器、喷雾式冷凝器、喷淋式冷凝器、列板式冷凝器、管板式冷凝器、静电除油器中的任意一种或一种以上的组合，所述原料预加热装置包括热风式加热器、红外加热器、回转加热筒、加热流化床、加热浴槽中的一种或一种以上的组合。作为本专利技术的进一步改进，本专利技术还提供了一种用上述裂解系统进行裂解的工艺，所述工艺包括下述步骤：A、固体有机材料预处理；主要是将固体有机材料进行筛选除杂，然后破碎成1cm2~100cm2左右的小块；B、将步骤A预处理好的固体有机材料送入复合裂解腔，然后开启与复合裂解腔连接的原料预加热装置对裂解腔中的固体有机材料进行预加热至60℃～500℃；对要裂解的固体有机材料预加热可提高固体有机材料吸收微波的能力和吸收微波的均匀性，并使微波更多的用于固体有机材料裂解。将固体有机材料预加热至60℃～500℃，可以采用热水、热油、蒸汽、加热循环裂解气、燃烧后的缺氧尾气、加热的惰性气体中的一种或一种以上的组合进行预加热。C、开启气体加热装置将气体加热装置中的气体介质加热至250℃～600℃；D、打开气体加热装置的出气口、复合裂解腔的进去口，此时步骤C加热好的气体介质持续地通入复合裂解腔与微波发生器馈入复合裂解腔的微波同时作用于固体有机材料进行裂解，得到固态产物和混合气态产物；在向复合裂解腔持续通入气体介质的裂解过程中，复合裂解腔中的混合气体（为裂解产生的气态产物和通入气体介质的混合）也同时持续地从复合裂解腔出气口流出，进入下一环节；E、将步骤D得到的混合气态产物持续的通入与复合裂解腔连接的油气分离装置，进行油气分离，从而将混合气态产物中的裂解油除去；得到的气体进入下一个环节；F、将步骤E中经油气分离装置分离得到的气体中的部分通入到所述步骤C的气体加热装置中，加热至250℃～600℃后再通入到复合裂解腔中用于裂解，所述通入到气体加热装置中的气体的流量与步骤D中通入到复合裂解腔中的气体介质的流量相同。没有通入到复合裂解腔中的气体则通过油气分离装置与气体加热装置上的气体分流口排出裂解系统。本裂解系统除了气体分流口将气体排出裂解系统外、固态产物排出通道将固态产物排出裂解系统外，各装置之间连接成一个循环流通的密闭系统，除了刚开始裂解，没有得到混合气态产物的情况下气体介质为氮气、二氧化碳、水蒸气、惰性气体中的一种或一种以上的组合，后面所有的循环过程中的气体介质都是将裂解得到的混合气态产物经油气分离得到。本专利技术中的裂解气、气态产物可以是石油烃高温裂解生产低级烯烃过程中生成的多组分混合气体。其组成随裂解原料、裂解方法和裂解条件而异。也可是按本专利技术的上述工艺裂解得到的气体组分。所述固体有机材料为生物质、塑料，生活垃圾、医疗垃圾以及含上述成分的材料。所述的医疗垃圾主要是指感染性废物和病理性废物：是指携带病原微生物具有引发感染性疾病传播危险的医疗废物，包括被病人血液、体液、排泄物污染的物品，传染病病人产生的垃圾等；病理性废物是指在诊疗过程中产生的人体废弃物和医学试验动物尸体，包括手术中产生的废弃人体组织、病理切片后废弃的人体组织、病理腊块等。裂解系本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固体有机材料裂解系统，其特征在于：所述系统包括：微波发生器（1）、与微波发生器（1）连接的复合裂解腔（2）、油气分离装置（6），所述复合裂解腔（2）上开设有复合裂解腔进气口（21）和复合裂解腔出气口（22），所述油气分离装置（6）上开设有油气分离装置进气口（62）和油气分离装置出气口（61），其特征在于：还包括气体加热装置（3），所述气体加热装置（3）上开设有气体加热装置进气口（32）和气体加热装置出气口（31），所述气体加热装置进气口（32）与油气分离装置出气口（61）连通，所述气体加热装置出气口（31）与复合裂解腔进气口（21）连通，所述油气分离装置进气口（62）与复合裂解腔出气口（22）连通，所述裂解系统还包括原料预加热装置（7），所述原料预加热装置（7）与复合裂解腔（2）连接。

【技术特征摘要】
1.一种固体有机材料裂解系统，其特征在于：所述系统包括：微波发生器（1）、与微波发生器（1）连接的复合裂解腔（2）、油气分离装置（6），所述复合裂解腔（2）上开设有复合裂解腔进气口（21）和复合裂解腔出气口（22），所述油气分离装置（6）上开设有油气分离装置进气口（62）和油气分离装置出气口（61），其特征在于：还包括气体加热装置（3），所述气体加热装置（3）上开设有气体加热装置进气口（32）和气体加热装置出气口（31），所述气体加热装置进气口（32）与油气分离装置出气口（61）连通，所述气体加热装置出气口（31）与复合裂解腔进气口（21）连通，所述油气分离装置进气口（62）与复合裂解腔出气口（22）连通，所述裂解系统还包括原料预加热装置（7），所述原料预加热装置（7）与复合裂解腔（2）连接。2.根据权利要求1所述一种固体有机材料裂解系统，其特征在于：所述复合裂解腔（2）上还设有固体产物排出通道（23），所述油气分离装置（6）上、油气分离装置（6）与气体加热装置（3）的连接通道上设有气体分流口（4）。3.根据权利要求1所述一种固体有机材料裂解系统，其特征在于：所述油气分离装置（6）包括管式换热冷凝器、壳管式冷凝器、吸附除油器、喷雾式冷凝器、喷淋式冷凝器、列板式冷凝器、管板式冷凝器、静电除油器中的一种或一种以上的组合，所述原料预加热装置（7）包括热风式加热器、红外加热器、回转加热筒、加热流化床、加热浴槽中的一种或一种以上的组合。4.根据权利要求1所述的一种固体有机材料裂解系统，其特征在于：所述系统采用的裂解工艺包括下述步骤：A、固体有机材料预处理；B、将步骤A预处理好的固体有机材料送入复合裂解腔，并预加热至...

【专利技术属性】
技术研发人员：周昆，康琪，姚波，
申请(专利权)人：四川宏图普新微波科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51