[发明专利]一种微波连续调频协同生物质热解产物气态加氢装置及其使用方法

权利要求书

1.一种微波连续调频协同生物质热解产物气态加氢装置，其特征在于，包括气体源、温控系统（5）、热解反应系统和气态加氢反应系统；所述气体源包括惰性气体源（1）和活性反应气体源（2）；所述温控系统（5）中设有若干个探针；

所述热解反应系统为第一级固定床裂解反应器（6），所述第一级固定床裂解反应器（6）的进气口与气体源连接，所述第一级固定床裂解反应器（6）与气体源之间设有预热器（3）；第一级固定床裂解反应器（6）的进料口与固体进料斗（4）连接；所述温控系统（5）的探针伸入第一级固定床裂解反应器（6）内部；所述第一级固定床裂解反应器（6）中设有热解催化剂床层（7）；第一级固定床裂解反应器（6）的进料口与液体进料泵（16）连接，所述液体进料泵（16）与第一级固定床裂解反应器（6）的进料口之间设有预热器（3）；

所述气态加氢反应系统包括微波连续调频电源（9）、微波谐振腔（11）、第二级石英管固定床加氢反应器（8）和冷凝系统（12）；所述第一级固定床裂解反应器（6）的出气口与第二级石英管固定床加氢反应器（8）连接；所述微波谐振腔（11）上设有微波馈口（10），所述微波连续调频电源（9）与微波馈口（10）连接；所述第二级石英管固定床加氢反应器（8）设于微波谐振腔（11）中，第二级石英管固定床加氢反应器（8）内设有催化剂填充筛网隔垫（13），催化剂填充筛网隔垫（13）处设有红外测温仪（14），所述红外测温仪（14）与温控系统（5）连接；所述冷凝系统（12）与第二级石英管固定床加氢反应器（8）的出口连接，冷凝系统（12）的出口处设有集气袋（17）；所述微波连续调频电源（9）由不同调频模块组成，微波发射频率在2.45~8GHz之间连续可调，输出功率在200~500W之间自由调整，频率调整幅度为0.1~1000MHz。

2.根据权利要求1所述微波连续调频协同生物质热解产物气态加氢装置，其特征在于，所述惰性气体源（1）与预热器（3）的连接管道上、活性反应气体源（2）与预热器（3）的连接管道上均设有气体流量计；所述惰性气体源（1）与固体进料斗（4）之间设有惰性气体管道。

3.根据权利要求1所述微波连续调频协同生物质热解产物气态加氢装置，其特征在于，所述固体进料斗（4）与第一级固定床裂解反应器（6）之间设有进料阀。

4.根据权利要求1所述微波连续调频协同生物质热解产物气态加氢装置，其特征在于，所述第二级石英管固定床加氢反应器（8）出口与冷凝系统（12）之间设有在线检测系统（15）。

5.根据权利要求4所述微波连续调频协同生物质热解产物气态加氢装置，其特征在于，所述在线检测系统（15）为气相-质谱联用仪。

6.根据权利要求1所述微波连续调频协同生物质热解产物气态加氢装置，其特征在于，所述红外测温仪（14）为非接触式。

7.根据权利要求1所述微波连续调频协同生物质热解产物气态加氢装置，其特征在于，所述固体进料斗（4）和第一级固定床裂解反应器（6）均与压力传感器（18）连接。

8.权利要求1所述微波连续调频协同生物质热解产物气态加氢装置的使用方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

1）将热解催化剂布置于第一级固定床反应器中的催化剂床层中，将加氢催化剂均匀布置于第二级石英管固定床加氢反应器（8）中的石英管中心处，将生物质原料加入到固体进料斗（4），然后用惰性气体经预热器预热后吹扫第一级固定床裂解反应器（6）、第二级石英管固定床加氢反应器（8）；

2）吹扫结束后将载气阀门切换至活性反应气体源（2），开始对第一级固定床裂解反应器（6）升温，并开启微波连续调频电源（9），使连续变化微波通过微波馈口进入微波谐振腔（11），对布置于石英管中心处的加氢催化剂进行选择性加热，加氢催化剂与石英管壁面接触处的温度则通过红外测温仪（14）实时监测，待第一级固定床裂解反应器（6）、第二级石英管固定床加氢反应器（8）的温度达到反应温度时，进入步骤3）；

3）开启固体进料斗（4）的进料阀门，生物质原料进入第一级固定床裂解反应器（6）后快速催化裂解生成以芳香烃为主的气态产物，然后以气态形式进入第二级石英管固定床加氢反应器（8）中，在加氢催化剂及频率连续变化的微波作用下进行加氢反应；

4）加氢反应生成的产物组分通过布置于石英管反应器出口处的在线检测系统（15）进行实时检测，并且反应后的产物经冷凝系统（12）冷凝后收集液态产品，不可冷凝的气态产物则被收集于集气袋中供后续离线分析。