CN102206497A

CN102206497A - 无氧热解净化工艺

Info

Publication number: CN102206497A
Application number: CN2011101125848A
Authority: CN
Inventors: 熊建; 何涛
Original assignee: WUHAN TIANYING ENVIRONMENTAL ENGINEERING Co Ltd
Current assignee: Optics Valley blue flame (Tuanfeng) new energy Co., Ltd.
Priority date: 2011-05-03
Filing date: 2011-05-03
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2031-05-03
Also published as: CN102206497B

Abstract

无氧热解净化工艺，先对秸秆物料进行密闭加热以产生秸秆气，再将秸秆气依次输入焦油分离器、一级冷却分离器、二级冷却分离器以降温脱除大部分的焦油，然后依次通过一号气液分离器、中和分离器、二号气液分离器以脱除大部分的水分，再进入分离塔进行水分、焦油、醋液的再次脱离，然后依次通过罗茨风机组、一号气体过滤器、二号气体过滤器以过滤气体杂质，最后进入贮气柜，且将脱除的水分、焦油与醋液都输入油水分离槽。本设计不仅产生的秸秆气质量较好、资源利用率较高、生产成本较低，而且生产效率较高、安全性较强。

Description

无氧热解净化工艺

技术领域

本发明涉及一种热解气的净化工艺，尤其涉及一种无氧热解净化工艺，具体适用于高纯度、高洁净度的秸秆气的制取。

背景技术

目前，作为规模化利用生物质资源的有效途径，生物质干馏化技术越来越受到社会的重视。现有的生物质干馏化技术一般包括热解炉、冷却器、气液分离器、焦油吸附器和贮气柜。但其生产出的生物质气体，如秸秆气中常常含有大量的杂质，如焦油、水份等，这不仅会减少燃烧时产生的热量，而且会造成事故。

中国专利授权公告号为CN2698791Y，授权公告日为2005年5月11日的实用新型专利公开了一种生物质干馏炭化气化装置，包括干馏炉、重焦油分离器、冷却器、气液分离器、焦油吸附器和气柜；在干馏炉与冷却器之间的进气管上装有防止回气的水封装置，该水封装置由装有水的密闭罐体、密闭罐体上端的进气管和出气管及密闭罐体下端的排水龙头组成；在焦油吸附器内设有隔板，在焦油吸附器上面有进气口、进料口和出气口。虽然该实用新型通过装有防止回气的水封装置可防止空气进入干馏炉内引起回气事故，同时增设隔板以降低燃气中的焦油含量。但其仍然具有以下缺陷，首先，该实用新型只考虑焦油和水分的过滤，而没有考虑到气体杂质的过滤，因此其产生的秸秆气的纯净度较低；其次，该实用新型没有考虑到热解后得到的秸秆气具有一定的酸性，而这酸性不仅会腐蚀设备，还会影响秸秆气的燃烧效率，是必须中和的，因此其产生的秸秆气的质量较低；再次，该实用新型对于从秸秆气中脱离出的焦油和水分没有回收设备，资源利用率较低。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的秸秆气质量较差、资源利用率不高的缺陷与问题，提供一种秸秆气质量较好、资源利用率较高的无氧热解净化工艺。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：无氧热解净化工艺，包括气体产生步骤、焦油分离步骤与气液分离步骤；所述无氧热解净化工艺还包括综合分离步骤与过滤贮气步骤；所述无氧热解净化工艺依次包括以下步骤：

气体产生步骤：先将成型的秸秆棒或其他秸秆物料放入干馏釡中，再由热解炉对干馏釡内的秸秆棒或其他秸秆物料进行密闭加热，秸秆棒或其他秸秆物料被热解后产生高温秸秆气；

焦油分离步骤：上述高温秸秆气先进入焦油分离器，并在焦油分离器内被喷淋木醋液以进行稀释雾化，稀释雾化后再依次进入一级冷却分离器、二级冷却分离器以降温，从而得到降温秸秆气；

气液分离步骤：上述降温秸秆气先进入一号气液分离器，由一号气液分离器内设置的一号器摩擦挡片对其进行水分、焦油、醋液的脱除操作，然后进入中和分离器，并在中和分离器内被喷淋碱液以中和其酸性，中和后进入二号气液分离器，再由二号气液分离器内设置的二号器摩擦挡片对其再次进行水分、焦油、醋液的脱除操作，从而得到脱液秸秆气；

综合分离步骤：上述脱液秸秆气先由分离塔的进气口进入塔左腔，再由塔左腔内设置的塔摩擦挡片对其进行水分、焦油、醋液的脱除操作，然后经隔板的下部进入塔右腔，再依次经塔右腔内设置的塔滤芯、排放口出塔以得到出塔气；

过滤贮气步骤：上述出塔气先进入罗茨风机组，然后依次通过一号气体过滤器、二号气体过滤器以得到滤后秸秆气，最后将滤后秸秆气输入贮气柜。

所述气体产生步骤中干馏釡的操作方法依次为：先将焦油分离器的放散口打开，然后对干馏釜加热2小时，使其温度达到150℃，再将焦油分离器的放散口关闭，然后打开一号气体过滤器、二号气体过滤器的排放口，再继续加热1小时，使温度升至250℃，然后将一号气体过滤器、二号气体过滤器的排放口关闭，再启动罗茨风机组，然后继续加热4小时，使温度升至450℃，再通过1个小时的加热使温度升至550℃，最后在550℃上保温1小时，且在整个过程中，加热连续进行。

所述焦油分离步骤中一级冷却分离器、二级冷却分离器通过冷却循环水对高温秸秆气进行降温，并将降温过程中产生的焦油、醋酸输入油水分离槽；

所述气液分离步骤中一号气液分离器、中和分离器、二号气液分离器都通过水封器将脱除的水分、焦油与醋液输入油水分离槽；

所述综合分离步骤中分离塔通过水封器将其脱除的水分、焦油与醋液输入油水分离槽；

所述过滤贮气步骤中一号气体过滤器、二号气体过滤器中均设置有填料以过滤硫化氢和杂质，且该填料为酥松白色轻质焦炭。

所述气液分离步骤中喷淋的碱液的碱性为偏弱碱性。

所述一级冷却分离器、二级冷却分离器各包括一台ZX系列自吸泵，该自吸泵的流量为12.5 m³/h，扬程为32m，转速为2900r/min。

所述无氧热解净化工艺制得的秸秆气的低热值为15–20MJ/m³，焦油及灰尘的含量为5–10mg/m³，氧的体积含量小于0.8%，硫化氢、氨、萘的含量都为0。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、由于本发明无氧热解净化工艺依次包括气体产生步骤、焦油分离步骤、气液分离步骤、综合分离步骤与过滤贮气步骤，整体工艺以除焦油、除水分、除气体杂质为重点依次进行，该顺序与秸秆气的特性相符合，当秸秆气刚热解产生时，其温度很高，如果此时脱离水分和气体杂质，高温气体就会损坏脱水、脱气设备，大大降低脱水、脱气的效率，而且当进入下一步的脱焦油时，势必会重新混入水分，此时又要进行脱水，重复操作，浪费设备，因此最好的设计顺序就是先脱焦油，不仅能降低温度以便于后续脱水、脱气步骤的顺利进行，并保护设备，还可以将脱焦油时混入的水分与原来秸秆气中就包括的水分在后续的脱水、脱气步骤中一齐脱除，不仅能够获得较高质量的秸秆气，而且不需要重复操作，更能降低后续设备的设计温度，从而节省设备，降低生产成本；此外，本发明特意在过滤贮气步骤中增设了两个过滤器以过滤秸秆气中的杂质气体，其使用的酥松白色轻质焦炭对于秸秆气中含有的以硫化氢为主的杂质气体具有较高的过滤率，这大大提高了秸秆气的纯度与洁净度。因此本发明不仅产生的秸秆气质量较好，而且生产成本较低。

2、由于本发明无氧热解净化工艺中在焦油分离步骤中将两级冷却分离器在降温过程中产生的焦油、醋酸输入油水分离槽，在气液分离步骤中将气液分离器、中和分离器脱除的水分、焦油与醋液都通过水封器将输入油水分离槽，在综合分离步骤中将分离塔脱除的水分、焦油与醋液通过水封器输入油水分离槽中，最大程度上收集了生产过程中产生的水分、焦油与醋液，有利于资源的循环使用，便于降低生产成本。因此本发明的资源利用率较高。

3、由于本发明无氧热解净化工艺中对干馏釡的操作方法依次分为五个温度段，分别为小于150℃、150–250℃、250–450℃、450–550℃与550℃，并针对五个温度段设计有对应的五种操作工艺，其作用分别为排废气、试运行整套设备、封闭热能、提高温度、维持高温，该些工艺及其作用不仅能够确保本发明实施时设备运行的稳定性与安全性，而且便于最大限度的利用热解炉产生的能量，有利于加快成型的秸秆棒或其他秸秆物料的热解效率，从而提高秸秆气的产生效率。因此本发明不仅生产效率较高，而且安全性较强。

4、由于本发明无氧热解净化工艺中设置有中和分离器，该中和分离器可确保在其内部对秸秆气进行酸碱中和，从而消除秸秆气的酸性，便于保护设备和提高秸秆气的燃烧效率，此外，本发明在中和分离器的前后分别设置有一号气液分离器与二号气液分离器，一号气液分离器可通过器摩擦挡片将秸秆气中的水份分离出来，从而间接提高秸秆气的酸性浓度，有利于在中和分离器中与碱液中和，中和后，再由后设的二号气液分离器对秸秆气进行再次脱水，从而得到干燥的、洁净度较高的秸秆气。因此本发明产生的秸秆气的质量较好。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：热解炉1，干馏釡11，焦油分离器2，放散口21，一级冷却分离器3，二级冷却分离器4，一号气液分离器5，一号器摩擦挡片51，中和分离器6，二号气液分离器7，二号器摩擦挡片71，一号气体过滤器8，二号气体过滤器9，分离塔10，进气口12，塔左腔13，塔摩擦挡片14，隔板15，塔右腔16，塔滤芯17，排放口18，水封器20，罗茨风机组21。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1，无氧热解净化工艺，包括气体产生步骤、焦油分离步骤与气液分离步骤；所述无氧热解净化工艺还包括综合分离步骤与过滤贮气步骤；所述无氧热解净化工艺依次包括以下步骤：

气体产生步骤：先将成型的秸秆棒或其他秸秆物料放入干馏釡11中，再由热解炉1对干馏釡11内的秸秆棒或其他秸秆物料进行密闭加热，秸秆棒或其他秸秆物料被热解后产生高温秸秆气；

焦油分离步骤：上述高温秸秆气先进入焦油分离器2，并在焦油分离器2内被喷淋木醋液以进行稀释雾化，稀释雾化后再依次进入一级冷却分离器3、二级冷却分离器4以降温，从而得到降温秸秆气；

气液分离步骤：上述降温秸秆气先进入一号气液分离器5，由一号气液分离器5内设置的一号器摩擦挡片51对其进行水分、焦油、醋液的脱除操作，然后进入中和分离器6，并在中和分离器6内被喷淋碱液以中和其酸性，中和后进入二号气液分离器7，再由二号气液分离器7内设置的二号器摩擦挡片71对其再次进行水分、焦油、醋液的脱除操作，从而得到脱液秸秆气；

综合分离步骤：上述脱液秸秆气先由分离塔10的进气口12进入塔左腔13，再由塔左腔13内设置的塔摩擦挡片14对其进行水分、焦油、醋液的脱除操作，然后经隔板15的下部进入塔右腔16，再依次经塔右腔16内设置的塔滤芯17、排放口18出塔以得到出塔气；

过滤贮气步骤：上述出塔气先进入罗茨风机组21，然后依次通过一号气体过滤器8、二号气体过滤器9以得到滤后秸秆气，最后将滤后秸秆气输入贮气柜。

所述气体产生步骤中干馏釡11的操作方法依次为：先将焦油分离器2的放散口21打开，然后对干馏釜11加热2小时，使其温度达到150℃，再将焦油分离器2的放散口21关闭，然后打开一号气体过滤器8、二号气体过滤器9的排放口，再继续加热1小时，使温度升至250℃，然后将一号气体过滤器8、二号气体过滤器9的排放口关闭，再启动罗茨风机组21，然后继续加热4小时，使温度升至450℃，再通过1个小时的加热使温度升至550℃，最后在550℃上保温1小时，且在整个过程中，加热连续进行。加热是持续进行的，中间不停顿。

所述焦油分离步骤中一级冷却分离器3、二级冷却分离器4通过冷却循环水对高温秸秆气进行降温，并将降温过程中产生的焦油、醋酸输入油水分离槽；

所述气液分离步骤中一号气液分离器5、中和分离器6、二号气液分离器7都通过水封器20将脱除的水分、焦油与醋液输入油水分离槽；

所述综合分离步骤中分离塔10通过水封器20将其脱除的水分、焦油与醋液输入油水分离槽；

所述过滤贮气步骤中一号气体过滤器8、二号气体过滤器9中均设置有填料以过滤硫化氢和杂质，且该填料为酥松白色轻质焦炭。

所述气液分离步骤中喷淋的碱液的碱性为偏弱碱性。

所述一级冷却分离器3、二级冷却分离器4各包括一台ZX系列自吸泵，该自吸泵的流量为12.5 m³/h，扬程为32m，转速为2900r/min。

实施例：

无氧热解净化工艺，依次包括以下步骤：

气体产生步骤：先将成型的秸秆棒或其他秸秆物料放入干馏釡11中，再由热解炉1对干馏釡11内的秸秆棒或其他秸秆物料进行密闭加热，秸秆棒或其他秸秆物料被热解后产生高温秸秆气，其中，对干馏釡11的操作方法依次为：先将焦油分离器2的放散口21打开，然后对干馏釜11加热2小时，使其温度达到150℃，再将焦油分离器2的放散口21关闭，然后打开一号气体过滤器8、二号气体过滤器9的排放口，再继续加热1小时，使温度升至250℃，然后将一号气体过滤器8、二号气体过滤器9的排放口关闭，再启动罗茨风机组21，然后继续加热4小时，使温度升至450℃，再通过1个小时的加热使温度升至550℃，最后在550℃上保温1小时，且在整个过程中，加热连续进行；

焦油分离步骤：上述高温秸秆气先进入焦油分离器2，并在焦油分离器2内被喷淋木醋液以进行稀释雾化，对喷淋的水量、速度进行控制以确保木醋液与高温秸秆气接触的越充分越好，稀释雾化后再依次进入一级冷却分离器3、二级冷却分离器4（两个冷却分离器既能确保焦油脱除效果，又不会浪费设备），一级冷却分离器3、二级冷却分离器4通过冷却循环水对高温秸秆气进行降温，并将降温过程中产生的大量的焦油、醋酸混合物输入油水分离槽，从而得到降温秸秆气；

气液分离步骤：上述降温秸秆气先进入一号气液分离器5，由一号气液分离器5内设置的一号器摩擦挡片51对其进行水分、焦油、醋液的脱除操作，其中水分为大部分，而焦油、醋液只是小部分，然后进入中和分离器6，并在中和分离器6内被喷淋偏弱碱性的碱液以中和其酸性，中和后进入二号气液分离器7（两个气液分离器既能确保气液分离效果，又不会浪费设备），再由二号气液分离器7内设置的二号器摩擦挡片71对其再次进行水分、焦油、醋液的脱除操作，此时，主要脱除的仍为水分，焦油、醋液的含量已经很少，且一号气液分离器5、中和分离器6、二号气液分离器7脱除的水分、焦油与醋液都通过水封器20输入油水分离槽，从而得到脱液秸秆气；

综合分离步骤：上述脱液秸秆气先由分离塔10的进气口12进入塔左腔13，再由塔左腔13内设置的塔摩擦挡片14对其进行水分、焦油、醋液的进一步脱除操作，脱除的水分、焦油、醋液都通过水封器20输入油水分离槽，脱除后的秸秆气经隔板15的下部进入塔右腔16，再依次经塔右腔16内设置的塔滤芯17、排放口18出塔以得到出塔气；

过滤贮气步骤：上述出塔气先进入罗茨风机组21，然后依次通过一号气体过滤器8、二号气体过滤器9以得到滤后秸秆气，一号气体过滤器8、二号气体过滤器9中均设置有酥松白色轻质焦炭以过滤硫化氢以及其余气体杂质，最后将滤后秸秆气输入贮气柜。最终得到的秸秆气的数据如下：

由上可见，本设计不仅产生的秸秆气质量较好、资源利用率较高、生产成本较低，而且生产效率较高、安全性较强。

Claims

1.无氧热解净化工艺，包括气体产生步骤、焦油分离步骤与气液分离步骤，其特征在于：所述无氧热解净化工艺还包括综合分离步骤与过滤贮气步骤；所述无氧热解净化工艺依次包括以下步骤：

气体产生步骤：先将成型的秸秆棒或其他秸秆物料放入干馏釡（11）中，再由热解炉（1）对干馏釡（11）内的秸秆棒或其他秸秆物料进行密闭加热，秸秆棒或其他秸秆物料被热解后产生高温秸秆气；

焦油分离步骤：上述高温秸秆气先进入焦油分离器（2），并在焦油分离器（2）内被喷淋木醋液以进行稀释雾化，稀释雾化后再依次进入一级冷却分离器（3）、二级冷却分离器（4）以降温，从而得到降温秸秆气；

气液分离步骤：上述降温秸秆气先进入一号气液分离器（5），由一号气液分离器（5）内设置的一号器摩擦挡片（51）对其进行水分、焦油、醋液的脱除操作，然后进入中和分离器（6），并在中和分离器（6）内被喷淋碱液以中和其酸性，中和后进入二号气液分离器（7），再由二号气液分离器（7）内设置的二号器摩擦挡片（71）对其再次进行水分、焦油、醋液的脱除操作，从而得到脱液秸秆气；

综合分离步骤：上述脱液秸秆气先由分离塔（10）的进气口（12）进入塔左腔（13），再由塔左腔（13）内设置的塔摩擦挡片（14）对其进行水分、焦油、醋液的脱除操作，然后经隔板（15）的下部进入塔右腔（16），再依次经塔右腔（16）内设置的塔滤芯（17）、排放口（18）出塔以得到出塔气；

过滤贮气步骤：上述出塔气先进入罗茨风机组（21），然后依次通过一号气体过滤器（8）、二号气体过滤器（9）以得到滤后秸秆气，最后将滤后秸秆气输入贮气柜。

2.根据权利要求1所述的无氧热解净化工艺，其特征在于：所述气体产生步骤中干馏釡（11）的操作方法依次为：先将焦油分离器（2）的放散口（21）打开，然后对干馏釜（11）加热2小时，使其温度达到150℃，再将焦油分离器（2）的放散口（21）关闭，然后打开一号气体过滤器（8）、二号气体过滤器（9）的排放口，再继续加热1小时，使温度升至250℃，然后将一号气体过滤器（8）、二号气体过滤器（9）的排放口关闭，再启动罗茨风机组（21），然后继续加热4小时，使温度升至450℃，再通过1个小时的加热使温度升至550℃，最后在550℃上保温1小时，且在整个过程中，加热连续进行。

3.根据权利要求1所述的无氧热解净化工艺，其特征在于：所述焦油分离步骤中一级冷却分离器（3）、二级冷却分离器（4）通过冷却循环水对高温秸秆气进行降温，并将降温过程中产生的焦油、醋酸输入油水分离槽；

所述气液分离步骤中一号气液分离器（5）、中和分离器（6）、二号气液分离器（7）都通过水封器（20）将脱除的水分、焦油与醋液输入油水分离槽；

所述综合分离步骤中分离塔（10）通过水封器（20）将其脱除的水分、焦油与醋液输入油水分离槽；

所述过滤贮气步骤中一号气体过滤器（8）、二号气体过滤器（9）中均设置有填料以过滤硫化氢和杂质，且该填料为酥松白色轻质焦炭。

4.根据权利要求1所述的无氧热解净化工艺，其特征在于：所述气液分离步骤中喷淋的碱液的碱性为偏弱碱性。

5.根据权利要求1所述的无氧热解净化工艺，其特征在于：所述一级冷却分离器（3）、二级冷却分离器（4）各包括一台ZX系列自吸泵，该自吸泵的流量为12.5 m³/h，扬程为32m，转速为2900r/min。

6.根据权利要求1–5中任意一项所述的无氧热解净化工艺，其特征在于：所述过滤除焦油工艺制得的秸秆气的低热值为15–20MJ/m³，焦油及灰尘的含量为5–10mg/m³，氧的体积含量小于0.8%，硫化氢、氨、萘的含量都为0。