CN102485834A

CN102485834A - 生物焦油的收集和综合转换利用的方法

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Publication number: CN102485834A
Application number: CN2010105760830A
Authority: CN
Inventors: 周仁福; 周强; 王韵涵
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2010-12-01
Publication date: 2012-06-06

Abstract

本发明涉及一种农业废弃物综合转换利用技术，特别是一种被废弃的生物焦油的收集和综合转换利用的方法，包括：1、采用冷却、静置分层的方法将含有生物焦油气和生物醋酸气的高温混合燃气进行净化、分离，收集燃气中的生物焦油和生物醋酸；2、将所收集的生物焦油进行提纯分离，分离出生物醋酸；3、将提纯的生物焦油直接用于制造生物焦油防水膏、生物胶黏剂；或将所述提纯的生物焦油进行常压蒸馏分离、收集不同温度范围内的馏份和残留物进行再转换利用。本发明解决了现行的农业废弃物气化、炭化过程中含有生物焦油和生物醋酸的废水排入农田，产生二次污染的问题，同时将废弃的生物焦油收集转换利用，提高农业废弃物转换利用效率。

Description

生物焦油的收集和综合转换利用的方法

技术领域

本发明涉及一种农业废弃物综合转换利用技术，特别是一种农业废弃物热解转换利用过程中，产生而被废弃的生物焦油的收集和综合转换利用的方法。

背景技术

农业废弃物在热解过程中产生大量焦油，其成分非常复杂，可以分析出的成分有200多种，主要有48种，已定性的48种化合物的相对含量为78.27％。这48种化合物中相对含量较高的组分为九种，多为苯的羟基衍生物及多环芳烃(PAH)，分别为4-乙基苯酚(10.70％)，间-甲酚(10.56％)，苯酚(10.54％)，邻-甲酚(4.75％)，萘(4.17％)，甲苯(3.21％)，乙酸酐(2.64％)，4-乙基-2甲氧基苯酚(2.50％)，苯并呋喃(2.05％)，共占总量的65.31％。生物焦油在低温时(＜200℃)凝结成液体，随着温度的升高呈气态，在＞800℃高温条件下能将大分子生物焦油气体分解成小分子生物焦油永久性气体，即不可逆气体。因此，可生物燃气中生物焦油在＞800℃高温条件下的含量随温度的升高而生物焦油可逆性气体减少。生物焦油在常、低温情况下凝结成液体容易和炭粉等粘结在一起，堵塞输气管道，卡住阀门、抽风机转子、腐蚀金属。生物焦油气燃点高与生物燃气一起难以完全燃烧，燃烧时产生炭黑等颗粒，对燃气利用设备如内燃机、燃气轮机等损害严重。

生物焦油中含有非常重要的有机化工原料，例如苯的羟基衍生物和萘，它们都是非常重要的有机化工原料，广泛用于香料，塑料，染料和药物等合成的重要中间体.间一甲酚可用于合成抗氧剂，粘合剂，炸药等；苯酚可用于合成酚醛树脂，合成纤维等；萘可用于合成邻苯二甲酸酐等；甲苯是重要的有机溶剂和汽油的掺和组分；4一甲氧基一2一硝基苯胺，是一种精细化工原料；6一二甲氧基苯酚是目前广泛应用的有机合成和香料中间体；苯酚的羟基衍生物中2一乙基苯酚和2一甲氧基一4一甲基苯酚是国家批准的食品用香料，还有其它一些化合物也是较重要的有机化工原料。生物焦油含硫量极少，品质高于煤焦油。按常压收集的生物焦油蒸馏馏分中，110℃以下为酸水馏分，110～190℃时为轻油馏分，190℃以上时为杂酚馏分，还有发热量较高的残留。其中生物焦油蒸馏得到的酸水馏分可以和生物醋酸一道加工；轻油馏分可用作燃料或有色金属选矿用的浮选起泡剂；其余馏分及其残留物可进一步转换成生物阻聚剂、生物抗氧化剂、工业杂酚和液体燃料等。

现有农业废弃物热解转换利用过程采用的热解炭、气化工艺对生物燃气中的生物焦油的去除方法可分为湿法、干法和裂解法三种，湿法是目前最为普通的应用方法。它包括水洗法和水滤法，水洗法又分为喷淋法和吹泡法。湿法净化系统一般采用多级湿法联合除生物焦油，系统成本较低，操作简单，适合乡村生物质热解气化的使用。但这种方式有以下缺点：①含生物焦油的废水的排出易造成二次环境污染；②大量生物焦油不能利用，造成能源损失；③实际净化效果不好。干法净化是为避免湿法净化带来的水污染问题，采用过滤技术净化燃气的方法。将燃气通过吸附材料，把生物焦油过滤出来。但其净化效果不好，焦油沉积严重且粘附生物焦油的滤料难以处理，多与其他净化装置联合使用。裂解法除生物焦油是在很高温度下，进行生物质气化，并加入裂解催化剂，能得到高的转化效率，裂解后的产物与燃气成分相似。催化裂解法减少了燃气中生物焦油的含量，是目前最有效、最先进的方法，在大、中型气化炉中逐渐被采用，而对于现行广大农村使用的乡村级的农业废弃物热解转换利用设备投资够大，较难推广。

现行农业废弃物热解转换利用过程中产生所产生的副产品中，生物焦油所占比例较高，是副产品的主要组成部分。不同方法和类型的农业废弃物热解转换利用技术中生物焦油的产率不同。例如：农业废弃物干馏热解中小型联产技术中，生物焦油的产率约占13％-37％；农业废弃物自热解中小型联产技术中，生物焦油产率约占3％-5％；在农业废弃物固定床中热解小型气化技术中，生物焦油的产率约占5％-15％。

在同一农业废弃物热解转换利用技术类型条件下，采用不同的气化工艺，生物焦油的产率差别也较大。例如：农业废弃物干馏热解村级联产技术中，生物焦油产率约占13～37％；农业废弃物自热解村级联产技术中，生物焦油产率约占3～5％；在农业废弃物固定床村级气化技术中，生物焦油产率约占5～15％。生物焦油所含量占生成物总量比例较高，是气化副产品的主要组成部分。

如上所述，在现行的乡村级农业废弃物热解转换利用系统中，燃气分离、净化采用水洗除焦的方法，将混有大量含生物焦油和木醋酸的废水排入农田，严重污染土壤和水源，对农业生态环境造成危害。没有有效收集和利用，废之可惜。因此，如何将生物焦油进行收集并综合转换利用，解决现行农业废弃物热解转换利用过程中的二次污染的问题，对农业废弃物热解转换利用技术推广应用，促进农业废弃物资源转换利用技术的发展具有重要意义。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有农业废弃物热解转换利用过程中，高温混合燃气的分离、净化采用水洗方法，将混有大量含生物焦油和木醋酸的废水排入农田，严重污染土壤和水源，对农业生态环境造成危害，没有有效收集和利用的缺陷，而提供一种生物焦油的收集和综合转换利用的方法，将生物焦油收集并转换成生物醋酸、生物汽油、生物柴油、生物阻聚剂、生物抗氧化剂、生物杂酚、生物防水膏、生物改性沥青、生物绝缘胶、生物胶黏剂等产品，以达到变废为宝，减少环境污染。

所要解决的技术问题是使现行生物焦油的收集和综合转换利用的方法过程中所产生的副产品中的生物焦油得到有效利用。

本发明所提供的生物焦油的收集和综合转换利用的方法是由如下技术方案来实现的。

一种生物焦油的收集和综合转换利用的方法，包括以下步骤：

步骤1、采用冷却、静置分层的方法将含有生物焦油气和生物醋酸气的高温混合燃气进行净化、分离，收集燃气中的生物焦油和生物醋酸；

步骤2、将所收集的生物焦油进行提纯分离，分离出生物醋酸；

步骤3、将提纯的生物焦油直接用于制造生物焦油防水膏、生物胶黏剂；或将所述提纯的生物焦油进行常压蒸馏分离、收集不同温度范围内的馏份和残留物进行再转换利用。

本发明的目的以及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的生物焦油的收集和综合转换利用的方法：，其中步骤一所述收集高温混合燃气中的生物焦油和生物醋酸包括1-1、是将含有生物焦油气和生物醋酸气的高温混合燃气在冷凝器中进行冷却，使燃气中的生物焦油气、生物醋酸气及水蒸气冷凝成液态生物焦油、水和溶于水的生物醋酸，1-2、所述液态生物焦油、水和溶于水的生物醋酸一起由冷凝器底部流入静置分离罐，静置分层，上层为比重小于1的轻生物焦油，中层为比重近似1的生物醋酸溶液，下层为比重大于1的重生物焦油、收集上下层的轻重生物焦油。

前述的生物焦油的收集和综合转换利用的方法：其中步骤二所述生物质焦油进行提纯分离，是采用常压蒸馏或直接加热生物质焦油，温度为120℃并保持，生物醋酸变成生物醋酸蒸汽，其蒸汽再经冷却成生物醋酸，待生物质焦油无汽泡产，即提纯分离完成。

前述的生物焦油的收集和综合转换利用的方法：其中步骤三所述对提纯的生物焦油进行常压蒸馏分离、收集不同温度范围内的馏份和残留物进行再转换利用。

前述的生物焦油的收集和综合转换利用的方法：其中所述对不同温度范围内的馏份和残留包括：

在200～280℃范围内的馏份，作为生物阻聚剂原料和生物抗氧化剂原料；

在190～230℃范围内的馏份，作为生物工业杂酚原料；

在120～190℃，190～260℃范围内的馏份，作为调和生物燃油的原料；

在220℃以下的残留为生物改性沥青的原料。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明生物焦油的收集和综合转换利用的方法可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：

1、本发明生物焦油的收集和综合转换利用的方法，在水洗除焦的方法中增加了冷却、静置分层的步骤，将含有生物焦油气和生物醋酸气的高温混合生物燃气进行净化、分离，收集生物燃气中的生物焦油，进一步将所收集的生物焦油进行提纯分离，进行有效的综合转换利用，解决了现行的农业废弃物气化、炭化过程中含有生物焦油和生物醋酸的废水排入农田，产生二次污染对农业生态环境造成危害的问题，同时将废弃的生物焦油收集转换利用，做到无废物排放，提高农业废弃物转换利用效率。进一步提高了农业废弃物利用的经济效益，在实用性及成本、环境效益上，确实完全符合农村经济发展所需，相当具有产业利用价值。

2、本发明生物焦油的收集和综合转换利用的方法利用，将废弃的生物焦油收集并转换为生物醋酸、生物汽油、生物柴油、生物阻聚剂、生物抗氧化剂、生物杂酚、生物防水膏、生物改性沥青、生物绝缘胶、生物胶黏剂等，达到变废为宝，有效利用废弃资源。

3、本发明特别适合于农村以乡村为基础建立生物焦油的收集和综合转换利用系统。

综上所述，生物焦油具有较高的利用价值。对生物焦油的综合转换利用，解决了现行的农业废弃物气化、炭化过程中含有生物焦油和生物醋酸的废水排入农田，产生二次污染对农业生态环境造成危害的问题，解决了农业废弃物热解转换利用技术推广应用的瓶颈问题，同时又促进了农业废弃物资源利用技术的发展，对农业废弃物资源产业化利用技术具有至关重要的推动作用。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明生物焦油的收集和综合转换利用的方法的流程图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的生物焦油的收集和综合转换利用的方法其具体实施方式、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图1所示，本发明较佳实施例的生物焦油的收集和综合转换利用的方法其主要包括以下步骤：

步骤2、将所收集的生物焦油进行提纯分离，分离出生物醋酸；步骤3、将提纯的生物焦油直接用于制造生物焦油防水膏、生物胶黏剂；或将所述提纯的生物焦油进行常压蒸馏分离、收集不同温度范围内的馏份和残留物进行再转换利用。

在190～230℃范围内的馏份，作为生物工业杂酚原料；

在220℃以下的残留为生物改性沥青的原料。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种被废弃的生物焦油的收集和综合转换利用的方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤3、将提纯的生物焦油直接用于制造生物焦油防水膏、生物胶黏剂；或将所述提纯的生物焦油进行常压蒸馏分离、收集不同温度范围内的馏份和残留物进行再转换利用。本发明解决了现行的农业废弃物气化、炭化过程中含有生物焦油和生物醋酸的废水排入农田，产生二次污染的问题，同时将废弃的生物焦油收集转换利用，提高农业废弃物转换利用效率。

2.根据权利要求1所述的生物焦油的收集和综合转换利用的方法，其特征在于步骤一所述收集高温混合燃气中的生物焦油和生物醋酸包括1-1、是将含有生物焦油气和生物醋酸气的高温混合燃气在冷凝器中进行冷却，使燃气中的生物焦油气、生物醋酸气及水蒸气冷凝成液态生物焦油、水和溶于水的生物醋酸，1-2、所述液态生物焦油、水和溶于水的生物醋酸一起由冷凝器底部流入静置分离罐，静置分层，上层为比重小于1的轻生物焦油，中层为比重近似1的生物醋酸溶液，下层为比重大于1的重生物焦油、收集上下层的轻重生物焦油。

3.根据权利要求1所述的生物焦油的收集和综合转换利用的方法，其特征在于所述生物质焦油进行提纯分离，是采用常压蒸馏或直接加热生物质焦油，温度为120℃并保持，生物醋酸变成生物醋酸蒸汽，其蒸汽再经冷却成生物醋酸，待生物质焦油无汽泡产，即提纯分离完成。

4.根据权利要求1所述的生物焦油的收集和综合转换利用的方法，其特征在于所述对提纯的生物焦油进行常压蒸馏分离、收集不同温度范围内的馏份和残留物进行再转换利用。

不同温度范围内的馏份和残留包括：

在190～230℃范围内的馏份，作为生物工业杂酚原料；

在120～190℃，190～260℃范围内的馏份，作为调和生物燃油的原料；在220℃以下的残留为生物改性沥青的原料。