CN110452741A - 生物质气化气相脱焦方法、液相脱焦方法及联合脱焦方法 - Google Patents
生物质气化气相脱焦方法、液相脱焦方法及联合脱焦方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110452741A CN110452741A CN201910877459.2A CN201910877459A CN110452741A CN 110452741 A CN110452741 A CN 110452741A CN 201910877459 A CN201910877459 A CN 201910877459A CN 110452741 A CN110452741 A CN 110452741A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gasification
- water
- micro
- biomass
- phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/72—Other features
- C10J3/82—Gas withdrawal means
- C10J3/84—Gas withdrawal means with means for removing dust or tar from the gas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/08—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors
- C10K1/10—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/08—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors
- C10K1/10—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids
- C10K1/101—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids with water only
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/08—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors
- C10K1/10—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids
- C10K1/12—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids alkaline-reacting including the revival of the used wash liquors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/08—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors
- C10K1/10—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids
- C10K1/12—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids alkaline-reacting including the revival of the used wash liquors
- C10K1/122—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids alkaline-reacting including the revival of the used wash liquors containing only carbonates, bicarbonates, hydroxides or oxides of alkali-metals (including Mg)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
- C10J2300/0916—Biomass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
- C10J2300/1603—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with gas treatment
- C10J2300/1615—Stripping
Abstract
本公开提供了生物质气化气相脱焦方法、液相脱焦方法及联合脱焦方法。生物质气化气相脱焦方法为以生物质气化气体作为气相介质,将气相介质通入至喷淋水中形成微纳米气泡,将含有微纳米气泡的喷淋水喷淋至含有焦油的生物质气化气体中,喷淋形成雾化液滴与烟雾状焦油凝聚成大液滴与生物质气化气体分离。生物质气化液相脱焦方法为以生物质气化气体作为气相介质,将气相介质通入至含有焦油的水相中形成微纳米气泡,微纳米气泡在水相中破裂产生羟基自由基,使液态焦油被氧化降解成小分子有机物悬浮在水相表面,然后进行油水分离;所述含有焦油的水相为喷淋法处理含有焦油的生物质气化气体产生的含有焦油的水。
Description
技术领域
本公开涉及生物质气化气相脱焦方法、液相脱焦方法及联合脱焦方法。
背景技术
本公开记载的该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本公开总体背景的理解,而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
生物质气化是在特定的热力条件下,生物质资源在特定设备中经热解、氧化、还原重整等一系列复杂反应转化成可燃性气体(主要以氢气、一氧化碳为主)、液体焦油以及固体焦炭的化学过程,产物中可利用的成分以可燃性气体和固体焦炭为主。焦油是生物质热解气化过程中不可避免的副产物,焦油的产生严重影响燃气品质,不仅会降低产气率和设备整体热效率,在燃气贮存、输送和燃烧过程中存在腐蚀设备,而且焦油在低温(≤200℃)时凝结为液态,极易与产物中水、固体焦炭等粘结堵塞管路,导致整个设备无法正常运行。
鉴于上述焦油带来的种种不利影响,在生物质热解气化过程中需对焦油进行脱除或处理。目前采用较多的是湿法脱焦,主要原理是通过喷淋或吹泡,使水与焦油之间发生碰撞、拦截进而凝聚成大液滴,焦油与可燃气性气体分离,随液滴降落,达到脱焦的效果。然而,本公开发明人经过研究发现,现有湿法脱焦方法及相关配套技术在脱除生物质气化产物焦油过程中存在以下缺陷:
(1)喷淋水利用率低,耗水量大;
(2)焦油与可燃性气体粘度高,常规喷淋水处理焦油降粘效果不佳,仅去除表面冷凝的焦油,液滴和烟雾状焦油不能有效去除;
(3)填料层为满足喷淋水充分均匀作用,所需层距较长,阻力较大;
(4)油水分离难度大,焦油品质低,不利于后续焦油和水的回收利用;
(5)油水分离使用化学试剂,二次环境污染处理成本高。
发明内容
微纳米气泡是指气泡产生时粒径(直径)在十微米至数百纳米之间的微粒径气泡,介于微米气泡和纳米气泡之间,具有常规气泡所不具备的物理与化学特性。微纳米气泡技术目前主要应用在水体修复、工业废水处理、锅炉烟气处理等技术领域。然而,微纳米气泡技术当前的应用中,主要以空气或氧气作为微纳米气泡气相介质,实现对处理体系的增氧效果,从而对有机污染物进行去除,对于生物质气化产生的气体而言,该气体具有还原性,若利用空气或氧气作为气相介质的微纳米气泡对生物质气化产生的气体中的焦油进行脱除,不仅容易发生反应降低生物质气化产生的气体的产量,而且气体中掺入杂质(如空气中的氧气和氮气)影响燃气品质。
为了解决现有技术的不足,本公开的目的是提供生物质气化气相脱焦方法、液相脱焦方法及联合脱焦方法。合理利用微纳米气泡技术辅助湿法喷淋实现生物质热解气化脱焦。
为了实现上述目的,本公开的技术方案为:
第一方面,本公开提供一种生物质气化气相脱焦方法,以生物质气化气体作为气相介质,将气相介质通入至喷淋水中形成微纳米气泡,将含有微纳米气泡的喷淋水喷淋至含有焦油的生物质气化气体中,喷淋形成的液滴与烟雾状焦油凝聚成大液滴,大液滴通过重力与生物质气化气体分离。
针对喷淋水处理焦油降粘效果不佳、仅去除表面冷凝的焦油、液滴和烟雾状焦油不能有效去除的问题,本公开将气相介质通入至喷淋水中形成微纳米气泡,将含有微纳米气泡的喷淋水喷淋至含有焦油的生物质气化气体中,气泡在水中的上升速度与气泡直径的平方成正比,即微纳米气泡能够长时间存在喷淋水中;在气泡总体积不变的情况下,气泡总的表面积与单个气泡的直径成反比,即微纳米气泡能够充分与生物质气化产物焦油接触;微纳米气泡随雾化液滴进入喷淋塔后,湮没破裂形成局部高温高压,冲击雾化液滴,含微纳米气泡的液滴粒径变小,与生物质气化气接触更充分,有利于气体脱焦;气泡在水中形成的气液界面具有易接受OH-的特点,当喷淋水中微纳米气泡收缩时,水分子中少量电离生成的OH-在狭小的气泡界面上迅速浓缩富集,气泡表面形成ζ高电位,微纳米气泡与喷淋水一同作用于生物质气化产物,含有微纳米气泡的喷淋水与焦油在电场力和化学键作用下发生碰撞、拦截,快速吸附焦油,降低焦油粘性,不仅作用表面冷凝的焦油,同时作用液滴和雾状焦油,降低填料层高度,减小喷淋水作用阻力,使喷淋塔系统整体高度降低,节省喷淋塔建设和运行成本及减小能耗,凝聚成大液滴与生物质气化气体分离。
然而,微纳米气泡技术当前的应用中,主要以空气或氧气作为微纳米气泡气相介质,实现对处理体系的增氧效果,从而对有机污染物进行去除。本公开选择生物质气化气体而非空气或氧气作为微纳米气泡气相介质,目的是为了避免微纳米气泡破裂时,其中的空气或氧气成分与还原性生物质气化气体反应,降低生物质气化产生的气体的产量,同时避免气体中掺入杂质(如空气中的氧气和氮气)影响燃气品质。再者氢气电子式为H:H,一氧化碳电子式为:C:::O:,氧气电子式为::O::O::,一氧化碳三根共价键,与氧气两根共价键相比更难断裂,氢气为一个σ键(电子云沿键轴方向,以“头碰头”方式成键),氧气为两个π键(电子云沿键轴两侧方向,以“肩并肩”方向成键),σ键较π键结构更稳定且氢气原子半径远小于氧气,破裂化学键需要更多能量,与氧气相比,可燃性气体(氢气和一氧化碳)更利于提供稳定的气体结构,因此,生物质气化气体能够作为微纳米气泡的产生气相介质。
针对喷淋法去除焦油导致的油水分离难度大的问题,第二方面,本公开提供一种生物质气化液相脱焦方法,以生物质气化气体作为气相介质,将气相介质通入至含有焦油的水相中形成微纳米气泡,微纳米气泡在水相中破裂产生羟基自由基,使液态焦油被氧化降解成小分子有机物悬浮在水相表面,实现深度脱焦和油水分离;所述含有焦油的水相为喷淋法处理含有焦油的生物质气化气体产生的含有焦油的水。
本公开的微纳米气泡作用油水混合物,在水中破裂发生空化作用分离油水界面,局部产生超高压、超高温,生成具有强氧化性的羟基自由基,液态焦油被氧化降解成小分子有机物,气泡在水中形成的气液界面具有易接受OH-的特点,当喷淋水中微纳米气泡收缩时,水分子中少量电离生成的OH-在狭小的气泡界面上迅速浓缩富集,气泡表面形成ζ高电位,吸附小分子有机物,伴随着微纳米气泡上浮至漂浮在液相表面,出现较为明显的油水两相分界面,利用隔离网等设备分离油水两相物质。同时,微纳米气泡处理的液相位于喷淋塔底部的集水槽中,以生物质气化气体作为微纳米气泡气相介质,能够避免生物质气化气体纯度的降低。
第三方面,本公开提供一种生物质气化脱焦方法,包括上述生物质气化气相脱焦方法和生物质气化液相脱焦方法,采用上述生物质气化水相脱焦方法处理生物质气化气相脱焦方法产生的含有焦油的水。
本公开联合气相和液相脱焦方法,实现深度净化生物质气化气体和回收液态焦油的目的。
第四方面,本公开提供一种生物质气化脱焦装置,包括喷淋塔、第一微纳米气泡发生器、第二微纳米气泡发生器,所述喷淋塔底部设有集水槽,所述喷淋塔中上部设有喷淋层,喷淋层和集水槽之间开设气相进口,喷淋塔顶部设有气相出口,所述第一微纳米气泡发生器设置在喷淋层,所述第一微纳米气泡发生器的出口与喷淋层的喷嘴连通,所述第二微纳米气泡发生器设置在集水槽,所述第二微纳米气泡发生器的出口设置在集水槽内,所述喷淋塔的气相出口通过循环管线同时与第一微纳米气泡发生器的气相进口和第二微纳米气泡发生器的气相进口连通。
本公开的有益效果为:
(1)本公开利用微纳米气泡在水中存在时间长、比表面积大的特点,有效增加喷淋体系作用的接触面积,填料层高度降低,喷淋水作用阻力减小,相同效果状况下,减少水资源的消耗量,节约能耗。
(2)本公开利用微纳米气泡比表面积大、ζ电位高的特点,在电场力和化学键作用下,有效降低焦油与可燃性气体粘性,不仅作用于表面冷凝的焦油,而且作用液滴和雾状焦油,加快焦油脱除效率,净化气相气化气体。
(3)本公开利用微纳米气泡在水中破裂发生空化作用,产生超高压、超高温分离油水界面,同时产生具有强氧化性的羟基自由基,液态焦油被氧化降解成小分子有机物悬浮在水相表面,利用反渗透网等设备分离油水两相介质,回收油相气化物质,废物资源化。
(4)本公开利用净化的生物质气化气体作为微纳米气泡气相介质,二次湿法脱焦提高焦油分离率。
(5)本公开中微纳米气泡作用油水混合物,在水中破裂发生空化作用分离油水界面,局部产生超高压、超高温,同时生成具有强氧化性的羟基自由基,液态焦油被氧化降解成小分子有机物悬浮在水相表面,油水分离过程不用破乳剂即可使油水两相高效分离,减少了化学试剂使用成本和对环境的不利影响。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解,本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开,并不构成对本公开的不当限定。
图1为本公开实施例中生物质气化脱焦装置的结构示意图;
其中,1、除雾层,2、过滤层,3、气浮层,4、集水槽,5、喷淋层,6、填料层,7、气相进口,8、气相出口,9、第一微纳米气泡发生器,10、第二微纳米气泡发生器,11、补水阀,12、油水分离器,13、水相室,14、油相室,15、隔离网,16、储油罐,17、搅拌器,18、循环水泵,19、气体净化器,20、储气罐。
具体实施方式
应该指出,以下详细说明都是示例性的,旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明,本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
鉴于现有喷淋法脱焦存在的耗水量大、脱焦效果不佳、油水分离难度大等不足,为了解决如上的技术问题,本公开提出了生物质气化气相脱焦方法、液相脱焦方法及脱焦方法。
本公开的一种典型实施方式,提供了一种生物质气化气相脱焦方法,以生物质气化气体作为气相介质,将气相介质通入至喷淋水中形成微纳米气泡,将含有微纳米气泡的喷淋水喷淋至含有焦油的生物质气化气体中,喷淋形成的液滴与烟雾状焦油凝聚成大液滴,大液滴通过重力与生物质气化气体分离。
微纳米气泡随雾化液滴进入喷淋塔后,湮没破裂形成局部高温高压,冲击雾化液滴,含微纳米气泡的液滴粒径变小,与生物质气化气接触更充分,有利于气体脱焦;气泡在水中形成的气液界面具有易接受OH-的特点,当喷淋水中微纳米气泡收缩时,水分子中少量电离生成的OH-在狭小的气泡界面上迅速浓缩富集,气泡表面形成ζ高电位,微纳米气泡与喷淋水一同作用于生物质气化产物,含有微纳米气泡的喷淋水与焦油在电场力和化学键作用下发生碰撞、拦截,快速吸附焦油,降低焦油粘性,不仅作用表面冷凝的焦油,同时作用液滴和雾状焦油,降低填料层高度,减小喷淋水作用阻力,使喷淋塔系统整体高度降低,节省喷淋塔建设和运行成本及减小能耗,凝聚成大液滴与可燃性气体分离。
本公开选择生物质气化气体而非空气和氧气作为微纳米气泡气相介质,目的是为了避免微纳米气泡破裂空气或氧气成分对净化气体纯度的干扰,利用气泡特性脱焦的同时二次湿法脱焦提高焦油脱出率,再者氢气电子式为H:H,一氧化碳电子式为:C:::O:,氧气电子式为::O::O::,一氧化碳三根共价键,与氧气两根共价键相比更难断裂,氢气为一个σ键(电子云沿键轴方向,以“头碰头”方式成键),氧气为两个π键(电子云沿键轴两侧方向,以“肩并肩”方向成键),σ键较π键结构更稳定且氢气原子半径远小于氧气,破裂化学键需要更多能量,与氧气相比,可燃性气体(氢气和一氧化碳)更利于提供稳定的气体结构。因而,本公开以生物质气化气体作为微纳米气泡气相介质,针对油气不易分离溶于喷淋水降低焦油粘度,凝聚成大液滴高效脱除焦油,从而实现净化气相气化气体。
所述微纳米气泡粒径包括十微米到数百纳米之间的粒径规则、形态均匀或粒径不规则、形态多样的气泡。
该实施方式的一种或多种实施例中,所述喷淋水中添加碱性化合物。碱性化合物用于去除硫化氢气体。所述碱性化合物为氢氧化钠、碳酸钠等。当向喷淋水中添加碳酸钠时,去除硫化氢气体的效果较好,且能够减弱对喷淋塔的影响。
该实施方式的一种或多种实施例中,喷淋后的液体经过填料层进行混合。
该实施方式的一种或多种实施例中,喷淋后的液体经过过滤后进行收集。
该实施方式的一种或多种实施例中,微纳米气泡的制造方法为旋回剪切、加压溶解、电化学、微孔加压或混合射流。以旋回剪切产生的微纳米气泡,对油气分离效果更好。
本公开的另一种实施方式,提供了一种生物质气化液相脱焦方法,以生物质气化气体作为气相介质,将气相介质通入至含有焦油的水相中形成微纳米气泡,微纳米气泡在水相中破裂产生羟基自由基,使液态焦油被氧化降解成小分子有机物悬浮在水相表面,实现深度脱焦和油水分离;所述含有焦油的水相为喷淋法处理含有焦油的生物质气化气体产生的含有焦油的水。
本公开的微纳米气泡作用油水混合物,在水中破裂发生空化作用分离油水界面,局部产生超高压、超高温,生成具有强氧化性的羟基自由基,液态焦油被氧化降解成小分子有机物悬浮在水相表面,油水分离过程不用破乳剂即可使油水两相高效分离,减少了化学试剂使用成本和对环境的不利影响。同时,喷淋法处理的水一般位于其下方的集水槽中,以生物质气化气体作为微纳米气泡气相介质,能够避免生物质气化气体纯度的降低,不影响燃气品质。
为了进一步将水相中的含有小分子有机物进口去除,该实施方式的一种或多种实施例中,对油水分离后的水相进行进一步分离,其方法为重力分离法、过滤分离法、聚结分离法、气浮分离法、吸附分离法、超滤膜分离法或反渗透分离法等。当采用反渗透分离法时,能够保证水相中的小分子有机物含量更少。
该实施方式的一种或多种实施例中,将油水分离的油相进行收集。用于供给用户使用,从而提高生物质气化产物的利用率。
该实施方式的一种或多种实施例中,将油水分离的水相作为喷淋法的喷淋水。
本公开的第三种实施方式,提供了一种生物质气化脱焦方法,包括上述生物质气化气相脱焦方法和生物质气化水相脱焦方法,采用上述生物质气化水相脱焦方法处理生物质气化气相脱焦方法产生的含有焦油的水。
该实施方式的一种或多种实施例中,生物质气化气相脱焦方法中采用微纳米气泡的粒径小于生物质气化水相脱焦方法中采用微纳米气泡的粒径。
本公开的第四种实施方式,提供了一种生物质气化脱焦装置,包括喷淋塔、第一微纳米气泡发生器、第二微纳米气泡发生器,所述喷淋塔底部设有集水槽,所述喷淋塔中上部设有喷淋层,喷淋层和集水槽之间开设气相进口,喷淋塔顶部设有气相出口,所述第一微纳米气泡发生器设置在喷淋层,所述第一微纳米气泡发生器的出口与喷淋层的喷嘴连通,所述第二微纳米气泡发生器设置在集水槽,所述第二微纳米气泡发生器的出口设置在集水槽内,所述喷淋塔的气相出口通过循环管线同时与第一微纳米气泡发生器的气相进口和第二微纳米气泡发生器的气相进口连通。
所述喷淋塔形状依据使用场合不同包括立式喷淋塔和卧式喷淋塔,喷淋方式包括有单级、两级、乃至多级喷淋方式。
该实施方式的一种或多种实施例中,所述喷淋层与喷淋塔的气相出口之间设置除雾层。
该实施方式的一种或多种实施例中,所述喷淋层下方设有填料层,所述填料层位于喷淋塔气相进口的上方。所述填料层因微纳米气泡特性,提升焦油脱除效率,较相同条件下未使用微纳米气泡技术的喷淋塔填料层高度降低。
该实施方式的一种或多种实施例中,喷淋层为多个喷淋单层,每个喷淋单层下方均设有一层填料层,所述喷淋单层为设置若干喷嘴。
该实施方式的一种或多种实施例中,喷淋塔内设置过滤层,过滤层位于喷淋层与喷淋塔的气相进口之间。
该系列实施例中,过滤层与喷淋塔的气相进口之间设置气浮管,所述气浮管的轴线与喷淋塔的轴线平行,所述气浮管的两端均为扩径结构。
该实施方式的一种或多种实施例中,包括油水分离器,集水槽的出口连接油水分离器进口,所述油水分离器分为水相室和油相室,所述水相室和油相室之间设置隔离网。隔离网的设置,能够防止收集的焦油中存在固体颗粒。
该系列实施例中,所述水相室设有循环水泵,所述循环水泵的出口连接喷淋层的进水口。
第一微纳米气泡发生器的物料出口与喷淋层喷嘴的进水口连通,或第一微纳米气泡发生器的物料出口与喷淋层喷水管连通。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本公开的技术方案,以下将结合具体的实施例详细说明本公开的技术方案。
一种生物质气化脱焦装置,如图1所示,包括喷淋塔,喷淋塔由上到下依次设有除雾层1、油气分离层、过滤层2、气浮层3、集水槽4,油气分离层为多个喷淋层5和多个填料层6相间设置,每个填料层6设置在一个喷淋层5的下方,气浮层3为文丘里管状的气浮管,气浮管的两端均为扩径结构,喷淋塔的气相进口7设置在气浮层3和集水槽6之间,气浮管的一端靠近喷淋塔的气相进口7,另一端与过滤层2接触,喷淋塔的气相出口8开设在喷淋塔顶部。
每个喷淋层的喷淋管均设有一个第一微纳米气泡发生器9,以旋回剪切原理产生微纳米气泡。
集水槽4设有第二微纳米气泡发生器10,集水槽4设有进水管,进水管安装补水阀11。集水槽4的出水口连通油水分离器12,油水分离器12分为水相室13和油相室14,水相室13和油相室14之间通过隔离网15分隔,油相室14位于水相室13的上方。油相室14的出口连接储油罐16。水相室13设有搅拌器17和循环水泵18,循环水泵18的出口连接喷淋层5的进水口。
喷淋塔的气相出口8依次连接气体净化器19和储气罐20。储气罐20的出气口通过循环管线同时与第一微纳米气泡发生器9的气相进口和第二微纳米气泡发生器10的气相进口连通。
填料层6中的填充材料为陶瓷散堆材料。该材料耐酸碱耐腐蚀耐高温,比表面积大,孔隙率高。例如陶瓷鲍尔环填料,使用规格一般38、50、80。
一种利用微纳米气泡湿法脱除生物质气化产物焦油的方法,由七步完成:
(1)微纳米气泡发生。利用微型气泵压缩储气罐生物质气化气体,注入第一微纳米气泡发生器,平稳连续的产生含生物质气化气体的微纳米气泡,均匀溶于喷淋水中。
(2)生物质气化脱焦。将步骤(1)中携带有微纳米气泡的喷淋水,流量为30~100m3/h一定流量下在填料层均匀作用于生物质气化产物,液滴和烟雾状焦油凝聚成大液滴与生物质气化气体分离,净化后的生物质气化气体收集到储气罐中供给用户使用。
(3)喷淋过滤。步骤(2)中含有微纳米气泡的液滴油水混合相流经过滤层,过滤水相,初步分离油水混合相,经气浮管过滤收集至喷淋塔底部油水混合层。
(4)油水分离。在步骤(3)中落下的油水混合相底部和管壁安装微纳米气泡发生装置,平稳连续的产生微纳米气泡,在水中破裂发生空化作用分离油水界面,局部产生超高压、超高温,生成具有强氧化性的羟基自由基,液态焦油被氧化降解成小分子有机物悬浮在水相表面。
(5)油相提取。提取步骤(4)中油水混合相表面分离的焦油等有机分子,收集到储油罐中供给用户使用,提高生物质气化产物利用率。
(6)气相利用。提取步骤(2)中注入储气罐中的生物质气化气体,在微型循环气泵作用下压缩至第二微纳米气泡产生器,重复步骤(1)产生含生物质气化气体的微纳米气泡。
(7)水相循环。回收步骤(4)中油水混合相中水相,在循环水泵作用下流至喷淋塔底,重复步骤(2)产生带有微纳米气泡的喷淋水。
喷淋水中添加脱硫剂,例如氢氧化钠溶液或碳酸钠溶液等,有利于去除硫化氢气体。当采用碳酸钠溶液时,在达到有效去除硫化氢气体效果下,减弱对喷淋塔的影响。
第一微纳米气泡产生器与喷淋雾化水相设置缓冲段,增加雾化水相缓冲时间,缓冲段设置加压装置增加气体溶解度,微纳米气泡充分均匀溶解在雾化水相中。
第二微纳米气泡产生器产生的微纳米气泡粒径比第一微纳米气泡产生器产生的微纳米气泡粒径大。调节第一微纳米气泡产生器产生的微纳米气泡粒径为100nm~30μm,调节第二微纳米气泡产生器产生的微纳米气泡粒径为500nm~50μm。
喷淋塔进气口依据工业生产条件和气体喷淋需求的不同,进气口数量可以为一个或多个组合实现喷淋塔进气,优选搭建四个进气口同时进气。
喷淋塔横截面积为1~5m2,塔高为3~8m,进气量为5000~20000m3/h,喷水量约30~100m3/h,喷淋后液体停留时间约2~3秒。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已,并不用于限制本公开,对于本领域的技术人员来说,本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种生物质气化气相脱焦方法,其特征是,以生物质气化气体作为气相介质,将气相介质通入至喷淋水中形成微纳米气泡,将含有微纳米气泡的喷淋水喷淋至含有焦油的生物质气化气体中,喷淋形成的液滴与烟雾状焦油凝聚成大液滴,大液滴通过重力与生物质气化气体分离。
2.如权利要求1所述的生物质气化气相脱焦方法,其特征是,所述喷淋水中添加碱性化合物;优选的,向喷淋水中添加碳酸钠;
或,喷淋后的液体经过填料层进行混合;
或,喷淋后的液体经过过滤后进行收集;
或,微纳米气泡的制造方法为旋回剪切、加压溶解、电化学、微孔加压或混合射流;优选的,微纳米气泡的制造方法为旋回剪切。
3.一种生物质气化液相脱焦方法,其特征是,以生物质气化气体作为气相介质,将气相介质通入至含有焦油的水相中形成微纳米气泡,微纳米气泡在水相中破裂产生羟基自由基,使液态焦油被氧化降解成小分子有机物悬浮在水相表面,实现油水分离;所述含有焦油的水相为喷淋法处理含有焦油的生物质气化气体产生的含有焦油的水。
4.如权利要求3所述的生物质气化液相脱焦方法,其特征是,将油水分离的油相进行收集;
或,将油水分离的水相作为喷淋法的喷淋水。
5.一种生物质气化脱焦方法,其特征是,包括权利要求1或2所述的生物质气化气相脱焦方法和权利要求3或4所述的生物质气化液相脱焦方法,采用生物质气化液相脱焦方法处理生物质气化气相脱焦方法产生的含有焦油的水。
6.如权利要求5所述的生物质气化脱焦方法,其特征是,生物质气化气相脱焦方法中采用微纳米气泡的粒径小于生物质气化水相脱焦方法中采用微纳米气泡的粒径。
7.一种生物质气化脱焦装置,其特征是,包括喷淋塔、第一微纳米气泡发生器、第二微纳米气泡发生器,所述喷淋塔底部设有集水槽,所述喷淋塔中上部设有喷淋层,喷淋层和集水槽之间开设气相进口,喷淋塔顶部设有气相出口,所述第一微纳米气泡发生器设置在喷淋层,所述第一微纳米气泡发生器的出口与喷淋层的喷嘴连通,所述第二微纳米气泡发生器设置在集水槽,所述第二微纳米气泡发生器的出口设置在集水槽内,所述喷淋塔的气相出口通过循环管线同时与第一微纳米气泡发生器的气相进口和第二微纳米气泡发生器的气相进口连通。
8.如权利要求7所述的生物质气化脱焦装置,其特征是,所述喷淋层与喷淋塔的气相出口之间设置除雾层;
或,所述喷淋层下方设有填料层,所述填料层位于喷淋塔气相进口的上方;
或,喷淋层为多个喷淋单层,每个喷淋单层下方均设有一层填料层,所述喷淋单层为设置若干喷嘴。
9.如权利要求7所述的生物质气化脱焦装置,其特征是,喷淋塔内设置过滤层,过滤层位于喷淋层与喷淋塔的气相进口之间;
优选的,过滤层与喷淋塔的气相进口之间设置气浮管,所述气浮管的轴线与喷淋塔的轴线平行,所述气浮管的两端均为扩径结构。
10.如权利要求7所述的生物质气化脱焦装置,其特征是,包括油水分离器,集水槽的出口连接油水分离器进口,所述油水分离器分为水相室和油相室,所述水相室和油相室之间设置隔离网;
优选的,所述水相室设有循环水泵,所述循环水泵的出口连接喷淋层的进水口。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910877459.2A CN110452741B (zh) | 2019-09-17 | 2019-09-17 | 生物质气化气相脱焦方法、液相脱焦方法及联合脱焦方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910877459.2A CN110452741B (zh) | 2019-09-17 | 2019-09-17 | 生物质气化气相脱焦方法、液相脱焦方法及联合脱焦方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110452741A true CN110452741A (zh) | 2019-11-15 |
CN110452741B CN110452741B (zh) | 2020-10-23 |
Family
ID=68492211
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910877459.2A Active CN110452741B (zh) | 2019-09-17 | 2019-09-17 | 生物质气化气相脱焦方法、液相脱焦方法及联合脱焦方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110452741B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110894429A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-03-20 | 武汉天颖环境工程股份有限公司 | 一种生物质热解气净化装置 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1931731A (zh) * | 2005-09-16 | 2007-03-21 | 夏普株式会社 | 水处理方法以及水处理装置 |
GB2496092A (en) * | 2011-07-07 | 2013-05-08 | John Montgomery | Water treatment |
CN204400934U (zh) * | 2014-12-18 | 2015-06-17 | 广东正鹏生物质能源科技有限公司 | 一种生物质气化燃气深度净化设备 |
CN105509061A (zh) * | 2016-01-07 | 2016-04-20 | 厦门青山绿水再生资源有限公司 | 一种生活垃圾悬浮式燃烧碳化裂解系统及其处理工艺 |
CN207614609U (zh) * | 2017-11-23 | 2018-07-17 | 广东粤发四众环保服务有限公司 | 一种活氧微纳泡喷射溶解VOCs的反应装置 |
TW201834735A (zh) * | 2017-03-21 | 2018-10-01 | 大陸商昆山納諾新材料科技有限公司 | 應用奈米微氣泡的廢氣處理方法及其廢氣處理系統 |
CN108658210A (zh) * | 2018-05-23 | 2018-10-16 | 东莞理工学院 | 一种用微纳米气泡强化零价铁去除水中有机污染物的方法 |
CN208320477U (zh) * | 2018-05-16 | 2019-01-04 | 山东铁雄冶金科技有限公司 | 一种抑制挥发的焦化尾气治理系统 |
-
2019
- 2019-09-17 CN CN201910877459.2A patent/CN110452741B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1931731A (zh) * | 2005-09-16 | 2007-03-21 | 夏普株式会社 | 水处理方法以及水处理装置 |
GB2496092A (en) * | 2011-07-07 | 2013-05-08 | John Montgomery | Water treatment |
CN204400934U (zh) * | 2014-12-18 | 2015-06-17 | 广东正鹏生物质能源科技有限公司 | 一种生物质气化燃气深度净化设备 |
CN105509061A (zh) * | 2016-01-07 | 2016-04-20 | 厦门青山绿水再生资源有限公司 | 一种生活垃圾悬浮式燃烧碳化裂解系统及其处理工艺 |
TW201834735A (zh) * | 2017-03-21 | 2018-10-01 | 大陸商昆山納諾新材料科技有限公司 | 應用奈米微氣泡的廢氣處理方法及其廢氣處理系統 |
CN207614609U (zh) * | 2017-11-23 | 2018-07-17 | 广东粤发四众环保服务有限公司 | 一种活氧微纳泡喷射溶解VOCs的反应装置 |
CN208320477U (zh) * | 2018-05-16 | 2019-01-04 | 山东铁雄冶金科技有限公司 | 一种抑制挥发的焦化尾气治理系统 |
CN108658210A (zh) * | 2018-05-23 | 2018-10-16 | 东莞理工学院 | 一种用微纳米气泡强化零价铁去除水中有机污染物的方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
吴占松等: "《煤炭清洁有效利用技术》", 31 July 2007 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110894429A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-03-20 | 武汉天颖环境工程股份有限公司 | 一种生物质热解气净化装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110452741B (zh) | 2020-10-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100450917C (zh) | 从硫化氢气中同时回收硫磺和制取氢气的方法 | |
CN204710289U (zh) | 一种鼓泡塔气液反应器 | |
TW200840636A (en) | Process and apparatus for carbon capture and the elimination of multi-pollutants in flue gas from hydrocarbon fuel sources and the recovery of multiple by-products | |
RU2532743C2 (ru) | Способ и устройство для улавливания co2 | |
CN102806001B (zh) | 超声雾化液滴选择性脱硫化氢的方法与装置 | |
CN201932926U (zh) | 微旋流式气浮污水处理装置 | |
CN110452741A (zh) | 生物质气化气相脱焦方法、液相脱焦方法及联合脱焦方法 | |
CN105999962A (zh) | 一种沥青烟气净化处理设备 | |
CN100415856C (zh) | 一种天然气脱硫脱水净化装置 | |
CN2808276Y (zh) | 大烟气量高浓度的烟气净化设备 | |
CN215995660U (zh) | 一种热解油气冷却分离除尘一体化装备 | |
CN102923671B (zh) | 新型液硫脱气存储设备及液硫脱气方法 | |
US8657920B2 (en) | Apparatus for purifying hydrogen and method for using the same | |
CN210825536U (zh) | 一种微纳米气泡除油装置 | |
CN112138522A (zh) | 一种底部水平射流的脱硫液再生槽 | |
CN203139879U (zh) | 恶臭工业有机废气治理的喷淋洗涤塔 | |
CN106390671A (zh) | 一种生物质可燃气焦油分离脱除装置 | |
CN205517019U (zh) | 一种新型民用空气净化装置 | |
CN109395508A (zh) | 一种高温气体热量回收、洗涤除尘设备及方法 | |
CN206168146U (zh) | 一种沥青烟气净化处理设备 | |
CN101716456A (zh) | 双级脱硫除尘设备 | |
CN210584223U (zh) | 一种冷凝-双膜复合界面分离设备 | |
RU2353764C2 (ru) | Термодинамический сепаратор и способ подготовки природного газа | |
CN102910690A (zh) | 一种废水提温和除盐的方法及设备 | |
CN206051970U (zh) | 海上油田利用高压生产水回收低压伴生气的装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |