CN112280584A - 一种利用生物质能制造环保溶剂和石蜡的方法及其设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及化工领域，具体公开了一种利用生物质能制造环保溶剂和石蜡的方法及其设备。先利用多种生物质混合精细化热解得到合成气，后期利用费托反应装置、加氢装置等将合成气精制得到环保溶剂和石蜡。本发明的制备方法适用于大中型规模的养殖场，可充分结合当地多元生物质对闲置生物质资源进行利用，且本方法搭配相应设备制得的环保溶剂和石蜡品质更好。

Description

一种利用生物质能制造环保溶剂和石蜡的方法及其设备
技术领域
本发明涉及环保和生物化工领域，具体涉及一种利用生物质能制造环保溶剂和石蜡的方法及其设备。
背景技术
我国是禽畜养殖大国，规模化的养殖场分布于各个城市周边，随着人们对环境问题的重视，人们的目光也聚焦到了原本不起眼的畜禽粪便上，目前虽然出现了各种畜粪处理措施，但仍缺乏有效的根治方法。
目前大小养殖场存在的问题复杂,养殖场内周期性减量、突发的人力不可抗拒的疫情减量、市场供给侧爆仓减量等等，不定因素太多,如果将畜禽类粪便作为主要的生物质原料，将导致原料单一，且受上述多种因素制约其供应量，如何解决其问题并对闲置生物质进行资源化、商业化处置是每个企业必须思考的。
专利CN201410683228.5公开了一种养殖场粪便处理的方法：1)向养殖场粪便中加入生物质材料混合获得畜粪混合物；2)对所述畜粪混合物进行固液分离，获得固态粪便和废水；对所述固态粪便进行干馏，干馏后获得畜粪活性炭、畜粪炭和畜粪混合物裂解形成的燃气；对所述废水进行过滤。此方法虽然在一定程度上解决了畜禽类粪便的再利用问题，但其利用并不广泛，其制得燃气品质不高。
综上所述，现亟需一种利用多元生物质的利用方法，并同时对相应生产步骤进行改良，生产出多种环保类产品，使多种生物质能得到充分的利用。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提供了一种利用生物质能制造环保溶剂和石蜡的方法及其设备，步骤前期对生物质进行精细化热解，生成合成气，后期利用费托反应装置等将合成气精制成环保溶剂和石蜡。
本发明目的之一在于提供一种利用生物质能制造环保溶剂和石蜡的方法，具体技术方案如下：
一种利用生物质能制造环保溶剂和石蜡的方法，具体步骤如下：
(1)生物质原料进行干燥、热解、气化、冷却得到合成气，所述生物质原料主料为生猪粪便，次要原料包括秸秆、树皮、枝丫、柴禾和死猪；
(2)将所述合成气在一氧化碳和氢气变换装置处理，再增压、净化进入低温费托合反应装置与催化剂反应得到冷凝物；
(3)将所述冷凝物分离、费托产物加氢精制得到环保溶剂和石蜡。
进一步的，步骤(1)中所述热解包括如下步骤，
原料干馏：温度为1-150℃；
原料高温热裂解：温度为2000±200℃；
原料高温气化：温度为1200±200℃；
所述热解过程的压力≤0.5MPa。
进一步的，步骤(2)中所述的催化剂为铁基和或钴基。
进一步的，步骤(3)中费托产物包括费托粗蜡和费托粗油，所述费托粗蜡可加氢饱和、裂解和异构制得润滑油。
本发明目的之二在于提供一种利用生物质能制造环保溶剂和石蜡的设备，具体技术方案如下：
一种利用生物质能制造环保溶剂和石蜡的设备，包括原料干燥炉、原料热解炉、气化炉、气体分离塔、合成气冷却塔、一氧化碳和氢气变换装置、合成气增压装置、合成气净化塔、浆态床催化剂预制塔、低温费托合成反应装置、高温冷凝物分离塔、费托产物加氢塔、污水处理池、膜分离装置和冷却水装置，所述原料干燥炉、原料热解炉、气化炉、气体分离塔、合成气冷却塔、一氧化碳和氢气变换装置、合成气增压装置、合成气净化塔依次连接，所述低温费托合成反应装置进料口与所述浆态床催化剂预制塔和所述合成气净化塔出料口连接，所述低温费托合成反应装置出料口分别于所述高温冷凝物分离塔、费托产物加氢塔进料口连接；所述原料热解炉包括，原料干馏层区：温度为1-150℃；高温热裂解层区；温度为2000±200℃；高温气化层区：温度为1200±200℃；所述原料热解炉的控制压力≤0.5MPa；所述污水处理池出水口与所述膜分离装置进水口连接，所述膜分离装置的出水口与所述冷却水装置进水口连接。
进一步的，所述气化炉中包括淬火层，所述淬火层的冷却温度为70-90℃，其中冷却水的PH值＜3mol/L。
进一步的，所述原料干燥炉所产生的污水能直接流入污水处理车间的所述污水处理池进行好氧处理。
进一步的，所述一氧化碳和氢气变换装置中产生的氢气可被所述费托产物加氢塔利用。
进一步的，所述一氧化碳和氢气变换装置进入所述合成气增压装置的一氧化碳和氢气体积比为2：1。
进一步的，所述浆态床催化剂预制塔中的催化剂为铁基和或钴基。
进一步的，所述低温费托合成反应装置产生的反应水可用于费托产物加氢塔，同时所述反应水可经过反应水精馏塔精馏得到杂醇，所述杂醇为醇、醛和酮混合物。
进一步的，所述杂醇可作为原料热解炉的燃料。
本发明目的之三在于提供上述方案中任一所述设备在制备环保溶剂和石蜡中的应用。
本发明的有益之处在于：
(1)本发明方法可利用多元生物质资源，并不限于畜禽类粪便资源，对生物质进行了精细化控温分段热解，使得后续产物纯度更高，提高了多元生物质资源的利用率。
(2)一氧化碳和氢气变换装置产生的氢气和费托反应装置产生的费托反应水可被费托产物加氢塔利用，同时所述反应水可经过反应水精馏塔精馏得到杂醇；原料干燥炉中分离出来的液体与污水处理车间的处理池直连，经后续步骤处理得到的水可在全厂循环利用，整个工艺流程物料利用率高。
(3)本发明制备出来的环保溶剂液和石蜡品质更高，属于精制产品，商品品质与化石能源石油基原油相对比：①不含芳香族烃类、②不是环烷烃。③是CO和H2直链的烃类产品。其溶剂液不含甲醇、甲醛等有毒有害元素，并可分馏为；食品级与化妆品级产品。油和石蜡①滴溶点高达110℃(原油产品的滴溶点最高顶点达60℃)、②含油量：≤1PPm。(原油产品的滴溶点：最高顶点达60℃、含油量：3％摩尔百分数。)故而市场销售产品数量稀少，价格是10000元/t以上。
附图说明
图1为本发明利用生物质能制造环保溶剂和石蜡的工艺流程图。
图2为本发明精制环保溶剂和石蜡的工艺流程图。
具体实施方式
下面通过实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的结构思路、使用范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1利用生物质能制造环保溶剂和石蜡的设备
本发明提供了一种利用生物质能制造环保溶剂和石蜡的设备，包括原料干燥炉、原料热解炉、气化炉、气体分离塔、合成气冷却塔、一氧化碳和氢气变换装置、合成气增压装置、合成气净化塔、浆态床催化剂预制塔、低温费托合成反应装置、高温冷凝物分离塔、费托产物加氢塔、反应水精馏塔、污水处理池、膜分离装置和冷却水装置，其连接方式如图1所示。
原料干燥炉、原料热解炉、气化炉、气体分离塔、合成气冷却塔、一氧化碳和氢气变换装置、合成气增压装置、合成气净化塔依次连接，低温费托合成反应装置进料口与浆态床催化剂预制塔和合成气净化塔出料口连接，低温费托合成反应装置出料口分别于高温冷凝物分离塔、费托产物加氢塔进料口连接；一氧化碳和氢气变换装置中产生的氢气可被费托产物加氢塔利用；原料干燥炉所产生的污水能直接流入污水处理车间的污水处理池进行好氧处理，污水处理池出水口与膜分离装置进水口连接，膜分离装置的出水口与冷却水装置进水口连接。
原料热解炉包括，原料干馏层区：温度为1-150℃；高温热裂解层区；温度为2000±200℃；高温气化层区：温度为1200±200℃；原料热解炉的控制压力≤0.5MPa。气化炉中包括淬火层，淬火层的冷却温度为70℃，其中冷却水的PH值＜3mol/L。浆态床催化剂预制塔中的催化剂为铁基和或钴基。
原料热解炉气化后合成气组分：
组分名称 摩尔百分比(％)
H2 39.37
CO 41.84
CH2 15.99
N2 2.43
Syn.gas heateng vaIue 2.63
本发明的设备分为前期制备合成气的装置和后期制造环保溶剂和石蜡的设备。后期精制过程如图2所示，对费托粗蜡和费托粗油进行加氢饱和、裂解和异构，生成合成蜡、合成溶剂液油。合成蜡可加工为润滑油基础油，是真实意义上的PAO(全合成润滑油基础油)若再进行深度加工是制作高级车用发动机润滑油、波箱油以及重型坦克车、重型挖掘机、重型车辆、重型机械润滑油……等等。
实施例2利用生物质能制造环保溶剂和石蜡的方法
一种利用生物质能制造环保溶剂和石蜡的方法，具体步骤如下：
(1)生物质原料进行干燥、热解、气化、冷却得到合成气，生物质原料主料为生猪粪便，次要原料包括秸秆、树皮、枝丫、柴禾和死猪，热解包括如下步骤，(a)原料干馏：温度为1-150℃,(b)原料高温热裂解：温度为2000±500℃,(c)原料高温气化：温度为1200±500℃,热解过程的压力≤0.5MPa。
(2)将合成气在一氧化碳和氢气变换装置处理，再增压、净化进入低温费托合反应装置与催化剂为铁基和或钴基反应得到冷凝物和反应水。
费托合成反应水直接进入附装置精馏塔，将反应水含氧化合物中的醇、醛、酮精馏后作附属产品的杂醇直接销售也可作本装置锅炉燃料或配置燃气发电机组发电。
(3)将冷凝物分离、费托产物加氢精制得到环保溶剂和石蜡：费托粗蜡加氢饱和、冷却和分离得到精制石蜡；费托粗油加氢裂解和异构得到粗品润滑油，加氢饱和分离得到精制润滑油，费托粗油加氢饱和分离得到溶剂油。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用生物质能制造环保溶剂和石蜡的方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)生物质原料进行干燥、热解、气化、冷却得到合成气，所述生物质原料主料为生猪粪便，次要原料包括秸秆、树皮、枝丫、柴禾和死猪，所述热解包括如下步骤，
(a)原料干馏：温度为1-150℃,
(b)原料高温热裂解：温度为2000±200℃,
(c)原料高温气化：温度为1200±200℃,
所述热解过程的压力≤0.5MPa；
(2)将所述合成气在一氧化碳和氢气变换装置处理，再增压、净化进入低温费托合反应装置与催化剂反应得到冷凝物和反应水；
(3)将所述冷凝物分离、费托产物加氢精制得到环保溶剂和石蜡。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述的催化剂为为铁基和或钴基。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中费托产物包括费托粗蜡和费托粗油，所述费托粗蜡可加氢饱和、裂解和异构制得润滑油。
4.一种利用生物质能制造环保溶剂和石蜡的设备，包括原料干燥炉、原料热解炉、气化炉、气体分离塔、合成气冷却塔、一氧化碳和氢气变换装置、合成气增压装置、合成气净化塔、浆态床催化剂预制塔、低温费托合成反应装置、高温冷凝物分离塔、费托产物加氢提质塔、反应水精馏塔、污水处理池、膜分离装置和冷却水装置，其特征在于，所述原料干燥炉、原料热解炉、气化炉、气体分离塔、合成气冷却塔、一氧化碳和氢气变换装置、合成气增压装置、合成气净化塔依次连接，所述低温费托合成反应装置进料口与所述浆态床催化剂预制塔和所述合成气净化塔出料口连接，所述低温费托合成反应装置出料口分别于所述高温冷凝物分离塔、费托产物加氢塔进料口连接；所述原料热解炉包括，原料干馏层区：温度为1-150℃；高温热裂解层区；温度为2000±200℃；高温气化层区：温度为1200±200℃；所述原料热解炉的控制压力≤0.5MPa；所述污水处理池出水口与所述膜分离装置进水口连接，所述膜分离装置的出水口与所述冷却水装置进水口连接。
5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述气化炉中包括淬火层，所述淬火层的冷却温度为70℃，其中冷却水的PH值＜3mol/L。
6.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述原料干燥炉所产生的污水能直接流入污水处理车间的所述污水处理池进行好氧处理。
7.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述一氧化碳和氢气变换装置中产生的氢气可被所述费托产物加氢塔利用。
8.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述浆态床催化剂预制塔中的催化剂为铁基和或钴基。
9.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述低温费托合成反应装置产生的反应水可用于费托产物加氢塔，同时所述反应水可经过反应水精馏塔精馏得到杂醇，所述杂醇为醇、醛和酮混合物。
10.权利要求4-9任一所述的设备在制备环保溶剂和石蜡中的应用。
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