CN112410062A - 一种生物质热解焦油连续去除水分的方法 - Google Patents

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建晓朋
王傲
许伟
孙康
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Abstract

本发明公开了一种生物质热解焦油连续去除水分的方法，通过对生物质焦油加热、加压，并组合离心分离的方法，达到连续高效去除生物质热解焦油的目的。对生物质热解焦油采用加热、加压处理，在加热器中控制生物质热解焦油加热温度为110‑140℃,然后加压至0.3‑0.7MPa，输送至缓冲罐中，由于重力的作用，热解焦油中的水分在上层，脱水焦油沉降在下层，中间为两者相混的乳化层，各层之间由带网眼的隔板分隔，乳化层由于受到温度和压力的作用而分解为水和脱水焦油，两者分别向上和向下运动而分离。缓冲罐中下层的脱水焦油被送至离心分离器中，分离出重组分焦油最终产品，少量的轻组分被送回生物质热解焦油原料储罐继续循环分离。

Description

一种生物质热解焦油连续去除水分的方法
技术领域
本发明涉及一种生物质热解焦油连续去除水分的技术，尤其是涉及可资后续蒸馏加工利用的高效连续去除水分的技术。
背景技术
生物质热解焦油是生物质加热热解过程产生、通过冷凝冷却加以回收的。同煤焦油不同，它含有大量水分，最高可达20％～30％，而煤焦油的水分一般低于8％。因此，生物质热解焦油的加工利用难度更大。焦油含较多水分对其后续利用极其不利。比如间歇焦油蒸馏操作时，焦油含水多，将延长脱水时间而降低设备生产能力，增加耗热量。特别是水能在焦油中形成稳定的乳浊液，受热时，形成乳浊液小水滴，开始不能立即蒸发而过热，当温度继续升高时，水滴急剧蒸发，造成突然沸腾而发生冲油的事故。在管式炉连续蒸馏系统中，如焦油含水多，会使系统压力显著增高，阻力增加，打乱了操作程序，必须降低焦油处理量，否则会因高压引起管道设备破裂导致火灾。同时，随水分带入的腐蚀性物质，还会腐蚀设备和管道。因此，工业上一般要求生物质热解焦油必须进行脱水至含水率小于0.5％才能进行蒸馏加工。
焦油脱水常见的方法有：1、静置加热，使焦油与水分离；2、机械动力脱水，即使用离心脱水的方式，或向焦油内部鼓风，爆气脱水等；3、添加焦油脱水剂实现焦油脱水。其中，静置加热投入最少，但耗时最长(一般需要24小时以上)，间隙操作，生产效率低下，并且只能使焦油水分脱至2-3％；焦油脱水剂相应增加外购药剂成本及焦油净化成本，很难实现连续化生产；机械动力脱水可以实现连续生产，但需要相应设备投入，在脱水处理后，原料焦油中的水含量仍在5-10％，不能满足焦油的后续利用要求。
在生物质热解焦油脱水技术领域，由于生物质热解焦油含水率比煤焦油高很多，开发利用成本很高，目前还没有规模化连续脱水技术，尤其是缺乏达到最终脱水焦油含水率低于0.5％、以满足后续蒸馏加工要求的焦油连续脱水技术。
发明内容
本发明提供一种生物质热解焦油连续去除水分的技术，尤其是涉及一种用于可资后续蒸馏加工利用的高效连续去除水分的技术。是通过对生物质热解焦油加热、加压，并组合离心分离的方法，达到连续高效去除生物质热解焦油水分的目的。
一种生物质热解焦油连续去除水分的方法，对生物质焦油先加热，然后加压送至缓冲罐沉降分离，缓冲罐由上到下被分为三个空间，分别为上层分离水层、中间乳化层及下层的脱水焦油层，各层之间由带网眼的隔板分隔，乳化层在温度和压力的作用下水分进入上层，脱水生物质焦油进入下层，下层的脱水生物质焦油进行离心分离，分离出的重组分为低含水率的脱水焦油产品，轻组分重新进入系统循环，达到连续高效去除生物质热解焦油中水分的目的。
整个工艺过程为连续化生产，最终脱水焦油产品含水率低于0.5％。
控制生物质焦油温度为110-140℃,保证缓冲罐中各处液体温度均匀。
生物质焦油加压到0.3-0.7MPa。
缓冲罐中下层的脱水生物质焦油被送至离心机处理。
有益效果：
1、本发明技术通过对生物质热解焦油采用加热、加压处理，在加热器中控制生物质热解焦油加热温度为110-140℃,然后加压至0.3-0.7MPa，输送至特别设计的缓冲分层罐中，由于重力的作用，热解焦油中的水分在上层，脱水焦油沉降在下层，中间为两者相混的乳化层，乳化层由于受到温度和压力的作用而分解为水和脱水焦油，两者分别向上和向下运动而分离。缓冲罐中下层的脱水焦油被送至离心分离器中，分离出重组分焦油最终产品，含水率低于0.5％。同传统采用离心分离技术相比，脱水焦油的含水率由5-10％降低至0.5％以下，完全满足后续进一步蒸馏加工利用要求，同时实现了连续化生产，大幅度提高了生产效率。
2、生物质热解焦油含水率比煤焦油高很多，本发明技术采用加热、加压的方法，破坏生物质热解焦油中的乳化水，焦油更容易分层，与采用化学试剂破乳工艺相比，避免了热解焦油受到污染，不需要专门的焦油净化工艺，简化了工艺流程。
3、本发明采用缓冲罐动态分层和离心分离相结合的方法，同传统的加热静置处理技术相比，实现了生物质热解焦油连续脱水工艺，节省了漫长的静置时间，脱水焦油的含水率由2-3％降低至0.5％以下。
附图说明
图1生物质热解焦油连续脱水工艺流程图。
1 加热器 2 压力泵 3 缓冲罐 4 离心机。
具体实施方式
本发明的生物质热解焦油连续脱水工艺流程如图1所示，具体实施方式为：
首先对生物质热解焦油进行加热、加压处理，在加热器中控制生物质热解焦油加热温度为110-140℃,然后加压至0.3-0.7MPa，输送至特别设计的缓冲罐中，缓冲罐由上到下被分为三个空间，分别为上层分离水层、中间乳化层及下层的脱水焦油层，各层之间由带网眼的隔板分隔，由于重力的作用，热解焦油中的水分在上层，脱水焦油沉降在下层，中间为两者相混的乳化层，乳化层由于受到温度和压力的作用而分解为水和脱水焦油，两者分别向上和向下运动而分离。缓冲罐中下层的脱水焦油被送至离心分离器中，分离出的重组分为焦油最终产品，含水率低于0.5％。少量的轻组分(含水率较高的焦油)被送回生物质热解焦油原料储罐继续循环分离。本发明制得的生物质热解焦油最终产品，含水率低于0.5％，完全满足后续进一步蒸馏加工利用要求，同时实现了连续化生产，大幅度提高了生产效率。
实施例1.
1、一种生物质热解焦油连续去除水分的方法，是对生物质热解焦油进行加热、加压处理，在加热器中控制生物质热解焦油加热温度为110-140℃,然后加压至0.3-0.7MPa，输送至特别设计的缓冲分层罐中，由于重力的作用，热解焦油中的水分在上层，脱水焦油沉降在下层，中间为两者相混的乳化层，乳化层由于受到温度和压力的作用而分解为水和脱水焦油，两者分别向上和向下运动而分离。缓冲罐中下层的脱水焦油被送至离心分离器中，分离出的重组分为焦油最终产品，含水率低于0.5％。少量的轻组分(含水率较高的焦油)被送回生物质热解焦油原料储罐继续循环分离。本发明制得的生物质热解焦油最终产品，含水率低于0.5％，完全满足后续进一步蒸馏加工利用要求，同时实现了连续化生产，大幅度提高了生产效率。
实施例2.
一种生物质热解焦油连续去除水分的方法，是对生物质热解焦油进行加热、加压处理，在加热器中控制生物质热解焦油加热温度为110℃,然后加压至0.3MPa，输送至特别设计的缓冲分层罐中，由于重力的作用，热解焦油中的水分在上层，脱水焦油沉降在下层，中间为两者相混的乳化层，乳化层由于受到温度和压力的作用而分解为水和脱水焦油，两者分别向上和向下运动而分离。缓冲罐中下层的脱水焦油被送至离心分离器中，分离出的重组分为焦油最终产品，含水率为0.4％。
实施例3.
一种生物质热解焦油连续去除水分的方法，是对生物质热解焦油进行加热、加压处理，在加热器中控制生物质热解焦油加热温度为140℃,然后加压至0.7MPa，输送至特别设计的缓冲分层罐中，由于重力的作用，热解焦油中的水分在上层，脱水焦油沉降在下层，中间为两者相混的乳化层，乳化层由于受到温度和压力的作用而分解为水和脱水焦油，两者分别向上和向下运动而分离。缓冲罐中下层的脱水焦油被送至离心分离器中，分离出的重组分为焦油最终产品，含水率为0.1％。
实施例4.
一种生物质热解焦油连续去除水分的方法，是对生物质热解焦油进行加热、加压处理，在加热器中控制生物质热解焦油加热温度为120℃,然后加压至0.5MPa，输送至特别设计的缓冲分层罐中，由于重力的作用，热解焦油中的水分在上层，脱水焦油沉降在下层，中间为两者相混的乳化层，乳化层由于受到温度和压力的作用而分解为水和脱水焦油，两者分别向上和向下运动而分离。缓冲罐中下层的脱水焦油被送至离心分离器中，分离出的重组分为焦油最终产品，含水率为0.3％。
实施例5
一种生物质热解焦油连续去除水分的方法，是对生物质热解焦油进行加热、加压处理，在加热器中控制生物质热解焦油加热温度为130℃,然后加压至0.6MPa，输送至特别设计的缓冲分层罐中，由于重力的作用，热解焦油中的水分在上层，脱水焦油沉降在下层，中间为两者相混的乳化层，乳化层由于受到温度和压力的作用而分解为水和脱水焦油，两者分别向上和向下运动而分离。缓冲罐中下层的脱水焦油被送至离心分离器中，分离出的重组分为焦油最终产品，含水率为0.2％。

Claims (5)

1.一种生物质热解焦油连续去除水分的方法，其特征在于，对生物质焦油先加热，然后加压送至缓冲罐沉降分离，缓冲罐由上到下被分为三个空间，分别为上层分离水层、中间乳化层及下层的脱水焦油层，各层之间由带网眼的隔板分隔，乳化层在温度和压力的作用下水分进入上层，脱水生物质焦油进入下层，下层的脱水生物质焦油进行离心分离，分离出的重组分为低含水率的脱水焦油产品，轻组分重新进入系统循环，达到连续高效去除生物质热解焦油中水分的目的。
2.如权利要求1所述的生物质热解焦油连续去除水分的方法，其特征在于，整个工艺过程为连续化生产，最终脱水焦油产品含水率低于0.5％。
3.如权利要求1所述的生物质热解焦油连续去除水分的方法，其特征在于，控制生物质焦油温度为110-140℃,保证缓冲罐中各处液体温度均匀。
4.如权利要求1所述的生物质热解焦油连续去除水分的方法，其特征在于，生物质焦油加压到0.3-0.7MPa。
5.如权利要求1所述的生物质热解焦油连续去除水分的方法，其特征在于，缓冲罐中下层的脱水生物质焦油被送至离心机处理。
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