生物質燃氣焦油多級深度脫除工藝制造技術

本發明專利技術涉及一種生物質燃氣焦油多級深度脫除工藝，其具體步驟為：A：生物質氣化爐產生的富含焦油的高溫生物質燃氣經除塵后進入噴淋冷卻單元，被重焦油液體噴淋冷卻得到初級凈化后的生物質燃氣；B：初級凈化后的生物質燃氣進入粗孔捕捉單元，經過粗孔材料的毛細凝聚和截留作用，脫除輕多環芳烴化合物焦油，C：將處理得到的兩級凈化生物質燃氣進入吸附或吸收單元，利用吸附劑或吸收劑的吸著作用，脫除輕焦油，得到清潔燃氣，生物質燃氣焦油露點降至-30~0℃。本發明專利技術的生物質燃氣焦油多級深度脫除工藝，可實現焦油多重多效耦合深度脫除；脫焦油成本低；可副產輕、重焦油產品。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種生物質熱化學轉化過程生成的燃氣中焦油的深度脫除工藝，即生物質燃氣焦油多級深度脫除工藝，屬于生物質能高效利用領域。
技術介紹
生物質資源是綠色的可再生資源，經過適當的熱化學或生物化學過程，可轉化為燃氣(含有CO、H2或CH4等可燃性成分)，或進一步深加工獲得化學品，為社會提供基礎化工原料或能源。焦油是生物質氣化過程不可避免的副產物，主要成分為苯、萘和酚等芳香烴。焦油在后續使用過程，會降溫，降溫后易與水、灰和炭顆粒等雜質結合，堵塞輸氣管和閥門，腐蝕金屬；難以完全燃燒，產生炭黑等顆粒，對內燃機和燃氣輪機葉輪損害嚴重；其能量一般占燃氣總能量的5 15%，難以與燃氣一起燃燒利用，降低了氣化效率。因此，焦油已成為生物質氣化技術應用的瓶頸。傳統的焦油處 理方法包括氣化爐內在線高溫處理法、熱裂解和催化裂解、等離子體法和水洗法等，這些方法存在凈化成本高，燃氣難達標，產生二次污染等問題，難以規模化應用。根據分子量大小，焦油可分為五類=(1)GC (氣相色譜)無法檢測到的成分:主要指GC無法檢測的重焦油；(2)雜環芳烴:含有N和O等雜原子；高水溶性；主要成分為吡啶、酚、甲酚、喹啉和異喹啉等；(3)輕芳香烴(I環):通常為單環輕碳氫化合物，主要成分為甲苯、乙苯、二甲苯和苯乙烯等；(4)輕多環芳烴化合物(2 3環):即使在非常低濃度的濃度也會凝聚，主要成分為茚、萘、甲基萘、聯苯、苊烯、芴、菲和蒽等；(5)重多環芳烴化合物(Γ7環):大于3環，在低濃度和高溫條件下也會凝聚。第1、2和5類焦油屬于重焦油，通過冷卻即可脫除；第4類焦油屬于中等沸點的焦油，不易通過冷卻的方法脫除；第3類焦油屬于輕焦油，須通過吸附或吸收方法深度脫除。根據生物質焦油特征進行輕、重分級后，特別適用于吸收或吸附等單元操作進行分離和回收。荷蘭能源中心率先開發的“OLGA” (OiL-based GAs washer)就是溶劑吸收除焦工藝，在200Nm3/h燃氣系統中得到示范:重質焦油被完全脫除，焦油露點降至25V ；99%酚類和97%雜環類焦油被脫除。專利申請人專利技術了 “生物質燃氣冷卻一吸收耦合深度脫除焦油的工藝及系統”(申請號:201210037239.7)和“生物質燃氣耦合吸附深度脫除焦油的工藝及系統”(申請號:201210037246.7)，采用重焦油自身冷卻和輕焦油吸附/吸收過程耦合，進行焦油深度脫除。現有的油基焦油處理方法分別對重焦油進行噴淋冷卻脫除，輕焦油進行吸附或吸收脫除。對于上述分類的第4類輕多環芳烴化合物(2 3環)焦油，不能通過冷卻有效脫除，則會轉移進入吸收或吸附階段脫除，這部分焦油分子直徑較大，沸點較高，不僅會增加吸附/吸收的負荷，導致吸附劑(吸收劑)很快穿透和飽和，而且較高的再生溫度容易導致吸附劑(吸收劑)結焦和失活，增加系統操作費用。
技術實現思路
本專利技術在于克服上述生物質燃氣焦油脫除方法的局限，提供了一種結合噴淋冷卻、粗孔捕捉和吸附或吸收過程的優點的低成本的生物質燃氣焦油多級深度脫除工藝，并副產焦油產品。本專利技術的技術方案是這樣實現的:由生物質氣化爐產生的富含焦油蒸汽的高溫生物質燃氣經除塵后首先進入噴淋冷卻單元，與重焦油(指沸點高于150°C的焦油)液體進行接觸，大部分重質焦油蒸汽被冷卻為液體，生物質燃氣中的少量粉塵和大部分重質焦油蒸汽得到脫除；經初步凈化后的生物質燃氣，被送入粗孔捕捉單元，利用多孔隙材料毛細凝聚作用以及截留作用，脫除第4分類的輕多環芳烴化合物(2 3環)的焦油(指沸點為10(Tl5(rC的焦油)；粗孔捕捉單元出口的兩級凈化的生物質燃氣進一步送入吸附/吸收單元，在該單元，輕質焦油(指沸點低于100°C的焦油)蒸汽被吸附或吸收深度脫除，凈化后的清潔生物質燃氣送入后續工段；噴淋冷卻單元放出的熱量用于吸附/吸收單元的解吸。 本專利技術的具體技術方案為:一種生物質燃氣焦油多級深度脫除工藝，其具體步驟如下:A:生物質氣化爐產生的富含焦油的高溫生物質燃氣經除塵后首先進入噴淋冷卻單元，被重焦油液體噴淋冷卻至10(Tl20°C，放出熱量，得到初級凈化后的生物質燃氣；重焦油液體進入靜置分離單元，得到重焦油和渣油產品，部分重焦油作為噴淋冷卻介質返回噴淋冷卻單元；B:初級凈化后的生物質燃氣進入粗孔捕捉單元，經過粗孔材料的毛細凝聚和截留作用，脫除輕多環芳烴化合物(2 3環)焦油，溫度降至8(T10(TC ；C:將步驟B處理得到的兩級凈化生物質燃氣進入吸附或吸收單元，利用吸附劑或吸收劑的吸著作用，在3(T50°C，脫除輕焦油，得到清潔燃氣，生物質燃氣焦油露點降至-3(T0°C ;吸附或吸收單元利用噴淋冷卻單元放出的熱量進行解吸，解吸出的輕焦油蒸汽在冷凝分離單元分離出輕焦油液體，不凝性氣體作為氣化劑返回氣化爐。本專利技術的原料適應性廣，生物質燃氣包括各種固定床、移動床和流化床生物質氣化爐氣化得到的燃氣，以及干餾或半干餾過程得到的富含焦油和生物油的燃氣。本專利技術的噴淋冷卻單元，噴淋冷卻介質直接是部分重焦油產品，避免了外加冷卻介質帶來操作繁瑣、后續分離困難及增加操作成本的問題。噴淋冷卻單元的優選的冷卻溫度是100 120°C。所述的噴淋冷卻單元，采用化工中常見的塔器，包括篩板塔和填料塔。上述的靜置分離單元，將噴淋冷卻單元得到的重焦油和渣油進行靜置分離，重焦油和渣油作為產品，部分重焦油返回噴淋冷卻單元作為噴淋冷卻介質。上述的粗孔捕捉單元，優選采用目數20(Γ3000目的金屬絲網、木炭或木屑填充在塔器中，利用其粗孔的毛細凝聚和截留作用，在80 100°C，捕捉輕多環芳烴化合物(2 3環)焦油蒸汽，轉化為焦油液體，和氣相燃氣分離；捕捉的焦油，可作為產品，或者作為氣化原料返回氣化爐。上述的吸附單元，優選利用活性炭或分子篩等吸附輕焦油的吸附劑，對兩級凈化的生物質燃氣進行吸附，在3(T50°C，將少量輕多環芳烴化合物(2^3環)焦油蒸汽和全部輕焦油蒸汽轉化為凝聚相，和燃氣分離，得到焦油露點-3(T0°C的清潔生物質燃氣；吸附飽和的吸附劑利用噴淋冷卻單元放出的熱量進行吹掃或熱再生，解吸出輕焦油蒸汽，吸附劑得到循環利用；所述的吸附單元至少包括兩個吸附塔，一塔用于吸附，另一塔用于再生，實現連續操作；所述的吸附塔由吸附劑填充于塔器中。上所述的吸收單元，優選利用輕柴油或煤焦油洗油等吸收輕焦油的吸收劑，對兩級凈化的生物質燃氣進行吸收，在3(T50°C，將少量輕多環芳烴化合物(2 3環)焦油蒸汽和全部輕焦油蒸汽轉化為凝聚相，和燃氣分離，得到焦油露點-3(T0°C的清潔生物質燃氣；吸收飽和的吸收液利用噴淋冷卻單元放出的熱量進行吹掃或熱再生，解吸出輕焦油蒸汽，吸收劑得到循環利用；所述的吸收單元至少包括兩個吸收塔，一塔用于吸收，另一塔用于再生，實現連續操作；所述的吸收塔由吸收劑置于塔器中；所述的塔器包括填料塔和篩板塔。上述的冷凝分離單元，將吸附/吸收單元解吸出的輕焦油蒸汽進行冷凝，得到輕焦油產品，不凝性氣體作為氣化劑返回氣化爐。有益效果:( I)原料氣適應性廣，生物質燃氣包括各種固定床、移動床和流化床生物質氣化爐氣化得到的燃氣，以及干餾或半干餾過程得到的富含焦油和生物油的燃氣；(2)采用重焦油對生物質燃氣進行噴淋脫焦，噴淋冷卻效果好，可脫除重焦油，并洗脫生物質燃氣中的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種生物質燃氣焦油多級深度脫除工藝，其具體步驟為：A：生物質氣化爐產生的富含焦油的高溫生物質燃氣經除塵后首先進入噴淋冷卻單元，被重焦油液體噴淋冷卻至100~120℃，放出熱量，得到初級凈化后的生物質燃氣；重焦油液體進入靜置分離單元，得到重焦油和渣油產品，部分重焦油作為噴淋冷卻介質返回噴淋冷卻單元；B：初級凈化后的生物質燃氣進入粗孔捕捉單元，經過粗孔材料的毛細凝聚和截留作用，脫除輕多環芳烴化合物焦油，溫度降至80~100℃；C：將步驟B處理得到的兩級凈化生物質燃氣進入吸附或吸收單元，利用吸附劑或吸收劑的吸著作用，在30~50℃，脫除輕焦油，得到清潔燃氣，生物質燃氣焦油露點降至?30~0℃；吸附或吸收單元利用噴淋冷卻單元放出的熱量進行解吸，解吸出的輕焦油蒸汽在冷凝分離單元分離出輕焦油液體，不凝性氣體作為氣化劑返回氣化爐。

【技術特征摘要】
1.一種生物質燃氣焦油多級深度脫除工藝，其具體步驟為:A:生物質氣化爐產生的富含焦油的高溫生物質燃氣經除塵后首先進入噴淋冷卻單元，被重焦油液體噴淋冷卻至io(Ti2(rc，放出熱量，得到初級凈化后的生物質燃氣；重焦油液體進入靜置分離單元，得到重焦油和渣油產品，部分重焦油作為噴淋冷卻介質返回噴淋冷卻單元:初級凈化后的生物質燃氣進入粗孔捕捉單元，經過粗孔材料的毛細凝聚和截留作用，脫除輕多環芳烴化合物焦油，溫度降至8(Ti0(rc ;C:將步驟B處理得到的兩級凈化生物質燃氣進入吸附或吸收單元，利用吸附劑或吸收劑的吸著作用，在3(T50°C，脫除輕焦油，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱躍釗，吳娟，陳海軍，楊麗，
申請(專利權)人：南京工業大學，
類型：發明
國別省市：