一种生物质气化生产柴油的方法及设备技术

一种生物质气化生产柴油的方法是将生物质加入固定床加压气化炉气化气化生成的含尘、油的煤气送入一体式油气裂解净化器进行裂解净化，裂解净化产生的粗煤气进行冷却、变换和净化得到净煤气，净煤气采用固定床或浆态床反应器在铁基或钴基催化剂作用下反应，得到液相产品进行加氢精制，精制后得到75‑80wt％的柴油，15‑20wt％的汽油，2‑4wt％的液化石油气以及部分特种蜡。本发明专利技术具有气化效率高，后续处理流程简单，投资成本低的优点。

Method and equipment for producing diesel oil by biomass gasification

A method of biomass gasification is the biomass production of diesel containing dust, oil fixed bed gasifier gasification generated gas into the integrated oil and gas purifier for purifying cracking cracking, cracking of crude gas purification for cooling, transform and purified by the clean gas, clean coal gas by using the fixed bed or slurry bed the reaction in the iron or cobalt based catalyst, by liquid phase hydrogenation, refining to obtain 75 diesel 80wt%, 15 20wt% 2 4wt% gasoline, liquefied petroleum gas and some special wax. The invention has the advantages of high gasification efficiency, simple follow-up processing flow and low investment cost.

【技术实现步骤摘要】
一种生物质气化生产柴油的方法及设备
本专利技术涉及生物质制备生物柴油
，特别涉及一种生物质气化生产柴油的方法及设备。
技术介绍
能源是现代社会赖以生存和发展的基础，能源的供给能力密切关系着国民经济的可持续发展，是国家战略安全保障的基础之一。我国目前主要能源来自于煤、石油、天然气等化石能源，化石能源作为一次性能源，除了储存有限外，其利用时必然造成空气污染，大气变暖、海平面上升和酸雨等环境问题。从长远角度考虑，必须寻求一种或多种可再生的能源作为补充，多元化发展。生物质能是可再生且不会增加温室气体的低硫燃料，还可减少环境公害，燃料特性类似褐煤，借鉴年轻褐煤的利用经验，开发和使用生物质能源。生物质经过气化，生产燃料气、合成液体燃料、合成化学品技术成为洁净有效的热化学转化技术，因此生物质气化已成为生物质能转化为高品质能源的主要途径之一。目前应用广泛的生物质气化技术主要有固定床气化和流化床气化。固定床气化一般以空气为气化剂，气化炉类型有开心式气化炉、横吸式气化炉、上吸式气化炉、下吸式气化炉，具有设备结构简单、易于操作等特点。流化床气化炉可分为鼓泡流化床气化炉、循环流化床气化炉和双流化床气化炉，具有受热均匀、焦油含量少等特点，这些技术目前均为常压或低压，气化压力不会超过1.0MPa，处理能力小，气化时候产生的焦油会对后续的设备造成堵塞和腐蚀，气化生产的合成气H2/CO比值单一，含尘、含焦油的气化废水多等问题。中国专利，专利号：201210493250.4公开了一种生物质固定床加压气化制备合成气的方法及其装置，气化压力仍然为低压，气化压力最高为0.6MPa，也没有解决气化过程产生的对设备造成堵塞和腐蚀问题，对合成气的H2/CO比值也没有调节功能，甚至在气化过程中产生更多的含尘、含焦油的气化废水。经检索，未发现以生物质为原料经固定床加压气化制备液体燃料的方法，尤其是气化效率高，后续处理流程简单，投资成本低的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述技术中的缺点和不足，提供一种气化效率高，后续处理流程简单，投资成本低的生物质气化生产柴油的方法及设备。为了达到上述目的，专利技术人首先通过对生物质原料特性和气化特征进行了大量的实验研究，然后通过大量的模拟计算和多年的工程设计经验，专利技术了一种生物质气化生产柴油的方法。本专利技术生产方法具体步骤如下：一、生物质气化生产粗煤气(1)将生物质制备成粒径为12mm-80mm的物料，通过进料器加入固定床加压气化炉，气化剂从气化炉底部进入气化炉进行气化，气化生成的含尘、油的煤气送入一体式油气裂解净化器进行裂解净化，气化灰渣与气化剂在气化器内换热后排出；(2)含尘、油的煤气与氧气通过烧嘴部分燃烧，在裂解器燃烧腔中进行高温裂解，使粗煤气中的油、烃类物质、有机硫等裂解成小分子物质，然后进入净化器；(3)在净化器的双层水夹套中通入循环水，并在净化器中装填1/3-2/3体积的多孔介质，用于回收裂解器中的热量和吸附煤气中的粉尘，回收热量后的粗煤气通过煤气通道从煤气出口引出，同时生产饱和蒸汽；所述的生物质为农林废弃物，具有可磨性差、密度小、挥发分高、水分高、灰含量少、热值低、难成浆等特性，对于本专利技术而言，薪柴等木质生物质是最佳的气化原料。所述生物质固定床加压气化技术是针对生物质原料特性和气化特征开发的固定床加压气化技术，该技术对入炉原料要求低，如：(1)入炉原料为块状，粒度在12-80mm。生物质可磨性差、难成浆，但是很容易制成粒度在12-80mm的原料；(2)对原料的水分、灰分、热稳定、挥发分、热值等方面没有严格限制，所以对于生物质密度小、挥发分高、水分高、灰含量少、热值低的富碳原料，也能气化；(3)固定床加压气化技术操作是在灰熔点以下操作，干排灰，生物质灰中富碱金属和碱土金属的特性也不影响正常运行。(4)所述的固定床加压气化技术操作条件：气化温度随生物质变，在750-1050度，气化压力1.2-6.0MPa，气化剂为多元混合气化剂，方便调控煤气组成，减少煤气水生成量。依据生物质原料特性和气化特性设计的生物质加压气化技术。将粒径为12-80mm的生物质，通过进料器加入气化炉，气化剂从气化炉底部进入气化炉，气化剂的组成为氧气、蒸汽和二氧化碳组成的混合气体，蒸汽：氧气：二氧化碳的比值在2.0-9.0kg：Nm3：0-6.0Nm3，气化压力在1.2MPa-6.0MPa之间，气化温度750-1050度。裂解器燃烧腔的温度高于1300度，压力在0.8-5.6MPa，氧气与煤气按照体积比为1:6.0-10.0的比例通过烧嘴混合后以60m/s-70m/s的速度进入裂解器燃烧裂解，生成小分子物质。裂解生成的小分子物质进入净化器，通过装填多孔介质时进行除尘，使出净化器粗煤气中尘含量达到5mg以下，产生的热量通过双层夹套回收，生产压力为0.6-5.0MPa的饱和蒸汽。进入净化器3的多孔介质是催化剂、活性炭、焦炭或耐高温过滤材料。为了达到本专利技术的目的，设计了一体式油气裂解净化器，它包括烧嘴1，裂解器2和净化器3，烧嘴1、裂解器2和净化器3耦合为一体，裂解器2的顶端连接烧嘴1，裂解器2和净化器3通过壳体13连接为一体，上部为裂解器2，下部为净化器3。烧嘴1设置有燃气进口4，氧气进口5，冷却水进口，冷却水出口和点火检查装置8，从内到外，从上到下依次设置有燃气通道，第一冷却水通道，氧气通道和第二冷却水通道，燃气通道有燃气进口4，第一冷却水通道有第一冷却水进口6-1，第一冷却水出口7-1，氧气通道有氧气进口5，第二冷却水通道有第二冷却水进口6-2，第二冷却水出口7-2，在燃气通道内有点火检查装置8，点火检查装置8的点火端位于燃气和氧气混合处。如上所述的烧嘴1为组合式结构，保证烧嘴处于低温，扩大材料选择范围，延长烧嘴使用寿命，点火检查装置8用于点火和检测点火情况，点火通过电弧点火，检测通过温控检查，具有结构简单，使用安全、方便的特点。所述裂解器2包括壳体13和绝热保温层9，壳体13内壁有绝热保温层9，绝热保温层9的下部为锥形结构，内腔为燃烧腔，底部采用缩口结构。如上所述的裂解器2的锥形结构、绝热保温层的设计，减少散热量，使燃烧腔温度可以达到1300℃以上，高温可以将煤气中烃类物质、焦油等富碳原料，有机硫等裂解为CO、CO2、H2和H2S等小分子物质，同时消耗净煤气中的游离氧全部参与反应。如上所述净化器3是包括壳体13和双层水夹套10，双层水夹套10上端面与绝热保温层9锥形的斜面平行，并组成多孔介质通道11，多孔介质通道11上有多孔介质进口16，在双层水夹套10上端面向下有水夹套直段12，水夹套直段12与壳体13形成净煤气通道，煤气出口14位于净煤气通道顶部，壳体13底端有废料排出口15，双层水夹套10的底部有水夹套给水口17，顶部有蒸汽出口18。二、粗煤气冷却、变换和净化(1)裂解回收热量后的粗煤气与净煤气进行换热冷却后，一部分粗煤气进行变换反应，之后与另一部分粗煤气混合进一步冷却到-30到-50度，进入净化工序，脱出煤气中的H2S、CO2酸性气体，同时脱出煤气中含有的Cl-和Br-以及Pb、Sn和Bi等对合成催化中毒的物质；冷却过程生成的冷凝液送去废水处理工序进行处理；(2)净化后得到的H2S采用硫回收生产硫磺，二氧化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质气化生产柴油的方法，其特征在于包括如下步骤：一、生物质气化生产粗煤气(1)将生物质制备成粒径为12mm‑80mm的物料，通过进料器加入固定床加压气化炉，气化剂从气化炉底部进入气化炉进行气化，气化生成的含尘、油的煤气送入一体式油气裂解净化器进行裂解净化，气化灰渣与气化剂在气化器内换热后排出；(2)含尘、油的煤气与氧气通过烧嘴部分燃烧，在裂解器燃烧腔中进行高温裂解，使粗煤气中的油、烃类物质、有机硫等裂解成小分子物质，然后进入净化器；(3)在净化器的双层水夹套中通入循环水，并在净化器中装填1/3‑2/3体积的多孔介质，用于回收裂解器中的热量和吸附煤气中的粉尘，回收热量后的粗煤气通过煤气通道从煤气出口引出，同时生产饱和蒸汽；二、粗煤气冷却、变换和净化(1)裂解回收热量后的粗煤气与净煤气进行换热冷却后，一部分粗煤气进行变换反应，之后与另一部分粗煤气混合进一步冷却到‑30到‑50度，进入净化工序，脱出煤气中的H

【技术特征摘要】
1.一种生物质气化生产柴油的方法，其特征在于包括如下步骤：一、生物质气化生产粗煤气(1)将生物质制备成粒径为12mm-80mm的物料，通过进料器加入固定床加压气化炉，气化剂从气化炉底部进入气化炉进行气化，气化生成的含尘、油的煤气送入一体式油气裂解净化器进行裂解净化，气化灰渣与气化剂在气化器内换热后排出；(2)含尘、油的煤气与氧气通过烧嘴部分燃烧，在裂解器燃烧腔中进行高温裂解，使粗煤气中的油、烃类物质、有机硫等裂解成小分子物质，然后进入净化器；(3)在净化器的双层水夹套中通入循环水，并在净化器中装填1/3-2/3体积的多孔介质，用于回收裂解器中的热量和吸附煤气中的粉尘，回收热量后的粗煤气通过煤气通道从煤气出口引出，同时生产饱和蒸汽；二、粗煤气冷却、变换和净化(1)裂解回收热量后的粗煤气与净煤气进行换热冷却后，一部分粗煤气进行变换反应，之后与另一部分粗煤气混合进一步冷却到-30到-50度，进入净化工序，脱出煤气中的H2S、CO2酸性气体，同时脱出煤气中含有的Cl-和Br-以及Pb、Sn和Bi对合成催化中毒的物质；冷却过程生成的冷凝液送去废水处理工序进行处理；(2)净化后得到的H2S采用硫回收生产硫磺，二氧化碳气体作为气化剂，调节煤气组成，净煤气与合成产品进行换热；三、合成、精制(1)将来自净化工序来的净煤气先后与合成生成的产品、粗煤气分别换热后，再与加压后的循环气以1：0.6-3的体积比进行混合，压力为1.8-5.5MPa，采用固定床反应器时混合温度为220-235度，或采用浆态床反应器时混合温度为258-268度，进入合成反应器，在铁基或钴基催化剂的作用下合成液相和气相的烃类物质，气相的不凝气体一部分作为循环气循环使用，另一部分经过变压吸附回收氢气后为燃料气，回收氢气送去加氢精制；(2)经过冷凝得到的液相产品，通过预热到260-350度，压力3.5-6.4MPa，氢油比值在240-280m3/m3，NiMo/Al2O3或CoMo/Al2O3催化剂条件下与变压吸附得到的氢气进行加氢精制，精制后得到75-80wt％的柴油，15-20wt％的汽油，2-4wt％的液化石油气(LPG)以及部分特种蜡；(3)冷凝生成的含酸废水送往废水处理工序进行处理。2.如权利要求1所述的一种生物质气化生产柴油的方法，其特征在于步骤(一)所述生物质为农林废弃物。3.如权利要求1所述的一种生物质气化生产柴油的方法，其特征在于步骤(一)所述固定床加压气化炉的气化操作条件为：气化剂的组成为氧气、蒸汽和二氧化碳组成的混合气体，蒸汽：氧气：二氧化碳的比值在2.0-9.0kg：Nm3：0-6.0Nm3，气化压力在1.2MPa-6.0MPa之间，气化温度750-1050度。4.如权利要求1所述的一种生物质气化生产柴油的方法，其特征在于步骤(一)所述裂解器燃烧腔的温度高于1300度，压力在0.8-5.6MPa，氧气与煤气按照体积比为1:6.0-10.0的比例通过烧嘴混合后以60m/s-70m/s的速度进入裂解...

【专利技术属性】
技术研发人员：左永飞，崔晓曦，韩涛，宋乐，闫少伟，
申请(专利权)人：赛鼎工程有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14