一种生物质气化-干馏耦合炭气油联产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种生物质气化-干馏耦合炭气油联产工艺，该工艺主要由原料粉碎、干燥烘焙、高温气化、连续干馏、油气分离、燃气净化工序组成，高温气化气、连续干馏产生的热解气以及干燥烘焙产生的水蒸汽分别应用于连续干馏、干燥烘焙和高温气化，通过物质和能源的高效转换和利用，实现了干燥烘焙、高温气化和连续干馏3个工序有机耦合。物料经粉碎和干燥烘焙预处理后进行连续干馏，可有效提高热解气的热值。连续干馏产生的热解气，经干燥烘焙工序换热初步冷却后，进行油气分离，实现了气油联产。采用高温气化工艺，可有效降低气化气中的焦油含量，同时气化气中的余热应用于连续干馏，可提高系统热效率。本发明专利技术可实现生物质热解炭气油高效联产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于可再生能源
，具体涉及一种生物质气化-干馏耦合炭气油联产工艺系统，尤其是可实现生物质热化学转化过程中的气化干馏工艺耦合和余热高效梯级回用，适用于生物质热解炭气油联产实验或生产系统。
技术介绍
我国具有丰富的农林废弃物资源，据统计农作物年产量9亿吨左右，约折合4.5亿吨标准煤，大量废弃的秸秆在田间地头焚烧，不仅浪费大量的生物质能源，而且对环境造成了严重污染。生物质热化学转换技术指在加热条件下采用化学手段将生物质转换成高品质燃料的技术。生物质热解炭气油联产技术，指生物质原料在绝氧或低氧环境中加热升温引起分子内部分解形成生物炭、生物油和生物质燃气的过程，属生物质热化学转化技术一种。近年来，开发的先进生物质热解炭化技术，尤其是在分布式能源与多能互补等现代技术支撑下的生物质干馏多联产技术，在生物质综合利用方面表现出强大的技术优势。生物炭具有良好微观结构和理化特性，可生产炭基肥、土壤改良剂和缓释肥等；生物质燃气作为清洁燃料可替代化石能源，满足农村炊事和供热需求，生物油是重要的能源和化工产品。目前，生物质热解炭气油联产技术已成为世界前沿热点研究之一。生物质热化学转化过程为吸热过程，需要有外部热源，根据加热方式可分为外加热、内加热和自燃加热三种。气化技术一般采用自燃加热方式，干馏技术一般采用外加热方式。专利CN104861996A采用以薪柴为燃料的热风炉作为热源，通过外加热方式实现了生物质干馏炭气油联产；专利CN102936507A以热解生成的燃气为燃料，采用燃气热风炉提供外部热源，实现了生物质干馏炭气油联产；专利CN202881187U与专利CN102936507A类似，也采用了热解生产的燃气作为外部热源的燃料，实现热解多联产；专利CN102776007A采用管式换热器对空气进行加热作为外部热源。以薪柴或热解生成的燃气为燃料，采用独立的外部热源给热解系统加热，解决了系统供热的问题，实现了生物质热解多联产，但系统相对比较复杂，且生产过程中余热未能合理利用，普遍存在能源利用效率不高的问题。
技术实现思路
为了克服现有生物质热解多联产系统采用独立的外部热源，系统复杂且能源利用效率相对较低等缺点，本专利技术公开了一种生物质气化-干馏耦合炭气油联产工艺，将生物质高温气化、连续热解、干燥烘焙集成，使各工序有机耦合，达到了能量高效梯级利用的目的，可显著提高系统能源利用效率。本专利技术为达到这一目的所采取的系统方案是：一种生物质气化-干馏耦合炭气油联产工艺，主要由原料粉碎、干燥烘焙、高温气化、连续干馏、油气分离、燃气净化工序组成，其中干燥烘焙、高温气化和连续干馏工序通过物质和能源的耦合转换，提高系统热化学转化生产效率并实现余热的高效梯级利用，其特征在于包括步骤：（a）原料粉碎：是原料预处理的环节之一，根据后端生物质高温气化、干燥烘焙和连续热解的工艺技术要求，将生物质原料粉碎至合适的粒径范围；（b）干燥烘焙：通过间接换热方式，对粉碎后的物料进行干燥烘焙，使原料含水率达到后端连续热解的工艺技术要求，提高系统热解生产率；（c）高温气化：采用生物质中高温气化工艺，将粉碎后的部分原料直接气化，产生高温气化燃气和灰渣；（d）连续干馏：干燥后的物料通过外加热方式，采用连续干馏技术进行热解炭化，生成热解气与生物炭；（e）油气分离：通过物理方法，分离出热解气中的热解油、木醋液，得到清洁的热解气，同时达到生物质干馏气油联产的目的；（f）燃气净化：通过物理化学组合脱除的方法，去除气化气中的木焦油，实现清洁生产。所述一种生物质气化-干馏耦合炭气油联产工艺，其中的（b）干燥烘焙工序采用的热媒为（d）连续干馏产生的热解气，热解气初始温度一般在500℃左右，经干燥烘焙换热后，其温度控制在250℃左右，减少热解油在干燥烘焙换热管道中的冷凝，换热管道一般可采用列管或螺旋盘管。所述的一种生物质气化-干馏耦合炭气油联产工艺，其中的（c）高温气化工序气化温度一般控制在900℃以上，一方面可减少气化气中的焦油含量，另一方面可为（d）连续干馏工序提供高温热源；高温气化工序采用的气化剂为空气和水蒸汽，其中水蒸汽来自（b）干燥烘焙工序原料中水分的蒸腾。所述的一种生物质气化-干馏耦合炭气油联产工艺，其中的（d）连续干馏工序采用外加热连续式生物质热解技术工艺，热解温度控制在550℃左右，进料量依据炭化室温度调节，进入连续干馏工序的物料含水率一般控制在10%以下，有利用提高热解气热值；连续热解工序间接加热采用热媒为（c）高温气化工序产生的高温气化气。所述的一种生物质气化-干馏耦合炭气油联产工艺，其中的（e）油气分离工序采用多级冷凝技术工艺，逐级分离出热解气中的相对轻质油、重质油和木醋液，达到气油联产目的，各级冷凝温度可根据工程需求调节，一般高温冷凝段温度在300℃左右，低温冷凝段温度在25℃左右。所述的一种生物质气化-干馏耦合炭气油联产工艺，其中的（f）燃气净化工序采用高压静电和化学吸附组合除焦的方法，脱除气化气中的焦油，实现清洁生产。本专利技术具有以下优点或积极效果：（1）高温气化气、连续干馏产生的热解气以及干燥烘焙产生的水蒸汽分别应用于连续干馏、干燥烘焙和高温气化，通过物质和能源的高效转换和利用，实现了干燥烘焙、高温气化和连续干馏3个工序有机耦合，提高了系统生产率和热能利用率。（2）物料经粉碎和干燥烘焙预处理后进行连续干馏，可有效提高热解气的热值，提升燃气品质。（3）连续干馏产生的热解气，经干燥烘焙工序换热初步冷却后，进行油气分离，实现了气油联产，提高了生产系统的经济性。（4）采用高温气化工艺，可有效降低气化气中的焦油含量，同时气化气中的余热应用于连续干馏，有效避免了能源浪费。（5）该系统通过气化-干馏工艺的无缝耦合，集成气液分离和焦油组合脱除等工艺，实现了生物质热解炭气油高效联产。附图说明：图1为一种生物质气化-干馏耦合炭气油联产工艺流程图。具体实施方式：本实施例为生物质热解炭气油联产小试生产系统，下面结合附图对本专利技术的实施例进行描述：该生产系统通过生物质气化-干馏耦合生产工艺，实现物质和能量的高效转换和炭气油清洁联产，该工艺系统主要由原料粉碎、干燥烘焙、高温气化、连续干馏、油气分离、燃气净化工序组成，其中干燥烘焙、高温气化和连续干馏工序通过物质和能源的耦合转换和利用，提高系统热化学转化生产效率并实现余热的高效梯级利用。（a）原料粉碎：是原料预处理的环节之一，根据后端生物质高温气化、干燥烘焙和连续热解的技术要求，本实施例中采用锤片式揉切机，将农作物秸秆粉碎至2~4cm的粒径范围；（b）干燥烘焙：通过间接换热方式，对粉碎后的物料进行干燥烘焙，使原料含水率达到后端连续热解的工艺技术要求，提高系统热解生产率；（c）高温气化：采用生物质中高温气化工艺，将粉碎后的部分原料直接气化，产生高温气化燃气和灰渣；（d）连续干馏：干燥后的物料通过外加热方式，采用螺旋推送式干馏技术进行连续热解炭化，生成热解气与生物炭；（e）油气分离：通过物理方法，分离出热解气中的热解油、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质气化‑干馏耦合炭气油联产工艺，主要由原料粉碎、干燥烘焙、高温气化、连续干馏、油气分离、燃气净化工序组成，其中干燥烘焙、高温气化和连续干馏工序通过物质和能源的耦合转换，提高系统生产效率并实现余热的高效梯级利用，其特征在于包括步骤：（a）原料粉碎：是原料预处理的环节之一，根据后端生物质高温气化、干燥烘焙和连续热解的工艺技术要求，将生物质原料粉碎至合适的粒径范围；（b）干燥烘焙：通过间接换热方式，对粉碎后的物料进行干燥烘焙，使原料含水率达到后端连续热解的工艺技术要求，提高系统热解生产率；（c）高温气化：采用生物质中高温气化工艺，将粉碎后的部分原料直接气化，产生高温气化燃气和灰渣；（d）连续干馏：干燥后的物料通过外加热方式，采用连续干馏技术进行热解炭化，生成热解气与生物炭；（e）油气分离：通过物理方法，分离出热解气中的热解油、木醋液，得到清洁的热解气，达到生物质干馏气油联产的目的；（f）燃气净化：通过物理化学组合脱除的方法，去除气化气中的木焦油，实现清洁生产。

【技术特征摘要】
1.一种生物质气化-干馏耦合炭气油联产工艺，主要由原料粉碎、干燥烘焙、高温气化、连续干馏、油气分离、燃气净化工序组成，其中干燥烘焙、高温气化和连续干馏工序通过物质和能源的耦合转换，提高系统生产效率并实现余热的高效梯级利用，其特征在于包括步骤：
（a）原料粉碎：是原料预处理的环节之一，根据后端生物质高温气化、干燥烘焙和连续热解的工艺技术要求，将生物质原料粉碎至合适的粒径范围；
（b）干燥烘焙：通过间接换热方式，对粉碎后的物料进行干燥烘焙，使原料含水率达到后端连续热解的工艺技术要求，提高系统热解生产率；
（c）高温气化：采用生物质中高温气化工艺，将粉碎后的部分原料直接气化，产生高温气化燃气和灰渣；
（d）连续干馏：干燥后的物料通过外加热方式，采用连续干馏技术进行热解炭化，生成热解气与生物炭；
（e）油气分离：通过物理方法，分离出热解气中的热解油、木醋液，得到清洁的热解气，达到生物质干馏气油联产的目的；
（f）燃气净化：通过物理化学组合脱除的方法，去除气化气中的木焦油，实现清洁生产。
2.根据权利要求1所述一种生物质气化-干馏耦合炭气油联产工艺，其特征在于其中的（b）干燥烘焙工序采用的热媒为（d）连续干馏产生的热解气，热解气初始温度一般在500℃左右，经干燥烘...

【专利技术属性】
技术研发人员：丛宏斌，赵立欣，姚宗路，贾吉秀，孟海波，霍丽丽，戴辰，
申请(专利权)人：农业部规划设计研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11