一种生物质热转化气相产物除焦的方法技术

本发明专利技术公开了一种生物质热转化气相产物除焦的方法，主要包括增雾和分离两个步骤。其技术方案的要点是，采用文丘里管或喷嘴的形式喷入循环液，与夹杂着焦油的热解气充分接触，使焦油颗粒增大后在旋风分离器内将气液进行分离，防止焦油在后续管路和设备结焦。本发明专利技术避免了静电除焦易燃气体爆炸的危险，整个流程设备简单、运行成本低、能够实现连续高效运转。

Method for removing coke from gaseous phase products of biomass thermal conversion

The invention discloses a method for removing coke from the gas phase product of biomass thermal conversion, which mainly comprises two steps of increasing fog and separating. The technical proposal is that the form of spray nozzle into the Venturi tube or liquid circulation, full contact with mixed with pyrolysis tar, the tar particles in the cyclone separator will increase after gas-liquid separation, to prevent the tar in the subsequent pipeline and coking equipment. The invention avoids the danger of electrostatic coke explosion and flammable gas explosion, the whole process equipment is simple, the operation cost is low, and the continuous and efficient operation can be realized.

【技术实现步骤摘要】
一种生物质热转化气相产物除焦的方法
本专利技术涉及生物质热转化
，具体地说，是一种对生物质快速热解气体进行净化分离的方法。
技术介绍
随着石油的短缺，生物质以其产量大、可循环、污染小等优点受到了广泛的关注，通过热转化可以有效实现生物质资源化利用，其中炭化（转化温度一般小于500℃）、快速热解（转化温度450℃-700℃）、气化（转化温度大于700℃）为热转化的主要三种手段，随着各转化手段反应温度等条件不同，气液固三种相态产物的产率及组分分布也有很大差异，进而分别得到最大产率的固体炭、液相产物、可燃气，同时也副产其他另外两种相态的产物。来自热转化反应器的高温气体，经过除尘、冷凝后及净化（如洗涤）后得到可以燃烧的不凝气相产物，此气相产物可以用通过气体输送设备如风机压缩后返回流程供热或进入储气罐，为用户提供燃气或工业生产原料。然而，在气相产物中总会夹杂着少量未冷凝的焦油或焦油微小颗粒，如不将其去除，会在后续的输送设备、管网、灶具或使用此不凝气为原料的反应器内结焦，进而造成巨大的危害。针对焦油的去除，一般采用旋风分离器、塔式洗涤器、丝网除液、静电除焦器等常规的气液分离方法，但是由于热解气中含有易燃易爆气体，电除尘器可能会引发爆炸，并且焦油颗粒很小，常规方法很难达到理想的分离效果。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术中的不足，目的是提供一种运行成本低、安全性高、能够实现连续高效运转的热解气体除焦方法。为了实现以上目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的，首先，通过雾化方法将不含焦油或焦油含量极低的液相产物、清水等液体介质变成高浓度雾滴，与经过除炭、冷凝后得到的含有焦油微小液滴的不凝气相接触，随着气相中雾滴浓度的剧增，包括焦油等液滴在装置及管路中互相碰撞、结合的几率大大增加，导致雾滴直径分布趋于增大，达到或超过后续气液分离装置要求的有效分离粒径，所述的增雾装置为具有液体喷嘴的雾化塔或具有文丘里管件的设备。增雾后的气体再进入后续气液分离装置，如离心沉降式气液分离设备、重力沉降式气液分离设备、过滤式气液分离设备、静电式气液分离设备或上述类型的各种组合，由于前期焦油粒子直径得到有效提升，因此气体通过所述的气液分离设备的净化效果比传统方法有本质的提升。本专利技术推荐采用循环液喷淋雾化的方式增加焦油颗粒的粒径，使其容易与气相分离，既避免了布袋除焦易堵塞、效率低的问题，又避免了静电除焦易引发可燃气体爆炸的危险。本专利技术采用文丘里管或喷头的形式喷淋循环液，用旋风分离器进行气液分离，结构简单，工艺适用性强，易于放大。对于小型或净化要求不高情况，可以在增雾装置内部按照折流板、旋流构件、丝网，进而实现增雾除焦设备一体化。上述的雾化液体可以为生物质热转化的液体产物或清水或两者混合物，适用的生物质热转化包括炭化、快速热解或气化等，并可根据本专利技术提出的净化原理，进行多个雾化分离单元的组合，实现不凝气体的多次净化。附图说明图1实施例1的流程图。图2实施例1的流程图。图3实施例1的流程图。附图标记说明：图11-气体进口2-文丘里雾化装置3-清水进口4-视镜5-液体储罐6-循环泵7-循环液进口8-升气口9-气液分离器10-焦油回流进口11-不凝气出口12-污水出口图21-气体进口2-液体进口3-雾化泵4-雾化喷嘴5-一级洗涤泵6-换热器7-二级洗涤泵8-散堆填料9-除雾筛板10-清水进口11-不凝气出口图31-气体进口2-液体出口3-雾化泵4-换热器5-雾化喷嘴6-除雾筛板7-清水进口8-不凝气出口。具体实施方式为了使本说明的技术手段、技术原理、技术特征便于理解，下面结合附图对于本专利技术的具体实施方式进行进一步说明，但不限定本专利技术保护范围，需要说明的是，由于炭化、快速热解、气化等生物质热解转化过程只是不凝气体产率和组成有区别，不会对本专利技术实施原理有本质的影响，反应器类型的不同也不会对专利技术实施原理有本质的影响。实施例1在年处理量为1000吨生物质原料的流化床热解反应器中，生物质迅速完成热裂解过程，形成高温气相产物和炭粉，其中生成的高温气相产物包括常温下可冷凝的液相产物及不可冷凝的不凝气，高温气体、炭粉与进入反应器的流化气一起离开反应器，经过高温下气固分离除去里面的绝大部分炭粉后，经过多级冷凝、冷却后分出液相产物，得到温度较低并且脱除绝大部分焦油的不凝气体，在本实施中气相产物经过低温水冷却，温度可以达到20℃，一部分作为流化气返回反应器前面预热系统，一部分作为燃气输出，在使用过程中发现低温气体里面仍含有一定量的焦油微小粒子，即使加入旋风除沫、丝网除沫等手段仍无法大幅度降低含量，焦油进入输送气体的罗茨鼓风机，导致风机不能正常运转，维修周期不超过2天。引入本专利技术所述的方法，如附图1所示，来自冷凝工段的夹杂着少量焦油的热解气，从气体进口1进入文丘里型式的文丘里雾化装置2，来自液体储罐4的循环液通过循环泵6从循环液进口7进入文丘里管通过喷嘴高速喷入，形成低压区域带动附近的气体与之充分接触，使焦油颗粒增大，与管道下部的障碍物碰撞后向各个方向喷溅，形成雾状颗粒，液体流入液体储罐4，不凝气体从升气口8进入带有旋片的离心式气液分离器9，借助离心力的作用使液体与分离器内壁接触后向下流出，通过焦油回流口10回到液体储罐，为保证循环液的浓度，一方面把上层密度较小的焦油通过污水出口12排出，另一方面从清水进口3通入清水，除焦后的气体通过不凝气出口11输送至其他工段作燃气使用。为了增加气液分离效果，升气口内加旋流板片，使气体在管路内呈旋转流动。通过上述方法，气相除焦净化效果明显，风机连续运行3个月没有出现停车或电流过大现象。实施例2在处理量为每小时1000公斤生物质原料的旋转窑炉型热解反应器中，生物质在负压（绝压30kPa）下完成热裂解过程，形成高温气相产物和炭粉流出反应器，经过高温下气固分离除去里面的绝大部分炭粉后，经过多级冷凝、冷却后分出液相产物，得到温度较低并且脱除绝大部分焦油的不凝气体，在本实施中气相产物经过低温水冷却，温度可以达到20℃，仍可观察到气相产物中有白色的烟尘。引入本专利技术所述的方法，如附图2所示，来自冷凝工段的夹杂着少量焦油的热解气，从气体进口1通过雾化泵3由文丘里雾化喷嘴4喷出，雾化后液体从2排出，气体进入净化塔，塔内上部为孔径25mm的大孔穿流塔板9，下部为散堆填料8，清水10从塔上部连续小流量加入，从塔内部溢流到下部，气体经过5和7两级洗涤后，下级液体回到增雾装置排出，净化后的不凝气经过塔内的8从塔11输送至其他工段作燃气使用，另外，洗涤段循环回路设有换热器6。通过上述方法，气相除焦净化效果明显，风机连续运行3个月没有出现停车或电流过大现象。实施例3在处理量为每小时1公斤生物质原料的固定床炭化反应器中，生物质在微正压（绝压2kPa）下完成热裂解过程，形成高温气相产物流出反应器，经过多级冷凝、冷却后分出液相产物，得到温度较低并且脱除绝大部分焦油的不凝气体，在本实施中气相产物经过低温水冷却，温度可以达到10℃，仍可观察到气相产物中有黄白色的烟尘。引入本专利技术所述的方法，如附图3所示，来自冷凝工段的夹杂着少量焦油的热解气，从气体进口1通过雾化泵3由文丘里雾化喷嘴5喷出，雾化后液体从2排出，清水7从塔上部连续小流量加入，与气体逆向接触，净化后的不凝气经过孔径本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物质热转化气相产物除焦的方法，其特征在于：来自生物质热转化反应单元的夹带焦油的不凝气体进入增雾装置中与雾化的液体接触，再进行气液分离实现气体除焦。

【技术特征摘要】
1.一种生物质热转化气相产物除焦的方法，其特征在于：来自生物质热转化反应单元的夹带焦油的不凝气体进入增雾装置中与雾化的液体接触，再进行气液分离实现气体除焦。2.根据权利要求1所述的生物质热转化气相产物除焦的方法，其特征在于：所述的增雾装置为具有液体喷嘴的雾化装置或具有文丘里管件的设备。3.根据权利要求1所述的生物质热转化气相产物除焦的方法，其特征在于：所述的增雾装置具有气液分离构件。4.根据权利要求1所述的生物质热转化气相产物除焦的方法，其特征在于：所述的气液分离通过离心沉降式气液分离设备、重力沉降式气液分离设备、过滤式气液分离设备、...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓晓，李瑞，操洪，戚婷婷，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11