由用于撞击流加压气化的生物质生产和制备快速热解产物的方法技术

本发明专利技术涉及由用于撞击流（Ｆｌｕｇｓｔｒｏｍ）加压气化的生物质生产和制备快速热解产物的方法，包括，在排除氧气的条件下在热解反应器中加热生物质，其中调节温度在４００－６００℃之间至多５０秒，生物质反应生成多孔热解焦炭，热解冷凝物和热解气，导出热解气以及在若干个冷凝阶段，冷凝热解冷凝物的蒸汽形式的成分，其中，在每个冷凝阶段中都分离经冷凝的成分。本发明专利技术的任务在于改善该方法，从而减小热解冷凝物和／或淤浆在进入撞击流加压气化器之前的不希望的脱混危险。该任务的解决方法在于在第一冷凝阶段在温度为水的露点之上时，分离出焦炭－冷凝物混合物，在至少一个接下来的冷凝阶段中在温度为０到９０℃之间时冷凝和分离出被称为焦油后水的含氧有机化合物的水溶液。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种根据第一权利要求的由用于撞击流(Flugstrom)加压气化的生物质生产和制备快速热解产物的方法。本方法是由生物质生产合成气体的工艺链的重要组成部分，所述生物质是诸如木质纤维素，即含有纤维素和木质素的(拉丁语：Lignum＝木材)材料如木材、秸秆、干草、以及纸。快速热解有助于将诸如生物质的含碳原料转化为大量的液态热解冷凝物(热解油)以及少量固态热解焦炭和热解气。对于前述的作为原料的生物质，快速热解在排除氧气的条件下，在大约400℃到600℃之间、优选在500℃下在几秒钟之内，优选在约一秒内进行，其中生物油的比例典型地可以调节为40到80重量％而生物焦炭的比例仅在10到30重量％。快速热解——同样也以瞬间热解(Blitzpyrolyse)为人所知——因而是一种特别的热解方法，其中产生尤其多的液态热解冷凝物和少量气体和焦炭。特别是木材和秸秆(木质纤维素)有超过50％直至80％液化为生物油。通常地，将热解气从其他两种热解产物，热解焦炭和热解冷凝物中分离出来并因此可用作前述热解过程的加热燃料。剩余的液态热解冷凝物和热解焦炭作为这些成分的混合物导入到撞击流气化的快速热解的油浆(生物油浆、淤浆)中，其中所述产物在低于化学计量量的氧气流中雾化和气化。通过撞击流(Flugstrom)气化过程可以在较高温度和压力下，以高的转化率来制备实际不含焦油和甲烷的粗制合成气，这首先在接着的合成中是有利的。在固定床或者是流化层反应器中，首先因为低的操作温度而不会实现所述的合成气。但是，对于撞击流气化，燃料的制备是昂贵的。生物质，尤其是木质纤维素如木材和秸秆，可以通过快速热解最简单地转变为可泵送的液体或者可以用简单的泵泵送入撞击流加压气化器并可以用氧气雾化和气化的淤浆。但是，所述方法具有一些重大的局限，所述局限妨碍、显著限制了应用，或者需要特别的预防措施。-->首先，淤浆通常在其组成方面是不稳定和不耐储存的，也即在经过或短或长的贮藏和运输时间后，会估计发生脱混、粘度升高或者其他特性的改变。一方面，热解焦炭组分在淤浆中沉积，另一方面热解冷凝物组分会脱混，其中形成水相和有机相。水相可以含有或多或少的大量的水溶性有机化合物，特别是醋酸，醇和其他带有氧或者其他杂原子的烃。在撞击流加压气化器中在氧气氛下气化时，在淤浆中局部提高的水含量是特别危险的，也就是说，含有非常少量有机成分(例如醇)和热解焦炭的主要的低热值水相(例如焦油后水(Schwelwasser))是危险的。若水相由于发生脱混而具有低热值时，也就是说，其含有溶解或分散形式的几乎不可燃烧的化合物时，在撞击流加压气化器中会产生氧气过量，从而可能由于与先前制得的合成气相混的结果而导致爆炸。所述的危险和局限迄今以来很大程度上妨碍着生物质的撞击流加压气化。特别是前述的脱混强烈限制了中间产物，也即淤浆，的远距离运输，例如从一个生物质生产者处的分散的热解过程尽可能直接地到达中央撞击流加压气化器以生产生物合成气。此外，许多来自于农业和林业季节性产生的废料的淤浆作为中间产物只能在封闭的容器，如槽罐中存放有限的时间。对于在槽罐中有时还存放较长时间的热解冷凝物，特别存在热解冷凝物的低热值水相和高热值有机相之间相分离的危险。所述危险还特别存在于槽罐内容物不能连续地和充分有效地混合。对于一种且相同的热解冷凝物，液化的低沸点组分根据存储类型随着存储时间可以改变有机相和水相的组成。由此出发，本专利技术的目的在于，提出一种由用于撞击流加压气化法的生物质制备快速裂解产物的改良方法，所述方法特别是将淤浆在进入撞击流加压气化器之前的贮藏期间不希望的脱混危险限制在显著更小的界限内。所述目的通过具备权利要求1的特征的方法来解决。所述从属权利要求又给出了该方法有益的改进方案。本专利技术基于由用于撞击流加压气化法的生物质生产和/或制备快速热解产物的方法。它包括多个方法步骤，更确切地说，包括在热解反应器中在排空氧气的条件下加热生物质，其中生物质反应生成热解焦炭、热解冷凝物和热解气，冷凝热解冷凝物的蒸汽态组分以及导出剩余的热解气。热解焦炭可以在蒸汽冷-->凝之前分开收集，但是也可以同时与第一冷凝馏分一起收集。冷凝以多个冷凝阶段进行，其中在每个冷凝阶段中分离一种组分。本专利技术的必要特征涉及前述冷凝阶段的顺序，其中在第一冷凝阶段中在水的露点大约90℃以上从热解蒸汽中冷凝和分离出低温焦油，以及在至少一个后续的冷凝阶段中优选在0℃(水的液化温度)和前述水的露点之间冷凝和分离出称为焦油后水的含氧有机化合物的水溶液。所述方法优选在第一冷凝阶段之后和优选在前述最末的冷凝阶段之前，包含至少一个额外的冷凝阶段，在该冷凝阶段中在0℃与大约90°的水的露点之间的可调节温度下，若干种有机热解产物逐步冷凝出来。通过逐步的冷凝，使得有益而简便地，例如能可靠控制地获得不同的相成为可能。由热解产物流在水的露点温度之上的冷凝得到的产物在此与碳的热解类似的被称为低温焦油(热解焦油)。接着在0℃到水的露点之间获得的冷凝物称为焦油后水。焦油后水含有大量液态含氧有机化合物，主要是醋酸，热解物的水份以及在热解时才形成的反应水(例如为干燥木质纤维素的15重量％范围内)。通过热解冷凝物组分的物质分离获得至少两种具有有利的很小的进一步脱混倾向且具有良好贮藏与运输稳定性的热解产物。这些中间产物优选在分散的热解装置中产生并且合适的话在任选储存之后分别运送至中央撞击流加压气化器上并且优选在撞击流加压气化之前很短时间内才在连续的混合工艺中相互混合成具有所期望和可调节的均质组成的待气化淤浆。干燥热解焦炭并以粉末形态或潮湿地且与冷凝的蒸汽一起从热解反应器中出料。若用热旋风分离器在热解温度下将它们直接分离出来，则可冷凝的热解蒸汽不会由于含灰分的焦炭颗粒而部分地催化分解为焦炭和气体。热解焦炭颗粒是脆性的并因此可以很容易的进一步粉碎。从松散、干燥的热解焦炭粉末和各种热解冷凝物、冷凝焦油或者水溶液中可以获得较高密度的碎屑、可泵送的膏状物或者淤浆，它们可以比初始的生物质更为密实和更节省成本地进行贮藏和特别是运输。此外，可泵送的和可采用氧气气动雾化的液体或淤浆对于在高于后续合成压力的很高压力下工作的撞击流气化器来说，相比于原料是技术上好得多的，并且相比于来自于松散干燥的热解焦炭粉末或经粉碎的未经热解形式的干燥生物质燃料粉末是可以更为简单操作的。-->因此，本专利技术包括优选的热解焦炭的分离与低温焦油和/或热解焦炭中的有本文档来自技高网...

【技术保护点】
由用于撞击流加压气化的生物质生产和制备快速热解产物的方法，包括以下方法步骤：　ａ）在排除氧气的条件下在热解反应器中加热生物质，其中调节温度在４００－６００℃之间至多５０秒，生物质反应生成多孔热解焦炭，热解冷凝物和热解气，　ｂ）导出热解气，以及　ｃ）在若干个冷凝阶段中，冷凝蒸汽形式的热解冷凝物成分，　其中　ｄ）在第一冷凝阶段在温度为水的露点之上时，从热解蒸汽中冷凝出低温焦油，　ｅ）在至少一个接下来的冷凝阶段中在温度为０到水的露点之间时冷凝和分离出被称为焦油后水的含氧有机化合物的水溶液。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2005-10-15 102005049375.01.由用于撞击流加压气化的生物质生产和制备快速热解产物的方法，包括
以下方法步骤：
a)在排除氧气的条件下在热解反应器中加热生物质，其中调节温度在
400-600℃之间至多50秒，生物质反应生成多孔热解焦炭，热解冷凝物和热解
气，
b)导出热解气，以及
c)在若干个冷凝阶段中，冷凝蒸汽形式的热解冷凝物成分，
其中
d)在第一冷凝阶段在温度为水的露点之上时，从热解蒸汽中冷凝出低温焦
油，
e)在至少一个接下来的冷凝阶段中在温度为0到水的露点之间时冷凝和分
离出被称为焦油后水的含氧有机化合物的水溶液。
2.根据权利要求1的方法，在第一冷凝阶段前不使或使热解焦炭从热解冷
凝物中不完全地分离出来，并且在第一冷凝阶段中将低温焦油和/或有机成分混
入热解焦炭中，该过程中低温焦油和/或有机成分被仍未分离的多孔热解焦炭吸
收。
3.根据权利要求1的方法，在第一冷凝阶段前，使热解焦炭从热解冷凝物
中完全分离。
4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：E丁朱斯，E亨里克，K拉费尔特，F韦里克，
申请(专利权)人：卡尔斯鲁厄研究中心股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]