一种熔盐脱除生物质热解气中焦油的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种熔盐脱除生物质热解气中焦油的方法及装置，熔盐脱除生物质热解气中焦油的装置包括生物质气化装置、内部盛有熔盐的熔盐泡罩反应器、出气管和加热保温装置，熔盐泡罩反应器内部底壁固定设有泡罩升气管和泡罩，泡罩升气管顶端位于熔盐液面以上，泡罩设置于泡罩升气管外侧且泡罩升气管顶端与泡罩顶部内壁之间设有空隙，泡罩下部沿圆周均匀间隔设置若干等高的排气齿缝，排气齿缝位于熔盐液面以下，生物质气化装置的出气口与泡罩升气管相通。本发明专利技术利用熔盐体系高导热性、高比热容、高稳定性优点替代常规的二次热裂解，泡罩式反应器大大增加反应接触面积，熔盐层能够很好地催化裂解焦油，增加气体产量，提高热值，消除裂解气中的焦油。

A Method and Device for Tar Removal from Biomass Pyrolysis Gas by Molten Salt

【技术实现步骤摘要】
一种熔盐脱除生物质热解气中焦油的方法及装置
本专利技术涉及生物质气化裂解领域，一种熔盐脱除生物质热解气中焦油的方法及装置。
技术介绍
现如今，能源问题和环境问题已经成为人们关注的焦点。生物质气化技术的利用越发广泛，其能够大大减少秸秆焚烧等现象带来的环境污染问题，同时气化产物可以作为高质燃料或化工原料，实现资源化利用。但这个过程中会不可避免地产生大量焦油。焦油中含有上百种成分，主要为苯的衍生物，结构复杂，带有毒性，对人体健康和环境质量危害极大。同时，焦油具有较大的粘度和酸性，易附着于管路和炉膛中，造成管路堵塞且会不断腐蚀管路和炉体，减短使用寿命。现有的焦油处理方法多为二次裂解气化方法，普遍需要900℃以上的高温氛围和不同的催化剂组成，而催化剂使用寿命不佳和焦油转化不彻底的问题制约了焦油处理技术的前景。因此，急需一种高转化率、成本更低的焦油处理设备。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种高效、灵活、成本低廉的熔盐脱除生物质热解气中焦油的方法及装置。所述的一种熔盐脱除生物质热解气中焦油的装置，其特征在于包括生物质气化装置、内部盛有熔盐的熔盐泡罩反应器、设置于熔盐泡罩反应器上的出气管以及用于对熔盐泡罩反应器进行加热的加热保温装置，所述熔盐泡罩反应器内部底壁固定设置有泡罩升气管和泡罩，所述泡罩升气管顶端位于熔盐液面以上，泡罩设置于泡罩升气管外侧且泡罩升气管顶端与泡罩顶部内壁之间设有空隙，所述泡罩下部沿圆周均匀间隔设置若干等高的排气齿缝，且所述排气齿缝位于熔盐液面以下，所述生物质气化装置的出气口与泡罩升气管相通，生物质气化装置排出的气体通过泡罩升气管流入熔盐液面与泡罩之间的气体空间内后，再进入熔盐内部并经泡罩下部的排气齿缝鼓泡逸出。所述的一种熔盐脱除生物质热解气中焦油的装置，其特征在于还包括设置于熔盐泡罩反应器下方的气体缓冲罐，所述加热保温装置可对气体缓冲罐和熔盐泡罩反应器进行同时加热，所述泡罩升气管底端从熔盐泡罩反应器底部伸出并与气体缓冲罐顶部通接，所述气体缓冲罐上设置有焦油气进气管以及用于通入O2或N2的辅助进气管，气体缓冲罐通过所述焦油气进气管与生物质气化装置的出气口连接。所述的一种熔盐脱除生物质热解气中焦油的装置，其特征在于所述加热保温装置包括加热夹套、保温层以及空气隔热层，所述熔盐泡罩反应器侧部外侧和气体缓冲罐侧部外侧一并依次套接有所述加热夹套、保温层和空气隔热层，以便同时对熔盐泡罩反应器和气体缓冲罐进行加热保温；所述熔盐泡罩反应器顶部和气体缓冲罐底部均设置有保温层。所述的一种熔盐脱除生物质热解气中焦油的装置，其特征在于还包括第一热电偶和第二热电偶，所述第一热电偶的测温端伸入至熔盐泡罩反应器内部的熔盐内，所述第二热电偶的测温端伸入至气体缓冲罐内部。所述的一种熔盐脱除生物质热解气中焦油的装置，其特征在于所述泡罩为倒喇叭口形状结构，所述排气齿缝为长条形结构；熔盐泡罩反应器上的出气管通过管路外接有冷凝装置和集气装置。所述的一种熔盐脱除生物质热解气中焦油的装置，其特征在于所述加热夹套为电加热套或夹层套管，所述夹层套管上设置有烟道气进口和烟道气出口；所述焦油气进气管的一端设于加热夹套内侧并与气体缓冲罐上部连接，所述辅助进气管的一端设于加热夹套内侧并与气体缓冲罐上部连接。所述的一种熔盐脱除生物质热解气中焦油的方法，其特征在于包括如下步骤：1）启动加热保温装置将熔盐泡罩反应器加热升温至反应温度，打开辅助进气管吹入氮气，保证气体缓冲罐和熔盐泡罩反应器内部保持无氧气氛；2）关闭辅助进气管停止通入氮气，同时生物质经生物质气化装置汽化裂解后，汽化裂解得到的焦油气通过焦油气进气管进入气体缓冲罐内，后经泡罩升气管和泡罩以气泡的形式鼓入熔盐内进行脱焦反应，反应后的气体经出气管排出；3）当熔盐泡罩反应器内熔盐发生积碳造成脱焦反应效率下降时，关闭焦油气进气管，同时打开辅助进气管吹入氮气，将气体缓冲罐和熔盐泡罩反应器内的焦油气吹扫干净后，将辅助进气管通入的气体切换至空气或氧气，以将熔盐内的积碳燃烧除去；4）当熔盐泡罩反应器内熔盐的积碳去除完成后，重复步骤1）~步骤2）的操作过程，以实现脱焦反应的连续稳定进行。所述的一种熔盐脱除生物质热解气中焦油的方法，其特征在于步骤2）中，所述生物质为农业废弃物或生活垃圾，所述农业废弃物为木屑、秸秆中的至少一种。所述的一种熔盐脱除生物质热解气中焦油的方法，其特征在于所述熔盐为LiCl、NaCl、KCl、ZnCl2、Li2CO3、Na2CO3、K2CO3中的一种或几种的混合物，优选为Li2CO3、Na2CO3和K2CO3的混合物。所述的一种熔盐脱除生物质热解气中焦油的方法，其特征在于脱焦反应的温度为300-1050℃，优选为750-800℃。本专利技术的有益效果是：1）本专利技术利用熔盐体系高导热性、高比热容、高稳定性的优点替代常规二次裂解，泡罩式反应器大大增加了反应接触面积，高温熔盐层又能够很好地催化裂解焦油，增加气体产量，提高热值，减少焦油产量。同时，由于高温熔盐层具有可长效循环使用特性，避免了常规二次裂解反应中催化剂使用寿命不佳的问题。该装置具有成本更低、控温方便精确、结构大小可根据实际情况调节、焦油脱除率高、节能环保、无二次污染问题、清洁维护简单便捷等优点，适用于生物质气化装置且可以直接加装与大多数已有装置的后续工段。熔盐泡罩反应器内的泡罩为倒喇叭口形状，能够有效防止倒吸，排气齿缝为长条形，允许气体流速范围宽。）本专利技术熔盐脱除生物质热解气中焦油的方法中，将生物质气化产生高温的焦油气不经冷却直接通入熔盐泡罩除焦装置内，所述高温的焦油气首先经过加热夹套加热保温（防止焦油冷凝，堵塞管路），而后经气体缓冲罐，通入熔盐泡罩反应器内，在熔盐泡罩反应器中，气体以鼓泡形式与高温的熔盐层接触反应，其中焦油气中的焦油充分裂解为小分子气体和炭，脱焦反应生成的气体排出至后续工段；长期使用结束后，熔盐层中积炭加剧，影响脱焦效率，可在高温下通入空气或氧气，燃烧除炭。通过本专利技术的方法，生物质气化产生高温的焦油气进行脱焦反应，其焦油脱除率均可达到95%以上。）本专利技术的装置结构中，保温层、空气隔热层减少装置热量散失的同时提高人员使用过程中的安全性。装置核心熔盐泡罩反应器采用泡罩形式处理焦油气，以高温熔盐层替代常规液相反应处理通过熔盐层的焦油气；高温熔盐体系具有高导热性、高比热容、高稳定性、高流动性、优异的脱羧效果等优点，可以作为高效传热介质和催化剂与焦油气充分接触反应促进焦油分解，降低产物酸性，增大气体产量，提高热值等，而倒喇叭结构泡罩有利于焦油气更好地分散于熔盐层中，提高反应接触面积的同时具有允许气体流通量变化范围宽、减小倒吸几率等优点。该装置中，熔盐原料选用Li2CO3、Na2CO3和K2CO3的混合盐，不同比例的混盐具有不同的熔点和分解温度以及成本，其比例可根据实际情况选择。同时，相关研究表明，碱金属熔盐对于焦油的裂解具有极强的催化作用和脱羧作用，有利于增加气体产量、提高热值、减少焦油累积、增长管路寿命、减少环境污染等问题。附图说明图1为熔盐脱除生物质热解气中焦油的方法流程示意图；图2为电加热式熔盐泡罩除焦装置的结构示意图；图3为烟道气加热式熔盐泡罩除焦装置的结构示意图；图4为熔盐泡罩反应器和气体缓冲罐之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种熔盐脱除生物质热解气中焦油的装置，其特征在于包括生物质气化装置、内部盛有熔盐的熔盐泡罩反应器（10）、设置于熔盐泡罩反应器（10）上的出气管（3）以及用于对熔盐泡罩反应器（10）进行加热的加热保温装置，所述熔盐泡罩反应器（10）内部底壁固定设置有泡罩升气管（11）和泡罩（12），所述泡罩升气管（11）顶端位于熔盐液面以上，泡罩（12）设置于泡罩升气管（11）外侧且泡罩升气管（11）顶端与泡罩（12）顶部内壁之间设有空隙，所述泡罩（12）下部沿圆周均匀间隔设置若干等高的排气齿缝，且所述排气齿缝位于熔盐液面以下，所述生物质气化装置的出气口与泡罩升气管（11）相通，生物质气化装置排出的气体通过泡罩升气管（11）流入熔盐液面与泡罩（12）之间的气体空间内后，再进入熔盐内部并经泡罩（12）下部的排气齿缝鼓泡逸出。

【技术特征摘要】
1.一种熔盐脱除生物质热解气中焦油的装置，其特征在于包括生物质气化装置、内部盛有熔盐的熔盐泡罩反应器（10）、设置于熔盐泡罩反应器（10）上的出气管（3）以及用于对熔盐泡罩反应器（10）进行加热的加热保温装置，所述熔盐泡罩反应器（10）内部底壁固定设置有泡罩升气管（11）和泡罩（12），所述泡罩升气管（11）顶端位于熔盐液面以上，泡罩（12）设置于泡罩升气管（11）外侧且泡罩升气管（11）顶端与泡罩（12）顶部内壁之间设有空隙，所述泡罩（12）下部沿圆周均匀间隔设置若干等高的排气齿缝，且所述排气齿缝位于熔盐液面以下，所述生物质气化装置的出气口与泡罩升气管（11）相通，生物质气化装置排出的气体通过泡罩升气管（11）流入熔盐液面与泡罩（12）之间的气体空间内后，再进入熔盐内部并经泡罩（12）下部的排气齿缝鼓泡逸出。2.根据权利要求1所述的一种熔盐脱除生物质热解气中焦油的装置，其特征在于还包括设置于熔盐泡罩反应器（10）下方的气体缓冲罐（9），所述加热保温装置可对气体缓冲罐（9）和熔盐泡罩反应器（10）进行同时加热，所述泡罩升气管（11）底端从熔盐泡罩反应器（10）底部伸出并与气体缓冲罐（9）顶部通接，所述气体缓冲罐（9）上设置有焦油气进气管（1）以及用于通入O2或N2的辅助进气管（2），气体缓冲罐（9）通过所述焦油气进气管（1）与生物质气化装置的出气口连接。3.根据权利要求2所述的一种熔盐脱除生物质热解气中焦油的装置，其特征在于所述加热保温装置包括加热夹套（4）、保温层（5）以及空气隔热层（6），所述熔盐泡罩反应器（10）侧部外侧和气体缓冲罐（9）侧部外侧一并依次套接有所述加热夹套（4）、保温层（5）和空气隔热层（6），以便同时对熔盐泡罩反应器（10）和气体缓冲罐（9）进行加热保温；所述熔盐泡罩反应器（10）顶部和气体缓冲罐（9）底部均设置有保温层（5）。4.根据权利要求2所述的一种熔盐脱除生物质热解气中焦油的装置，其特征在于还包括第一热电偶（7）和第二热电偶（8），所述第一热电偶（7）的测温端伸入至熔盐泡罩反应器（10）内部的熔盐内，所述第二热电偶（8）的测温端伸入至气体缓冲罐（9）内部。5.根据权利要求1所述的一种熔盐脱除生...

【专利技术属性】
技术研发人员：计建炳，韦一，谢家乐，唐济同，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33