一种稻壳热解发电及综合利用的方法技术

一种稻壳热解发电及综合利用的方法，属于生物质能源化工领域，包括：1)生物质热解生产热解气和热解炭；2)同步除氧降焦富酚；3)热解气换热冷却回收热量，分离含酚废水；4)静电捕焦净化热解气，富集焦油；5)利用热解炭分散焦油，同步水煤气反应和蒸汽重整生产富氢气体；6)反应废渣作为制备生物质纳米二氧化硅的原料；7)含酚废水制备酚醛树脂胶黏剂；本发明专利技术利用水中的氢弥补生物质作为能源存在含氢少、含氧多的先天不足，采用热解和蒸汽重整二步法制备富氢高能燃气，发电供热。同时富集含酚废水，生产生物质酚基胶黏剂，减少化工酚对环境的污染，降低成本，变废为宝；并副产天然纳米二氧化硅，为绿色航空轮胎提供超耐磨材料。

A method of rice husk pyrolysis power generation and comprehensive utilization

The invention relates to a method for rice husk pyrolysis power generation and comprehensive utilization, which belongs to the field of biomass energy and chemical industry, including: 1) pyrolysis of biomass to produce pyrolysis gas and pyrolysis carbon; 2) synchronous deoxidization to reduce coke and rich phenol; 3) heat exchange and cooling of pyrolysis gas to recover heat and separate phenol containing wastewater; 4) electrostatic coke capture to purify pyrolysis gas and enrich tar; 5) use pyrolysis carbon to disperse tar, synchronous water gas reaction and steam reforming to generate Hydrogen rich gas is produced; 6) reaction waste residue is used as raw material for preparing nano silica of biomass; 7) phenol containing waste water is used to prepare phenolic resin adhesive; in the invention, hydrogen in water is used to make up for the inherent shortage of biomass as energy source, which has less hydrogen and more oxygen, and two-step method of pyrolysis and steam re integration is used to prepare hydrogen rich high-energy gas for power generation and heating. At the same time, it enriches phenol containing wastewater, produces bio phenol based adhesive, reduces environmental pollution caused by chemical phenol, reduces cost and turns waste into treasure, and by-product natural nano silica provides super wear-resistant materials for Green Aviation tires.

【技术实现步骤摘要】
一种稻壳热解发电及综合利用的方法
本专利技术属于生物质能源化工领域，具体公开了一种稻壳热解发电及综合利用的方法。
技术介绍
稻壳热解发电，已经成为国家和地方政府大力支持的优选项目，已经在国内外推广应用。在众多热解设备中，市场应用最多的是下吸式热解塔，稻壳从上部加入下行经过干燥区、热解区、降温区，热解产生热解气水洗净化，脱水进入发电机燃烧发电，热解炭经过降温后从热解塔底部排出。但是仍存在如下问题：(1)稻壳热解过程中，热解塔冷却区浸渍在水池内，冷水降温，热解气和热解炭从600℃～700℃降温至300℃～400℃，损失了大部分热量，浪费了能源。(2)热解气含有焦油，经水洗净化后引入发电机燃烧发电，产生大量含酚焦油废水，无法处理，在储水池中不断蒸发，严重污染环境。(3)经水洗过程，热解气从300℃～400℃降温到小于50℃，热量被废水带走，浪费了部分能源。(4)热解炭除小部分用于钢厂外，到目前为止还没有成为可以利用的工业产品，成为固体垃圾污染环境。(5)废水焦油是一个含氧的复杂混合物，由醇、呋喃、酮、糖、酸、酚等300多种有机物构成，其中酚主要以苯酚、甲基苯酚的形式存在。焦油成分复杂，分子量不同，分离非常困难。(6)无法控制热解气中的氧含量，不能够采用静电捕焦器，存在爆炸的危险，只能采用水洗净化除焦，产生大量含酚废水。上述问题已经成为生物质发电企业发展的障碍，因此现有技术中需要一种新的技术方案解决这些问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种稻壳热解发电及综合利用的方法，利用水中的氢弥补生物质作为能源存在含氢少、含氧多的先天不足，采用热解和蒸汽重整二步法制备富氢高能燃气，将低密度生物质能源变为高密度能源，发电供热。同时富集含酚废水，生产生物质酚基胶黏剂，减少化工酚对环境的污染，降低成本，变废为宝，并副产天然纳米二氧化硅，为绿色航空轮胎提供超耐磨材料。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：稻壳热解发电及综合利用的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤S01：稻壳热解选取稻壳，筛选净化后加入热解塔，在温度为600℃～700℃条件下，热解0.5h～1.0h，稻壳分解为热解气和热解炭；步骤S02：除氧降焦富酚将所述步骤S01中得到的温度为600℃～700℃的热解气和热解炭沿着热解塔继续下行，保持恒温降焦富酚0.5h～1.0h，同时热解气中的氧气与热解炭充分反应，获得无氧气热解气和热解炭；步骤S03：回收热量将无氧气热解气引出送入换热器，间接加热空气回收热量，并降温热解气至300℃～350℃，经旋风分离器将热解气与热解气中所含热解炭细粉分离；步骤S04：分离含酚废水将步骤S03得到的热解气，引入列管降温塔间接水冷降温，降温至90℃～95℃，分离热解气中的含酚废水，得到除酚无氧热解气；步骤S05：分离焦油将步骤S04得到的除酚无氧热解气引入静电捕焦器，进行电捕焦，分离热解气中的焦油，净化热解气；步骤S06：热解炭降温步骤S02中得到的热解炭继续下行进入热解塔列管间接水冷降温段，降温至250℃～350℃，并降落到热解塔底部，经螺旋推进器送入密封储料仓；步骤S07：水煤气反应和焦油蒸汽重整按质量比为(1～3)：5将步骤S05得到的液体焦油与步骤S06制备的热解炭在催化剂的作用下混合为热解炭焦油反应物，将热解炭焦油反应物从带有倾角的焦油蒸汽重整炉顶部加入，将步骤S06中水冷降温过程产生的水蒸气从焦油蒸汽重整炉底部加入，与未反应的物料逆流接触，吸收物料热量，升温蒸汽温度，到达反应区，在温度为600℃～900℃的条件下，进行水煤气反应和蒸汽重整焦油反应，产物气体经过上部反应物加入区，加热热解炭焦油反应物，同时降温产物气体温度，产物气体通入换热器冷却，降温到90℃～95℃分离富酚废水和富氢气体，反应剩余固体从焦油蒸汽重整炉底部排出；步骤S08：燃烧发电将步骤S05制备的净化热解气和步骤S07制备富氢气体引入储罐混合，引入发电机燃烧发电；步骤S09：制备胶黏剂将步骤S04和步骤S07的富酚废水合并，标定总酚的重量百分比，按照甲醛与酚重量比为1：2，氢氧化钠为苯酚质量的6％，将富酚废水、氢氧化钠加入到反应釜中，升温至50℃时，加入第一批甲醛溶液，第一批甲醛溶液占甲醛溶液总量的80％，甲醛溶液浓度为37wt％，在60℃下恒温反应1h，升温至80℃，加入剩余的甲醛溶液，在80℃下恒温反应2h后，将体系降温至45℃～50℃，停止反应，得到酚醛树脂，将所得酚醛树脂在65℃下减压脱水至粘度达到500mPa·s～700mPa·s；步骤S10：制备纳米二氧化硅将步骤S07所得的剩余固体转移至反应釜，按照固液比1Kg：(5L～10L)加入浓度为3wt％～5wt％的盐酸溶液，升温至100℃～150℃，密封反应20min～60min，降温，过滤，分离滤液和滤饼；滤饼水洗至中性，干燥，粉碎打散，制备二氧化硅/炭粉体，再经500℃～600℃热处理，制备纳米二氧化硅粉体。其中，步骤S07中所述催化剂质量为热解炭质量的5wt％～10wt％。其中，所述步骤S05中电捕焦过程如下：将静电捕焦器通入45KV～60KV高压直流电源产生的负高压，接入电晕极，电晕极与沉淀极之间产生电场，在两极间产生电晕放电，热解气中的焦油、粉尘及水雾粒子，在电场力的作用下向两极运动，焦油到达沉淀极极板中和后，依靠残存的静电引力和分子间凝聚力首先吸附于沉淀极，而后靠自身重力沿沉淀极极板下落，通过焦油出口排出。其中，所述步骤S09中的含酚废水总有机物含量为30wt％～35wt％，其中苯酚含量大于15wt％，甲基苯酚含量大于7wt％。其中，所述步骤S01的热解塔由干燥区、热解区、除氧降焦富酚区和降温区组成，稻壳加入热解塔后自上顺流而下，下降速度由安装在炉子底部双十字刮料版的转速控制，刮料版转速为60转/小时～80转/小时。其中，所述步骤S07中的催化剂是步骤S10滤液中所含的氯化物。其中，步骤S05得到的液体焦油和步骤S06制备的热解炭与催化剂混合为热解炭焦油反应物的步骤如下：首先将滤液和焦油混合用于稀释焦油，再与热解炭混合分散。其中，所述步骤S03回收的热量产生的热空气用于步骤S07预热热解炭焦油反应物及步骤S10水热处理、纳米二氧化硅干燥和浓缩氯化物溶液。通过上述设计方案，本专利技术可以带来如下有益效果：1、在脱焦段大分子焦油进一步分解为小分子焦油和酚类小分子，有利于多生产生物质酚，作为生产酚醛树脂胶黏剂的原料，降低化工酚的使用量。2、热解气从除焦段底部引出后，进入换热器换热降温，回收热量，节约能源消耗。3、热解气经过除焦段，残存氧气与大量炭反应，热解气在无氧状态下经过静电捕焦器脱出焦油，保证安全生产。4、间接冷却富集含酚废水，小分子酚浓度高，可以直接作为制备胶黏剂的原料，与水喷淋净化气体相比，减少含酚废水含水量，增加了生物质酚可用性，避免废水产生。5、热解炭分散焦油，同步水煤气反应和蒸汽重整生产富氢气体，与热解气混合后燃烧发电，提高了生物质作为能源的能量密度，从2GJ/m3提升到25GJ/m3，大幅度降低了生物质发电成本。6、通过水煤气反应和蒸汽重整反应，利用H2O中的H弥补生物质作为能源存在含氢少、含氧多的先天不足，使水变为能源成为可能。7、经过除焦段和蒸汽重整段富集了含酚废水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.稻壳热解发电及综合利用的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤S01：稻壳热解选取稻壳，筛选净化后加入热解塔，在温度为600℃～700℃条件下，热解0.5h～1.0h，稻壳分解为热解气和热解炭；步骤S02：除氧降焦富酚将所述步骤S01中得到的温度为600℃～700℃的热解气和热解炭沿着热解塔继续下行，保持恒温降焦富酚0.5h～1.0h，同时热解气中的氧气与热解炭充分反应，获得无氧气热解气和热解炭；步骤S03：回收热量将无氧气热解气引出送入换热器，间接加热空气回收热量，并降温热解气至300℃～350℃，经旋风分离器将热解气与热解气中所含热解炭细粉分离；步骤S04：分离含酚废水将步骤S03得到的热解气，引入列管降温塔间接水冷降温，降温至90℃～95℃，分离热解气中的含酚废水，得到除酚无氧热解气；步骤S05：分离焦油将步骤S04得到的除酚无氧热解气引入静电捕焦器，进行电捕焦，分离热解气中的焦油，净化热解气；步骤S06：热解炭降温步骤S02中得到的热解炭继续下行进入热解塔列管间接水冷降温段，降温至250℃～350℃，并降落到热解塔底部，经螺旋推进器送入密封储料仓；步骤S07：水煤气反应和焦油蒸汽重整按质量比为(1～3)：5将步骤S05得到的液体焦油与步骤S06制备的热解炭在催化剂的作用下混合为热解炭焦油反应物，将热解炭焦油反应物从带有倾角的焦油蒸汽重整炉顶部加入，将步骤S06中水冷降温过程产生的水蒸气从焦油蒸汽重整炉底部加入，与未反应的物料逆流接触，吸收物料热量，升温蒸汽温度，到达反应区，在温度为600℃～900℃的条件下，进行水煤气反应和蒸汽重整焦油反应，产物气体经过上部反应物加入区，加热热解炭焦油反应物，同时降温产物气体温度，产物气体通入换热器冷却，降温到90℃～95℃分离富酚废水和富氢气体，反应剩余固体从焦油蒸汽重整炉底部排出；步骤S08：燃烧发电将步骤S05制备的净化热解气和步骤S07制备富氢气体引入储罐混合，引入发电机燃烧发电；步骤S09：制备胶黏剂将步骤S04和步骤S07的富酚废水合并，标定总酚的重量百分比，按照甲醛与酚重量比为1：2，氢氧化钠为苯酚质量的6％，将富酚废水、氢氧化钠加入到反应釜中，升温至50℃时，加入第一批甲醛溶液，第一批甲醛溶液占甲醛溶液总量的80％，甲醛溶液浓度为37wt％，在60℃下恒温反应1h，升温至80℃，加入剩余的甲醛溶液，在80℃下恒温反应2h后，将体系降温至45℃～50℃，停止反应，得到酚醛树脂，将所得酚醛树脂在65℃下减压脱水至粘度达到500mPa·s～700mPa·s；步骤S10：制备纳米二氧化硅将步骤S07所得的剩余固体转移至反应釜，按照固液比1Kg：(5L～10L)加入浓度为3wt％～5wt％的盐酸溶液，升温至100℃～150℃，密封反应20min～60min，降温，过滤，分离滤液和滤饼；滤饼水洗至中性，干燥，粉碎打散，制备二氧化硅/炭粉体，再经500℃～600℃热处理，制备纳米二氧化硅粉体。...

【技术特征摘要】
1.稻壳热解发电及综合利用的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤S01：稻壳热解选取稻壳，筛选净化后加入热解塔，在温度为600℃～700℃条件下，热解0.5h～1.0h，稻壳分解为热解气和热解炭；步骤S02：除氧降焦富酚将所述步骤S01中得到的温度为600℃～700℃的热解气和热解炭沿着热解塔继续下行，保持恒温降焦富酚0.5h～1.0h，同时热解气中的氧气与热解炭充分反应，获得无氧气热解气和热解炭；步骤S03：回收热量将无氧气热解气引出送入换热器，间接加热空气回收热量，并降温热解气至300℃～350℃，经旋风分离器将热解气与热解气中所含热解炭细粉分离；步骤S04：分离含酚废水将步骤S03得到的热解气，引入列管降温塔间接水冷降温，降温至90℃～95℃，分离热解气中的含酚废水，得到除酚无氧热解气；步骤S05：分离焦油将步骤S04得到的除酚无氧热解气引入静电捕焦器，进行电捕焦，分离热解气中的焦油，净化热解气；步骤S06：热解炭降温步骤S02中得到的热解炭继续下行进入热解塔列管间接水冷降温段，降温至250℃～350℃，并降落到热解塔底部，经螺旋推进器送入密封储料仓；步骤S07：水煤气反应和焦油蒸汽重整按质量比为(1～3)：5将步骤S05得到的液体焦油与步骤S06制备的热解炭在催化剂的作用下混合为热解炭焦油反应物，将热解炭焦油反应物从带有倾角的焦油蒸汽重整炉顶部加入，将步骤S06中水冷降温过程产生的水蒸气从焦油蒸汽重整炉底部加入，与未反应的物料逆流接触，吸收物料热量，升温蒸汽温度，到达反应区，在温度为600℃～900℃的条件下，进行水煤气反应和蒸汽重整焦油反应，产物气体经过上部反应物加入区，加热热解炭焦油反应物，同时降温产物气体温度，产物气体通入换热器冷却，降温到90℃～95℃分离富酚废水和富氢气体，反应剩余固体从焦油蒸汽重整炉底部排出；步骤S08：燃烧发电将步骤S05制备的净化热解气和步骤S07制备富氢气体引入储罐混合，引入发电机燃烧发电；步骤S09：制备胶黏剂将步骤S04和步骤S07的富酚废水合并，标定总酚的重量百分比，按照甲醛与酚重量比为1：2，氢氧化钠为苯酚质量的6％，将富酚废水、氢氧化钠加入到反应釜中，升温至50℃时，加入第一批甲醛溶液，第一批甲醛溶液占甲醛溶液总量的80％，甲醛溶液浓度为37wt％，在60℃下恒温反应1h，升温至80℃，加入剩余的甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓峰，杨晓敏，朱燕超，田玉美，王子忱，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22