一种生物油与含烃原料混合气化制备高品位合成气的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种利用生物质热解后所得生物油和含烃原料如废机油为原料，经混合气化制备高品位合成气的装置，由原料乳化部分和气化反应部分组成，其原料乳化部分主要是将生物油、水、乳化剂和含烃原料按一定质量配比导入一配备有搅拌头的高速剪切乳化机进行混合、均质和乳化，获得乳化完全、分散均匀的乳化液，其气化反应部分主要是将所述乳化液经预热器预热后，与气化剂汇合导入流体动力式超声波雾化喷嘴内进行雾化，并在气化反应器内进行气化、重整变换反应，将所得产物经所述气化反应器出口设置的洗气瓶和干燥塔处理后获得高品位的合成气。本实用新型专利技术不仅开辟了一条来源于化石燃料以外的合成气生产路径，而且有效减少了有机废弃物的排放。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及到一种有机废弃物热化学法制备合成气的装置，尤其是一种利用生物质热解后所得生物油和含烃的混合原料，经混合气化制备高品位合成气的装置。
技术介绍
能源与环境是实现人类社会可持续发展的最重要的两大课题。当前87%能源需求以及化工原料来自不可再生的化石燃料，人类对于化石燃料的极大依赖，不仅对人类赖以 生存的环境带来了严重的污染，而且由于这种能源的匮乏，成为未来社会的潜在危机。合成气是富含H2、C0和少量CO2的混合气体，它可以作为中间体用于精制或合成各种高品质液体燃料和化工品。目前，合成气主要是通过成熟的煤、天然气和石油等化石燃料的气化技术生产的，随着这些资源的枯竭，发展有机废弃物(农、林、工业)制备合成气技术，对于促进经济社会走可持续发展之路和保护人类赖以生存的地球生态环境具有重大战略意义。生物质等有机废弃物，因其大量、广泛的存在，而且是一种环境友好的绿色能源越来越受到重视。目前，在我国农村，每年都有大量的农业秸杆、谷物壳皮被白白废弃或自行腐烂，而在田间直接焚烧处理废弃秸杆和稻谷壳皮，则是近年来出现的一种新的、越来越突出的环境污染现象。如果采用热化学方法将生物质转化为高品位合成气，代替化石资源，不仅可以缓解我国(特别是农村)能源短缺的现状，还可以减少污染，改善生态环境，使其成为最具吸引力的可再生能源。生物质热化学法制备合成气有两种技术途径一是生物质直接气化制备合成气；二是生物质先快速裂解为生物油，生物油再气化制备合成气。比较这两种技术，无论从经济还是技术方面，采用生物质快速热裂解制生物油-生物油气化两步法制合成气均显现出了更为明显的优势(1)液体生物油具有易收集、易存储、易运输的特点，可将其集中到某一地点进行气化，这解决了生物质原料大规模收集、存储和运输的问题；⑵可以通过油泵实现带压连续进料，降低合成气的后续合成工艺的能耗；⑶可以避免生物质高温气化灰分熔化所带来的排渣问题，获得比生物质气化所得气体品味更高的合成气；(4)生物油气化制备的气体纯净，后续气体变换的技术难度较小。因此，生物油气化制备合成气技术具有巨大的应用前景。除生物质外，我国每年有大量的含烃原料如废机油产生于机械、化工和交通运输等行业。据统计，截至2009年底，全国机动车保有量已超过I. 86亿辆，产生废机油700万t左右，对环境造成很大的污染压力。目前，多数废机油回收后用作燃料，这不仅造成了资源浪费，而且由于其中含有重金属化合物，燃烧后进入自然环境中造成非常严重的污染。因此，从节能和环保的角度来讲，如何对含烃原料废机油进行有效的回收利用，已成为当前急需解决的问题。目前，国外许多石油公司都在研究和开发新的含烃原料废机油回收技术，国内也在积极开展这方面的研究。迄今为止，具有代表性的技术有(I)、酸-白土精制型；(2)、蒸馏-溶剂精制-白土精制型；(3)、蒸馏-溶剂精制-加氢精制型；⑷、脱金属-固定床加氢精制型；(5)、悬浮床加氢处理-蒸馏-吸附精制型等废油回收工艺。对于这些工艺，回收后的润滑油馏分一般作为润滑油基础油使用，所以在工艺反应中避免润滑油大分子的分解裂解是回收再生技术的关键。另外，为避免工艺中产生二次污染，使得工艺馏程越来越庞大复杂，不利于中小型企业的技术转型和技术推广改造。采用气化技术，在一定的温度条件下使废机油发生裂解和结构重组，由大分子裂解成小分子烃，进而转化为合成气，为废机油的回收利用提供了一种新的方法。生物油含氧量高，热值比石油燃料低，分子间作用力大，粘度大，pH值低，分子间受热易于聚合，热稳定性差。废机油含碳量高，沸点高，具有良好的导热性能，把废机油用做生物油气化的导热剂，利用两种物料的混合气化，不仅可以改善生物油气化的传质传热条件，解决生物油气化工艺中的结焦技术难题，而且可以提高合成气的产率和品质。要实现生物油与含烃的废机油的有效混合气化，配制分散均匀、粒度较小的气化油滴颗粒是关键。目前，乳化技术已被广泛应用于生物油的精炼提质。通过添加一定的乳化剂和水，对生物油与汽油、柴油、煤油、废机油或洛油等烃类原料的混合液进行乳化，形成油为连续相、水为分散相的油包水(water in oil)或水为连续相、油为分散相的水包油型态，使燃油的油滴颗粒变得细小而获得更多氧气助燃，提高燃烧性能，从而减少油耗、节约能源。与之同理，通过在生物油和废机油等烃类原料混合液中，加入一定的乳化剂和水，也可获得气化反应性能优良的乳化液。然而，生物油和含烃类原料性质上的较大差异，决定了合适的乳化装置对于形成乳化完全、分散均匀的乳化液的重要性。当前的乳化装置大致都包含有搅拌器，该搅拌器大多为低速搅拌器，因搅拌速度低，易导致乳化不完全，从而降低了乳化液的气化效率。国内专利CN201848221U公开了一种燃油乳化装置，其主要是由低速搅拌槽结设一具有高速搅拌效果的离心式洁油机，然而该装置仅限于单一物料的乳化，并没有提及对两种不同性质物料进行混合乳化的应用。国内专利CN201454475U则公开了一种连续制备甲醇乳化柴油的装置，该装置首先利用原料槽中的搅拌作用，再利用乳化器内的撞击接触方式初步乳化和多孔填料旋转方式精度乳化作用，乳化效果好，但该装置结构复杂，成本较高，不利于提高整个有机废弃物气化制备合成气系统的经济性。除原料乳化装置外，进料口的喷嘴设计也是提高乳化液气化效率，获得高品位合成气的关键。超声波雾化喷嘴因具有雾化粒径小、雾化液滴均匀性好的特点在众多领域得到了应用。超声波雾化喷嘴按发生超声波的声源不同，分为电动式和流体动力式。电动式超声波雾化喷嘴需要外装电气设备，成本较高，相对而言，流体动力式超声波雾化喷嘴雾化处理量大，成本较低，比电动式超声波雾化喷嘴具有更好的发展前景，这种结构的超声波雾化喷嘴的研究以中科院声学研究所为主。目前，国内还未见报道超声波雾化喷嘴在生物油气化过程中的应用。
技术实现思路
本技术的目的是针对大量有机废弃物的排放，提供一种由生物油和含烃的废机油进行混合气化以获得适宜于后续合成反应的高品位合成气的装置。为达到以上目的，本技术采取了以下技术方案一种生物油和废机油等含烃原料混合气化制备高品位合成气的装置，由原料乳化部分和气化反应部分组成。其原料乳化部分主要是将生物油、水、乳化剂和含烃原料按一定质量配比导入一配备有搅拌头的高速剪切乳化机进行混合、均质和乳化，获得乳化完全、分散均匀的乳化液，其气化反应部分主要是将所述乳化液经预热器预热后，与气化剂汇合导入流体动力式超声波雾化喷嘴内进行雾化，并在气化反应器内进行气化、重整变换反应，将所得产物经所述气化反应器出口设置的洗气瓶和干燥塔处理后获得高品位的合成气。在所述原料乳化部分中，设有一高速剪切乳化机对应盛接经计量泵由生物油储罐、水储罐、乳化剂储罐和废机油储罐所分别导入的生物油、自来水、乳化剂和废机油，其中所述高速剪切乳化机，包括用于配制乳化液的反应釜和位于反应釜内部中央的搅拌头，所述搅拌头在与之相连接的传动电机作用下，进行高速转动，产生强烈的液力剪切、液压磨擦、碰撞，使由反应釜顶部左、右两端分别设置的废机油与乳化剂、生物油与水的进料口所导入的两组物料充分分散、乳化、均质，形成乳化完全、分散均匀的乳化液，并经所述反应釜底部开设的乳化液输出口与气化反应部分的乳化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物油和含烃原料混合气化制备高品位合成气的装置，其特征在于，该装置由原料乳化部分和气化反应部分组成；所述原料乳化部分设有一高速剪切乳化机（7）对应盛接经计量泵（6）由生物油储罐（2）、水储罐（3）、乳化剂储罐（4）和含烃原料储罐（5）所分别导入的生物油、自来水、乳化剂和含烃原料，所述高速剪切乳化机（7）包括设有位于反应釜内部中央的搅拌头的反应釜（71）；所述气化反应部分设有连通所述反应釜（71）乳化液输出口的乳化液输入管路（8），乳化液输入管路（8）通过截止阀（18）、计量泵（6）、预热器（19）连通石英管气化反应器（10）入口处设置的流体动力式超声波雾化喷嘴（9），另设有气化剂输入管路（1）从气体压缩机（16）经气体开关（17）、压力表（20）和浮子流量计（21）连通至超声波雾化喷嘴（9），所述气化反应器（10）出口经洗气瓶（13）和干燥塔（14）连通至高品位合成气出口（15）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈新德，郭海军，熊莲，李尚贵，张海荣，谢羽娜，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：实用新型
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