本发明专利技术涉及一种超临界水气化方法及装置。所述方法包括使原料在水的超临界状态下进行气化反应，得到含焦油的反应后物料，其中，还包括向反应后物料中加入有机溶剂以形成油混物的溶油步骤。优选使反应后物料进入第一换热器与原料进行换热，向换热后的反应后物料中加入有机溶剂，优选在所述反应后的物料温度在20~450℃时加入有机溶剂。实施本发明专利技术提供的方法，焦油产品的收率可达9.8%以上。本发明专利技术还公开了实现所述方法的装置，能够防止原料产生的焦油堵塞管路。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超临界水气化
，尤其涉及一种解决超临界水气化工艺中焦油堵塞管路问题的方法及装置。
技术介绍
超临界水是压力和温度均高于其临界点时的水。作为化学反应介质，它具有良好的传递和溶解特性。在此条件下，水的物理性质会产生许多显著变化，介电常数、导热系数、 离子积以及粘度均减小或者降低，作为均匀的、有高扩散性，高传递特性的溶剂，可以溶解任意的有机化合物和气体。超临界水处理系统，利用“水一物料”混合体系在没有界面传递限制的情况下可以进行高效率的化学反应，因此转化率非常高。在高温高压下，未完全转化的物料会变成焦炭，焦油则通过有机分子的高温热解生成，当反应后物料经过换热后温度降低，焦油的粘度增强，流动性变差，由于焦油和焦炭或其他固体颗粒的粘结和沉积，可导致反应几小时后就造成管路的堵塞。为了降低处理成本，提高系统处理效率，则原料的浓度越高越好，但原料浓度高，产生的焦油的量越大，会在短时间内造成管路的堵塞。为了避免堵塞现象，现有技术要么需要减少原料处理的浓度，以使焦油的产量减少，少量焦油不易聚集，分散在反应后物料中随废水排出系统，但是原料处理量的减少，使处理成本提高，系统效率低；要么维持或加大原料浓度，焦油堵塞后停 车清洗，同时排泄固体料渣，间歇操作。超临界水处理系统目前常用的换热器有板式换热器、管壳式换热器、浸溃式蛇管换热器、喷淋式换热器、套管式换热器等。其中蛇管换热器和套管式换热器能够承受高压， 特别是套管式换热器还具备传热系数大，传热推动力大的优点，在高压及超高压生产过程中所用的换热器几乎全部是套管式的。目前常用的解决套管式换热器堵塞的方法有I.加振荡器或超声波来防止沉降结垢；2.通过提高压力和流量的方法来提高流速，使物料处于湍流状态，同时增加冲刷力，防止物料的沉降及粘结造成的堵塞；3.停车后针对堵塞段使用酸、碱或有机溶剂进行疏通。但是，方法I在高温高压下增加振荡器容易使管道连接处断裂，在高温高压条件下要尽量避免管路的震动；方法2通过增加流量来提高流速，在特定工艺条件下，停留时间是一定的，增加流速就意味着流量增加，停留时间变短，从而难以保证产品的产率和合格率；而方法3需要停车后处理，对连续运行的工艺来说，会使生产效率和成本均大大增加。CN 101327908A公开了一种污泥在超临界水中连续催化气化制取富氢气体的方法，使污泥在超临界水的条件下，在催化剂的作用下发生气化反应，但在这个过程中会产生一定量的焦油，该专利技术并未给出回收和堵塞的解决方案。CN 100386268A中公开的废弃有机废液无污染排放和资源利用的超临界水处理系统，物料在预热管内就会开始发生热解反应，产生焦油、焦炭，堵塞管路，并对最终的产物有很大影响，该专利技术提出的方案并不能够彻底解决焦油焦炭堵塞管路的问题。CN 1418932A中公开了利用超临界水液化煤的萃取分离方法提取煤炭中的石油产4品。该方法中采用超临界水将煤粉高速吸入水中，粉煤与水形成混合流体一同进入反应罐中的同步进料方式，进料、萃取、分离在液化反应过程中同时进行，反应后的油、水、汽混合物经过一级分离器和二级分离器降压后进入储液罐，然后再用有机溶剂进行萃取分离。固体废料在反应器罐底堆积到一定高度后中断进料，进行间歇排放。该专利技术采用釜式反应器， 煤在反应釜中更易沉降，使煤与超临界水介质混合均匀性变差，排渣过程仍需要间歇操作， 且需要在降压后再进行有机溶剂对焦油的萃取过程，另外在该专利技术工艺过程中未涉及热物料热量的回收利用，增加生产成本。上述现有技术方案均未解决焦油堵塞和原料处理量的矛盾问题，且间歇操作造成能量大量损失,生产成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术存在的问题，提出一种具有系统油收率高、原料处理量大、生产成本低的超临界水气化方法及装置。为达此目的，本专利技术提供以下技术方案一种超临界水气化方法，包括使原料在水的超临界状态下进行气化反应，得到含焦油的反应后物料，并且，还包括向反应后物料中加入有机溶剂以形成油混物的溶油步骤。本专利技术提出通过向超临界水气化的反应后物料中加入有机溶剂的手段来溶解焦油，以解决焦油易堵塞管路的问题。所述原料为能够在超临界水条件下被气化并且产生焦油的原料，优选为煤、生物质、污泥或废塑料，或其中至少两种的混合物，本领域技术人员可以在现有技术的基础上根据原料产生焦油的成分的不同，选择能够溶解焦油的有机溶剂的种类，并且以能够溶解焦油并且易于分离为目的选择有机溶剂的加入量以及加入方式等， 本专利技术并无特殊限制。本专利技术所提出的解决焦油堵塞管路的方法无须对现有的超临界水处理系统进行较大改造，改造成本低，在实际工业生产中更容易实现，并且由于焦油堵塞问题得到解决， 可以提高原料的处理量，提高系统处理效率。本专利技术所述的超临界水处理系统是在水的超临界状态下，对原料进行处理的装置的集合所构成的系统。本专利技术将向反应后物料中加入有机溶剂后的混合物称为油混物。本专利技术向反应后物料中加入有机溶剂以溶解焦油，一方面由于有机溶剂流动性好，焦油溶解在有机溶剂中后，流动性变强、粘性变弱，减少因粘结造成的堵塞情况；另一方面，溶解了焦油的有机溶剂因体积量的增大而更容易与水分离，便于焦油产品的回收。以下为本专利技术的优选形式，不应视为对本专利技术的限制。优选地，本专利技术提供的一种超临界水气化方法，在加入有机溶剂时，反应后物料的温度在20°C以上。优选在反应后物料的温度在2(T450°C时加入有机溶剂，更优选反应后物料温度在2(T380°C时加入有机溶剂。温度过低时，焦油的流动性差，粘度增加，易与物料中的渣料粘结而导致管路堵塞或已经出现管路堵塞现象。本领域技术人员可以根据实际工业生产情况，能够实现在反应后物料的温度在20°C以上的某一温度时以任何方式加入有机溶剂即可。优选地，本专利技术提供的一种超临界水气化方法，还包括使所述原料与所述反应后物料进行换热，分别得到升温后的原料以及降温后的反应后物料；并且，向所述降温后的反应后物料中加入有机溶剂，形成油混物，以实施所述溶油步骤。此优选技术方案适用于超临界水处理系统的连续运行。原料经超临界水气化反应后形成的反应后物料，由于具有水的超临界状态的温度，将其与没发生超临界水气化反应的原料进行换热，一方面加热所述原料，合理利用了反应后物料的热量；另一方面通过换热降低自身温度，以利于后续装置对反应后物料中成分的分离。优选地，本专利技术提供的一种超临界水气化方法，所述原料与所述反应后物料进行换热通过依次连接的一级换热器和二级换热器进行，并且，向流经二级换热器之后且进入一级换热器之前的反应后物料中加入有机溶剂，形成油混物，以实施所述溶油步骤。实际生产中，所述原料与所述反应后物料具有较大的温差，当通过单一的换热器不能够完全实现换热目的的情况下，可通过依次连接的一级换热器和二级换热器进行换热，这样，使反应后物料的热量得到更合理的回收和利用。所述流经二级换热器之后且进入一级换热器之前的反应后物料的温度为100°C 350°C，压力为15 25MPa，此时加入有机溶剂，有机溶剂在此条件下为超临界状态，超临界状态的有机溶剂同时具有液体和气体的优点，粘度小，扩散系数大，具有良好的溶解性能和传质性能，可以更好的溶解和萃取反应后物料中的焦油。本专利技术所述的第一换热器用于使所述原料与所述反应后物料本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超临界水气化方法，包括使原料在水的超临界状态下进行气化反应，得到含焦油的反应后物料，其特征在于，还包括向反应后物料中加入有机溶剂以形成油混物的溶油步骤。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：程乐明，高志远，王青，张玉宝，谷俊杰，宋成才，曹雅琴，宋庆峰，杜娟，刘扬，
申请(专利权)人：新奥科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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