[發(fā)明專利]生物質(zhì)燃?xì)怦詈衔缴疃让摮褂偷墓に嚰跋到y(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210037246.7
• 申請(qǐng)日: 2012-02-17
• 公開（公告）號(hào): CN102585918A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱躍釗;陳海軍;吳娟;廖傳華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C10K1/04
• 分類號(hào): C10K1/04;C10K1/02;C10K1/00;C10K1/32;C10J3/84
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;袁正英

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)燃?xì)怦詈衔缴疃让摮褂凸に嚰跋到y(tǒng)，屬于生物質(zhì)能高效利用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

生物質(zhì)資源是綠色的可再生資源，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臒峄瘜W(xué)或生物化學(xué)過(guò)程，可轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)燃?xì)猓蜻M(jìn)一步深加工獲得化學(xué)品，為社會(huì)提供基礎(chǔ)化工原料或能源。

生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程是在高溫(或輔助催化劑)條件下，生物質(zhì)原料經(jīng)過(guò)干燥、熱分解、氧化和還原階段，大分子經(jīng)歷斷裂和重組，轉(zhuǎn)化為小分子燃料油或燃?xì)獾倪^(guò)程。目前，該技術(shù)已成為生物質(zhì)資源利用的主要方式之一，而氣化是該技術(shù)的主要形式。但是，該技術(shù)在氣化過(guò)程的穩(wěn)定性、氣化過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性及后續(xù)產(chǎn)品使用過(guò)程的安全性上尚存在一些關(guān)鍵障礙，沒(méi)有取得大規(guī)模推廣應(yīng)用。

在生物質(zhì)原料熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程中，伴隨著氣態(tài)產(chǎn)物的出現(xiàn)，會(huì)產(chǎn)生焦油大分子。焦油常溫下是一種黑褐色黏稠液體，其成分非常復(fù)雜。焦油的主要成分不少于20種，大部分是苯的衍生物及多環(huán)芳烴，其中含量大于5％的有萘、甲苯、二甲苯、苯乙烯和酚等。生物質(zhì)焦油在200℃以下為液態(tài)，300℃以上呈氣態(tài)，在高溫下能分解成小分子永久性氣體。焦油的存在阻礙生物質(zhì)氣化技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用的主要問(wèn)題如下：①焦油在低溫下凝結(jié)成液體，易和水、碳粒等粉塵結(jié)合為粘稠物，堵塞輸氣管道和閥門，腐蝕金屬，影響系統(tǒng)運(yùn)行和安全；②焦油難以完全燃燒，并產(chǎn)生碳黑等顆粒，對(duì)用于發(fā)電的燃?xì)庠O(shè)備(如內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等)的葉輪損害嚴(yán)重；③焦油及其燃燒后產(chǎn)生的毒氣會(huì)污染環(huán)境；④焦油占可燃?xì)饽芰康?％～10％，在后續(xù)使用過(guò)程難以與燃?xì)庖黄鸨焕茫瑫?huì)降低熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程效率。由此可見(jiàn)，可燃?xì)庵械慕褂途哂邢喈?dāng)大的危害性，是生物質(zhì)氣化過(guò)程應(yīng)用的主要障礙之一，必須對(duì)其進(jìn)行有效處理。

生物質(zhì)燃?xì)饨褂吞幚矸椒ㄖ饕ㄎ锢矸ā峄瘜W(xué)方法和等離子除焦法等。物理除焦方法包括濕法和干法兩大類。濕式除焦法主要為水洗法，是用水將可燃?xì)庵械牟糠纸褂屠鋮s為液體，被水沖洗帶走，該方法主要缺點(diǎn)是燃?xì)庵幸讑A帶焦油霧滴，而且會(huì)帶來(lái)洗焦廢水的二次污染問(wèn)題；干式除焦法即采用過(guò)濾技術(shù)凈化燃?xì)猓杀苊鈱?duì)水體和土壤的二次污染，但是在工程應(yīng)用中，去除焦油的效果不理想，系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜，運(yùn)行壽命短，常與其它除焦方法聯(lián)用。等離子除焦法是利用電暈放電可分解有機(jī)物的特點(diǎn)進(jìn)行焦油的脫除，但是該方法設(shè)備造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用高，對(duì)操作管理的要求也比其它方法高。熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法是在一定的溫度條件下將焦油轉(zhuǎn)化成燃?xì)庑》肿樱岣呱镔|(zhì)的轉(zhuǎn)化率和利用率，可分為熱裂解法和催化裂解法，其中熱裂解法能耗高，而催化裂解法催化劑易積炭和燒結(jié)，機(jī)械強(qiáng)度也較差，因而僅存在小規(guī)模示范應(yīng)用。

采用液體吸收劑用吸收的方法降低燃?xì)庵薪褂偷暮浚⑼ㄟ^(guò)解吸作用達(dá)到吸收劑循環(huán)利用，是基于溶劑的濕法除焦過(guò)程。荷蘭能源中心開發(fā)的“OLGA”(the?Dutch?acronym?for-basedwasher)除焦方法就是以溶劑吸收焦油為基礎(chǔ)的新型除焦工藝，研究結(jié)果表明：重質(zhì)焦油可被完全脫除，焦油露點(diǎn)溫度降低至25℃，焦油不會(huì)在氣化爐下游凝結(jié)；99％酚類和97％雜環(huán)類焦油可被脫除，可節(jié)省因處理被酚類或其它水溶性焦油混合物污染的廢水的成本。張忠誠(chéng)等在“基于Aspen?plus平臺(tái)的生物質(zhì)燃?xì)饷摻构に嚹M”(山東大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，38(6)：95-98)文章中，提出了生物質(zhì)燃?xì)獾娜軇┓摻构に嚕ㄟ^(guò)溶劑的冷卻吸收作用，將焦油中的重組分脫除，輕組分選擇性脫除，將經(jīng)過(guò)處理后的燃?xì)庵薪褂偷穆饵c(diǎn)降低到使用溫度之下，從而解決由焦油的凝結(jié)而產(chǎn)生的管道堵塞等問(wèn)題。但是，這兩種方法第一級(jí)脫焦油冷卻塔采用外加溶劑冷卻焦油，由于這部分焦油成分復(fù)雜，固體顆粒多，會(huì)形成難以分離的混合粉塵粘稠、恒沸混合物，分離回用難度大，操作成本高。

另一方面，吸附是利用固體介質(zhì)的多微孔特性，對(duì)組分進(jìn)行選擇性吸著的單元操作。吸附分離過(guò)程已廣泛地用于化工等諸多行業(yè)，成為重要的分離手段之一。相對(duì)吸收作用，吸附過(guò)程能更有效地捕集濃度很低的有害物質(zhì)，因此，當(dāng)常規(guī)的吸收方法脫除液體或氣體中的有害物質(zhì)特別困難時(shí)，吸附可能成為較為滿意的解決方法。近年來(lái)，吸附廣泛用于苯、甲苯和甲醛等低濃度揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)的深度脫除和回收。一般來(lái)說(shuō)，相對(duì)吸收作用，吸附作用具有如下優(yōu)點(diǎn)：(1)吸附床為固體，不存在腐蝕；(2)可控性強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)運(yùn)行；(3)能將污染物深度脫除和回收。但是，吸附過(guò)程在生物質(zhì)燃?xì)饨褂兔摮^(guò)程的應(yīng)用不多見(jiàn)。

發(fā)明內(nèi)容