[發明專利]一種利用KMnO4

在審

• 申請號: 202210327129.8
• 申請日: 2022-03-30
• 公開（公告）號: CN114621792A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 鄧磊;靳曉靈;黃笑樂;張凱;朱正榮;車得福
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C10J3/48
• 分類號: C10J3/48;C10J3/46;C10J3/66;C10J3/62;C10J3/84
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 朱海臨

本發明公開了一種利用KMnO₄改性生物質焦炭去除氣化焦油的系統及方法，第一焦油去除裝置設置在生物質氣化爐的爐膛外，生物質氣化爐的氣體輸出口與第一焦油去除裝置的第一輸入口連接，第一焦油去除裝置的輸出口與焦油冷凝管的輸入口連接，第二焦油去除裝置設置在生物質氣化爐的爐膛內，焦油冷凝管的焦油輸出口與第二焦油去除裝置的第一輸入口連接；生物質氣化爐的灰渣輸出口與生物質焦炭改性裝置的第一輸入口連接，生物質焦炭改性裝置的第二輸入口用于輸入用于改性生物質焦炭的KMnO₄溶液，生物質焦炭改性裝置的輸出口分別與第一焦油去除裝置和第二焦油去除裝置的第二輸入口連接。本發明能有效的實現對焦油的催化裂解反應，同時實現生物質焦炭的回收利用。

技術領域

本發明屬于小型氣化爐焦油去除及固態產物回收利用技術領域，具體涉及一種利用KMnO₄改性生物質焦炭去除氣化焦油的系統及方法。

背景技術

生物質氣化在化工合成、金屬冶煉、電力供應和熱能生產等領域均有廣泛應用。但是，在過程中會不可避免地產生一些副產物，例如焦油和焦炭。這些副產物可能會破壞氣化系統并污染自然環境，尤其是焦油帶來的不利影響更嚴重。焦油產量大約在0.5～100g·m^-3，主要受氣化爐、操作條件和生物質種類的影響。焦油的危害如下：在200℃以下凝結成粘稠狀的液體，長期積累會腐蝕和堵塞下游管道；所含能量占生物質總能量的5％～10％，若不能得到有效利用，會造成能量上的浪費和降低氣化效率；成分中含有大量的PAH(多環芳烴)，這種物質有致癌的危險性，酚類化合物有刺激性氣味，若得不到有效去除，會污染環境，給人和動物帶來危害；燃燒比較困難，很容易產生炭黑等。因此，焦油的危害性嚴重限制了生物質氣化的大規模應用，如何有效地去除氣化產生的焦油引發了廣泛的關注。

由于活性炭或焦炭(源自生物質或煤)具有多孔結構的特性，被廣泛用作焦油裂解的催化劑載體，其大孔和中孔的結構能極大地改善碳納米管的分散性。然而目前關于利用焦炭去除焦油的研究主要集中在選取熱解焦炭為催化劑。專利“一種新型的生物炭基焦油裂解催化劑的制備方法及其應用”(申請公布號：CN 113426448 A)和“生物質炭負載鎳銅納米合金催化劑的制備方法及其在催化裂解焦油中的應用”(申請公布號：CN 112536037 A)中均單獨利用生物質原料制備熱解焦炭作為催化劑載體對焦油進行去除，都是選取熱解焦炭為催化劑，這將會導致焦油去除系統的復雜化和額外的生物質原料及催化劑的消耗，不利于生物質氣化產生的生物質焦炭的回收利用和資源化管理。另外，焦炭本身的催化活性有限，導致焦油的催化裂解反應效率低下。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供了一種利用KMnO₄改性生物質焦炭去除氣化焦油的系統及方法，能夠有效的實現對焦油的催化裂解反應，同時實現生物質焦炭的回收利用。

為了解決上述技術問題，本發明通過以下技術方案予以實現：

一種利用KMnO₄改性生物質焦炭去除氣化焦油的系統，包括生物質氣化爐、第一焦油去除裝置、第二焦油去除裝置、焦油冷凝管和生物質焦炭改性裝置，所述第一焦油去除裝置設置在所述生物質氣化爐的爐膛外，所述生物質氣化爐的氣體輸出口與所述第一焦油去除裝置的第一輸入口連接，所述第一焦油去除裝置的輸出口與所述焦油冷凝管的輸入口連接，所述第二焦油去除裝置設置在所述生物質氣化爐的爐膛內，所述焦油冷凝管的焦油輸出口與所述第二焦油去除裝置的第一輸入口連接；所述生物質氣化爐的灰渣輸出口與所述生物質焦炭改性裝置的第一輸入口連接，所述生物質焦炭改性裝置的第二輸入口用于輸入用于改性生物質焦炭的KMnO₄溶液，所述生物質焦炭改性裝置用于制備KMnO₄改性生物質焦炭，所述生物質焦炭改性裝置的輸出口分別與所述第一焦油去除裝置和所述第二焦油去除裝置的第二輸入口連接，所述第一焦油去除裝置和所述第二焦油去除裝置內設置有所述KMnO₄改性生物質焦炭。