生物质利用装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于对生物质完成高压液化或对污泥完成湿式氧化处理的成套设备，目的是提供一种多用途的对于生物质原料的含水量无限制及要求，扩展了进料的多样性，对流程、原料及产品方案的兼容性强的生物质利用装置，该装置包括依次连接的原料预处理单元、反应单元、产物分离单元和处理排放单元，所述原料预处理单元包括预热器和并联在所述预热器进口端的气体预处理单元和物料预处理单元，所述反应单元包括串联的至少两个高压液化反应器。本实用新型的有益效果是适用于连续性直接液化工艺，工艺流程灵活性强，对于生物质原料的含水量无限制及要求，扩展了进料的多样性，也可用于污水污泥的湿式氧化处理工艺。
【专利说明】
生物质利用装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种生物质高压液化处理和湿式氧化污泥处理领域，尤其是一种用于对生物质完成高压液化或对污泥完成湿式氧化处理的成套设备。
【背景技术】
[0002]生物质利用主要是指将各类农作物秸杆和农林有机残余物、污泥等转化为高效、高品质的油或气资源。目前，生物质液化具有代表性的是快速裂解技术和高压液化技术。
[0003]快速裂解技术是在温度为500?600°C，高加热速率(103?104°C/s)及极短的停留时间(〈Is)条件下，将生物质直接热解，再经过快速冷却得到液体生物油。此技术的缺点是热解油中含有大量的醛、酮及羧酸类化合物，化学性质不稳定，不能通过蒸馏的方式进行分离，极大限制了生物质热解油的利用，且其处理过程中生成的不凝气中含有许多致癌物，对人体健康和环境污染危害大。
[0004]高压液化技术也称为直接液化技术，一类是以氢氧化钠、碳酸钠等作为催化剂，以一氧化碳作为还原性气体，以水为溶剂，另一类则采用镍钼的硫化物固体催化剂，以四氢呋喃、高压液化油、苯酚等有机物作为反应溶剂，通过高压加氢进行生物质的高压液化。直接液化的反应温度通常高达350?400°C，反应压力高达20Mpa以上，反应时间长达40分钟以上。与快速裂解技术相比较，直接液化技术的优势在于:对生物质含水量没有限制和要求，适用于不同种类的生物质原料，对环境危害小。
[0005]污水污泥作为一种生物质能源，其处理问题已经成为一个复杂的环境问题，引起广泛的关注。湿式氧化法是在高温(125°C?320°C)和高压(0.5?20Mpa)条件下，以空气中的氧气为氧化剂，在液相中将有机污染物氧化为C02、水等无机小分子和有机物的化学过程。此方法与现阶段普遍采用的热水解与厌氧消化相结合的处理方式比较，其优点在于对环境更友好，对污泥有更有效的利用，其残余固体可作建筑材料，无污染气排出。
[0006]目前公开的生物质液化装置通常只适用于快速裂解技术，且装置所适用的流程单一，原料及产品方案不易更改。
【实用新型内容】
[0007]为了克服现有的生物质利用装置只适用于快速裂解技术，不适于多种原料的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种多用途的生物质利用装置，该装置对于生物质原料的含水量无限制及要求，扩展了进料的多样性，对流程、原料及产品方案的兼容性强。
[0008]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:生物质利用装置，包括依次连接的原料预处理单元、反应单元、产物分离单元和处理排放单元，所述原料预处理单元包括预热器和并联在所述预热器进口端的气体预处理单元和物料预处理单元，其中，气体预处理单元包括依次串联的气体增压机、增压机后缓冲罐和预热器前缓冲罐，物料预处理单元包括依次串联的物料罐和物料栗;所述反应单元包括串联的至少两个高压液化反应器，其中第一个高压液化反应器的进口与预热器的出口连接，最末一个高压液化反应器的出口与产物分离单元的入口连接。
[0009]所述产物分离单元包括一路依次串联的热高分罐、热低分罐，热低冷高分罐的两个出口分别连接重油罐和渣罐，和一路由热高分罐的轻质油出口接出后依次串联的冷高分罐和冷低分罐，冷低分罐的两个出口分别连接水罐和轻油罐，其中热高分罐的进口与末尾高压液化反应器的出口连接;所述处理排放单元包括在冷高分罐的气体出口后依次连接的吸收塔前缓冲罐、吸收塔、脱附塔、脱附塔缓冲罐、脱附液栗，脱附液栗的出口回接至吸收塔的液体进口，吸收塔的气体出口经干燥塔后回接到气体预处理单元的进口。
[0010]所述的反应单元与热高分罐之间、热高分罐与热低分罐之间、热低分罐与重油罐之间、热高分罐与冷高分罐之间均设有换热器。
[0011 ]所述的由冷高分罐的气体出口处设置有并联的排放口和节流阀，冷高分罐的气体出口经所述节流阀接入吸收塔前缓冲罐。
[0012]所述反应单元还包括与末尾高压液化反应器的出口连接的气体催化反应器，气体催化反应器的出口与处理排放单元连接，所述产物分离单元为澄清罐。
[0013]所述的反应单元(2)与澄清罐(39)之间为换热器。
[0014]所述反应单元包括串联的两个高压液化反应器。
[0015]生物质利用装置的原料预处理单元，所述原料预处理单元包括预热器和并联在所述预热器进口端的气体预处理单元和物料预处理单元，其中，气体预处理单元包括依次串联的气体增压机、增压机后缓冲罐和预热器前缓冲罐，物料预处理单元包括依次串联的物料罐和物料栗。
[0016]本实用新型的有益效果是:适用于连续性直接液化工艺，工艺流程灵活性强，对于生物质原料的含水量无限制及要求，扩展了进料的多样性，也可用于污水污泥的湿式氧化处理工艺。
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型实施例1的装置组成示意图。
[0018]图2是本实用新型实施例2的装置组成示意图。
[00?9]图中标记为:1-原料预处理单元，2-反应单元，3-产物分离单元，4-处理排放单元，11-气体增压机，12-增压机后缓冲罐，13-预热器前缓冲罐，14-物料罐，15-物料栗，16-预热器，21-高压液化反应器，22-高压液化反应器，23-气体催化反应器，31-热高分罐，32-热低分罐，33-渣罐，34-重油罐，35-冷高分罐，36-冷低分罐，37-水罐，38-轻油罐，39-澄清罐，41-吸收塔前缓冲罐，42-吸收塔，43-脱附塔，44-脱附塔缓冲罐，45-脱附液栗，46-干燥塔，47-排放口，48-节流阀，50-换热器。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0021]如图1和图2所示，本实用新型的生物质利用装置包括依次连接的原料预处理单元
1、反应单元2、产物分离单元3和处理排放单元4，所述原料预处理单元I包括预热器16和并联在所述预热器16进口端的气体预处理单元和物料预处理单元，其中，气体预处理单元包括依次串联的气体增压机U、增压机后缓冲罐12和预热器前缓冲罐13，物料预处理单元包括依次串联的物料罐14和物料栗15;所述反应单元包括串联的两个高压液化反应器21、22，其中第一个高压液化反应器21的进口与预热器16的出口连接，第二个高压液化反应器22的出口与产物分离单元的入口连接。由于气体和物料分别设置有预处理单元，气体可以增压及两级缓冲后进入预热器，与经预处理后的物料在预热器混合，因此，对于生物质原料的含水量无限制及要求，扩展了进料的多样性，而反应单元由两个或以上的反应器串联组成，工艺流程灵活性强，且可适用于连续性直接液化工艺。
[0022]如图1所示，用于生物质直接液化工艺时，所述产物分离单元包括一路依次串联的热高分罐31、热低分罐32，热低分罐32的两个出口分别连接重油罐34和渣罐33，和一路由热高分罐31的轻质油出口接出后依次串联的冷高分罐35和冷低分罐36，冷低分罐36的两个出口分别连接水罐37和轻油罐38，其中热高分罐31的进口与第二高压液化反应器22的出口连接，以将反应产物逐类分离收集。
[0023]如图1所示，本实用新型用于生物质直接液化工艺时，所述处理排放单元包括在冷高分罐35的气体出口后依次连接的吸收塔前缓冲罐41、吸收塔42、脱附塔43、脱附塔缓冲罐44、脱附液栗45，脱附液栗45的出口回接至吸收塔42的液体进口，吸收塔42的气体出口经干燥塔46后回接到气体预处理单元的进口，即可将分离出的气体和脱附液回收再用，以提高资源的利用率。
[0024]如图1所示，本实用新型用于生物质直接液化工艺时，所述的反应单元与热高分罐31之间、热高分罐31与热低分罐32之间、热低分罐32与重油罐34之间、热高分罐31与冷高分罐35之间均设有换热器，从而可充分利用反应产物的热量，换热器收集的热量可供预热器使用。
[0025]如图1所示，本实用新型用于生物质直接液化工艺时，所述的由冷高分罐35的气体出口处设置有并联的排放口 47和节流阀48，冷高分罐35的气体出口经所述节流阀48接入吸收塔前缓冲罐41，可根据工艺需要调节回收再用气体量，部分不凝性气体可以经排放口 47排放。
[0026]如图2所示，本实用新型用于污水污泥处置利用时，考虑到反应物中有害物质较多，所述反应单元还包括与末尾高压液化反应器的出口连接的气体催化反应器23，气体催化反应器23的出口与处理排放单元连接，所述产物分离单元为澄清罐39。
[0027]如图1、2所示，本实用新型的生物质利用装置的原料预处理单元I包括预热器16和并联在所述预热器16进口端的气体预处理单元和物料预处理单元，其中，气体预处理单元包括依次串联的气体增压机U、增压机后缓冲罐12和预热器前缓冲罐13，物料预处理单元包括依次串联的物料罐14和物料栗15。由于气体和物料分别设置有预处理单元，气体可以增压及两级缓冲后进入预热器，与经预处理后的物料在预热器混合，因此，对于生物质原料的含水量无限制及要求，扩展了进料的多样性
[0028]实施例1:
[0029]如图1所示，用于生物质直接液化工艺的本实用新型生物质利用装置，包括依次连接的原料预处理单元、反应单元、产物分离单元和处理排放单元，所述原料预处理单元包括预热器16以及并联在预热器16进口端的气体预处理单元和物料预处理单元，气体预处理单元包括依次串联的气体增压机11、增压机后缓冲罐12和预热器前缓冲罐13，物料预处理单元包括依次串联的物料罐14和物料栗15;所述反应单元包括串联的两个高压液化反应器21、22，其中第一个高压液化反应器21的进口与预热器16的出口连接;所述产物分离单元包括一路依次串联的热高分罐31、热低分罐32，热低分罐32的两个出口分别连接重油罐34和渣罐33，和一路由热高分罐31的轻质油出口接出后依次串联的冷高分罐35和冷低分罐36，冷低分罐36的两个出口分别连接水罐37和轻油罐38，其中热高分罐31的进口与第二个高压液化反应器22的出口连接;所述处理排放单元包在冷高分罐35的气体出口后依次连接的吸收塔前缓冲罐41、吸收塔42、脱附塔43、脱附塔缓冲罐44、脱附液栗45，脱附液栗45的出口回接至吸收塔42的液体进口，吸收塔42的气体出口经干燥塔46后回接到气体预处理单元的进口 ；第二个尚压液化反应器22与热尚分罐31、热尚分罐31与热低分罐32之间，热低分罐32与重油罐34之间、热高分罐31与冷高分罐35之间，均设有换热器50，换热器50收集的热量可供预热器16使用。
[0030]实施例2:
[0031]如图2所示，用于污水污泥处置利用的本实用新型生物质利用装置，包括依次连接的原料预处理单元、反应单元、产物分离单元和处理排放单元，所述原料预处理单元包括预热器16以及并联在预热器16进口端的气体预处理单元和物料预处理单元，气体预处理单元包括依次串联的气体增压机U、增压机后缓冲罐12和预热器前缓冲罐13，物料预处理单元包括依次串联的物料罐14和物料栗15;所述反应单元包括依次串联的两个高压液化反应器21、22和一个气体催化反应器23，气体催化反应器23的出口与处理排放单元连接，所述产物分离单元为澄清罐39，所述处理排放单元同实施例1。
【主权项】
1.生物质利用装置，包括依次连接的原料预处理单元(1)、反应单元(2)、产物分离单元(3)和处理排放单元(4)，其特征是:所述原料预处理单元(I)包括预热器(16)和并联在所述预热器(16)进口端的气体预处理单元和物料预处理单元，其中，气体预处理单元包括依次串联的气体增压机(U)、增压机后缓冲罐(12)和预热器前缓冲罐(13)，物料预处理单元包括依次串联的物料罐(14)和物料栗(15);所述反应单元(2)包括串联的至少两个高压液化反应器(21、22)，其中第一个高压液化反应器(21)的进口与预热器的出口连接，最末一个高压液化反应器(22)的出口与产物分离单元的入口连接。2.如权利要求1所述的生物质利用装置，其特征是:所述产物分离单元(3)包括一路依次串联的热高分罐(31)、热低分罐(32)，热低分罐(32)的两个出口分别连接重油罐(34)和渣罐(33)，和一路由热高分罐(31)的轻质油出口接出后依次串联的冷高分罐(35)和冷低分罐(36)，冷低分罐(36)的两个出口分别连接水罐(37)和轻油罐(38)，其中热高分罐(31)的进口与末尾高压液化反应器(22)的出口连接;所述处理排放单元(4)包括在冷高分罐(35)的气体出口后依次连接的吸收塔前缓冲罐(41)、吸收塔(42)、脱附塔(43)、脱附塔缓冲罐(44)、脱附液栗(45)，脱附液栗(45)的出口回接至吸收塔(42)的液体进口，吸收塔(42)的气体出口经干燥塔(46)后回接到气体预处理单元的进口。3.如权利要求2所述的生物质利用装置，其特征是:所述的反应单元(2)与热高分罐(31)之间、热高分罐(31)与热低分罐(32)之间、热低分罐(32)与重油罐(34)之间、热高分罐(31)与冷高分罐(35)之间均设有换热器。4.如权利要求2或3所述的生物质利用装置，其特征是:所述的由冷高分罐(35)的气体出口处设置有并联的排放口(47)和节流阀(48)，冷高分罐(35)的气体出口经所述节流阀(48)接入吸收塔前缓冲罐(41)。5.如权利要求1所述的生物质利用装置，其特征是:所述反应单元(2)还包括与末尾的高压液化反应器(22)的出口连接的气体催化反应器(23)，气体催化反应器(23)的出口与处理排放单元连接，所述产物分离单元为澄清罐(39)。6.如权利要求5所述的生物质利用装置，其特征是:所述的反应单元(2)与澄清罐(39)之间为换热器。7.如权利要求1所述的生物质利用装置，其特征是:所述反应单元(2)包括串联的两个高压液化反应器(21、22)。8.—种生物质利用装置的原料预处理单元(I)，其特征是:所述原料预处理单元(I)包括预热器(16)和并联在所述预热器(16)进口端的气体预处理单元和物料预处理单元，其中，气体预处理单元包括依次串联的气体增压机(U)、增压机后缓冲罐(12)和预热器前缓冲罐(13)，物料预处理单元包括依次串联的物料罐(14)和物料栗(15)。
【文档编号】C10L1/00GK205528607SQ201620140020
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月24日
【发明人】文路, 覃小刚, 房慧, 李维成, 王焕, 杨欢, 孙登科
【申请人】东方电气集团东方锅炉股份有限公司