专利名称：一种生物质裂解气的分离冷凝方法
技术领域：
本发明涉及农业化工领域，特别是一种生物质裂解气的分离冷凝方法。
背景技术：
农林生物质(农业秸秆、果壳、林业废弃物)是可再生能源，通过热裂解可以转化为固体、液体和气体能源产品，但目前各种生物质裂解方法主要注重裂解反应反应器及相 关技术，对于来生物质裂解气的分离处理技术研究不多，对于裂解气的收集、分离多采用直 接冷凝至室温或深冷至零下70度，然后再进一步分离，这些技术在实验室理论研究过程中 是可行的，但不能适应工程应用的要求。焦油高温下(300°C以上)为气态，在200 300之 间焦油就有液体析出。在工程应用中会因为分离冷凝过程的不合适而导致裂解气中焦油轻 重组分分步析出，重组分容易在系统管道中的沉积、凝固，引起生产装置故障，而且能耗大， 经济性也较差。申请号200810141406. 6的专利描述了一种生物质的加工方法，该方法主要 注重利用沉降、旋风分离、丝网过滤等方法除尘，并分离冷凝焦油，但在实际操作过程中仍 然不能很好的实现裂解气的分离冷凝。
发明内容
针对上述情况，克服现有技术缺陷，本发明之目的在于提供一种生物质裂解气产 物的分离冷凝方法，可有效地解决生物质裂解气产物分离过程中冷凝过程难以控制、能耗 高、经济性差的问题。其解决的技术方案是生物质经裂解炉裂解后，生成的裂解气温度在 300°C以上，经过沉降和惯性除尘出去90%以上的粉尘后，温度300°C以上的裂解气进入水 流激冷器中与90°C 100°C的水流接触，裂解气迅速冷凝至90°C 100°C，冷凝后的裂解气 分离成为气相产物和液相产物。气相产物中主要是水蒸气和可燃气体，气相产物经冷凝器 冷凝后除去大部分水分，冷凝水回流至液相产物储罐中，可燃气体进入气柜储存。液相产物 主要是焦油和木醋液的混合物，收集在储罐中，温度为90°C 100°C，液体一部分通过循环 泵送入激冷冷凝器，用于冷凝高温裂解气，其余部分进入分馏器，分离焦油和木醋液，焦油 和木醋液分别送入各自的储罐储存备用。本发明的有益效果本发明利用激冷的方法冷凝裂解气，将300°C以上的裂解气直接利用水流激冷 到90°C 100°C，避免了焦油在冷凝过程中在200 300之间的温区停留而出现重组分的 沉积。利用激冷凝器水流吸热气化、冷凝器冷凝循环，激冷水流的温度自动平衡在90°C 100°C，即水流吸收裂解气热量多则气化多，冷凝也多，吸收热量少则气化少，冷凝也少，温 度控制简单稳定。同时，由于裂解气冷凝后液体部分温度保持在接近100°C，充分利用了裂 解气本身的能量，既保证了焦油的流动性，又在分离器中分馏时大大降低了焦油和木醋液 的分馏能耗。本发明在生物质裂解气的分离冷凝过程中，协调使用了激冷冷凝、冷凝和分馏 装置，利用水气化、冷凝循环控制激冷冷凝温度，是一种工艺简单、节能、经济的生物质裂解 气分离冷凝方法，是生物质能源化工艺技术领域的一个创新。
附图为本发明的工艺流程图。图中1、裂解炉；2、沉降室；3、惯性除尘器；4、激冷冷凝器；5、液体储罐；6、循环 泵；7、冷凝器；8、分馏器；9、气柜；10、焦油罐；11、木醋液罐。
具体实施例方式以下结合实际情况对本发明的具体实施方式
加以详细说明。由附图可以看出，本发明的生物质经裂解炉1加热裂解后，产生的高温裂解气 (3000C以上)，流量为100公斤/小时 5吨/小时，裂解气经过沉降室2，惯性除尘器3除 尘后，温度依然保持在300°C以上，高温裂解气进入激冷冷凝器4，与激冷冷凝器4中90°C 100°C的水流接触，裂解气迅速冷凝至90°C 100°C，分为气、液两相。气相部分主要含水蒸 气和燃气组分，气相部分经过液体储罐5后，由冷凝器7冷凝，分离出的水分回流到液体储 罐5，燃气送入气柜9。冷凝后的液体组分主要是木焦油和木醋液的混合物，温度为90°C 100°C，存储于液体储罐5中，液体一部分经循环泵6输送至激冷冷凝器4作为高温裂解气 冷凝介质，一部分进入分馏器8，经分馏后得到焦油和木醋液，分别存储于焦油罐10和木醋 液罐11，用作其它用途。本发明中所说的裂解炉1是由金属材料或陶瓷材料、耐火材料制成，裂解温度为 300°C 900°C，可以是固定床、移动床或流化床裂解炉，利用燃气或液体燃料加热，使用的 燃气为生物质裂解产生的中热值气体、焦油，可以单炉使用，也可以多炉并联使用；所说的 沉降室2是指具有一定体积的圆形或方形容器，采用金属材料制成；惯性除尘器3是指旋风 分离器、百叶窗式惯性除尘器等利用物体惯性原理除尘的除尘设备；激冷冷凝器4是指利 用液体直接与气体直接接触的冷凝器，包括洗涤塔、水浴器、文氏管等，可以一个或多个并 联使用；液体储罐5为具有一定体积的容器；循环泵6可以是离心泵、齿轮泵、转子泵等液 体输送泵；冷凝器7是风冷或水冷冷凝器；分馏器8为釜式蒸馏器、板式分馏塔、填料分馏 塔；气柜9湿式或干式气柜是指用金属材料、砖、水泥等建造的可封闭的容器；焦油灌10、木 醋液罐11是指用金属材料、砖、水泥等建造的可封闭的容器。所说的生物质是指农林废弃 物，包括各种秸秆如棉秸秆、麦秸秆、水稻秸秆、豆类秸秆、玉米秸秆、花生壳、锯末、木屑、树 枝等。实施例1本发明裂解炉裂解棉花秸秆，每小时产生裂解气150公斤，裂解气温度450°C，裂 解气经沉降室2和惯性除尘器3分离除去粉尘后温度为440°C，裂解气进入激冷冷凝器4冷 凝到90°C 100°C，分成气、液两相，气相流量为70公斤/小时，气相经过液体储罐5进入 冷凝器7，分离出水分后送入气柜，液相产物先存于液体储罐5，温度90°C IOCTC，一部分 由循环泵6以600公斤/小时送入激冷冷凝器作为冷却介质冷却高温裂解气，一部分以流 量80公斤/小时送入分馏器分馏，得到焦油10公斤/小时，木醋液70公斤/小时。实施例2 本发明裂解炉裂解玉米秸秆，每小时产生裂解气1000公斤，裂解气温度400°C，裂 解气经沉降室2和惯性除尘器3分离除去粉尘后温度为390°C，裂解气进入激冷冷凝器4冷凝到90°C 100°C，分成气、液两相，气相流量为400公斤/小时，气相经过液体储罐5进入冷凝器7，分离出水分后送入气柜，液相产物先存于液体储罐5，温度90°C 10(TC，一部分 由循环泵6以5000公斤/小时送入激冷冷凝器作为冷却介质冷却高温裂解气，一部分以流 量600公斤/小时送入分馏器分馏，得到焦油60公斤/小时，木醋液540公斤/小时。实施例3本发明裂解炉裂解花生壳，每小时产生裂解气5000公斤，裂解气温度450°C，裂解 气经沉降室2和惯性除尘器3分离除去粉尘后温度为440°C，裂解气进入激冷冷凝器4冷 凝到90°C 100°C，分成气、液两相，气相流量为2100公斤/小时，气相经过液体储罐5进 入冷凝器7，分离出水分后送入气柜，液相产物先存于液体储罐5，温度90°C 10(TC，一部 分由循环泵6以25000公斤/小时送入激冷冷凝器作为冷却介质冷却高温裂解气，一部分 以流量2900公斤/小时送入分馏器分馏，得到焦油280公斤/小时，木醋液2620公斤/小 时。实施例4本发明裂解炉裂解麦秸秆，每小时产生裂解气2000公斤，裂解气温度400°C，裂解 气经沉降室2和惯性除尘器3分离除去粉尘后温度为380°C，裂解气进入激冷冷凝器4冷凝 到90°C 100°C，分成气、液两相，气相流量为800公斤/小时，气相经过液体储罐5进入冷 凝器7，分离出水分后送入气柜，液相产物先存于液体储罐5，温度90°C 100°C，一部分由 循环泵6以10000公斤/小时送入激冷冷凝器作为冷却介质冷却高温裂解气，一部分以流 量1200公斤/小时送入分馏器分馏，得到焦油100公斤/小时，木醋液1100公斤/小时。实施例5本发明裂解炉裂解豆秆，每小时产生裂解气900公斤，裂解气温度420°C，裂解气 经沉降室2和惯性除尘器3分离除去粉尘后温度为400°C，裂解气进入激冷冷凝器4冷凝 到90°C 100°C，分成气、液两相，气相流量为300公斤/小时，气相经过液体储罐5进入冷 凝器7，分离出水分后送入气柜，液相产物先存于液体储罐5，温度90°C 100°C，一部分由 循环泵6以5000公斤/小时送入激冷冷凝器作为冷却介质冷却高温裂解气，一部分以流量 600公斤/小时送入分馏器分馏，得到焦油50公斤/小时，木醋液550公斤/小时。实施例6本发明裂解炉裂解锯末，每小时产生裂解气3000公斤，裂解气温度500°C，裂解气 经沉降室2和惯性除尘器3分离除去粉尘后温度为480°C，裂解气进入激冷冷凝器4冷凝到 90°C 100°C，分成气、液两相，气相流量为1300公斤/小时，气相经过液体储罐5进入冷凝 器7，分离出水分后送入气柜，液相产物先存于液体储罐5，温度90°C 100°C，一部分由循 环泵6以16000公斤/小时送入激冷冷凝器作为冷却介质冷却高温裂解气，一部分以流量 1700公斤/小时送入分馏器分馏，得到焦油150公斤/小时，木醋液1550公斤/小时。
权利要求
一种生物质裂解气的分离冷凝方法；其特征在于生物质经裂解炉裂解后，生成的裂解气温度在300℃以上，经过沉降和惯性除尘出去90％以上的粉尘后，温度300℃以上的裂解气进入水流激冷器中与90℃～100℃的水流接触，裂解气迅速冷凝至90℃～100℃，冷凝后的裂解气分离成为气相产物和液相产物，气相产物中主要是水蒸气和可燃气体，气相产物经冷凝器冷凝后除去大部分水分，冷凝水回流至液相产物储罐中，可燃气体进入气柜储存，液相产物主要是焦油和木醋液的混合物，收集在储罐中，温度为90℃～100℃，液体一部分通过循环泵送入激冷冷凝器，用于冷凝高温裂解气，其余部分进入分馏器，分离焦油和木醋液，焦油和木醋液分别送入各自的储罐储存备用。
2.根据权利要求1所述的一种生物质裂解气的分离冷凝方法；其特征在于所说的沉 降室、惯性除尘器、激冷冷凝器、液体储罐及管路要保温。
3.根据权利要求1所述的一种生物质裂解气的分离冷凝方法；其特征在于所说惯性 除尘器是指旋风分离器、百叶窗式惯性除尘器等利用物体惯性原理除尘的除尘设备。
4.根据权利要求1所述的一种生物质裂解气的分离冷凝方法；其特征在于所说的激 冷冷凝器是指利用液体直接与气体直接接触的冷凝器，包括洗涤塔、水浴器、文氏管等，可 以一个或多个并联使用。
5.根据权利要求1所述的一种生物质裂解气的分离冷凝方法；其特征在于所说的分 馏器是釜式蒸馏器、填料塔或板式塔。
6.根据权利要求1所述的一种生物质裂解气的分离冷凝方法；其特征在于所说的冷 凝器是风冷或水冷冷凝器
7.根据权利要求1所述的一种生物质裂解气的分离冷凝方法；其特征在于裂解气进 入激冷冷凝器的温度高于300°C。
8.根据权利要求1所述的一种生物质裂解气的分离冷凝方法；其特征在于；所说的激 冷冷凝温度在90°C 100°C范围内。
9.根据权利要求1所述的一种生物质裂解气的分离冷凝方法；其特征在于激冷冷凝 温度90°C 100°C的控制是利用激冷冷凝器和冷凝器的气化、冷却循环自动平衡获得的。
全文摘要
本发明提供一种生物质裂解气的分离冷凝方法，技术方案是生物质经裂解炉生成的裂解气，经过沉降和惯性除尘后，进入水流激冷器中与水流接触，裂解气迅速冷凝，冷凝后的裂解气分离成为气相产物和液相产物。气相产物中主要是水蒸气和可燃气体，气相产物经冷凝器冷凝后除去大部分水分，冷凝水回流至液相产物储罐中，可燃气体进入气柜储存。液相产物主要是焦油和木醋液的混合物，收集在储罐中，液体一部分通过循环泵送入激冷冷凝器，用于冷凝高温裂解气，其余部分进入分馏器，分离焦油和木醋液，焦油和木醋液分别送入各自的储罐储存备用。本发明有效地解决裂解过程中的除尘、焦油等问题，是一种工艺简单和节能的生物质裂解气分离冷凝方法。
文档编号C10B53/02GK101845331SQ201010195988
公开日2010年9月29日 申请日期2010年6月10日 优先权日2010年6月10日
发明者孙慧军, 崔志琦, 王郑建, 肖进彬 申请人:河南省高新技术实业总公司