本技术涉及生物质能源利用,具体为空气气化生物质净化后再氧化分离生产绿色氨醇的装置。
背景技术:
1、目前,生物质能的能源化利用方式主要以发酵生产燃料、沼气,气化,快速热解,炭化为主。
2、生物质气化炉在热解生物质原料的过程中,初期为高温燃气,炉内温度700-800摄氏度,且燃气中混有焦油(此时的焦油为气态),为了有效的使用这种绿色燃气替代石化燃料,需要将高温燃气降温至常温状态,才能通过管道输送到用户设备。
3、现有利用生物质气化炉产生的生物质气化合成绿甲醇时需要对生物质合成气进行深度处理,由于现有技术的生物质气化合成气内含有焦油,因此在净化过程中需要除焦,以及一氧化碳和氮气的沸点接近,因此分离的难度大、成本高。
4、而且在生物质气化高温的合成气净化前,合成气里面有气态的焦油,随着喷淋水洗和温度降低,会有焦油凝聚混于污水中,将这些液态的焦油从污水中清除,需要增加一定量的净化成本。在生物质气化之后,高温的合成气中的可燃气部分(一氧化碳、氢气、甲烷)经过完全氧化系统,将合成气中的可燃气部分完全氧化,合成气中的氮气不参与反应,最终得到了二氧化碳和氮气的混合气,而二氧化碳与氮气的分离成本费用相对较低,进而降低生产绿色甲醇的成本。
5、但是上述生物质气化处理方式存在诸多缺陷。在生物质气化后,常于高温状态下直接燃烧,随后才进行除尘除焦净化。这种方式在除尘方面,会使合成气中的粉尘因高温而表面活性增加,导致粉尘粘结性增强,不仅易堵塞除尘器过滤元件,降低过滤效率,还增加清灰难度;
6、同时,高温会使除尘器金属部件热变形,影响设备运行和密封性能,加剧设备内部磨损,缩短设备使用寿命。在除焦油方面,高温会促使焦油裂解,产生更复杂化合物并在管道和设备表面结焦,堵塞设备,降低热交换效率,增加能量损失,而且高温下焦油粘度降低,更易与粉尘混合,加大焦油处理难度。此外,使用纯氧作为气化剂,会大幅提高气化剂成本。
技术实现思路
1、本实用新型的目的在于提供空气气化生物质净化后再氧化分离生产绿色氨醇的装置,以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为了解决上述技术问题,本实用新型提供如下技术方案:空气气化生物质净化后再氧化分离生产绿色氨醇的装置,包括生物质气化炉,所述生物质气化炉排气端通过管道连接除尘换热器的进气端,所述除尘换热器的排气端通过管道连接有第一喷淋水洗净化器,所述第一喷淋水洗净化器的输出端连接有静电除焦器,所述静电除焦器的输出端通过罗茨风机连接合成气氧化炉,所述合成气氧化炉的输出端连接第二喷淋水洗净化器,所述第二喷淋水洗净化器的输出端通过管道连接二级净化系统,所述二级净化系统的输出端通过罗茨风机连接二氧化碳和氮气储气柜,所述二氧化碳和氮气储气柜的输出端连接二氧化碳和氮气分离器,所述二氧化碳和氮气分离器的输出端通过管道分别连接二氧化碳储气柜和氮气储气柜,所述二氧化碳储气柜和氮气储气柜的输出端分别与绿色甲醇催化合成反应器和绿氨催化合成反应器相连,所述绿色甲醇催化合成反应器和绿氨催化合成反应器的输出端分别连接绿色甲醇储罐和绿氨储罐。
3、在一种优选的实施方式中,所述除尘换热器采用二级旋风除尘换热器。
4、在一种优选的实施方式中,所述除尘换热器、第二喷淋水洗净化器和合成气氧化炉的余热回收用于热电冷供应和二氧化碳和氮气分离器的供冷。
5、在一种优选的实施方式中,所述二级净化系统为过滤器过滤和活性炭吸附。
6、在一种优选的实施方式中,所述二氧化碳和氮气分离器为变压吸附分离、膜分离或低温深冷分离。
7、在一种优选的实施方式中,所述绿色甲醇催化合成反应器和绿氨催化合成反应器的输入端通过管道与绿氢储气柜相连,所述绿色甲醇催化合成反应器中添加绿氢合成绿甲醇,所述绿氨催化合成反应器中添加绿氢合成绿氨。
8、与现有技术相比,本实用新型所达到的有益效果是:
9、本实用新型降低设备维护成本:通过先降温、除尘除焦再燃烧氧化的方式,有效避免了粉尘粘结和焦油裂解结焦,减轻了对设备的磨损,降低了设备维护频率和成本;
10、本实用新型利用燃烧氧化产生的余热进行制冷、制热或发电,实现了能源的多级利用,提高了整个生产过程的能源利用率;
11、本实用新型采用空气作为气化剂,显著降低了气化剂成本,同时减少了因设备故障和高成本气化剂带来的生产成本增加。
1.空气气化生物质净化后再氧化分离生产绿色氨醇的装置,包括生物质气化炉(1),其特征在于,所述生物质气化炉(1)排气端通过管道连接除尘换热器(2)的进气端,所述除尘换热器(2)的排气端通过管道连接有第一喷淋水洗净化器(3),所述第一喷淋水洗净化器(3)的输出端连接有静电除焦器(4),所述静电除焦器(4)的输出端通过罗茨风机(5)连接合成气氧化炉(6),所述合成气氧化炉(6)的输出端连接第二喷淋水洗净化器(7),所述第二喷淋水洗净化器(7)的输出端通过管道连接二级净化系统(8),所述二级净化系统(8)的输出端通过罗茨风机(5)连接二氧化碳和氮气储气柜(9),所述二氧化碳和氮气储气柜(9)的输出端连接二氧化碳和氮气分离器(10),所述二氧化碳和氮气分离器(10)的输出端通过管道分别连接二氧化碳储气柜(11)和氮气储气柜(12),所述二氧化碳储气柜(11)和氮气储气柜(12)的输出端分别与绿色甲醇催化合成反应器(13)和绿氨催化合成反应器(14)相连,所述绿色甲醇催化合成反应器(13)和绿氨催化合成反应器(14)的输出端分别连接绿色甲醇储罐(15)和绿氨储罐(16)。
2.根据权利要求1所述的空气气化生物质净化后再氧化分离生产绿色氨醇的装置,其特征在于,所述除尘换热器(2)采用二级旋风除尘换热器。
3.根据权利要求1所述的空气气化生物质净化后再氧化分离生产绿色氨醇的装置,其特征在于,所述除尘换热器(2)、第二喷淋水洗净化器(7)和合成气氧化炉(4)的余热回收用于热电冷供应和二氧化碳和氮气分离器(10)的供冷。
4.根据权利要求1所述的空气气化生物质净化后再氧化分离生产绿色氨醇的装置,其特征在于,所述二级净化系统(8)为过滤器过滤和活性炭吸附。
5.根据权利要求1所述的空气气化生物质净化后再氧化分离生产绿色氨醇的装置,其特征在于,所述二氧化碳和氮气分离器(10)为变压吸附分离、膜分离或低温深冷分离。
6.根据权利要求1所述的空气气化生物质净化后再氧化分离生产绿色氨醇的装置,其特征在于,所述绿色甲醇催化合成反应器(13)和绿氨催化合成反应器(14)的输入端通过管道与绿氢储气柜相连,所述绿色甲醇催化合成反应器(13)中添加绿氢合成绿甲醇,所述绿氨催化合成反应器(14)中添加绿氢合成绿氨。