一种自供热式生物质油气联产工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物质热化学转化领域，特别是一种自供热式生物质油气联产工艺。
【背景技术】
[0002]生物质热解气化技术是生物质能热化学转化的重要技术方向，其可生产出热力、电力、液体燃料、气体燃料等品位较高的二次能源，能广泛应用于工业及民用领域，可替代传统化石燃料，一定程度缓解当前传统化石能源短缺和环境污染带来的压力。
[0003]目前，生物质热解气化技术在工业上的应用方式基本为:单独热解技术、单独气化技术、两者的简单先后组合。生物质单独热解技术属于强制热解，可实现生物质的充分热解，可降低产品的分离难度，但需要外部提供热源。生物质单独气化技术使用气化介质作反应剂，可实现自供热，热解依靠氧化层提供的热量自发进行，由于氧化层厚度一定，生物质热解不完全，大部分挥发分无法释放而在还原区反应，会产生许多焦油，给后续的分离净化过程增加难度。
[0004]而上述两者的简单组合虽然在一定程度上综合了两者的优势，但在工业上仅等同于两套设备的运行，会增加运行的设备投资和管理成本。
【发明内容】
[0005]为了克服上述技术问题，本发明的目的在于提供一种节约成本的自供热式生物质油气联产工艺。
[0006]本发明所采用的技术方案是:
一种自供热式生物质油气联产工艺，包括以下步骤:
a.在反应炉中利用生物质热解和生物质气化分别制备高焦油热解气和低焦油气化气;
b.分别导出高焦油热解气和低焦油气化气；
c.净化高焦油热解气和低焦油气化气并从中分离出生物油和生物气。
[0007]作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤a中，生物质热解后的固态产物作为生物质气化的原料。
[0008]作为上述技术方案的进一步改进，通过燃烧生物质气化后的残炭生成高温烟气为生物质热解供热。
[0009]作为上述技术方案的进一步改进，高温烟气通过管道与生物质发生热传递。
[0010]作为上述技术方案的进一步改进，调节高温烟气的温度和烟气量，控制生物质热解的温度在450?600 °C。
[0011]作为上述技术方案的进一步改进，对热解后的固态产物通入空气，使其自上而下形成氧化层和还原层，步骤b中的低焦油气化气由还原层中导出。
[0012]作为上述技术方案的进一步改进，生物质热解的热解区与生物质气化的气化区之间由控料炉排分隔，自动控制控料炉排的启停，保证生物质在热解区的停留时间。
[0013]作为上述技术方案的进一步改进，所述步骤c中，对高焦油热解气和低焦油气化气采用先除尘后冷凝的方式分离生物气和生物油。
[0014]作为上述技术方案的进一步改进，高焦油热解气使用两级冷凝的工艺，低焦油气化气采用一级冷凝的工艺。
[0015]作为上述技术方案的进一步改进，高焦油热解气的第二级冷凝与低焦油气化气的一级冷凝采用同一台冷凝器。
[0016]本发明的有益效果是:本发明将生物质的热解和气化耦合在同一反应炉中进行，通过强制快速热解，先脱除生物质绝大部分会挥发分，生产高焦油热解气；再通过生物质的气化反应，生产低焦油气化气，之后对两种气体的分别净化、分离处理，实现生物气和生物油的联产，从而可减少设备投资和管理成本。
【附图说明】
[0017]下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
[0018]图1是本发明工艺所采用设备的示意图。
【具体实施方式】
[0019]一种自供热式生物质油气联产工艺，包括以下步骤:
a.在反应炉I中利用生物质热解和生物质气化分别制备高焦油热解气和低焦油气化气;
b.分别导出高焦油热解气和低焦油气化气；
c.净化高焦油热解气和低焦油气化气并从中分离出生物油和生物气。
[0020]如图1所示，反应炉I内由上至下依次分为热解区101和气化区。其中热解区101的上方为生物质的进料通道。热解区101设有通至反应炉I外部的热解气出口 3，生物质在热解区101中通过加热而快速热解，生物质挥发分充分脱除，产生的高焦油热解气从热解气出口 3导出。气化区用于生物质的气化反应，生成低焦油的气化气，在气化区设有通至反应炉I外部的气化气出口 4，低焦油气化气由气化气出口 4导出。
[0021]实施例中，热解区101的生物质在热解后会产生固态产物，包括了包含炭的残料，这些残料中还残留较高的热量，热解后在反应炉I中向下落入气化区中，作为生物质气化的原料。
[0022]反应炉I的中接入两根或两根以上的进气管12，为气化区提供空气作为气化介质，气化区固体产物自上而下形成氧化层102和还原层103，步骤b中的低焦油气化气由还原层103中导出。
[0023]反应炉I还原层103的底部设有残炭炉排9，残炭炉排9下方设有残炭室10，打开残炭炉排9可将生物质气化后的残炭排至残炭室10储存起来。这些残炭还存在一定的热值，因此通过螺旋11将其输送到燃烧炉2内燃烧，生成高温烟气，并通过高温烟气的温度提供热解区101生物质热解所需的热量，从而极大的提高了生物质的热量利用率，节约能量。
[0024]优选的，高温烟气对热解区101的供热通过以下方式实现:
高温烟气通过烟气通道5排至一供热单元中，该供热单元包括相互连通的环形管道7和中心管道8，环形管道7围绕在热解区101外周，中心管道8穿入热解区101中部。高温烟气通入环形管道7和中心管道8后，在管壁与生物质发生热交换来对其供热，这样不会污染原料。环形管道7和中心管道8的顶端设有烟气总出口。
[0025]另外在燃烧炉2中可以调节燃烧的程度，也可以在烟气通道5中安装阀门来控制其开度，从而调节烟气温度和烟气量，保持热解区101中热解温度在450?600°C。
[0026]优选的，热解区101与气化区之间设有控料炉排6。控料炉排6主要将热解区101和氧化区的料层分隔，并可将热解区101反应后的残料排向氧化层102。实施例中通过自动控制控料炉排6的开启时间，保证料层在热解区101的停留时间。
[0027]实施例的工艺在步骤c中，对高焦油热解气和低焦油气化气采用先除尘后冷凝的方式分离生物气和生物油。
[0028]具体的，热解气出口 3和气化气出口 4分别接有热解气除尘器13和气化气除尘器14，两个除尘器均为高温旋风除尘器，用于生成气体的除尘灰。热解气除尘器13和气化气除尘器14的气体出口接至冷凝装置中，冷凝装置的冷凝液出口连接生物油罐15。冷凝装置将高温燃气冷凝分离，生成作为冷凝液的生物油和生物气，生物油引入生物油罐15，生物气排出冷凝装置并收集，实现生物油和生物气的联产。
[0029]优选的，冷凝装置包括一次冷凝器16和二次冷凝器17，一次冷凝器16的气体出口连接二次冷凝器17的入口，二次冷凝器17的入口分别接至一次冷凝器16的气体出口及气化气除尘器14的气体出口上，一次冷凝器16和二次冷凝器17的冷凝液出口均接至生物油罐15中。
[0030]由上可知，高焦油热解气使用两级冷凝的工艺，经一级冷凝器分离，得到不凝热解气和一级生物油，不凝热解气进入二级冷凝器，分离得到生物气和二级生物油。而低焦油气化气采用一级冷凝的工艺，通入二级冷凝器，分离得到生物气和二级生物油。因此高焦油热解气的第二级冷凝与低焦油气化气的一级冷凝采用同一台二级冷凝器。
[0031]为了保证除尘及冷凝的效果，两个除尘器出口温度保持350°C以上，一级冷凝器出口温度在150°C以下，二级冷凝器出口温度在50°C以下。
[0032]当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
【主权项】
1.一种自供热式生物质油气联产工艺，其特征在于，包括以下步骤: a.在反应炉中利用生物质热解和生物质气化分别制备高焦油热解气和低焦油气化气; b.分别导出高焦油热解气和低焦油气化气； c.净化高焦油热解气和低焦油气化气并从中分离出生物油和生物气。
2.根据权利要求1所述的自供热式生物质油气联产工艺，其特征在于:所述步骤a中，生物质热解后的固态产物作为生物质气化的原料。
3.根据权利要求2所述的自供热式生物质油气联产工艺，其特征在于:通过燃烧生物质气化后的残炭生成高温烟气为生物质热解供热。
4.根据权利要求3所述的自供热式生物质油气联产工艺，其特征在于:高温烟气通过管道与生物质发生热传递。
5.根据权利要求4所述的自供热式生物质油气联产工艺，其特征在于:调节高温烟气的温度和烟气量，控制生物质热解的温度在450?600°C。
6.根据权利要求2或3或4或5所述的自供热式生物质油气联产工艺，其特征在于:对热解后的固态产物通入空气反应，使其自上而下形成氧化层和还原层，步骤b中的低焦油气化气由还原层中导出。
7.根据权利要求2或3或4或5所述的自供热式生物质油气联产工艺，其特征在于:生物质热解的热解区与生物质气化的气化区之间由控料炉排分隔，自动控制控料炉排的启停，保证生物质在热解区的停留时间。
8.根据权利要求1所述的自供热式生物质油气联产工艺，其特征在于:所述步骤c中，对高焦油热解气和低焦油气化气采用先除尘后冷凝的方式分离生物气和生物油。
9.根据权利要求8所述的自供热式生物质油气联产工艺，其特征在于:高焦油热解气使用两级冷凝的工艺，低焦油气化气采用一级冷凝的工艺。
10.根据权利要求9所述的自供热式生物质油气联产工艺，其特征在于:高焦油热解气的第二级冷凝与低焦油气化气的一级冷凝采用同一台冷凝器。
【专利摘要】本发明涉及一种自供热式生物质油气联产工艺，包括以下步骤：a.在反应炉中利用生物质热解和生物质气化分别制备高焦油热解气和低焦油气化气；b.分别导出高焦油热解气和低焦油气化气；c.净化高焦油热解气和低焦油气化气并从中分离出生物油和生物气。本发明将生物质的热解和气化耦合在同一反应炉中进行，通过强制快速热解，先脱除生物质绝大部分挥发分，生产高焦油热解气；再通过生物质的气化反应，生产低焦油气化气，之后对两种气体的分别净化、分离处理，实现生物气和生物油的联产，从而可减少设备投资和管理成本。本发明可应用于生物油和生物气的联产。
【IPC分类】C10J3-60, C10G1-00
【公开号】CN104593089
【申请号】CN201410804521
【发明人】詹昊, 李新爱, 苏德仁, 汤广稳, 邓立新, 张大林
【申请人】广东正鹏生物质能源科技有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月18日