專利名稱：生物質(zhì)燃?xì)饫鋮s－吸收耦合深度脫除焦油的工藝及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程生成的燃?xì)庵薪褂偷纳疃让摮椒ǎ婕耙环N生物質(zhì)燃?xì)饫鋮s-吸收耦合深度脫除焦油的工藝及系統(tǒng)，屬于生物質(zhì)能高效利用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)資源屬于可再生資源，理想條件下可實現(xiàn)碳資源的循環(huán)利用。生物質(zhì)資源經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒峄瘜W(xué)或生物化學(xué)過程，轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)燃?xì)?，或進一步深加工獲得化學(xué)品，為社會提供基礎(chǔ)化工原料或能源。因此，相對太陽能、風(fēng)能等僅可產(chǎn)生電力等能源的可再生資源，生物質(zhì)資源是唯一可轉(zhuǎn)化為化學(xué)品的可再生資源，可作為化石原料的替代品，為經(jīng)濟社會發(fā)展提供資源基礎(chǔ)。生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程是在高溫(或輔助催化劑)條件下，生物質(zhì)原料經(jīng)過干燥、 熱分解、氧化和還原過程，大分子經(jīng)過斷裂和重組，轉(zhuǎn)化為小分子的燃料油或燃?xì)獾倪^程， 該方法已成為生物質(zhì)資源利用的主要方式。生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)目前主要應(yīng)用形式有氣化燃?xì)獍l(fā)電、氣化燃?xì)夤?、熱解生產(chǎn)生物油以及氣化燃?xì)夂铣苫瘜W(xué)品等?？偟貋碚f，該技術(shù)在氣化過程的穩(wěn)定性、氣化過程的經(jīng)濟性及后續(xù)產(chǎn)品使用過程的安全性上尚存在一些關(guān)鍵障礙，故沒有取得大規(guī)模推廣應(yīng)用。隨著生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)研究和示范的深入，氣化過程中產(chǎn)生的焦油的影響成為制約該技術(shù)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵難題之一。在生物質(zhì)原料熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程中，伴隨著氣態(tài)產(chǎn)物的出現(xiàn)，會產(chǎn)生焦油大分子。焦油常溫下是一種黑褐色黏稠液體，其成分非常復(fù)雜，可以分析出的成分有100多種，還有很多成分難以界定。焦油的主要成分不少于20種，大部分是苯的衍生物及多環(huán)芳烴，其中含量大于5%的大約有以下幾種萘、甲苯、二甲苯、苯乙烯和酚等，其它成分的含量一般都小于5%。生物質(zhì)焦油在200°C以下為液態(tài)，3000C以上呈氣態(tài)，在高溫下能分解成小分子永久性氣體。焦油的存在限制生物質(zhì)氣化技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用的主要問題如下①焦油占可燃?xì)饽芰康?% 10%，在低溫(常溫，接近環(huán)境溫度)下難以與燃?xì)庖黄鸨焕茫瑢?dǎo)致熱化學(xué)轉(zhuǎn)化過程效率低下焦油在低溫下凝結(jié)成液體，易和水、 碳粒等粉塵結(jié)合為粘稠物，堵塞輸氣管道和閥門，腐蝕金屬，影響系統(tǒng)運行和安全；③焦油難以完全燃燒，并產(chǎn)生碳黑等顆粒，對用于發(fā)電的燃?xì)庠O(shè)備(如內(nèi)燃機、燃?xì)廨啓C等)的葉輪損害嚴(yán)重焦油及其燃燒后產(chǎn)生的毒氣會污染環(huán)境。由此可見，可燃?xì)庵械慕褂途哂邢喈?dāng)大的危害性，是生物質(zhì)氣化過程應(yīng)用的主要障礙之一，必須對其進行有效處理。生物質(zhì)燃?xì)饨褂吞幚矸椒ㄖ饕ㄎ锢矸?、熱化學(xué)方法和等離子除焦法等。物理除焦方法包括濕法和干法兩大類。濕式除焦法主要為水洗法，是用水將可燃?xì)庵械牟糠纸褂屠鋮s為液體，被水沖洗帶走，該方法主要缺點是燃?xì)庵幸讑A帶焦油霧滴，而且會帶來洗焦廢水的二次污染問題；干式除焦法即采用過濾技術(shù)凈化燃?xì)?，可避免對水體和土壤的二次污染，但是在工程應(yīng)用中，去除焦油的效果不理想，焦油的沉積嚴(yán)重，且存在系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜， 運行壽命短等缺點，常與其它除焦方法聯(lián)用。等離子除焦法是利用電暈放電可分解有機物的特點進行焦油的脫除，但是該方法設(shè)備造價和運行費用高，對操作管理的要求也比其它方法高。熱化學(xué)轉(zhuǎn)化法是在一定的溫度條件下將焦油轉(zhuǎn)化成燃?xì)庑》肿?，提高生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率和利用率，可分為熱裂解法和催化裂解法，其中熱裂解法能耗高，而催化裂解法催化劑易積炭和燒結(jié)，機械強度也較差，因而僅存在小規(guī)模示范應(yīng)用。針對生物質(zhì)燃?xì)饨褂兔摮y題，研究者提出用吸收的方法降低燃?xì)庵薪褂偷暮?，并通過解吸作用達到吸收劑循環(huán)利用。荷蘭能源中心開發(fā)的“OLGA”(the Dutch acronym for
OiL-based GAs washer)除焦方法就是以溶劑吸收焦油為基礎(chǔ)的新型除焦工藝，結(jié)果表明重質(zhì)焦油被完全脫除，焦油露點溫度降低至25°C，焦油不會在氣化爐下游凝結(jié)；99%酚類和97%雜環(huán)類焦油可被脫除，可節(jié)省因處理被酚類或其它水溶性焦油混合物污染的廢水的成本。張忠誠等在“基于Aspen plus平臺的生物質(zhì)燃?xì)饷摻构に嚹M”(山東大學(xué)學(xué)報，2008，38 ￠) 95-98)文章中，提出了生物質(zhì)燃?xì)獾娜軇┓摻构に?，通過溶劑的冷卻吸收作用，將焦油中的重組分脫除，輕組分選擇性脫除，將經(jīng)過處理后的燃?xì)庵薪褂偷穆饵c降低到使用溫度之下，從而解決由焦油的凝結(jié)而產(chǎn)生的管道堵塞等問題。但是，這兩種方法第一級脫焦油冷卻塔采用外加溶劑冷卻焦油，由于這部分焦油成分復(fù)雜，固體顆粒多，會形成難以分離的混合粉塵粘稠、恒沸混合物，分離難度大，操作成本高；燃?xì)獾臒崃繘]有得到充分利用；此外，第二級吸收塔沒有同時進行燃?xì)饷撍鴮⒚撍M一步放在后續(xù)工段，將增加系統(tǒng)復(fù)雜程度和投資成本。周霞萍等在“采用吸收劑降低生物焦油含量的實驗研究”(太陽能學(xué)報，2009，30 (3) =381-384)文章中，提出以乙二醇、乙醇胺或其組合作為吸收劑，進行生物質(zhì)燃?xì)饷摻褂停珱]有相關(guān)解吸過程的報道。廣州迪森熱能技術(shù)股份有限公司的陳平等在公開號為CN101532785A的專利中，采用生物油本身直接噴淋的方法冷凝生物質(zhì)熱解得到的生物油，該方法能充分抑制可凝性組分的進一步裂解，并能避免由于外加冷凝介質(zhì)而導(dǎo)致后續(xù)分離的繁瑣工藝。但是，該噴淋過程結(jié)束后，生物油溫度不宜過低，如過低，生物油粘度過大，給連續(xù)、規(guī)?；\行帶來困難；如噴淋結(jié)束后溫度較高，則由于生物油本身不具備吸收作用，導(dǎo)致一些分子較小的焦油和水汽難以有效冷凝，影響生物質(zhì)燃?xì)獾倪M一步使用。馬加德在公開號為CNlO1186836A的專利中，發(fā)明了一種采用廢橡塑裂解油進行生物燃?xì)饫鋮s回收的方法，由于橡塑裂解后，在燃?xì)庵袝旌匣曳趾图?xì)小炭顆粒，對焦油冷卻回收后，上述灰分和炭顆粒和焦油形成粘稠物，如直接對其進行精餾，則會增加操作和運行難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述生物質(zhì)燃?xì)饨褂兔摮椒ǖ木窒?，提供一種結(jié)合冷卻和吸收過程的優(yōu)點，低成本同時深度脫除生物質(zhì)燃?xì)庵薪褂秃退囊环N生物質(zhì)燃?xì)饫鋮s-吸收耦合深度脫除焦油的工藝及系統(tǒng)，并副產(chǎn)焦油產(chǎn)品。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的由生物質(zhì)氣化爐生成的富含焦油蒸汽的高溫生物質(zhì)燃?xì)饨?jīng)除塵后首先進入焦油噴淋冷卻塔，與重焦油(指沸點高于100°c的焦油)液體進行接觸，大部分重質(zhì)焦油蒸汽被冷卻為液體，生物質(zhì)燃?xì)庵械纳倭糠蹓m和大部分重質(zhì)焦油蒸汽得到脫除；經(jīng)初步凈化后的生物質(zhì)燃?xì)?，被送入焦油吸收塔，在該塔中，輕質(zhì)焦油(指沸點低于100°c的焦油)蒸汽被吸收介質(zhì)充分吸收，進入吸收液的油相，少量氨、硫化氫和水蒸汽被冷卻，進入吸收液的水相，凈化后的生物質(zhì)燃?xì)馑腿牒罄m(xù)工段；從焦油吸收塔底出來的吸收液被送入閃蒸塔，利用噴淋冷卻塔放出的熱量進行閃蒸，閃蒸后的液相吸收劑冷卻后循環(huán)返回焦油吸收塔，氣相產(chǎn)物經(jīng)冷凝和油水分離，分別得到輕焦油產(chǎn)品，含少量輕烴的循環(huán)尾氣，以及少量廢氨水。本發(fā)明的具體技術(shù)方案為一種生物質(zhì)燃?xì)饫鋮s-吸收耦合深度脫除焦油的系統(tǒng)，其特征在于，由噴淋冷卻塔I、焦油吸收塔4、閃蒸塔5、第一換熱器2A、第二換熱器2B、換熱器6、重焦油儲罐3A和輕焦油儲罐3B組成；所述的噴淋冷卻塔I設(shè)有下部進料口、底部出料口、頂部出料口和上部噴淋進料口，重焦油儲罐3A設(shè)有上部進料口、頂部出料口、底部出料口和下部出料口，焦油吸收塔4設(shè)有下部進料口、底部出料口、頂部出料口和上部噴淋進料口，焦油吸收塔4內(nèi)裝載液相吸收劑f，閃蒸塔5設(shè)有上部進料口、頂部出料口和底部出料口 ；輕焦油儲罐3B設(shè)有頂部進料口、下部出料口和底部出料口 ；冷凝器6設(shè)有上部排氣口 ；噴淋冷卻塔I頂部出料口聯(lián)接焦油吸收塔4下部進料口，噴淋冷卻塔I底部出料口和第一換熱器2A聯(lián)接，第一換熱器2A的出料口連接焦油儲罐3A的上部進料口進入重焦油儲罐3A，重焦油儲罐3A頂部出料口和噴淋冷卻塔I的上部噴淋進料口相連；焦油吸收塔4的底部出料口聯(lián)接閃蒸塔5的上部進料口，閃蒸塔5的底部出料口聯(lián)接第二換熱器2B，第二換熱器2B的出口聯(lián)接焦油吸收塔4上部噴淋進料口，閃蒸塔5的頂部氣體出料口聯(lián)接冷凝器 6，冷凝器6的底部出口聯(lián)接輕焦油儲罐3B的頂部進料口。本發(fā)明還提供了利用上述系統(tǒng)的生物質(zhì)燃?xì)饫鋮s-吸收耦合深度脫除焦油的工藝，具體步驟為生物質(zhì)氣化爐得到的富含焦油蒸汽的高溫生物質(zhì)燃?xì)鈇經(jīng)除塵后首先通過噴淋冷卻塔I下部進料口進入噴淋冷卻塔I，被噴淋冷卻塔I上部噴淋進料口的重焦油液體噴淋冷卻，冷卻液由噴淋冷卻塔I底部出料口流入第一換熱器2A，冷卻放出的熱量由換熱介質(zhì)b帶走,冷卻得到的重焦油經(jīng)重焦油儲罐3A上部進料口進入重焦油儲罐3A ;在重焦油儲罐3A中，重焦油進行靜置分離除去洛油c,洛油c由重焦油儲罐3A底部出料口排出，重焦油d由重焦油儲罐3A下部出料口作為產(chǎn)品排出，部分重焦油d由重焦油儲罐3A頂部出料口經(jīng)噴淋冷卻塔I上部噴淋進料口返回噴淋冷卻塔，作為噴淋冷卻介質(zhì)；從噴淋冷卻塔I 頂部出料口出來的脫除重焦油的生物質(zhì)燃?xì)?，被送至焦油吸收?下部進料口進入焦油吸收塔4，在焦油吸收塔4中，輕質(zhì)焦油蒸汽被吸收劑f充分吸收，進入吸收液的油相，氨、硫化氫和水蒸汽被冷卻，進入吸收液的水相，凈化后的生物質(zhì)燃?xì)鈋經(jīng)焦油吸收塔4頂部出料口被送入后續(xù)工段；從焦油吸收塔4塔底出來的吸收液通過閃蒸塔5上部進料口進入閃蒸塔 5，利用第一換熱器2A放出的熱量經(jīng)換熱介質(zhì)b進行加熱閃蒸，閃蒸后的吸收劑f由閃蒸塔 5底部出料口進入第二換熱器2B，經(jīng)第二換熱器2B冷卻后由焦油吸收塔4上部噴淋進料口循環(huán)返回焦油吸收塔4，閃蒸塔5頂部出料口的氣相產(chǎn)物在冷凝器6中利用冷卻介質(zhì)h進行冷凝，冷凝器6的液態(tài)產(chǎn)物進入輕焦油儲罐3B，頂部出料口的循環(huán)尾氣g，循環(huán)返回生物質(zhì)氣化爐，進一步參與氣化反應(yīng)；輕焦油儲罐3B下部出料口為輕焦油產(chǎn)品i，底部出料口為廢氨水j。所述的重焦油是沸點高于100°C的焦油，輕焦油是沸點低于100°C的焦油。本發(fā)明的焦油處理工藝和系統(tǒng)原料適應(yīng)性廣，生物質(zhì)燃?xì)獍ǜ鞣N固定床和流化床生物質(zhì)氣化爐氣化得到的燃?xì)?，以及干餾或半干餾過程得到的富含焦油和生物油的燃?xì)?。本發(fā)明的噴淋冷卻塔1，噴淋冷卻介質(zhì)直接是部分重焦油產(chǎn)品，避免了外加冷卻介質(zhì)帶來操作繁瑣、后續(xù)分離困難及增加操作成本的問題。第一換熱器2A的冷卻溫度100 150°C，保證生物質(zhì)燃?xì)庵械乃焕淠苊庠?、重焦油和水混合，形成難以處理或利用的乳濁液；優(yōu)選的冷卻溫度是100 120°C。所述的噴淋冷卻塔1，采用化工中常見的塔器， 包括板式塔和填料塔。本發(fā)明的焦油吸收塔4，吸收溫度為10 40°C的環(huán)境冷卻介質(zhì)的溫度，保證輕焦油被吸收劑充分吸收，進入油相，使出口生物質(zhì)燃?xì)庵薪褂吐饵c低于常溫的露點，在后續(xù)使用過程不會冷凝析出，污染管線和閥門等，燃?xì)獾玫匠浞謨艋?；此外，吸收介質(zhì)具有冷卻作用，生物質(zhì)燃?xì)庵泻械纳倭克羝焕淠聛?，進入吸收液水相，少量的氨和硫化氫等， 被吸收進入吸收液水相，水汽不會在燃?xì)夂罄m(xù)使用過程冷凝析出，不會腐蝕設(shè)備，影響操作。所述的焦油吸收塔4中的吸收劑f，是非極性油餾分，能充分吸收燃?xì)庵械慕褂?，降低焦油露點，和水互不相溶，或微溶于水，為碳原子數(shù)大于9小于25的飽和烴、苯中性衍生物、萘及其中性衍生物中的至少一種，且沸程范圍為150 300°C。本發(fā)明的閃蒸塔5，將焦油吸收塔4塔底得到的含吸收劑和輕焦油的吸收液進行閃蒸分離。閃蒸后，液相主要是回收的吸收劑f，經(jīng)第二換熱器2B冷卻后返回到焦油吸收塔 4吸收輕焦油，吸收劑f得到循環(huán)利用；不足的吸收劑由外界補充。閃蒸塔5得到的氣相主要是輕焦油蒸汽、水汽和少量氨等，送入冷凝器6被冷凝介質(zhì)h進行冷凝，冷凝后得到的輕焦油和氨水的混合液體進入輕焦油儲罐3B。在輕焦油儲罐3B中，混合并靜置分層，上層是輕焦油產(chǎn)品i，下層是稀氨水j。閃蒸塔5的操作溫度為100 150°C，且低于第一換熱器 2A的冷卻溫度5 10°C，保證少量水進入蒸汽相，和吸收劑得到有效分離。閃蒸塔5的加熱熱量由第一換熱器2A通過換熱介質(zhì)b提供，可有效利用生物質(zhì)燃?xì)獾臒崃?，降低焦油處理過程的能耗。冷凝器6不能冷凝的含輕烴和惰性氣體的循環(huán)尾氣g，被送入生物質(zhì)氣化爐進一步參與裂解和氣化反應(yīng)。本發(fā)明具有如下的有益效果(I)原料氣適應(yīng)性廣，生物質(zhì)燃?xì)獍ǜ鞣N固定床和流化床生物質(zhì)氣化爐氣化得到的燃?xì)?，以及干餾或半干餾過程得到的富含焦油和生物油的燃?xì)猓?2)可對燃?xì)膺M行深度除焦，將焦油降至使用溫度的露點之下，保證在后續(xù)使用過程不冷凝，腐蝕設(shè)備；(3)采用重焦油對生物質(zhì)燃?xì)膺M行噴淋脫焦，噴淋冷卻效果好，可脫除重焦油，并洗脫生物質(zhì)燃?xì)庵械纳倭糠蹓m；重焦油同時作為噴淋冷卻劑和產(chǎn)品，無須外加冷卻介質(zhì)，降低了分離困難和成本；(4)輕焦油采用吸收劑吸收,兼有吸收和冷卻作用，吸收作用可將輕焦油降至露點溫度以下，保證在后續(xù)過程的安全使用；脫焦過程可同時冷卻脫水、脫氨，避免了后續(xù)過程進一步對燃?xì)庵兴M行脫除，簡化了脫焦流程，節(jié)約了成本；(5)輕焦油和重焦油分別作為產(chǎn)品出售，節(jié)約了后續(xù)餾分“切割”處理的成本；(6)將噴淋冷卻放出的熱量，回收用作閃蒸分離塔的加熱熱量，節(jié)約了焦油處理過程的能耗；(7)本發(fā)明的焦油處理過程，能耗低，輕、重焦油分別作為副產(chǎn)品，無廢水等污染排放。


圖I為本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖，其中I-噴淋冷卻塔；2A-第一換熱器；2B-第二換熱器；3A-重焦油儲罐；3B-輕焦油儲罐；4_焦油吸收塔；5_閃蒸塔；6_冷凝器；a_富含焦油的生物質(zhì)燃?xì)?；b-換熱介質(zhì)；c-渣油；d-重焦油；e-凈化后的生物質(zhì)燃?xì)猓籪-吸收劑；g-循環(huán)尾氣；h_冷卻介質(zhì)；i_輕焦油產(chǎn)品；j_廢氨水
具體實施例方式本發(fā)明通過以下實施例進行進一步說明，但并不因此限制本發(fā)明的適用范圍。實施例I本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖如圖I所示，生物質(zhì)燃?xì)饷摮褂偷南到y(tǒng)，由噴淋冷卻塔I、 焦油吸收塔4、閃蒸塔5、第一換熱器2A、第二換熱器2B、重焦油儲罐3A和輕焦油儲罐3B組成；所述的噴淋冷卻塔I設(shè)有下部進料口、底部出料口、頂部出料口和上部噴淋進料口，重焦油儲罐3A設(shè)有上部進料口、頂部出料口、底部出料口和下部出料口，焦油吸收塔4設(shè)有下部進料口、底部出料口、頂部出料口和上部噴淋進料口，焦油吸收塔4內(nèi)裝載液相吸收劑f， 吸收劑f為正丙基環(huán)己烷(5% wt)、萘(10% wt)和I-甲基-2-乙基苯(90% wt)的混合物，沸程為150 180°C;閃蒸塔5設(shè)有上部進料口、頂部出料口和底部出料口，輕焦油儲罐 3B設(shè)有頂部進料口、下部出料口和底部出料口 ；噴淋冷卻塔I頂部燃?xì)獬隹诼?lián)接焦油吸收塔4下部進料口，噴淋冷卻塔I下部出料口和第一換熱器2A聯(lián)接，第一換熱器2A的出料進入重焦油儲罐3A的上部進料口，重焦油儲罐3A頂部出料口和噴淋冷卻塔I的上部噴淋進料口相連；焦油吸收塔4的底部出料進入閃蒸塔5上部進料口，閃蒸塔5的底部液體出料經(jīng)第二換熱器2B冷卻后送入焦油吸收塔4上部噴淋進料口，閃蒸塔5的頂部氣體出料口聯(lián)接冷凝器6，冷卻后的產(chǎn)品由輕焦油儲罐3B頂部進料口進入輕焦油儲罐3B。生物質(zhì)氣化爐得到的富含焦油的600°C高溫生物質(zhì)燃?xì)鈇，主要為可燃的CO、H2 等可燃成分，含有焦油大分子蒸汽，經(jīng)除塵后首先經(jīng)噴淋冷卻塔下部進料口進入噴淋冷卻塔1，被重焦油噴淋冷卻，底部冷卻液流經(jīng)第一換熱器2A，冷卻放出的熱量由第一換熱器2A 的換熱介質(zhì)b帶走；冷卻得到的重焦油，含有成分較重的焦油和含較多灰分的渣油，溫度為 150°C，由重焦油儲罐3A上部進料口進入重焦油儲罐3A ;在重焦油儲罐3A中，進行靜置分離除去渣油c后，一部分作為重焦油d產(chǎn)品由下部出口排出，另一部分由頂部出料口返回到噴淋冷卻塔I的噴淋進料口，作為噴淋冷卻介質(zhì)；從噴淋冷卻塔I頂部出來的脫除重焦油的生物質(zhì)燃?xì)猓凰腿虢褂臀账?底部進料口，吸收溫度為30°C;在焦油吸收塔4中，輕質(zhì)焦油蒸汽被吸收劑f充分吸收，進入吸收液的油相，氨、硫化氫和水蒸汽被冷卻，進入吸收液的水相，凈化后的生物質(zhì)燃?xì)鈋的焦油露點降低至_5°C，后續(xù)使用過程不會凝結(jié)腐蝕設(shè)備；從焦油吸收塔4塔底出來的吸收液被送入閃蒸塔5上部進料口，利用第一換熱器2A放出的熱量經(jīng)換熱介質(zhì)b進行加熱閃蒸，閃蒸溫度為140°C，閃蒸后的液相吸收劑f經(jīng)第二換熱器2B的冷卻介質(zhì)h冷卻后循環(huán)返回焦油吸收塔4頂部噴淋進料口，氣相產(chǎn)物在冷凝器6 中利用冷卻介質(zhì)h進行冷凝，冷凝液由頂部進入輕焦油儲罐3B中進行油水分離，分別得到輕焦油產(chǎn)品i，以及少量廢氨水j ;冷凝過程不凝性氣體為含少量輕烴的循環(huán)尾氣g，可循環(huán)返回生物質(zhì)氣化爐，參與氣化反應(yīng)。實施例2如實施例I的生物質(zhì)燃?xì)饷摻褂拖到y(tǒng)，生物質(zhì)燃?xì)鉁囟葹?00°C，焦油含量為600mg/Nm3。第一換熱器的冷卻溫度為140°C ;吸收劑為十六烷，沸點為287°C，焦油吸收塔吸收溫度為25°C ;閃蒸塔操作溫度為135°C。凈化后，生物質(zhì)燃?xì)獾慕褂吐饵c降低至_5°C， 后續(xù)使用過程不會凝結(jié)腐蝕設(shè)備。實施例3如實施例I的生物質(zhì)燃?xì)饷摻褂拖到y(tǒng)，生物質(zhì)燃?xì)鉁囟葹?50°C，焦油含量為 700mg/Nm3。第一換熱器的冷卻溫度為120°C ;吸收劑為丙苯，沸點為160°C，焦油吸收塔吸收溫度為10°C;閃蒸塔操作溫度為110°C。凈化后，生物質(zhì)燃?xì)獾慕褂吐饵c降低至_2°C，后續(xù)使用過程不會凝結(jié)腐蝕設(shè)備。實施例4如實施例I的生物質(zhì)燃?xì)饷摻褂拖到y(tǒng)，生物質(zhì)燃?xì)鉁囟葹?50°C，焦油含量為 1000mg/Nm3。第一換熱器的冷卻溫度為145°C ;吸收劑為萘，沸點為218°C，焦油吸收塔吸收溫度為15°C;閃蒸塔操作溫度為136°C。凈化后，生物質(zhì)燃?xì)獾慕褂吐饵c降低至_8°C，后續(xù)使用過程不會凝結(jié)腐蝕設(shè)備。實施例5如實施例I的生物質(zhì)燃?xì)饷摻褂拖到y(tǒng)，生物質(zhì)燃?xì)鉁囟葹?50°C，焦油含量為 900mg/Nm3。第一換熱器的冷卻溫度為140°C ;吸收劑為二甲基苯乙烯(15%wt)、茚(75% wt)和葵烷(10% wt)的混合物，沸程為160 190°C，焦油吸收塔吸收溫度為20°C;閃蒸塔操作溫度為130°C。凈化后，生物質(zhì)燃?xì)獾慕褂吐饵c降低至_3°C，后續(xù)使用過程不會凝結(jié)腐蝕設(shè)備。實施例6如實施例I的生物質(zhì)燃?xì)饷摻褂拖到y(tǒng)，生物質(zhì)燃?xì)鉁囟葹?00°C，焦油含量為 850mg/Nm3。第一換熱器的冷卻溫度為13(TC ;吸收劑為1_ ^ 烯(35% wt)、二甲基乙苯 (10% wt)和茚(55% wt)的混合物，沸程為180 210°C，焦油吸收塔吸收溫度為35°C ;閃蒸塔操作溫度為125°C。凈化后，生物質(zhì)燃?xì)獾慕褂吐饵c降低至_7°C，后續(xù)使用過程不會凝結(jié)腐蝕設(shè)備。實施例7如實施例I的生物質(zhì)燃?xì)饷摻褂拖到y(tǒng)，生物質(zhì)燃?xì)鉁囟葹?00°C，焦油含量為 1100mg/Nm3。第一換熱器的冷卻溫度為120°C ;吸收劑為四甲基苯(45%wt)、萘(50% wt) 和古馬隆(5% wt)的混合物，沸程為200 230°C，焦油吸收塔吸收溫度為20°C ;閃蒸塔操作溫度為110°C。凈化后，生物質(zhì)燃?xì)獾慕褂吐饵c降低至_8°C，后續(xù)使用過程不會凝結(jié)腐蝕設(shè)備。實施例8如實施例I的生物質(zhì)燃?xì)饷摻褂拖到y(tǒng)，生物質(zhì)燃?xì)鉁囟葹?50°C，焦油含量為 1200mg/Nm3。第一換熱器的冷卻溫度為110°C;吸收劑為葵烷(5%wt)、五甲基苯(25% wt)、 聯(lián)苯(40% wt)和吲哚(30% wt)的混合物，沸程為230 260°C，焦油吸收塔吸收溫度為 300C ;閃蒸塔操作溫度為105°C。凈化后，生物質(zhì)燃?xì)獾慕褂吐饵c降低至_4°C，后續(xù)使用過程不會凝結(jié)腐蝕設(shè)備。實施例9如實施例I的生物質(zhì)燃?xì)饷摻褂拖到y(tǒng)，生物質(zhì)燃?xì)鉁囟葹?00°C，焦油含量為950mg/Nm3。第一換熱器的冷卻溫度為120°C ;吸收劑為二甲基萘(40%wt)、苊(30% wt)、 I-甲基-2-乙基苯(5% wt)和二苯甲烷(25% wt)的混合物，沸程為250 280°C，焦油吸收塔吸收溫度為25°C ;閃蒸塔操作溫度為112°C。凈化后，生物質(zhì)燃?xì)獾慕褂吐饵c降低至-io°c，后續(xù)使用過程不會凝結(jié)腐蝕設(shè)備。實施例10如實施例I的生物質(zhì)燃?xì)饷摻褂拖到y(tǒng)，生物質(zhì)燃?xì)鉁囟葹?00°C，焦油含量為 1200mg/Nm3。第一換熱器的冷卻溫度為150。。;吸收劑為甲苯(l%wt)、卩引哚(10%wt)、二甲基萘(80% wt)和苊(9% wt)的混合物，沸程為260 290°C，焦油吸收塔吸收溫度為 350C ;閃蒸塔操作溫度為145°C。凈化后，生物質(zhì)燃?xì)獾慕褂吐饵c降低至_2°C，后續(xù)使用過程不會凝結(jié)腐蝕設(shè)備。實施例11如實施例I的生物質(zhì)燃?xì)饷摻褂拖到y(tǒng)，生物質(zhì)燃?xì)鉁囟葹?00°C，焦油含量為 850mg/Nm3。第一換熱器的冷卻溫度為115°C ;吸收劑為苊(60%wt)、芴(35% wt)和喹啉 (5% wt)的混合物，沸程為270 300°C，焦油吸收塔吸收溫度為20°C ;閃蒸塔操作溫度為 105°C。凈化后，生物質(zhì)燃?xì)獾慕褂吐饵c降低至_8°C，后續(xù)使用過程不會凝結(jié)腐蝕設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種生物質(zhì)燃?xì)饫鋮s-吸收耦合深度脫除焦油的系統(tǒng)，其特征在于，由噴淋冷卻塔 (I)、焦油吸收塔(4)、閃蒸塔(5)、第一換熱器(2A)、第二換熱器(2B)、冷凝器￠)、重焦油儲罐(3A)和輕焦油儲罐(3B)組成；所述的噴淋冷卻塔(I)設(shè)有下部進料口、底部出料口、 頂部出料口和上部噴淋進料口，重焦油儲罐(3A)設(shè)有上部進料口、頂部出料口、底部出料口和下部出料口，焦油吸收塔(4)設(shè)有下部進料口、底部出料口、頂部出料口和上部噴淋進料口，焦油吸收塔(4)內(nèi)裝載液相吸收劑(f);閃蒸塔(5)設(shè)有上部進料口、頂部出料口和底部出料口，輕焦油儲罐(3B)設(shè)有頂部進料口、下部出料口和底部出料口，冷凝器(6)設(shè)有上部排氣口 ；噴淋冷卻塔(I)頂部出料口聯(lián)接輕焦油吸收塔(4)的下部進料口，噴淋冷卻塔 (I)底部出料口和第一換熱器(2A)聯(lián)接，第一換熱器(2A)的出料口聯(lián)接重焦油儲罐(3A) 的上部進料口，重焦油儲罐(3A)的頂部出料口和噴淋冷卻塔(I)的上部噴淋進料口相連； 焦油吸收塔(4)的底部出料口聯(lián)接閃蒸塔(5)的上部進料口，閃蒸塔(5)的底部出料口聯(lián)接第二換熱器(2B)，第二換熱器(2B)的出口聯(lián)接焦油吸收塔(4)上部噴淋進料口，閃蒸塔(5)的頂部氣體出料口聯(lián)接冷凝器￠)，冷凝器￠)的底部出口聯(lián)接輕焦油儲罐(3B)的頂部進料口。
2.一種利用如權(quán)利要求I所述系統(tǒng)的生物質(zhì)燃?xì)饫鋮s-吸收耦合深度脫除焦油的工藝，具體步驟為生物質(zhì)氣化爐得到的富含焦油蒸汽的高溫生物質(zhì)燃?xì)?a)經(jīng)除塵后首先通過噴淋冷卻塔(I)下部進料口進入噴淋冷卻塔(I)，被噴淋冷卻塔(I)上部噴淋進料口的重焦油液體噴淋冷卻，冷卻液由噴淋冷卻塔(I)底部出料口流入第一換熱器(2A)，冷卻放出的熱量由換熱介質(zhì)(b)帶走，冷卻得到的重焦油經(jīng)重焦油儲罐(3A)上部進料口進入重焦油儲罐(3A);在重焦油儲罐(3A)中，重焦油進行靜置分離除去渣油(C)，渣油(c)由重焦油儲罐(3A)底部出料口排出，重焦油(d)由重焦油儲罐(3A)下部出料口作為產(chǎn)品排出，部分重焦油(d)由重焦油儲罐(3A)頂部出料口經(jīng)噴淋冷卻塔(I)上部噴淋進料口返回噴淋冷卻塔(I)，作為噴淋冷卻介質(zhì)；從噴淋冷卻塔(I)頂部出料口出來的脫除重焦油的生物質(zhì)燃?xì)猓凰椭两褂臀账?4)下部進料口進入焦油吸收塔(4)，在焦油吸收塔(4)中，輕質(zhì)焦油蒸汽被吸收劑(f)充分吸收，進入吸收液的油相，氨、硫化氫和水蒸汽被冷卻，進入吸收液的水相，凈化后的生物質(zhì)燃?xì)?e)經(jīng)焦油吸收塔(4)頂部出料口被送入后續(xù)工段；從焦油吸收塔(4)塔底出來的吸收液通過閃蒸塔(5)上部進料口進入閃蒸塔(5)，利用第一換熱器 (2A)放出的熱量經(jīng)換熱介質(zhì)(b)進行加熱閃蒸，閃蒸后的吸收劑(f)由閃蒸塔(5)底部出料口進入第二換熱器(2B)，經(jīng)第二換熱器(2B)冷卻后由焦油吸收塔(4)上部噴淋進料口循環(huán)返回焦油吸收塔(4)，閃蒸塔(5)頂部出料口的氣相產(chǎn)物在冷凝器￠)中利用冷卻介質(zhì)(h)進行冷凝，冷凝器￠)的液態(tài)產(chǎn)物進入輕焦油儲罐(3B)，頂部出料口的循環(huán)尾氣(g)， 循環(huán)返回生物質(zhì)氣化爐，進一步參與氣化反應(yīng)；輕焦油儲罐(3B)下部出料口為輕焦油產(chǎn)品(i)，底部出料口為廢氨水(j)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于第一換熱器(2A)的冷卻溫度為100 150。。。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于焦油吸收塔(4)的吸收溫度為10 40°C 環(huán)境冷卻介質(zhì)的溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其特征在于焦油吸收塔(4)中的吸收劑(f)是非極性油餾分，為碳原子數(shù)大于9小于25的飽和烴、苯中性衍生物、萘及其中性衍生物中的至少一種，且沸程范圍為150 300°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工藝，其特征在于閃蒸塔(5)的操作溫度為100 150°C，且低于第一換熱器(2A)的冷卻溫度5 10°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)燃?xì)饫鋮s-吸收耦合深度脫除焦油的系統(tǒng)及工藝，該系統(tǒng)由噴淋冷卻塔、焦油吸收塔、閃蒸塔及輔助的換熱器和儲罐組成。富含焦油的高溫生物質(zhì)燃?xì)馐紫冗M入噴淋冷卻塔，與重焦油液體進行噴淋接觸被冷卻凝結(jié)為液體，少量粉塵和大部分重質(zhì)焦油蒸汽得到脫除；經(jīng)初步凈化后的生物質(zhì)燃?xì)猓凰腿虢褂臀账?，輕質(zhì)焦油蒸汽被吸收介質(zhì)充分吸收，進入吸收液的油相，少量水汽、硫化氫和氨被冷卻，進入吸收液的水相，凈化后的生物質(zhì)燃?xì)馑腿牒罄m(xù)工段使用；從焦油吸收塔底出來的吸收液被送入閃蒸塔，利用噴淋冷卻塔放出的熱量進行閃蒸，閃蒸后的液相吸收劑經(jīng)冷卻后循環(huán)返回焦油吸收塔，氣相產(chǎn)物經(jīng)冷凝和油水分離。
文檔編號C10K1/04GK102585917SQ201210037239
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月17日
發(fā)明者吳娟, 廖傳華, 朱躍釗, 陳海軍 申請人:南京工業(yè)大學(xué)