[发明专利]用于制油的生物质合成气超高压冷却净化工艺及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及合成气净化技术，具体地指一种用于制油的生物质合成气超高压冷却净化工艺及其设备。

背景技术

随着化石燃料的逐渐枯竭，生物质可再生清洁能源的开发利用日益受到关注，并处于快速发展之中，因此，生物质制气和制油成为新能源开发领域的重要研究课题。

同煤制气一样，生物质制气也需经历冷却、除尘等净化过程。目前，有关生物质气化制备合成气的方法研究成果很多，但关于生物质合成气如何冷却和净化的研究却较少，大多是沿用传统煤气冷却和洗涤的老办法。传统的煤气初冷方式分为间接初冷、直接初冷、以及间直接初冷三种，初冷主要是指煤气从炭化室出来在进入电捕焦油器之前将其冷却到22～35℃。间接初冷时煤气与冷却介质不直接接触，两相只间接传热，不进行传质过程，煤气的冷却、净化效果较好。直接初冷时煤气与喷洒氨水直接接触，进行传质和传热过程。与间接初冷相比，直接初冷具有煤气冷却效率高、阻力小、设备造价低、动力消耗大的特点。间直接初冷是煤气先经过间接冷却再经过直接冷却的组合工艺方法，其特点是发挥了两者的长处。此外，煤气除尘的方法也有很多，包括沉降、过滤、旋风除尘、电除尘、水洗或文丘里除尘等，不同的方式除尘效果和阻力消耗差别也较大。

传统煤制气过程中从炭化室出来的粗煤气温度约在650℃左右，而现代气流床式生物质气化炉出口处合成气的温度往往在950℃以上，远远高于炭化室出口处的煤气温度，如果忽视生物质制气出口烟温比煤制气出口烟温高的具体情况，照搬照套煤气初冷的工艺方法，显然不能达到生物质合成气的冷却效果和净化指标。而且，如果简单模拟传统煤制气的净化方法，还存在系统复杂、流程长、能耗高、效率低、稳定性和经济性差的缺陷。因此，提供一种针对生物质气化炉合成气的冷却净化工艺和设备便显得极为必要。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种用于制油的生物质合成气超高压冷却净化工艺及其设备，该工艺及设备将合成气限定在特定的温度和压力状态下进行多级处理，其系统简捷、工艺流畅、冷却效率高、净化效果好、所需能耗低、经济效益好。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于制油的生物质合成气超高压冷却净化工艺，包括以下步骤：

1)首先采用工艺水进行第一级间接换热，将从流化床式气化炉输出的温度在950℃以上、压力在3.0Mpa以上的高温超高压生物质合成气冷却至520～580℃，余热回收产生的高压蒸汽对外提供；然后对生物质合成气进行旋风除尘处理；再采用工艺水进行第二级间接换热，继续将生物质合成气冷却至温度≤210℃，余热回收产生的低压蒸汽对外提供；

2)将生物质合成气在第二级间接换热过程中冷却析出的部分重质焦油收集除去；

3)采用洗涤液进一步除尘降温，将经过换热除尘处理的生物质合成气中绝大部分的粉尘、焦油滴、水溶性气体洗涤除去，洗涤后的生物质合成气温度控制在43～47℃；

4)采用湿气流深度除尘除焦，将经过洗涤液处理的生物质合成气中残存少量的粉尘、焦油雾吹扫除去，并使其压力降至0.3～1Mpa，最终获得粉尘和焦油含量均小于10mg/Nm³、温度低于45℃、显热回收率大于80％的净化生物质合成气。

进一步地，所述步骤1)中，第一级间接换热时，控制生物质合成气冷却至550～570℃；第二级间接换热时，控制生物质合成气冷却至65～95℃。

进一步地，所述步骤1)中，第一级间接换热时，控制生物质合成气冷却至555～565℃；第二级间接换热时，控制生物质合成气冷却至65～75℃。

进一步地，所述步骤1)中，所产生的高压蒸汽压力为6.0～9.8MPa，所产生的低压蒸汽压力为0.5～0.8MPa。

进一步地，所述步骤1)中，所产生的高压蒸汽压力为6.0～8.5MPa，所产生的低压蒸汽压力为0.5～0.8MPa。

进一步地，所述步骤1)中，所产生的高压蒸汽返回输送到气流床式气化炉中，作为生物质燃料的气化剂。

进一步地，所述步骤1)中，控制从气化炉输出的高温超高压生物质合成气的温度为1000～1200℃，压力为3.0～4.0Mpa，粉尘含量＜20g/Nm³，焦油含量＜3g/Nm³。

更进一步地，所述步骤1)中，所产生的低压蒸汽应用到步骤4)中，作为湿气流吹扫生物质合成气中的粉尘、焦油雾。