[发明专利]一种生物质热解气分级冷凝工艺及其装置

说明书

本发明公开了一种生物质热解气分级冷凝工艺及其装置。该工艺首次将生物质热解气与冷激气进行至少两次混合，进行急冷，分步冷凝出所述生物质热解气中的可冷凝物质，气气直接混合换热充分，能快速将生物质热解气内的相应组分冷凝下来变为液体，并从系统中引出，液体不会凝聚在冷凝单元上，更不会堵塞管道。进一步地通过第一次急冷将生物质热解气中的生物质沥青冷凝下来，通过第二次急冷将生物质热解气中的木酚油冷凝下来，最后通过水冷将生物质热解气中的木醋液冷却下来，实现生物质热解气中相应组分的有效分离，得到生物质气，同时生物质气可回用到前续工艺作为冷激气，大大降低了生产成本，逐步得到不凝性气体占比越来越高的生物质气。

技术领域

本发明属于再生能源利用技术领域，具体涉及一种生物质热解气分级冷凝工艺及其装置。

背景技术

随着世界经济的发展，能源的消耗量越来越大，进一步开发和使用可再生资源已然是我国的当务之急。生物质能源是除煤炭、石油、天然气之外的第四大能源，也是四者中唯一的可再生能源。生物质能源的有效利用对于我国经济社会的可持续发展具有重要的战略意义。

目前，生物质热解是有效利用生物质能源最有效方式之一，其是直接热解生物质产生热解气和固态产物(如生物质炭)，在该热解工艺中，热解气的冷却方式非常关键，这直接影响到液体产物生物油的收集率。

对上述生物质热解气常用的冷却方式主要有以喷淋冷却为主的直接换热方式和以管壳换热冷却为主的间接换热方式。对于喷淋冷却方式来说，良好的换热效果要求有足够的换热面积，生物油雾化液滴很难与热解气充分有效接触，再加之部分细小生物油雾滴会随不可冷凝气体排出，致使热解气快速冷却效果较差，降低了生物油收集率；而对于管壳换热冷却来说，由于采取间接换热方式，良好的热解气冷却效果难以保证，另外冷却产生的生物油容易与热解气中携带的炭灰发生凝聚并粘附于换热壁表面，造成换热效果变差，严重时甚至堵塞管道，并且重质冷凝物难以清除。

上述热解气冷凝方式存在的缺陷在很大程度上影响了生物质热解液化制油成本，制约了现有技术的工业化应用。因此如何提高热解气的冷凝效果，有效分离热解气中的各组分，同时不会堵塞管道是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题现有热解气的冷凝方式存在冷凝效果差、不能有效分离热解气中的各组分，同时在冷凝过程中易堵塞管道的缺陷，从而提出了一种冷凝效果好、能有效分离热解气中的各组分，同时不易堵塞管道的生物质热解气分级冷凝工艺及其装置。

为此，本申请采取的技术方案为，

一种生物质热解气分级冷凝工艺，将生物质热解气与冷激气进行至少两次直接混合，进行急冷，分步冷凝出所述生物质热解气中的可冷凝物质。

进一步地，在所述急冷之后，还包括对所述生物质热解气进行至少一次冷凝的步骤。

进一步地，所述冷激气为分步冷凝后所述生物质热解气中未冷凝下来气体。

进一步地，其特征在于，所述生物质热解气中未冷凝下来气体的温度为-30～50℃。

进一步地，包括如下步骤：

(1)将生物质热解气与一次冷激气直接混合，进行第一次急冷，收集一次急冷气体，并得到重质生物油，该重质生物油即为生物沥青油；

(2)将所述一次急冷气体与二次冷激气直接混合，进行第二次急冷，收集二次急冷气体，并冷凝得到轻质生物油，该轻质生物油即为木酚油；

(3)对所述二次急冷气体进行至少一次水冷，得到木醋液。

进一步地，还包括收集水冷后得到的冷气，并将所述冷气部分回用于步骤(1)和(2)中作为冷激气，剩余部分引出作为生物质气。