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使用秸杆气化炉催化裂解法除焦油分析

来源:BNB交易所网址      发布时间:2019-11-13 12:19:17

秸杆气化炉催化裂解法除焦油 

焦油含量在0. 02-0. 05g/m,(标准状态下)范围内是可以接受的,但以目前的气化技术分析,在没有采用专门的焦油裂解设备情况下,大部分气化工艺中原始气体中焦油含量在2 一50g/m3之间,净化系统的净化效果至少需要99%一99.9%才能达到气化要求,所以单一任何一种除焦过程很难满足气化工艺的要求,需要采用多净化过程相结合的除焦除尘工艺。 

以目前的除焦技术看,水洗除焦法存在能量浪费和二次污染现象,净化效果只能勉强达到内燃机的要求;热裂解法在1100℃以上能得到较高的转换效率,但实际应用中实现较困难;催化裂解法可将焦油转化为可燃气,既提高系统能源利用率,又彻底减少二次污染,是目前较有发展前途的技术。 

① 焦油催化裂解的原理。尽管在生物质气化过程中采取各种措施控制焦油的产生,但实际上气体中焦油的含量仍远远超出应用允许的程度,所以对气体中的焦油进行处理,是有效利用燃气必不可少的过程,其中焦油的催化裂解是最有效、最先进的办法。以往简单的水洗或过滤等办法,只是把焦油从气体中分离出来,然后作为废物排放,既浪费了焦油本身的能量,又会产生大量的污染。而焦油热裂解却可把焦油分解为永久性气体,与可燃气一起被利用。所以它既减少了焦油含量,又利用了焦油中的能量。但热裂解需要很高的温度(1000-1200℃),所以实现较困难。催化裂解利用催化剂的作用,把焦油裂解的温度大大降低(约750一 900℃),并提高裂解的效率,使焦油在很短时间内裂解率达99%以上。 

焦油的成分影响裂解的转化过程,但不管何种成分,裂解的最终产物与气化气体的成分相似,所以焦油裂解对气化气体质量没有明显影响,只是数量有所增加。对大部分焦油成分来说,水蒸气在裂解过程中有关键的作用,因为它能和某些焦油成分发生反应,生成CO和H2等气体,既减少炭黑的产生,又提高可燃气的产量。 

② 催化剂的特点及选择。生物质焦油催化裂解原理与石油的催化裂解相似,所以关于催化剂的选用可从石油工业中得到启发。但由于焦油催化裂解的附加值小,其成本要求很低才有实际意义.所以人们除利用石油工业的催化剂外,还大量研究了低成本的材料,如石灰石,石英砂和白云石等天然产物。 

③焦油催化裂解的工艺条件。焦油催化裂解除要求合适的催化剂外,还必须有严格的工艺条件口和其他催化过程一样,影响催化效果最重要因素有温度和接触时间,所以其工艺条件也是根据这方面的要求来确定的。 

④ 实现催化裂解工艺要求的关键。对理想的白云石催化剂,裂解焦油的首要条件是足够高的温度(800℃以上),这一温度与流化床气化炉的运行温度相似。有关的实验表明,把白云石直接加人流化床气化炉中对焦油有一定的控制效果,但并不能完全解决问题。这主要是由于气化炉中焦油与催化剂的接触并不充分(因为焦油的产生主要在加料口位置,但即使循环流化床,加料口以上的催化剂数量也不可能很多)。所以为了达到预期效果,气化和焦油裂解一般要求在两个分开的反应炉中进行,这就使实际应用出现下列难题。 

a.气化炉出口气体的温度己降至600℃左右,为了使裂解炉的温度维持在800℃以上,必须外加热源或使燃气部分燃烧(一般燃烧份额为5%一10%),这就使气化气体质量变差,而且显热损失增加。 

b.不管裂解炉采用固定床还是流化炉,气化气体中灰分或炭粒都有可能引起裂解炉进口堵塞。所以裂解炉和秸秆气化炉之间需增加气固分离口装置,但不能使气体温度下降太多,这就使系统更加复杂。 

C.由于焦油裂解需独立的装置,而且由于高温的要求,裂解装置要连续进行(否则效率太低),这就使催化裂解技术只适于较大型的气化系统,限制了该技术和适用性。 

所以应用焦油催化裂解的关键,就是针对不同的气化特点,设计不同的裂解炉,尽可能降低裂解炉的能耗并提高系统热效率。