[发明专利]一种生物质气化制液化石油气的系统及其方法

说明书

本发明公开了一种生物质气化制液化石油气的系统及其方法，该系统包括依次连接的热解反应装置、气化反应装置、旋风分离装置、热量回收装置、降温除杂装置、冷凝装置、焦油去除装置、过滤装置、费托合成反应装置和精馏分离装置；热量回收装置用于将从旋风分离装置出来的气化气作为气化剂的加热热源。本发明的系统充分利用气化气高品质热量，将低热值、低附加值的生物质废弃物通过依次进入热解反应装置、气化反应装置、旋风分离装置等多个装置进行反应，最终制得高热值、高附加值的液化石油气，提高了燃料的能量密度。本发明的方法，无需通过加氢催化裂解方式制得，其制得的液化石油气组成简单，纯度更高。

技术领域

本发明涉及一种生物质气化制液化石油气的系统及其方法。

背景技术

随着人类社会的发展，能源消耗量不断攀升，同时在使用化石燃料过程中产生的大量氮氧化物、硫氧化物、二氧化碳给环境带来了严重影响。生物质(如秸秆、麦秆、木屑、谷壳等农业废弃物)是一种可转化为液体燃料的可再生资源。

目前生物质制油工艺主要有液化。液化过程分为直接液化和间接液化，以得到生物油为目的快速热解也属于一种液化工艺。生物质通过热解转变为热解气体、热解生物油、热解炭等。其中，热解生物油主要为富含氧的酚类、酮类、醛类及醇类化合物，组成复杂，分离难度大，仅能作为低热值燃料油。而且，热解生物油的物理和化学性质稳定性差，在自然条件下存放极易氧化变质。在现有技术中，生物质通过热解过程制生物油过程中，对生物油的收集和冷却设备提出高要求。生物质在发生快速热解反应后，热解产物离开反应器时温度约400～500℃，此时热解产物大多为气态，在后续流动过程中会在管道及设备表面发生冷凝，并与固体颗粒(如热解炭)一并发生粘结最后造成管道及设备的堵塞，影响连续操作，不利于技术工业化和规模化。

利用间接液化技术，将生物质先进行气化，获得由CO和H₂为主要成分的气化气，再经过催化剂作用下的费托合成过程，可产生液化石油气(液化石油气)。液化石油气(液化石油气)作为一种高热值的液体燃料，是理想的碳中性绿色燃料，可将用作城市交通和民用燃料。现阶段，液化石油气主要来源于以烷烃为主的油田伴生气和石油精炼过程中的副产物。以生物质作为原料制备液体燃料-液化石油气具有重要的实际应用价值，同时保护环境。

CN 202272847 U专利将生物质通过炭化-气化炉产生可燃气，再分别经冷却装置、油水分离器等设备制得生物质油。该专利不足之处在于：制得的生物质油组成复杂，热值低，难以直接作为化工产品进行利用。

CN 104629786 B专利通过快速热解得到生物油。以被加热后的沙子、陶瓷球或粉煤灰等惰性固体颗粒作为热载体，将生物质废弃物在1～2s内被加热到500℃以上，进行裂解反应产生热解气，再经过冷凝得到生物油和不可凝气体。不可凝气体经燃烧产生的烟气作为被循环使用的热载体的加热热源。该专利不足之处在于：可燃液体组成复杂，产率低，热值低。在旋风分离器中将生物炭和循环使用的热载体进行分离存在困难。

CN 110540856 B本专利采用热解和生物焦油加工的技术，将生物质转化为液体燃料。生物质原料先经过热解反应产生生物焦油，接着将生物焦油与烃油混合后进行一次加氢反应和一次蒸馏取得轻质生物油，最后通过二次加氢催化裂解和二次蒸馏等过程制得液体燃料。该专利不足之处在于：需要额外的氢气和烃油，增加燃料成本；且制得的液体燃料组成复杂，难以直接分离为化工产品进行利用。

专利CN 202272847 U、CN 104629786 B制得的生物热解焦油含有酚类、酮类、醛类及醛类与醇类化合物，CN 110540856 B制得的生物液体燃料含有干气、乙烯、液化气、丙烯、苯、甲苯、二甲苯、芳烃等，组成均较为复杂。

发明内容