[新品] 生物质气秸秆气净化脱焦油设备(RH)

   秸秆气化炉是以生物质秸秆经压缩成型后的颗粒\木屑燃料为原料，以空气和水蒸汽为气化剂，制成煤气，供餐饮、炉灶、锅炉和各种加热炉使用，替代燃油，以低廉的价格给用户节约了大量的费用。生物质颗粒燃料气化技术，就是生物质颗粒、木屑原料在缺氧状态下加热反应的能量转换过程。生物质一般由碳、氢、氧等元素和灰分组成，当它们被点燃时，供应少量空气（氧气），并且采取有效措施控制其反应过程，使碳、氢元素变成一氧化碳、甲烷、氢气等可燃气体，秸秆中大部分能量都转移到气体中，这就是气化过程。

其气化的基本原理：利用氧和生物质的一部分燃烧，为热分解及还原反应提供热量, 从而使固体生物质转化为气体燃料。其主要优点是生物质颗粒燃料气化炉是我所针对生物质替代燃油锅炉开发的新型产品，原料气化产生的高温燃气，直接在气化炉燃烧器的喷火口燃烧，由于高温烟气不经冷却而直接燃烧，故没有焦油等高沸物析出。燃烧有多次配风，能够保证生物质充分燃烧，不会冒黑烟。在秸秆热转换中，焦油的数量主要决定于转换温度和气相停留时间，与加热速率也密切相关。对一般秸秆而言，在500℃左右时焦油产物***多，高于或低于这一温度焦油都相应减少。而在同一温度下，气相停留时间越长，意味着焦油裂解越充分。所以随着气相停留时间的增加，焦油产量会相应地减少（见图2）。焦油的成份非常复杂，可以分析到的成份有100多种，另外还有很多成份难以确定，而主要成份不少于20种，大部分是苯的衍生物及多环芳烃，其中含量大于5%的大约有7种，它们是：benzene（苯），naphthalene（萘），toluene（甲苯），xylene（二甲苯），styrene（苯乙烯），phernol（酚）和indene（茚），其它成份含量一般都小于5%，而且在高温下很多成份会被分解。所以随着温度的升高，焦油含量中成份的数量越来越少，因而在不同条件下（温度、停留时间、加热速率）焦油的数量和各种成份的含量都是变化的，任何分析结果只能针对于特定条件言。

   根据这些特点，我们应在气化过程中尽可能提高温度和气相停留时间，减少焦油的产量和种类，以达到在气化时控制焦油的产生，减少气体净化的难度.

三、秸秆焦油催化裂解

    焦油催化裂解的原理尽管在秸秆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***有效、***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℃～℃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。

    化学式描述裂解的转化过程。但不管何种成份，裂解的***终产物与气化气体的成份相似，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。对大部分焦油成份来说，水蒸汽在裂解过程中有关键的作用，因为它能和某些焦油成份发生反应，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。例如，萘在催化裂解时，发生下述反应：

        C10H8+10H2OÞ10CO+14H2

        C10H8+20H2OÞ10CO2+24H2

        C10H8+10H2OÞ2CO+4CO2+6H2+4CH4

    由此可知，水蒸汽非常有利于焦油裂解和可燃气体的产生。气化介质为空气时，产生低热值燃气，热值为4MJ/Nm3-7MJ/Nm3，氢气含量为8％～14％（体积），气化介质为水蒸气时产生中热值燃气，热值为10MJ/Nm3～16MJ/Nm3，氢气含量为30％～60％（体积）。

四、催化剂的特点及选择

秸秆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。大量的实验表明，很多材料对焦油裂解都有催化作用，其中效果较好又有应用前景的典型材料主要有三种，即木炭、白云石、镍基催化剂，它们的主要性能列于表中。典型催化剂的主要特点     

*白云石的主要成份为CaCO₃和MgCO₃，不同地方出产的白云石成份略有不同。

  从上面三种典型催化结果比较可知，镍基催化剂的效果***好，在750℃时即有很高的裂解率，而其他材料在750℃裂解的效果还不理想，但由于镍基催化剂较昂贵，成本较高，一般秸秆气化技术难以应用，所以只能在气体需要精制或合成汽油的工艺中使用。木炭的催化作用实际上在下吸式气化炉中即有明显的效果，但由于木炭在裂解焦油的同时参与反应，所以消耗很大（在1000℃时达0.1kg/Nm³）,对大型秸秆气化来说木炭作催化剂不现实，但木炭的催化作用对气化炉的设计及小型气化炉有一定的指导意义，因为木炭可参与化学反应，与水蒸汽反应生成一氧化碳和氢气，并能与燃气中生成的二氧化碳反应生成一氧化碳，二者都是可燃气体，这样***终能大大增加燃气的热值。

化学反应式： C+H₂O（水蒸汽）=CO+H₂     C+CO₂=2CO

白云石（dolomite）是目前为止研究得***多和***成功的催化剂，虽然各地白云石的成份略有变化，但都有催化效果，一般当白云石中CaCO₃ / MgCO₃在1～1.5时效果较好。白云石作为焦油裂解催化剂的主要优点是催化效率高，成本低，所以具有很好的实用价值。  

五、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。和其他催化过程一样，影响催化效果***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。下面以白云石为例，分析这些工艺条件的特点

   温度：

   任何催化过程必须在合适的温度下才能进行，白云石对焦油的裂解在800℃以上即有很高的裂解率，而在900℃左右即可得到理想的效果，这一温度和秸秆气化的温度相近，所以比较容易实现，这也是白云石被广泛使用的主要原因之一。

  接触时间：

  焦油和催化剂的接触时间是决定催化效果的另一重要因素。由于接触时间又是由气相停留时间和催化剂的比表面积决定的，所以气相停留时间和白云石和颗粒大小成为催化裂解的重要工艺条件。在同一条件下，气相停留时间越长，裂解效果越好。
   对于不同的接触方式，气相停留时间的要求不同，例如，在800℃时，对dp»5mm的固定床，气相停留时间一般要求在0.5s左右，而对于dp»1.5mm的流化床，气相停留时间仅需0.1～0.25s即可。同样的白云石的直径越小，催化效果越好，但颗粒直径太小，对固定床来说，阻力太大，而对流化床来说飞灰损失太严重，所以白云石的直径有一合适范围，一般dp为2.0～7.0mm为好。

我公司精心研制的竖流多管焦油裂解器满足了裂解工艺中的一切要求，介质白云石，通过使用验证达到脱焦油效率99%以上。