利用农林废弃物制备木焦油的工艺研究

利用农林废弃物制备木焦油的工艺研究

长期以来，人们一直把石油和煤炭作为主要能源。中国石油天然气人均资源量约为世界平均水平的1.15%，煤炭水利资源人均占世界平均水平的50%。随着社会的发展,能耗的增长,石油和煤炭开采量剧增,能源短缺问题日渐严重,寻求和开发新能源,特别是可再生能源是当务之急。生物质干馏热解工艺就是利用富含木质素、纤维素和半纤维素的农林废弃物如秸杆、树枝、木屑、杂草等为原料,经干馏热解,使原料中的碳、氢元素转化成氢气、甲烷、一氧化碳等混合可燃气体,而且产生副产品木炭、木醋液和木焦油。燃气可作民用燃料,也可供工业利用或发电,而且清洁无污染。副产品经加工可用作肥料、燃料、化工原料等。1技术原理和技术设计1.1“生物质干馏法”反应原理的提出、工艺流程对于第早在十几年前,国家曾推广过秸杆燃气工程,采用工艺为氧化法。其工艺存在两个问题,一是此工艺需空气助燃,使得产生的燃气中CO2和N2的含量高,导致燃气热值低,农民用气做饭难;二是没有有价值的副产品,生产企业只靠卖气的收入还不够成本,生产难以维持,致使设备停用。而本工艺采用的干馏法是以大连环境科学研究院开发的“生物质干馏技术”为依托,在此基础上继承、改造、完善、发展并总结了实际运行的经验改进而成。生物质有更多的长侧链,易断键,因而其热解反应活性在较低的温度就可显示出来。其反应机理为:原料在密闭的容器内在缺氧状态下进行可控的还原反应,反应过程:第一步脱水,脱出内水:经过上述反应,使原料中的碳、氢、氧元素转化成氢气、甲烷、一氧化碳等混合可燃气。这些反应没有十分明显的阶段性,许多反应是交叉进行的。可燃气经净化进入气柜,通过管道输送到用户,同时分离出来木醋液、木焦油和木炭等副产品。1.2工艺设计1.2.1工艺配置主要设备有:粉碎机、烘干机、压型设备、热解炉、干馏釜、除焦油器、冷却器、分离器、碱洗设备、罗茨风机、气柜等。1.2.2工艺干馏热解工艺流程见图1。(1)粉碎将生物质原料粉碎,粒度为0.5—1.0cm,一般情况下此阶段原料的含水量在20-30%。(2)干燥将原料中水分降低至10%以下。(3)方柱体3g一般要求将原料压至0.8-1.2g/cm3,压成的形状分别为50×50×400mm的六方柱体;32×32×100mm的长方体;Ф8.0×12mm的圆柱体等。(4)控制热解温度此工艺过程为关键过程,其温度、压力、流量、固相和气相停留时间等参数都要严格控制,一般情况下,热解温度控制在600℃左右,压力控制在0～-10Pa。(5)可燃气,复合式。据从热解炉出来的荒燃气中杂质多且呈酸性,温度达300℃,经过多次冷却、净化、分离等一系列过程得到纯净的可燃气,同时各种副产品分离出来。(6)碱洗去除燃气中所含的醋酸,以防对气柜和管道腐蚀。2化合物及功能特点通过以上工艺设计,可实现:(1)每吨秸杆产可燃气250-300m3,其热值高达14.654MJ/m3。可燃气的主要成分及含量如表1。(2)产生多种可用副产品,包括:木炭:其含炭量80%以上,可作工业或民用燃料,也可作成活性炭,用于废水处理等。木醋液:其主要成分有乙酸、甲醇、乙醛、丙酮等,经提纯可作无公害杀虫剂;可与腐植酸等原料配成高效复合有机肥料,可提取丙酮,作为化工原料;可制成醋酸钙作融雪剂等。木焦油:用作化工原料;也可用作燃料,其热值为62.802MJ/kg。3对农民环保、生态环境、农村经济