技术领域
[0001] 本
申请涉及生物质
气化裂解领域，一种熔盐脱除生物质热解气中焦油的装置。
背景技术
[0002] 现如今，
能源问题和环境问题已经成为人们关注的焦点。生物质气化技术的利用越发广泛，其能够大大减少秸秆焚烧等现象带来的环境污染问题，同时气化产物可以作为高质
燃料或化工原料，实现资源化利用。但这个过程中会不可避免地产生大量焦油。
[0003] 焦油中含有上百种成分，主要为苯的衍生物，结构复杂，带有毒性，对人体健康和环境
质量危害极大。同时，焦油具有较大的
粘度和酸性，易附着于管路和
炉膛中，造成管路堵塞且会不断
腐蚀管路和炉体，减短使用寿命。
[0004] 现有的焦油处理方法多为二次
裂解气化方法，普遍需要900℃以上的高温氛围和不同的催化剂组成，而催化剂使用寿命不佳和焦油转化不彻底的问题制约了焦油处理技术的前景。因此，急需一种高转化率、成本更低的焦油处理设备。实用新型内容
[0005] 针对
现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种高效、灵活、成本低廉的熔盐脱除生物质热解气中焦油的装置。
[0006] 所述的一种熔盐脱除生物质热解气中焦油的装置，其特征在于包括生物质气化装置、内部盛有熔盐的熔盐泡罩反应器、设置于熔盐泡罩反应器上的出气管以及用于对熔盐泡罩反应器进行加热的加热保温装置，所述熔盐泡罩反应器内部底壁固定设置有泡罩升气管和泡罩，所述泡罩升气管顶端位于熔盐液面以上，泡罩设置于泡罩升气管外侧且泡罩升气管顶端与泡罩顶部内壁之间设有空隙，所述泡罩下部沿圆周均匀间隔设置若干等高的排气齿缝，且所述排气齿缝位于熔盐液面以下，所述生物质气化装置的出气口与泡罩升气管相通，生物质气化装置排出的气体通过泡罩升气管流入熔盐液面与泡罩之间的空间内后，再进入熔盐内部并经泡罩下部的排气齿缝鼓泡逸出。
[0007] 所述的一种熔盐脱除生物质热解气中焦油的装置，其特征在于还包括设置于熔盐泡罩反应器下方的气体缓冲罐，所述加热保温装置可对气体缓冲罐和熔盐泡罩反应器进行同时加热，所述泡罩升气管底端从熔盐泡罩反应器底部伸出并与气体缓冲罐顶部通接，所述气体缓冲罐上设置有焦油气进气管以及用于通入O2或N2的辅助进气管，气体缓冲罐通过所述焦油气进气管与生物质气化装置的出气口连接。
[0008] 所述的一种熔盐脱除生物质热解气中焦油的装置，其特征在于所述加热保温装置包括加热夹套、保温层以及空气隔
热层，所述熔盐泡罩反应器侧部外侧和气体缓冲罐侧部外侧一并依次套接有所述加热夹套、保温层和空气
隔热层，以便同时对熔盐泡罩反应器和气体缓冲罐进行加热保温；所述熔盐泡罩反应器顶部和气体缓冲罐底部均设置有保温层。
[0009] 所述的一种熔盐脱除生物质热解气中焦油的装置，其特征在于还包括第一
热电偶和第二热电偶，所述第一热电偶的测温端伸入至熔盐泡罩反应器内部的熔盐内，所述第二热电偶的测温端伸入至气体缓冲罐内部。
[0010] 所述的一种熔盐脱除生物质热解气中焦油的装置，其特征在于所述泡罩为倒喇叭口形状结构，所述排气齿缝为长条形结构；熔盐泡罩反应器上的出气管通过管路外接有冷凝装置和集气装置。
[0011] 所述的一种熔盐脱除生物质热解气中焦油的装置，其特征在于所述加热夹套为电加热套或夹层
套管，所述夹层套管上设置有
烟道气进口和烟道气出口；所述焦油气进气管的一端设于加热夹套内侧并与气体缓冲罐上部连接，所述辅助进气管的一端设于加热夹套内侧并与气体缓冲罐上部连接。
[0012] 按照上述熔盐脱除生物质热解气中焦油的装置，进行脱除生物质热解气中焦油的方法，其特征在于包括如下步骤：
[0013] 1）启动加热保温装置将熔盐泡罩反应器加热升温至反应
温度，打开辅助进气管吹入氮气，保证气体缓冲罐和熔盐泡罩反应器内部保持无
氧气氛；
[0014] 2）关闭辅助进气管停止通入氮气，同时生物质经生物质气化装置
汽化裂解后，汽化裂解得到的焦油气通过焦油气进气管进入气体缓冲罐内，后经泡罩升气管和泡罩以气泡的形式鼓入熔盐内进行脱焦反应，反应后的气体经出气管排出；
[0015] 3）当熔盐泡罩反应器内熔盐发生积
碳造成脱焦反应效率下降时，关闭焦油气进气管，同时打开辅助进气管吹入氮气，将气体缓冲罐和熔盐泡罩反应器内的焦油气吹扫干净后，将辅助进气管通入的气体切换至空气或氧气，以将熔盐内的积碳燃烧除去；
[0016] 4）当熔盐泡罩反应器内熔盐的积碳去除完成后，重复步骤1）步骤2）的操作过程，~以实现脱焦反应的连续稳定进行。
[0017] 进一步地，步骤2）中，所述生物质为农业废弃物或生活垃圾，所述农业废弃物为木屑、秸秆中的至少一种。
[0018] 进一步地，所述熔盐为LiCl、NaCl、KCl、ZnCl2、Li2CO3、Na2CO3、K2CO3中的一种或几种的混合物，优选为Li2CO3、Na2CO3和K2CO3的混合物。
[0019] 进一步地，脱焦反应的温度为300-1050℃，优选为750-800℃。
[0020] 本实用新型的有益效果是：
[0021] 1）本实用新型利用熔盐体系高导热性、高
比热容、高
稳定性的优点替代常规二次裂解，泡罩式反应器大大增加了反应
接触面积，高温熔盐层又能够很好地催化裂解焦油，增加气体产量，提高热值，减少焦油产量。同时，由于高温熔盐层具有可长效循环使用特性，避免了常规二次裂解反应中催化剂使用寿命不佳的问题。该装置具有成本更低、控温方便精确、结构大小可根据实际情况调节、焦油脱除率高、节能环保、无二次污染问题、清洁维护简单便捷等优点，适用于生物质气化装置且可以直接加装与大多数已有装置的后续工段。熔盐泡罩反应器内的泡罩为倒喇叭口形状，能够有效防止倒吸，排气齿缝为长条形，允许气体流速范围宽。
[0022] 2）本实用新型熔盐脱除生物质热解气中焦油的方法中，将生物质气化产生高温的焦油气不经冷却直接通入熔盐泡罩除焦装置内，所述高温的焦油气首先经过加热夹套加热保温（防止焦油冷凝，堵塞管路），而后经气体缓冲罐，通入熔盐泡罩反应器内，在熔盐泡罩反应器中，气体以鼓泡形式与高温的熔盐层接触反应，其中焦油气中的焦油充分裂解为小分子气体和炭，脱焦反应生成的气体排出至后续工段；长期使用结束后，熔盐层中积炭加剧，影响脱焦效率，可在高温下通入空气或氧气，燃烧除炭。通过本实用新型的方法，生物质气化产生高温的焦油气进行脱焦反应，其焦油脱除率均可达到95%以上。
[0023] 3）本实用新型的装置结构中，保温层、空气隔热层减少装置热量散失的同时提高人员使用过程中的安全性。装置核心熔盐泡罩反应器采用泡罩形式处理焦油气，以高温熔盐层替代常规液相反应处理通过熔盐层的焦油气；高温熔盐体系具有高导热性、高比
热容、高稳定性、高流动性、优异的脱羧效果等优点，可以作为高效
传热介质和催化剂与焦油气充分接触反应促进焦油分解，降低产物酸性，增大气体产量，提高热值等，而倒喇叭结构泡罩有利于焦油气更好地分散于熔盐层中，提高反应接触面积的同时具有允许气体流通量变化范围宽、减小倒吸几率等优点。该装置中，熔盐原料选用Li2CO3、Na2CO3和K2CO3的混合盐，不同比例的混盐具有不同的熔点和分解温度以及成本，其比例可根据实际情况选择。同时，相关研究表明，
碱金属熔盐对于焦油的裂解具有极强的催化作用和脱羧作用，有利于增加气体产量、提高热值、减少焦油累积、增长管路寿命、减少环境污染等问题。
附图说明
[0024] 图1为熔盐脱除生物质热解气中焦油的方法流程示意图；
[0025] 图2为电加热式熔盐泡罩除焦装置的结构示意图；
[0026] 图3为烟道气加热式熔盐泡罩除焦装置的结构示意图；
[0027] 图4为熔盐泡罩反应器和气体缓冲罐之间的结构示意图；
[0028] 图中：1-焦油气进气管，2-辅助进气管，3-出气口，4-加热夹套，5-保温层，6-空气隔热层，7-侧方热电偶，8-侧方热电偶，9-气体缓冲罐，10-熔盐泡罩反应器，11-泡罩升气管，12-泡罩。
具体实施方式
[0029] 下面结合具体
实施例对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。
[0030] 实施例：对照图1 4~
[0031] 一种熔盐脱除生物质热解气中焦油的装置（也称为熔盐泡罩除焦装置），包括生物质气化装置、内部盛有熔盐的熔盐泡罩反应器10、设置于熔盐泡罩反应器10上的出气管3、设置于熔盐泡罩反应器10下方的气体缓冲罐9以及用于对熔盐泡罩反应器10和气体缓冲罐9进行同时加热的加热保温装置，熔盐泡罩反应器10上的出气管3通过管路外接有冷凝装置和集气装置，以便对经出气管3排出的反应后的气体进行冷凝收集。所述熔盐泡罩反应器10内部底壁固定设置有泡罩升气管11和泡罩12，所述泡罩升气管11顶端位于熔盐液面以上，泡罩12设置于泡罩升气管11外侧且泡罩升气管11顶端与泡罩12顶部内壁之间设有空隙，所述泡罩12下部沿圆周均匀间隔设置若干等高的排气齿缝，且所述排气齿缝位于熔盐液面以下（泡罩12为倒喇叭口形状，所述排气齿缝为长条形结构）。所述泡罩升气管11底端从熔盐泡罩反应器10底部伸出并与气体缓冲罐9顶部通接，所述气体缓冲罐9上设置有焦油气进气管1以及用于通入O2或N2的辅助进气管2，气体缓冲罐9通过所述焦油气进气管1与生物质气化装置的出气口连接，由此所述生物质气化装置的出气口通过气体缓冲罐9与泡罩升气管
11相通。
[0032] 对照图2和图3，加热保温装置包括加热夹套4、保温层5以及空气隔热层6，所述熔盐泡罩反应器10侧部外侧和气体缓冲罐9侧部外侧一并依次套接有所述加热夹套4、保温层5和空气隔热层6，以便同时对熔盐泡罩反应器10和气体缓冲罐9进行加热保温；所述熔盐泡罩反应器10顶部和气体缓冲罐9底部均设置有保温层5（熔盐泡罩反应器10上部及气体缓冲罐9下部可为
法兰设计，以便有利于定期开启、清理和更换熔盐）。
[0033] 为了较精准的检测熔盐的温度及气体缓冲罐9内的气体温度，本实用新型的装置还包括第一热电偶7和第二热电偶8，所述第一热电偶7的测温端伸入至熔盐泡罩反应器10内部的熔盐内，所述第二热电偶8的测温端伸入至气体缓冲罐9内部。
[0034] 加热夹套4为夹层套管时，所述夹层套管上端设置有烟道气进口且夹层套管下端设置有烟道气出口；当加热夹套4采用电加热套进行电加热式升温时，本实用新型的装置结构如图2所示；当加热夹套4采用夹层套管进行烟道气加热式升温时，本实用新型的装置结构如图3所示，通过向夹层套管内通入高温的烟道气进行加热升温（对照图3，由于夹层套管上端通入热烟道气，热烟道气初始通入夹层套管内时的温度较高）。所述焦油气进气管1的一端设于加热夹套4内侧并与气体缓冲罐9上部连接（即焦油气进气管1的一端贴合设置于加热夹套4与气体缓冲罐9之间），所述辅助进气管2的一端设于加热夹套4内侧并与气体缓冲罐9上部连接（即辅助进气管2的一端贴合设置于加热夹套4与气体缓冲罐9之间），以对焦油气进气管1和辅助进气管2进行一定程度的预热。
[0035] 熔盐脱除生物质热解气中焦油的方法流程示意图如图1所示。
[0036] 本申请基于上述熔盐泡罩除焦装置，公开一种焦油处理工艺，该工艺包括如下步骤：
[0037] 步骤S1：向熔盐泡罩反应器10内加入一定质量比的Li2CO3、Na2CO3和K2CO3混合盐，密封装置并连接气体管路；通过调节外接
控制器控制电加热式加热夹套4，使熔盐泡罩反应器10以15-20℃/min升温速率加热至750℃以上，气体缓冲罐9达到500℃以上；打开辅助进气管2，以1-2L/min通气速率吹扫氮气15-20min，保证装置无氧氛围；保持恒温25-35min；
[0038] 步骤S2：打开焦油气进气管1，调节气体至适宜流量；
[0039] 步骤S3：高温的焦油气经预热达到气体缓冲罐9，后经泡罩升气管进入熔盐泡罩反应器，通过高温的熔盐层反应分解后，气体经出气口3进入后续冷凝集气装置。
[0040] 基于上述焦油尾气脱焦工艺，本申请公开如下实施例：
[0041] 实施例1：后接于中型生物质气化装置尾端
[0042] 可采用如图2所示结构的装置进行加热反应，由于熔盐的导热性能大于气体，所以第一热电偶7检测的熔盐温度要比第二热电偶8检测的气体缓冲罐9内气体温度大。
[0043] 连接以秸秆为原料的中型生物质气化装置出气口与熔盐热解尾气脱焦装置焦油气进气管；向熔盐泡罩反应器10内加入质量比为1:1:1.3的Li2CO3、Na2CO3和K2CO3混合熔盐并密封装置；控制加热夹套4，使熔盐泡罩反应器10内熔盐温度以20℃/min升温速率加热至800℃，气体缓冲罐9内气体温度达到550℃；待混合熔盐完全融化后打开辅助进气管2，以
1.5L/min通气速率吹扫氮气20min，保证装置无氧氛围；保持恒温30min后停止通入氮气，开启中型生物质气化装置并进料反应，中型生物质气化装置将秸秆气
化成焦油气，气化所产生的气体和未冷凝的焦油依次经过焦油气进气管1、气体缓冲罐9进入熔盐泡罩反应器10进行脱焦反应，最后经出气口3排出至后续工段。检测结果表明，与单纯使用中型生物质气化装置相比，本实用新型通过中型生物质气化装置与熔盐脱除生物质热解气中焦油装置联用，连续脱焦反应20小时内，脱焦效率保持稳定，检测结果表明：焦油产率减少95%以上，气体产量增加15%以上。
[0044] 实施例2：熔盐热解尾气脱焦装置的清理与维护
[0045] 实施例1连续脱焦反应120小时后，检测结果表明脱焦效率有所下降，维持熔盐泡罩反应器10与气体缓冲罐9温度不变，关闭焦油气进气管1，打开辅助通气管2通入适量氮气吹扫后，通入空气并调节气体流速至适宜，反应除去装置内部积碳直至尾气中CO和CO2总浓度降至3%以下。然后重复脱焦反应，实验结果表明脱焦效率接近于实施例1的反应结果，即焦油产率减少95%以上，气体产量增加15%以上，说明通过燃烧除炭实现了熔盐的再生。
[0046] 本
说明书所述的内容仅仅是对实用新型构思实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式。
