秸秆汽化中焦油处理

一   秸杆汽化燃气含有大量的气态焦油，气态水，焦油在300度以下开始凝结析出，随着管道的延长，温度的逐渐降低，大量焦油和水蒸汽混合，凝结，最终堵塞管道。
怎样解决焦油，水目前方法有3种        
1，水洗，喷淋，生物质过滤。且不说水洗会二次污染，参与过滤的生物质需经常更换，就说这套净化设施的成本，和需要二次动力就阻碍了户用秸杆汽化炉的发展。有说用离心式引风机能解决二次动力，以便完成水洗，试问：80瓦以下的引风机能配套吗，说是80瓦，在负荷时100瓦也要多，况且单一水洗根本不能完全解决焦油问题，还要有旋风除尘，低温过滤，静电除焦等一系列方法。所以该方法只适合大型集中供气系统。
2. 高温裂解    每个秸杆汽化炉都有4个反应层，干燥，裂解，还原，氧化〈燃烧〉。为什么我们的汽化炉产的气不纯净，含大量的焦油，水呢？不是我们的炉子没有还原反应层，而是气体在还原层停留的时间太短，温度有太低，满足不了完全还原条件而已。   现重点说还原反应：在还原层已没有氧气的存在，在燃烧反应中生成的二氧化碳在这里同碳，水蒸汽发生还原反应，生成一氧化碳和氢气这些可燃气体，还原层的主要产物为一氧化碳，氢气，这些热气体同燃烧层生成的部分热气体进入裂解层。由于还原反应是吸热反应，在这里温度减低到700度左右。由于水和碳的反应是可逆反应，温度低于700度时，水蒸汽与碳的反应速度极为缓慢，在400度时几乎没有反应发生，只有在800度开始，反映才会有明显增加。热解过程包含许多复杂的反应，250度时的主要产物是co2,co,h2o,焦碳。400度时又发生一些反应，生成co2,co,h2o,h2,ch4,焦碳，焦油。温度继续生高到800度并有足够的停留时间时，出现二次反应，既：还原反应。水和碳反应生成一氧化碳和氢气，焦油裂解为氢，甲烷，轻胫类可燃气体和碳。温度升到1000度时，还原速度达到顶峰，只须1秒时间。    目前我们的秸杆汽化炉产的气不纯净，不易点燃，就是这个还原反应的条件达不到，二次污染不说，气的热值也不高，所以户用秸杆汽化炉要在结构上变化满足还原反应的条件，产的气就是永不冷凝的，纯净的热值高的可燃气体。并不象有些人说的焦油和水是世界难题。

高温裂解一论中指出：焦油，水的排放不仅二次污染，还降低了可燃气体的含量。下吸式汽化炉也仅仅是少部分解决了该问题，它还需配备净化装置。上吸的就不要再提拉。原因就是在还原层的裂解温度不够。高温裂解需要1000-1200度的高温。这温度只有在氧化层《燃烧层》，才能达到，所以，高温裂解在理论上成立，在实验室也能达到理想效果，但，在实际的生产，加工，推广，老百姓应用中达不到理想效果。为解决高温的瓶颈，采用催化裂解。   催化裂解就是在还原反应过程中加入催化剂，参与还原反应。关于催化裂解的反应机理很复杂，不在赘述。单说这催化裂解技术的应用：使用催化剂的最大目的是：把裂解还原的温度降低拉，就是说焦油在催化剂的作用下，只需750度的高温就开始急剧裂解，焦油裂解效率达百分之99，而在还原层的温度刚好满足催化裂解所需温度。就是说催化裂解也需要高温，不过是利用自供热系统而已。并不是象某些人说的低温裂解，在外置净化器内填充催化剂来裂解，这理论纯属忽悠，充其量不过是化学分解而已，与降温冷凝排焦并无二致。催化裂解在750度温度以下并不能实现。
3.催化裂解焦油含量在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。