焦油催化裂化

1、生物質(zhì)氣化裂解法處理焦油的方法解決焦油的3種方法，水洗，噴淋，生物質(zhì)過(guò)濾。水洗：且不說(shuō)水洗會(huì)二次污染，參與過(guò)濾的生物質(zhì)需經(jīng)常更換，就說(shuō)這套凈化設(shè) 施的成本，和需要二次動(dòng)力就阻礙了戶用秸桿汽化爐的發(fā)展。有說(shuō)用離心式引風(fēng) 機(jī)能解決二次動(dòng)力，以便完成水洗，試問(wèn)：80瓦以下的引風(fēng)機(jī)能配套嗎，說(shuō)是 80瓦，在負(fù)荷時(shí)100瓦也要多，況且單一水洗根本不能完全解決焦油問(wèn)題，還 要有旋風(fēng)除塵，低溫過(guò)濾，靜電除焦等一系列方法。所以該方法只適合大型集中 供氣系統(tǒng)。高溫裂解：每個(gè)秸桿汽化爐都有4個(gè)反應(yīng)層，干燥，裂解，還原，氧化燃燒。為什么我們的汽化爐產(chǎn)的氣不純凈，含大量的焦油，水呢？不是我們的爐子沒(méi) 有還原反應(yīng)層，而

2、是氣體在還原層停留的時(shí)間太短，溫度又太低，滿足不了完全 還原條件而已。還原反應(yīng)：在還原層已沒(méi)有氧氣的存在，在燃燒反應(yīng)中生成的二氧化碳在這里 同碳，水蒸汽發(fā)生還原反應(yīng)，生成一氧化碳?xì)錃膺@些可燃?xì)怏w，還原層的主要產(chǎn) 物為一氧化碳，氫氣，這些熱氣體同燃燒層生成的部分熱氣體進(jìn)入裂解層。由于 還原反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，在這里溫度減低到700度左右。由于水和碳的反應(yīng)是可逆 反應(yīng)，溫度低于700度時(shí)，水蒸汽與碳的反應(yīng)速度極為緩慢，在400度時(shí)幾乎沒(méi) 有反應(yīng)發(fā)生，只有在800度開始，反映才會(huì)有明顯增加。熱解過(guò)程包含許多復(fù)雜 的反應(yīng)，250度時(shí)的主要產(chǎn)物是co2,co,h2o,焦碳。400度時(shí)又發(fā)生一些反應(yīng)， 生成c

3、o2,co,h2o,h2,ch4,焦碳，焦油。溫度繼續(xù)生高到800度并有足夠的停留 時(shí)間時(shí)，出現(xiàn)二次反應(yīng)，既：還原反應(yīng)。水和碳反應(yīng)生成一氧化碳和氫氣，焦油 裂解為氫，甲烷，輕脛?lì)惪扇細(xì)怏w和碳。溫度升到1000度時(shí)，還原速度達(dá)到頂 峰，只須1秒時(shí)間。目前我們的秸桿汽化爐產(chǎn)的氣不純凈，不易點(diǎn)燃，就是這個(gè)還原反應(yīng)的條件 達(dá)不到，二次污染不說(shuō)，氣的熱值也不高，所以戶用秸桿汽化爐要在結(jié)構(gòu)上變化 滿足還原反應(yīng)的條件，產(chǎn)的氣就是永不冷凝的，純凈的熱值高的可燃?xì)怏w。并不 象有些人說(shuō)的焦油和水是世界難題。高溫裂解一論中指出：焦油，水的排放不僅 二次污染，還降低了可燃?xì)怏w的含量。下吸式汽化爐也僅僅是少部分解決了該

4、問(wèn) 題，它還需配備凈化裝置。上吸的就不要再提拉。原因就是在還原層的裂解溫度 不夠。高溫裂解需要1000-1200度的高溫。這溫度只有在氧化層燃燒層，才 能達(dá)到，所以，高溫裂解在理論上成立，在實(shí)驗(yàn)室也能達(dá)到理想效果，但，在實(shí) 際的生產(chǎn)，加工，推廣，老百姓應(yīng)用中達(dá)不到理想效果。催化裂解：為解決高溫的瓶頸，采用催化裂解。催化裂解就是在還原反應(yīng)過(guò)程中加入催化劑，參與還原反應(yīng)。關(guān)于催化裂解 的反應(yīng)機(jī)理很復(fù)雜，不在贅述。單說(shuō)這催化裂解技術(shù)的應(yīng)用：使用催化劑的最大 目的是：把裂解還原的溫度降低拉，就是說(shuō)焦油在催化劑的作用下，只需750 度的高溫就開始急劇裂解，焦油裂解效率達(dá)百分之99，而在還原層的溫度剛好

5、滿足催化裂解所需溫度。就是說(shuō)催化裂解也需要高溫，不過(guò)是利用自供熱系統(tǒng)而 已。并不是象某些人說(shuō)的低溫裂解，在外置凈化器內(nèi)填充催化劑來(lái)裂解，這理論 純屬忽悠，充其量不過(guò)是化學(xué)分解而已，與降溫冷凝排焦并無(wú)二致。催化裂解在 750度溫度以下并不能實(shí)現(xiàn)。催化裂解焦油含量在0. 02-0. 05g/m，(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) 下)范圍內(nèi)是可以接受的，但以目前的氣化技術(shù)分析，在沒(méi)有采用專門的焦油裂 解設(shè)備情況下，大部分氣化工藝中原始?xì)怏w中焦油含量在2 一 50g/m3之間，凈 化系統(tǒng)的凈化效果至少需要99% 99.9%才能達(dá)到氣化要求，所以單一任何一種 除焦過(guò)程很難滿足氣化工藝的要求，需要采用多凈化過(guò)程相結(jié)合的除焦除塵

6、工 藝。以目前的除焦技術(shù)看，水洗除焦法存在能量浪費(fèi)和二次污染現(xiàn)象，凈化效果 只能勉強(qiáng)達(dá)到內(nèi)燃機(jī)的要求;熱裂解法在1100C以上能得到較高的轉(zhuǎn)換效率，但 實(shí)際應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)較困難;催化裂解法可將焦油轉(zhuǎn)化為可燃?xì)?，既提高系統(tǒng)能源利 用率，又徹底減少二次污染，是目前較有發(fā)展前途的技術(shù)。焦油催化裂解的原理。盡管在生物質(zhì)氣化過(guò)程中采取各種措施控制焦油的產(chǎn)生，但實(shí)際上氣體中焦 油的含量仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出應(yīng)用允許的程度，所以對(duì)氣體中的焦油進(jìn)行處理，是有效利 用燃?xì)獗夭豢缮俚倪^(guò)程，其中焦油的催化裂解是最有效、最先進(jìn)的辦法。以往簡(jiǎn) 單的水洗或過(guò)濾等辦法，只是把焦油從氣體中分離出來(lái)，然后作為廢物排放，既 浪費(fèi)了焦油本身的能量

7、，又會(huì)產(chǎn)生大量的污染。而焦油熱裂解卻可把焦油分解為 永久性氣體，與可燃?xì)庖黄鸨焕?。所以它既減少了焦油含量，又利用了焦油中 的能量。但熱裂解需要很高的溫度(1000-1200C)，所以實(shí)現(xiàn)較困難。催化裂解 利用催化劑的作用，把焦油裂解的溫度大大降低（約750 一 900C）,并提高裂解 的效率，使焦油在很短時(shí)間內(nèi)裂解率達(dá)99%以上。焦油的成分影響裂解的轉(zhuǎn)化過(guò)程，但不管何種成分，裂解的最終產(chǎn)物與氣化 氣體的成分相似，所以焦油裂解對(duì)氣化氣體質(zhì)量沒(méi)有明顯影響，只是數(shù)量有所增 加。對(duì)大部分焦油成分來(lái)說(shuō)，水蒸氣在裂解過(guò)程中有關(guān)鍵的作用，因?yàn)樗芎湍?些焦油成分發(fā)生反應(yīng)，生成CO和H2等氣體，既減少炭黑的

8、產(chǎn)生，又提高可燃?xì)?的產(chǎn)量。催化劑的特點(diǎn)及選擇。生物質(zhì)焦油催化裂解原理與石油的催化裂解相似， 所以關(guān)于催化劑的選用可從石油工業(yè)中得到啟發(fā)。但由于焦油催化裂解的附加值 小，其成本要求很低才有實(shí)際意義.所以人們除利用石油工業(yè)的催化劑外，還大 量研究了低成本的材料，如石灰石，石英砂和白云石等天然產(chǎn)物。焦油催化裂解的工藝條件。焦油催化裂解除要求合適的催化劑外，還必須 有嚴(yán)格的工藝條件口和其他催化過(guò)程一樣，影響催化效果最重要因素有溫度和接 觸時(shí)間，所以其工藝條件也是根據(jù)這方面的要求來(lái)確定的。實(shí)現(xiàn)催化裂解工藝要求的關(guān)鍵。對(duì)理想的白云石催化劑，裂解焦油的首要 條件是足夠高的溫度（800C以上），這一溫度與流

9、化床氣化爐的運(yùn)行溫度相似。 有關(guān)的實(shí)驗(yàn)表明，把白云石直接加人流化床氣化爐中對(duì)焦油有一定的控制效果， 但并不能完全解決問(wèn)題。這主要是由于氣化爐中焦油與催化劑的接觸并不充分 （因?yàn)榻褂偷漠a(chǎn)生主要在加料口位置，但即使循環(huán)流化床，加料口以上的催化劑 數(shù)量也不可能很多）。所以為了達(dá)到預(yù)期效果，氣化和焦油裂解一般要求在兩個(gè)分開的反應(yīng)爐中進(jìn) 行，這就使實(shí)際應(yīng)用出現(xiàn)下列難題。氣化爐出口氣體的溫度己降至600C左右，為了使裂解爐的溫度維持在800C 以上，必須外加熱源或使燃?xì)獠糠秩紵ㄒ话闳紵蓊~為5% 10%），這就使氣化 氣體質(zhì)量變差，而且顯熱損失增加。不管裂解爐采用固定床還是流化爐，氣化氣體中灰分或炭粒都有可能引起裂 解爐進(jìn)口堵塞。所以裂解爐和氣化爐之間需增加氣固分離口裝置，但不能使氣體 溫度下降太多