广告传媒]北京市科技计划课题实施方案定稿

广告传媒]北京市科技计划课题实施方案定稿内容摘要：

油热裂解性质的影响：准备对不同温度对秸秆造气过程中所产焦油的裂 解特性进行单一变量实验。 据此得到热裂解率最高的反应温度，并对该温度下对应的裂解产物及产量加以分析。 （ 3） 研究 压力对焦油热裂解性质的影响：准备考察相同条件下，改变体系压力对秸秆造气过程中所产生的焦油的裂解特性的影响。 期望得到未来工艺的适宜裂解压力并对裂解产物及产量加以分析。 （ 4） 研究 炉内温度对所产焦油性质的影响：通过对进出气化炉的物质进行分析，可以发现，进料中的纤维素中 O 元素含量较高，但是由于反应过程中温度较高，纤维素中的 C— O 键不断断裂，游离的 O 原子又与产生的可燃气 H2 反应生成水，同时高温下 ，更加有利于聚合、环化这样生成焦油的反应的进行。 由此可见，炉内过高的温度在降低气化效率的同时也提高整个系统焦油含量。 准备考察相同条件下，不同气化炉温度对出炉气体中所携带焦油的含量的影响，并对焦油的构成及产量进行分析，最终得到新型气化炉的适宜气化温度。 （ 5） 研究 炉内压力对所产焦油性质的影响：准备对不同压力下炉内压力对所产焦油的性质进行单变量实验。 据此得到最佳炉内压力，以实现气化率最大化。 （ 6） 研究 气化炉结构对气化过程所产焦油性质的影响：据调查，现有秸秆造气炉大部分采用直接燃烧造气方式，该方式虽然较为简便， 但是由于鼓入空气携带的大量 N2 带走大量热，这不利于秸秆的造气反应，而有利于一些副产焦油的反应发生。 13 现有秸秆气化流程中，气化炉出口气体先经过冷却设备冷却，再进入除焦油设备。 由此分析，冷却系统的燃气不但需要大量冷却水进行冷却，且出冷却系统的燃气也携带了大量的水分，这样的燃气进入除焦油设备必然导致设备效率低下，最终导致了焦油在管道内的累积。 本项目准备通过研究，研制一种新型的气化炉。 （ 7） 研究 气化炉结构对系统气化率的影响：气化炉出口温度仍然较高，在这样的高温下，大部分焦油分子主要以气态存在，旋分只能将少部分以液态 形式存在的焦油分子与燃气进行分离，而对其余焦油分子无能为力，这部分焦油分子夹杂在燃料气中，随着温度的降低，慢慢的沉积在输气管道上，造成了堵塞。 准备对新炉型与旧炉型在相同条件下反应所得可燃气体产率进行分析，并综合其所产焦油数据，进行对比筛，最终获得新炉型的优化指标。 （ 8） 研究 温度对气化过程副产酸性气体性质的影响：准备在相同条件下，通过分析不同气化炉温度下，气化过程副产酸性气体的性质。 据此得到温度与副产酸性气体性质之间的一些规律。 （ 9） 研究 压力对气化过程副产酸性气体性质的影响：准备对气化炉炉压对气化过程副产 的酸性气体性质进行评价分析。 并综合温度的影响，对不同反应条件下的酸性气体对管道的腐蚀程度作出评价。 （ 10） 研究 秸秆量 /进气量对气化过程焦油产量及气化率的影响：准备考察不同秸秆量 /进气量条件下，气化过程所副产焦油的量，以及它对秸秆气化率的影响，为未来的新工艺流程提供可靠的优化数值。 、新工艺与现有工艺效果比较 : 表 1 新技术 、改造技术 与现有技术有关指标比较 现有技术 新技术 改造 技术 秸秆裂解率 （ m%） % % % 秸秆有氧燃烧率 （ m%） % % % 对于新技术与改造 技术，由于对换热系统增设或改造，能量利用更加充分，从而降低了进料秸秆中发生有氧燃烧的量， 进 而增加了秸秆的裂解量 ， 秸秆裂解量的提高导致燃气产量和 燃 气热值的增加。 14 表 2 新技术、改造 技术与现有技术裂解产物组成对比 物质 N2 CO H2 CO2 O2 CH4 C2H4 C3H6 C15 C25 组成（新技术） V% % % % % % % % % % % 组成（改造 技术）V% % % % % % % % % % % 组成（现有） V% % % % % % % % % % % 随着秸秆裂解量的提高，裂解气中小分子可燃烃的产率都将提高，这些可燃物产率的提高可以大幅增加整个燃气系统燃气热值。 若以 1Nm3燃气计算，新技术所产燃气热值为 9182KJ，改进技术所产燃气热值 8342KJ，而现有技术所产燃气热值为6846KJ，燃气热值分别 提高 %、 %。 五 、课题技术路线与实施方案 （一）、 秸秆气化 过程中焦油处理 新 工艺研究 急冷吸收稳定系统用户 气罐搅笼气化裂解设备油气分离系统除酸除臭器换热秸秆气化除焦油新工艺示意图空气 ： 1) 急冷技术：将气化裂解设备中产出来的高温混合气体，急速冷却，使部分的遇冷 15 凝液返回至气化裂解设备中；这个措施大幅度的降低了后面混合气体产物堵塞管道的可能性，同时减少了混合气体中烯烃发生聚合反应的几率，增加了混合气体中的 C1~C4含量，减少了焦油的生成； 2) 换热技术：将送入气化裂解的空气和原料，同气化裂解设备顶部产出的高温混合气体进行换热，降低了热损失，能量利 用率大幅度增加，同时提高了秸秆裂解率，降低了秸秆有氧燃烧率，大幅度的增加了可燃气体的燃烧热值； 3) 油气分离技术：将混合气体通过油气分离系统分离出气体和焦油，将焦油从混合气体中分离出来；这样大幅度的降低了混合气体中焦油的含量，同时为下一步的吸收稳定系统提供了优质的吸附剂； 4) 吸收稳定技术：用油气分离系统中得到的焦油作为返洗液，对分离得到的混合气体进行吸收稳定操作；经过吸收稳定系统，混合气体中的 C5+焦油大幅度降低，避免了混合气体中 C5+焦油含量过高导致的一系列堵塞现象；且吸收稳定系统中得到的焦油被送回气化裂解设备 中；提高了裂解剩余焦油的利用，降低了焦油的二次污染，同时也提高了焦油的脱除率； 5) 溶剂除酸除臭技术：从吸收稳定系统中返洗得到的混合气体进入除酸除臭器中，大大降低整个系统的酸性气体和有毒气体含量，为混合气体合格出装置提供了保证。 ： 1) 原料进料： 将秸秆加入 搅笼，搅拌粉碎 至合适的粒度后，混合空气经过换热， 送入气化 裂解设备 中 气化 燃烧 裂解； 2) 气化裂解设备 ：在气化 裂解设备 中，通入空气， 秸秆 被点燃后，气化 裂解 设备温度不断升高；不断调节和改变空气的进量， 保证 气化 设备 温度在 1000℃ 以 下， 从而 减少大量焦油生成； 3) 急冷换热系统：从气化裂解设备顶部采出高温混合气体，通过急冷后，再与通入气化裂解设备里的空气和原料换热；得到热源的空气和原料进入气化裂解设备中；被冷却的高温混合气体被送入油气分离系统里进行气液两相的分离； 4) 油气分离系统：所述的油气分离系统上部排出的不凝气体被送入吸收稳定系统，油气分离系统底部采出的凝液作为返洗液送入到吸收稳定系统中；所述 凝液 的 主要成分是焦油，大部分的焦油分离 使可 燃气的质量 大幅度提高 ； 16 5) 吸收稳定系统：不凝气体中残存的焦油组分随同 C5+焦油返洗液从吸收稳定系统底部排出，并被返送回气化裂解设备中进行 进一步的裂解；而混合气体从吸收稳定系统顶部收集到，并被送入除酸除臭器中； 6) 除酸除臭器 ：在 除酸除臭器 中， 除酸除臭液 将混合气体中易溶于水的有害气体包括： SO H2S 等洗脱 ；最后 除酸除臭器 顶 部 产出高质量的混合气体，底 部 采集出 除酸除臭液 ；所得到的 除酸除臭液进入 除酸除臭 液池， 在 除酸除臭 池中， 除酸除臭液 经过加工后，再次由泵送入 除酸除臭器 中 循环使用 ； 7) 后续操作：在 除酸除臭器 顶 部 收集到的混合气体，可直接泵入气罐中，供客户使用。 （二）、 气化炉技术改造 流程 空气换热除酸除臭器油气分离系统气化设备搅笼气罐用户吸收稳定系统急冷秸秆气化改造工艺示意图 ： 1) 增加急冷技术：相比于原工艺，将气化设备中产出来的高温混合气体，急速冷却，使部分的遇冷凝液返回至气化设备中；可降低了后面混合气体产物堵塞管道的可能性；同时减少了混合气体中烯烃发生聚合反应的几率，增加了混合气体中的C1~C4含量，减少了焦油的生成； 2) 增加换热技术：相比于原工艺，将送入气化设备的空气和原料，同气化设备顶部产出的高温混合气体进行换热，降低了热损失，能量利用率大幅度增加，同时提高了秸秆裂解率，降低了秸秆有氧燃烧率，大幅度的增加了可燃气体的燃烧热值； 3) 增加油气分离技术：相比于原工艺， 将混合气体通过油气分离系统分离出气体和焦油，将焦油从混合气体中分离出来；这样大幅度的降低了混合气体中焦油的含量，同时为下一步的吸收稳定系统提供了优质的吸附剂； 17 4) 增加吸收稳定技术：相比于原工艺相中的水洗系统，用油气分离系统中得到的焦油作为返洗液，对分离得到的气体进行吸收稳定操作；经过吸收稳定系统，混合气体中的 C5+焦油大幅度降低，避免了混合气体中 C5+焦油含量过高导致的一系列堵塞现象；也提高了焦油的脱除率，也减少了系统的用水量，降低了成本。 5) 增加溶剂除酸除臭技术：相比于原工艺，从吸收稳定系统中返洗得到的混合气 体进入除酸除臭器中，大大降低整个系统的酸性气体和有毒气体含量，减小了酸性气体对管道及设备的腐蚀，为混合气体合格出装置提供了保证。 6) 取消现有水洗工艺：将现有的水洗工艺改为油洗工艺，不仅降低了系统的水消耗量，还提高了裂解剩余焦油的利用，降低了焦油的二次污染。 同时也提高了焦油的脱除率。 ： 1) 原料进料： 将秸秆加入 搅笼，搅拌粉碎 至合适的粒度后，混合空气经过换热， 送入 气化设备 中 气化 燃烧 裂解； 2) 气化设备 ：在 气化设备 中，通入空气， 秸秆 被点燃后， 气化 设备温度不断升高；不断调节和改变空气的进量， 保证 气化 设备 温度在 1000℃ 以 下， 从而 减少大量焦油生成； 3) 急冷换热系统：从气化设备顶部采出高温混合气体，通过急冷后，再与通入气化设备里的空气和原料换热；得到热源的空气和原料进入气化设备中；被冷却的高温混合气体被送入油气分离系统里进行气液两相的分离； 4) 油气分离系统：所述的油气分离系统上部排出的不凝气体被送入吸收稳定系统，油气分离系统底部。