射手陳曉曉 2015-04-10

解決焦油的方法

1，水洗，噴淋，生物質過濾。

且不說水洗會二次汙染，參與過濾的生物質需經常更換，就說這套淨化設施的成本，和需要二次動力就阻礙了戶用秸杆汽化爐的發展。有說用離心式引風機能解決二次動力，以便完成水洗，試問：80瓦以下的引風機能配套嗎，說是80瓦，在負荷時100瓦也要多，況且單一水洗根本不能完全解決焦油問題，還要有旋風除塵，低溫過濾，等一系列方法。所以該方法只適合大型集中供氣系統。

2。 高溫裂解

每個秸杆汽化爐都有4個反應層，乾燥，裂解，還原，氧化〈燃燒〉。為什麼我們的汽化爐產的氣不純淨，含大量的焦油，水呢？不是我們的爐子沒有還原反應層，而是氣體在還原層停留的時間太短，溫度有太低，滿足不了完全還原條件而已。

現重點說還原反應：在還原層已沒有氧氣的存在，在燃燒反應中生成的二氧化碳在這裡同碳，水蒸汽發生還原反應，生成一氧化碳和氫氣這些可燃氣體，還原層的主要產物為一氧化碳，氫氣，這些熱氣體同燃燒層生成的部分熱氣體進入裂解層。由於還原反應是吸熱反應，在這裡溫度減低到700度左右。由於水和碳的反應是可逆反應，溫度低於700度時，水蒸汽與碳的反應速度極為緩慢，在400度時幾乎沒有反應發生，只有在800度開始，反映才會有明顯增加。熱解過程包含許多複雜的反應，250度時的主要產物是co2，co，h2o，焦碳。400度時又發生一些反應，生成co2，co，h2o，h2，ch4，焦碳，焦油。溫度繼續生高到800度並有足夠的停留時間時，出現二次反應，既：還原反應。水和碳反應生成一氧化碳和氫氣，焦油裂解為氫，甲烷，輕脛類可燃氣體和碳。溫度升到1000度時，還原速度達到頂峰，只須1秒時間。

目前我們的秸杆汽化爐產的氣不純淨，不易點燃，就是這個還原反應的條件達不到，二次汙染不說，氣的熱值也不高，所以戶用秸杆汽化爐要在結構上變化滿足還原反應的條件，產的氣就是永不冷凝的，純淨的熱值高的可燃氣體。並不象有些人說的焦油和水是世界難題。

高溫裂解一論中指出：焦油，水的排放不僅二次汙染，還降低了可燃氣體的含量。下吸式汽化爐也僅僅是少部分解決了該問題，它還需配備淨化裝置。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》，才能達到，所以，高溫裂解在理論上成立，在實驗室也能達到理想效果，但，在實際的生產，加工，推廣，老百姓應用中達不到理想效果。為解決高溫的瓶頸，採用催化裂解。

催化裂解就是在還原反應過程中加入催化劑，參與還原反應。關於催化裂解的反應機理很複雜，不在贅述。單說這催化裂解技術的應用：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，焦油裂解效率達百分之99，而在還原層的溫度剛好滿足催化裂解所需溫度。就是說催化裂解也需要高溫，不過是利用自供熱系統而已。並不是象某些人說的低溫裂解，在外接淨化器內填充催化劑來裂解，這理論純屬忽悠，充其量不過是化學分解而已，與降溫冷凝排焦並無二致。催化裂解在750度溫度以下並不能實現。

3。催化裂解

焦油含量在0。 02-0。 05g/m，（標準狀態下）範圍內是可以接受的，但以目前的氣化技術分析，在沒有采用專門的焦油裂解裝置情況下，大部分氣化工藝中原始氣體中焦油含量在2一50g/m3之間，淨化系統的淨化效果至少需要99％一99。9%才能達到氣化要求，所以單一任何一種除焦過程很難滿足氣化工藝的要求，需要採用多淨化過程相結合的除焦除塵工藝。

以目前的除焦技術看，水洗除焦法存在能量浪費和二次汙染現象，淨化效果只能勉強達到內燃機的要求；熱裂解法在1100℃以上能得到較高的轉換效率，但實際應用中實現較困難；催化裂解法可將焦油轉化為可燃氣，既提高系統能源利用率，又徹底減少二次汙染，是目前較有發展前途的技術。

①焦油催化裂解的原理。儘管在生物質氣化過程中採取各種措施控制焦油的產生，但實際上氣體中焦油的含量仍遠遠超出應用允許的程度，所以對氣體中的焦油進行處理，是有效利用燃氣必不可少的過程，其中焦油的催化裂解是最有效、最先進的辦法。以往簡單的水洗或過濾等辦法，只是把焦油從氣體中分離出來，然後作為廢物排放，既浪費了焦油本身的能量，又會產生大量的汙染。而焦油熱裂解卻可把焦油分解為永久性氣體，與可燃氣一起被利用。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（1000-1200℃），所以實現較困難。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750一900℃），並提高裂解的效率，使焦油在很短時間內裂解率達99%以上。

焦油的成分影響裂解的轉化過程，但不管何種成分，裂解的最終產物與氣化氣體的成分相似，所以焦油裂解對氣化氣體質量沒有明顯影響，只是數量有所增加。對大部分焦油成分來說，水蒸氣在裂解過程中有關鍵的作用，因為它能和某些焦油成分發生反應，生成CO和H2等氣體，既減少炭黑的產生，又提高可燃氣的產量。

②催化劑的特點及選擇。生物質焦油催化裂解原理與石油的催化裂解相似，所以關於催化劑的選用可從石油工業中得到啟發。但由於焦油催化裂解的附加值小，其成本要求很低才有實際意義。所以人們除利用石油工業的催化劑外，還大量研究了低成本的材料，如石灰石，石英砂和白雲石等天然產物。

③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，還必須有嚴格的工藝條件口和其他催化過程一樣，影響催化效果最重要因素有溫度和接觸時間，所以其工藝條件也是根據這方面的要求來確定的。

④實現催化裂解工藝要求的關鍵。對理想的白雲石催化劑，裂解焦油的首要條件是足夠高的溫度（800℃以上），這一溫度與流化床氣化爐的執行溫度相似。有關的實驗表明，把白雲石直接加人流化床氣化爐中對焦油有一定的控制效果，但並不能完全解決問題。這主要是由於氣化爐中焦油與催化劑的接觸並不充分（因為焦油的產生主要在加料口位置，但即使迴圈流化床，加料口以上的催化劑數量也不可能很多）。所以為了達到預期效果，氣化和焦油裂解一般要求在兩個分開的反應爐中進行，這就使實際應用出現下列難題。

a。氣化爐出口氣體的溫度己降至600℃左右，為了使裂解爐的溫度維持在800℃以上，必須外加熱源或使燃氣部分燃燒（一般燃燒份額為5%一10%），這就使氣化氣體質量變差，而且顯熱損失增加。

b。不管裂解爐採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，這就使系統更加複雜。

C。由於焦油裂解需獨立的裝置，而且由於高溫的要求，裂解裝置要連續進行（否則效率太低），這就使催化裂解技術只適於較大型的氣化系統，限制了該技術和適用性。

所以應用焦油催化裂解的關鍵，就是針對不同的氣化特點，設計不同的裂解爐，儘可能降低裂解爐的能耗並提高系統熱效率