- 文献综述(或调研报告):
- 生物质焦油处理技术的发展动态及基本状况
目前对于生物质焦油主要的处理方法有:机械/物理法和热化学法。
- 机械/物理方法
机械/物理方法应用的设备包括洗涤器、过滤器、旋风分离器和静电除尘器。这些设备目的是从产品气体中捕获焦油。大量实验证明了机械/物理方法能相当有效地去除焦油。
机械/物理方法是从产品气体中捕获机制粉煤灰或粒子,焦油去除效率也很好。通过不同的机械方法比如水洗涤器、文丘里洗涤器、旋转粒子分离器,产气中大约40%—99%焦油能够去除。设备简单,成本低廉,操作方便,适用于中、小型气化设备气化气的初级净化。然而,这些方法只是从产品气体中去除或捕获焦油,而焦油中能源丢失,且会造成二次环境污染[1]。
- 热化学法
热化学法除去除焦油主要包含热裂解法、催化裂解法、重整技术和催化燃烧(部分氧化和等离子体法只有国外少量的研究报道,目前仍处于实验研究阶段)。
热裂解法是指在生物质气化的高温(1000-1200℃)条件下,把气化过程中产生的焦油分子通过脱氢、脱烷基等反应转化为较小的气体分子,随着反应温度的升高,焦油裂解率增加。热裂解法不仅可以减少气化气中的焦油含量,还可以充分回收利用其所含能量,并且净化效率高,但焦油中芳香烃类化合物裂解需要较高的温度和较长的停留时间。
催化裂解法是通过加入一定量的催化剂,降低焦油转化所需的活化能,使焦油在较低温度下就能被裂解为较小的分子化合物。与热裂解法相比,在焦油转化率相同的情况下,催化裂解法所需的温度大幅降低,而且还能提高气体的热值。目前该方法是焦油脱除的最有效的方法之一。
重整就是在高温条件下,用适合的催化剂将气体中的焦油、甲烷以及其他的碳氢化合物转化为氢气和一氧化碳的方法。采用较多的为蒸汽重整法,在催化裂解中加入气化剂(空气,氧气,水蒸气等)进行催化重整反应,以此来调节气体产物组成,提高气体品质,进一步提高焦油转化率。水蒸气催化重整可以通过调节水蒸气的量促使反应向生成氢气的方向进行,燃气中氢含量较高,其中利用生物质焦油与水蒸气催化重整制氢是生物质焦油有效利用的常用方法。
催化燃烧是借助催化剂在低温(200-400℃)实现对有机物的完全氧化。能耗少,操作简便,安全,净化效率高[2-3]。
部分氧化部分氧化法是在低过量空气系数(lt;1)条件下脱除生物质产气中的焦油。首先,部分生物质产气在富燃料条件下通过部分氧化释放热量,而后利用高温和部分氧化后生成的自由基来脱除焦油,以使焦油(即CH-和CHO化合物)主要部分氧化为CO和H2,防止完全氧化为CO2和H2O[4]。但此方法研究较少还不是特别成熟。
- 催化氧化的基本原理
低温催化燃烧法是借助催化剂使有机物在较低温度条件下进行的无焰燃烧,完全氧化分解为二氧化碳和水蒸气,并放出大量的热能,也称为催化氧化,化学式如下:
