生物质干馏裂解处理的装置及工艺方法

摘要

本发明公开了一种生物质干馏裂解处理的装置及工艺方法，属于机械产品工业化处理装置结构及工艺的技术领域；包括输入部分，反应釜部分，控制部分和处理输出部分，利用生物质垃圾干馏裂解工艺技术，实现生产过程的能量自平衡；本发明生物质干馏裂解技术具有工艺流程短、设备少、能耗低、操作安全方便、检维修容易等优点。

主权项

一种使用生物质干馏裂解处理装置进行生物质干馏裂解处理的工艺方法，其特征在于，包括如下步骤：(一)生物质垃圾前端处理工序步骤1.登记计量由相关部门送来的生物质垃圾，进入厂区后经地磅称重计量登记后送入库房备用；步骤2.分拣破碎操作人员将送来的生物质垃圾中的大的石块、金属拣出后送入破碎机破碎，破碎后的生物质垃圾长度在150mm至500mm之间，放入生物质料仓(1)备用；步骤3.臭气、污水的收集和控制生物质垃圾堆放存储区域采用气幕和负压控制技术，使臭气不外泄，抽出的臭气引入燃烧器作为供氧使用，对生物质垃圾堆放存储过程中产生的污水通过管道收集后送入污水处理系统；(二)初始化；裂解工艺的前期初始化需要暖炉，以保证反应釜设备在受热后缓慢变形；需3‑4小时，当温度升至300℃时开始缓慢进料以实现装置热启动，当原生态的生物质垃圾进入反应釜后，逐渐加大热量，使系统渐次达到正常生产运行所需温度，并加大进料量建立热场使装置正常运行；初始化期间的启动电流来自于电网；初始化期间加热可采用以下二种方式：第一，利用前期储存于可燃气储罐(44)的裂解气燃烧加热卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜(30)；第二，燃烧外购的钢瓶液化石油气加热卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜(30)；初始化对反应釜进行梯度加热时，高温烟气的第一梯次温度是600℃，最后一个梯次温度是50‑120℃；所述第一梯次温度是指卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜(30)内的温度，所述最后一个梯次温度是指卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜(6)内的温度；(三)生物质垃圾干馏裂解生物质垃圾作为生产原料以半连续方式送入系列干馏裂解反应釜，在封闭无氧环境下采用干馏裂解技术，通过加热生物质垃圾使组成生物质垃圾的有机物大分子裂解转化为小分子的油、气、炭；该生物质垃圾干馏裂解(三)进一步包括如下步骤：(301)送料阶段，放入生物质料仓(1)的物料通过生物质料仓(1)输出端经由物料提升机(2)将物料送入料斗(3)；(302)加热阶段第一阶段加热，物料经由1#隔氧除水计量喂料阀(4)进入卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜(6)内，反应釜转速为5‑120转/分，反应釜内温度范围50‑95℃，停留时间0.5‑1个小时；第二阶段加热，物料经由2#隔氧除水计量喂料阀(12)进入卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜(14)内，反应釜内带动第一推进机构的传动轴转速为40‑60转/分，反应釜内温度范围95‑200℃，停留时间1‑1.5个小时；第三阶段加热，物料经由3#隔氧除水计量喂料阀(20)进入卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜(22)内，反应釜内带动第二推进机构的传动轴转速为40‑60转/分，反应釜内温度范围200‑450℃，停留时间1‑1.5个小时；第四阶段加热，物料经由4#隔氧除水计量喂料阀(28)进入卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜(30)内，反应釜内带动第三推进机构的传动轴转速为40‑60转/分，反应釜内温度范围450‑600℃，停留时间1‑1.5个小时；(303)处理储存阶段，处理储存阶段包括烟道尾气处理阶段，裂解气油处理阶段和炭粉处理阶段三个部分；烟道尾气处理阶段：由于冷态的有机废弃物从装置的上部往下部流动，由燃烧产生的热量及温度较高的烟道尾气由装置的下部往上部扩散，在此过程中发生充分的热交换，有机废弃物温度不断上升，并最终达到裂解所需的温度得到裂解，烟道气温度不断下降，最终排出卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜(6)时仅为50℃；其步骤为：步骤1、干馏裂解，烟道尾气由下而上依次顺序经由反应釜的4#烟道气出口(35)进入3#烟道气进口及余热利用管(26)，又从3#烟道气出口(27)进入2#烟道气进口及余热利用管(18)，再从2#烟道气出口(19)进入1#烟道气进口及余热利用管(9)，最后从1#烟道气出口(10)排出通过烟道尾气输送管道进入烟道气回用排放系统(11)内；步骤2、水相吸收，系统中用于加热的烟道尾气不直接对空排放，进入烟道气回用排放系统(11)后的烟道尾气经水相吸收后排入垃圾储存仓；裂解气油处理阶段：从反应釜中出来的裂解气经过重油固体分离器后分离得到了重质裂解油、炭渣和水；含轻质裂解油的裂解混合气再进入油气水分离罐分离后，得到了轻质裂解油、裂解气和水；重油固体分离器及油气水分离罐分离和提取裂解油、裂解气的原理为：通过降低裂解混合气的温度，使其中的水蒸气冷凝为水，油蒸汽冷凝为裂解油，剩下的不可凝气体主要为低碳的可燃气；采取的方法为：用冷却水调节和控制重油固体分离器及油气水分离罐的温度，使裂解混合气得以冷凝和分离，步骤如下：重油固体分离器操作步骤：a)、将卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜、卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜、卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜上的裂解气出气口与重油固体分离器上的裂解气进气管连接；b)、将重油固体分离器上冷却水进口与冷却水系统相连接；c)、将重油固体分离器的重质油、炭渣、污水出口与重油固体分离收集罐的进口相连接；d)、DCS集散控制系统根据重油固体分离器的温度反馈信号，调节进入重油固体分离器的冷却水温度和水量；具体过程为：将重油固体分离器的温度控制在50℃±3℃，温度传感器将温度信号传送至控制室，当温度高于50℃时，DCS集散控制系统发出控制信号，加大冷却水进水阀的阀门开度，增加冷却水的进水量，使冷却水水量从0.61立方米/秒加大到1.01立方米/秒；e)、DCS集散控制系统根据重油固体分离收集罐的料位反馈信号，开启阀门排出重质油、炭渣和污水；具体过程为：将重油固体分离收集罐的液位控制在80％±5％，液位传感器将液位信号传送至控制室，当液位超过80％时，DCS集散控制系统发出控制信号，打开重油固体分离收集罐下部的阀门，排出重质油、炭渣和污水；油气水分离罐操作步骤a)、将重油固体分离器上的裂解气出气口与油气水分离罐上的裂解气进气管连接；b)、将油气水分离罐上冷却水进口与冷却水系统相连接；c)、将油气水分离罐的轻质油输出端与轻质油储罐相连接；d)、将油气水分离罐的污水输出端与污水处理池相连接；e)、DCS集散控制系统根据油气水分离罐的温度反馈信号，调节进入油气水分离罐的冷却水温度和水量；具体过程为：将油气水分离罐的温度控制在40℃±3℃，温度传感器将温度信号传送至控制室，当温度高于40℃时，DCS集散控制系统发出控制信号，加大冷却水进水阀的阀门开度，增加冷却水的进水量，使冷却水水量从0.61立方米/秒加大到1.01立方米/秒；f)、DCS集散控制系统根据轻质油储罐的料位反馈信号，开启阀门排出轻质油；具体过程为：将轻质油储罐的液位控制在80％±5％，液位传感器将将液位信号传送至控制室，当液位超过80％时，DCS集散控制系统发出控制信号，打开轻质油储罐下部的阀门，排出轻质油；炭粉处理阶段：水下炭粉出料机操作步骤a)、将卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜上的炭粉出料口与水下炭粉出料机进口管相连接；b)、将水下炭粉出料机上的循环水进口与循环水系统相连接；c)、将水下炭粉出料机上的炭粉浆液送至炭粉堆放库储存待用；炭粉压制成型机操作步骤a)、将炭粉堆放库中的炭粉送至炭粉压制成型机上方自带小料斗；b)、打开炭粉压制成型机电源；c)、打开小料斗下部阀门；d)、炭粉压制成型机出口处收集已压制成型的炭块；e)、将炭块装入周转箱运到指定堆场，向市场销售；(304)循环使用阶段，生物质于馏裂解整个处理过程在装置启动后不需消耗外部能源，干馏裂解所需热能通过燃烧裂解气来获得，生产装置用电由裂解气所发出的电来提供；裂解气在干馏裂解过程中自用的实现步骤：A)干馏裂解混合气通过重油固体分离器后，可燃气得到初步分离；B)初步分离的可燃气经过油气水分离罐后，得到精制和提纯；C)精制提纯后的低碳可燃气进入可燃气储罐储存；D)由管道输入可燃气进口及加热系统，通过燃烧可燃气加热卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜；裂解气发电自用的实现步骤：A)干馏裂解混合气通过重油固体分离器后，可燃气得到初步分离；B)初步分离的可燃气经过油气水分离罐后，得到精制和提纯；C)精制提纯后的低碳可燃气进入可燃气储罐储存；D)由管道将低碳可燃气输入燃气发电机组，通过发电给整个生产装置提供电力；所述生物质干馏裂解处理装置，包括输入部分，反应釜部分，控制部分和处理输出部分，所述的输入部分由生物质料仓(1)，物料提升机(2)和锥状结构的料斗(3)组成，该物料提升机(2)上设置有具有提升传输功能的线性传送机构，该生物质料仓(1)位于该物料提升机(2)输入端，该料斗(3)位于该物料提升机(2)输出端，所述的输出端高于所述的输入端；该料斗(3)的底部通过法兰与所述的反应釜部分固定连接；所述的反应釜部分包括通过隔氧除水计量喂料阀连接成密封导通结构的卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜(6)、卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜(14)、卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜(22)和卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜(30)；所述的卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜(6)的釜体为中空的圆柱形结构，该釜体一端设置有1#隔氧除水计量喂料阀(4)和与釜体密封连接导通的1#进料口(5)，另一端设置有1#出料口(8)和1#烟道气进口及余热利用管(9)；沿釜体外表面紧固连接有至少一个环形齿环，该环形齿环通过齿轮与1#传动系统(7)齿轮传动连接；所述的1#隔氧除水计量喂料阀(4)的一端与所述料斗(3)的底部紧固连接，另一端与1#进料口(5)紧固连接；该卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜(6)的釜体表面设置有1#烟道气出口(10)；所述的卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜(14)的釜体为中空的圆柱形结构，该釜体一端设置有2#隔氧除水计量喂料阀(12)和与釜体密封连接导通的2#进料口(13)，另一端设置有2#出料口(16)、2#裂解气出口(17)和2#烟道气进口及余热利用管(18)；该釜体内沿轴向设置有一个通过传动轴驱动的第一推进机构，该传动轴与釜体一端机械密封连接固定，并通过齿轮与2#传动系统(15)齿轮传动连接；所述的2#隔氧除水计量喂料阀(12)的一端与所述1#出料口(8)紧固连接，另一端与2#进料口(13)紧固连接；该卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜(14)的釜体表面设置有2#烟道气出口(19)；所述的卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜(22)的釜体为中空的圆柱形结构，该釜体一端设置有3#隔氧除水计量喂料阀(20)和与釜体密封连接导通的3#进料口(21)，另一端设置有3#出料口(24)、3#裂解气出口(25)和3#烟道气进口及余热利用管(26)；该釜体内沿轴向设置有一个通过传动轴驱动的第二推进机构，该传动轴与釜体一端机械密封连接固定，并通过齿轮与3#传动系统(23)齿轮传动连接；所述的3#隔氧除水计量喂料阀(20)的一端与所述2#出料口(16)紧固连接，另一端与3#进料口(21)紧固连接；该卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜(22)的釜体表面设置有3#烟道气出口(27)；所述的卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜(30)的釜体为中空的圆柱形结构，该釜体一端设置有4#隔氧除水计量喂料阀(28)、与釜体密封连接导通的4#进料口(29)和可燃气进口及加热系统(33)，另一端设置有4#出料口(32)和4#裂解气出口(34)；该釜体内沿轴向设置有一个通过传动轴驱动的第三推进机构，该传动轴与釜体一端机械密封连接固定，并通过齿轮与4#传动系统(31)齿轮传动连接；所述的4#隔氧除水计量喂料阀(28)的一端与所述3#出料口(24)紧固连接，另一端与4#进料口(29)紧固连接；该卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜(30)的釜体表面设置有4#烟道气出口(35)和系统安全阀(36)；所述的4#烟道气出口(35)与该3#烟道气进口及余热利用管(26)密封连通；所述的3#烟道气出口(27)与该2#烟道气进口及余热利用管(18)密封连通；所述的2#烟道气出口(19)与该1#烟道气进口及余热利用管(9)密封连通；所述的1#烟道气出口(10)与烟道气回用排放系统(11)通过烟道尾气输送管道密封连通；所述的处理输出部分包括重油固体分离器(37)、重油固体分离收集罐(38)、油气水分离罐(39)、轻质油储罐(40)、污水处理池(41)、水下炭粉出料机(42)、炭粉压制成型机(43)和可燃气储罐(44)；该重油固体分离器(37)上设置有裂解气输入端，裂解气输出端和重油炭渣排出口；该油气水分离罐(39)上设置输入端，可燃气输出端，轻质油输出端和污水输出端；所述的2#裂解气出口(17)、3#裂解气出口(25)和4#裂解气出口(34)分别通过裂解气管道与重油固体分离器(37)的裂解气输入端密封紧固连接，该重油固体分离器(37)的裂解气输出端通过管道与该油气水分离罐(39)的输入端密封紧固连接；所述的重油固体分离器(37)的重油炭渣排出口通过重油炭渣管道与该重油固体分离收集罐(38)密封连通；所述的油气水分离罐(39)的可燃气输出端通过可燃气管道与可燃气储罐(44)密封紧固连接；该油气水分离罐(39)的轻质油输出端通过轻油管道与该轻质油储罐(40)密封紧固连接；该油气水分离罐(39)的污水输出端通过污水管道与污水处理池(41)连通；所述的可燃气储罐(44)通过可燃气管道分别与燃气发电机组(45)和该可燃气进口及加热系统(33)连通；所述的水下炭粉出料机(42)输入端与排出炭粉的4#出料口(32)密封连通，输出端连接该炭粉压制成型机(43)；所述的控制部分为由中央处理器组成的DCS集散控制系统(46)，该DCS集散控制系统(46)分别与该物料提升机(2)、卧式翻动推进干燥初级脱氧反应釜(6)、卧式翻动推进脱氧预裂解反应釜(14)、卧式翻动推进初级干馏裂解反应釜(22)、卧式翻动推进终极干馏裂解反应釜(30)、重油固体分离器(37)、重油固体分离收集罐(38)、油气水分离罐(39)、轻质油储罐(40)、可燃气储罐(44)通过传感器及信号线和控制线电性连接。