新聞資訊
脫除焦油的幾種方法
分類：
科研動態(tài)
發(fā)布時間：
2023-01-03 09:55
訪問量：
45
焦油是煤氣化過程中不可避免的副產(chǎn)物，它不僅嚴重影響燃氣品質(zhì)，也對下游燃氣貯存、輸送和燃燒設(shè)備帶來腐蝕問題，同時燃氣凈化排放的廢液也因焦油有嚴重的環(huán)境污染性。因此，煤氣化過程中焦油的脫除是十分必要的。
焦油的脫除方法林林總總，但大致可分為兩類：物理法和熱化學(xué)法。物理法雖然能有效除去焦油，但焦油只是經(jīng)歷了相轉(zhuǎn)換并沒有真正除去，如不能解決焦油的二次污染問題，環(huán)境污染不可避免；而熱化學(xué)法不僅能將焦油從根本上除去，而且還能增加原料的轉(zhuǎn)化率，對焦油的去除非常有效，是目前世界各國研究的熱點。
一、物理法
1、吸附法
吸附法是用固體吸附劑吸附處理燃氣中有害氣體的一種方法，屬于干法除焦油。吸附劑應(yīng)具備表面積大、容易吸附和脫附、來源容易、價格較低等特點。常用的去除焦油吸附劑有粉碎的玉米芯、木屑、谷殼、陶瓷和金屬過濾器等。實踐表明，吸附法除焦油效率較低，大量的焦油還保留在氣相中，通過過濾器后也沒有完全截留下來，遠遠不能達到要求，而且操作費用高、安放的設(shè)備一般體積較大，占地面積大。目前仍因其技術(shù)簡單、操作簡便廣泛應(yīng)用在農(nóng)村或企業(yè)小型氣化系統(tǒng)燃氣的凈化處理過程中。
2、水洗法
水洗法是使水與焦油之間發(fā)生碰撞、攔截和凝聚，焦油隨液滴降落下來的除焦方法，屬于濕法除焦油，通常通過冷卻/洗滌塔的噴淋裝置實現(xiàn)。
冷卻/洗滌塔通常是在旋風(fēng)分離器后面的第一個濕洗單元。在這里所有的重質(zhì)焦油能夠被完全冷凝下來。但是一般意義上的焦油液滴和氣態(tài)/液態(tài)煙霧卻能被氣流帶走。冷卻/洗滌塔僅是表面上將冷凝下來的焦油除去了，液滴和煙霧還不能有效去除，所以在冷卻塔的后面通常跟有文丘里洗滌塔。
文丘里洗滌塔根據(jù)壓力突變的原理，可以將氣態(tài)中較重物質(zhì)除去。采用冷卻/洗滌塔與文丘里洗滌塔出口固體和焦油液滴的體積含量低于10mL/m³。有時也在噴淋水中加一定的NaOH，成為稀堿溶液，對去除有機酸、焦油及其他有機物有較好的效果。從目前技術(shù)來看，水洗法是一種非常有效的焦油去除方法，它能將焦油冷凝在氣相產(chǎn)品中。但值得注意的是這種方法會產(chǎn)生大量的廢水，造成能源浪費。而且把焦油從燃氣里去除的過程中，燃氣的熱值減少，氣化過程的整體效率降低。焦油洗滌產(chǎn)生的廢水包括大量的有機物不溶物、無機酸、NH3 和金屬等，因而不能隨意排放，而且其后續(xù)處理過程非常繁瑣，操作費用較高。所以要使水洗除焦法得到更為廣泛的應(yīng)用，必須找到合適的廢水處理方法。
3、電捕焦油法
電捕焦油器是利用高壓電場使氣體發(fā)生電離，焦油微粒絕大部分帶上負電荷且沿電力線方向吸附于沉淀極的表面，放出電荷而成為中型的油粒，油霧粒子在極板表面不斷凝聚，顆粒增大，最后成為油滴重力沿沉淀極表面流淌至設(shè)備底部，經(jīng)排污口排出。常用的有管式、套筒式和蜂窩式電捕焦油器。此種方法除焦油效率高，基本達95%以上，有的可以達98-99%。理論及技術(shù)成熟，但是設(shè)備價格昂貴，不利于普及。
二、熱化學(xué)法
熱化學(xué)法除焦油就是使焦油在一定的反應(yīng)條件下發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，使大分子的焦油轉(zhuǎn)化成小分子的有用氣體。熱化學(xué)法除焦油不僅能從根本上去除焦油，消除了焦油對設(shè)備的破壞和對環(huán)境污染的隱患，而且有效的回收了能量。另外，焦油通過化學(xué)反應(yīng)后大部分也轉(zhuǎn)化成了同氣化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體相類似的無機氣體和小分子烴化合物，增加了生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率，提高了原料的利用率。熱化學(xué)除焦法主要有熱裂解法和催化裂解法兩種。
1、熱裂解法
熱裂解法是在較高的溫度水平下（1000℃~1200℃）使氣體中的焦油發(fā)生深度裂化，較大分子的化合物通過斷鍵脫氫、脫烷基以及其他一些自由基反應(yīng)而轉(zhuǎn)變?yōu)檩^小分子的化合物。高溫有利于焦油發(fā)生裂解和水蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)，所以焦油含量隨溫度升高而減少。升高溫度在提高了焦油裂解的轉(zhuǎn)化率的同時，還改變了裂解產(chǎn)物的組成。這是由于溫度升高，有利于焦油進行縮聚反應(yīng)，使焦油轉(zhuǎn)變成焦，在高溫下，焦油結(jié)焦是焦油裂解的主要反應(yīng)。熱裂解要想達到較高的效率需要很高的溫度，這樣，不僅對設(shè)備自身材質(zhì)要求很高，而且要求有良好的保溫設(shè)備。在這樣的條件下進行裂解需要很大的能耗，所以想通過單純提高溫度的方法來增強焦油裂解反應(yīng)是不切實際的。
2、催化裂解法
焦油在裂解過程中需要很高的能量，所以單純熱裂解過程需要很高的溫度。催化裂解法利用催化劑來降低焦油轉(zhuǎn)化所需活化能，使其能在較低的溫度下進一步裂解。
在800℃~850℃，焦油裂解平均在40%左右；在900℃，焦油的裂解率也只有60%左右。為達到同樣的焦油轉(zhuǎn)化率，采用特定催化劑的催化裂解反應(yīng)比單純熱裂解反應(yīng)所需溫度大為降低。催化裂解不僅降低了反應(yīng)溫度（700℃~900℃），還提高了焦油的轉(zhuǎn)化效率，可達90%以上。因此，催化裂解是一種非常具有潛力的焦油脫除方法。
催化裂解的核心是催化劑的選擇，研究表明，與不用催化劑相比，使用后氫氣產(chǎn)率與濃度能提高10%左右。不管應(yīng)用何種類型的反應(yīng)器和何種反應(yīng)條件，對催化劑的基本要求大體是一致的：
-必須有效脫除焦油
-應(yīng)具有一定的抵抗因積碳或燒結(jié)而失活的能力
-應(yīng)較容易的再生
-應(yīng)具有足夠的強度
-價格低廉
催化劑種類很多，常用的有鎳基催化劑、煅燒白云石、菱鎂礦、橄欖石和鐵催化劑等，大致可分為三大類：碳酸鹽催化劑、鎳基催化劑和復(fù)合催化劑。
三、其他除焦法
1、臭氧氧化法
臭氧為已知最強的氧化劑之一，可以氧化大多數(shù)化合物。有研究表明臭氧與含有不飽和碳碳鍵的有機物反應(yīng)速率相當快，利用臭氧的強氧化性，打斷焦油分子中不飽和碳碳鍵，從而將較大的焦油顆粒氧化生成分子量較小的小顆粒。臭氧可以以空氣中的氧氣作為原料，很容易的由臭氧發(fā)生器制備。需要注意以下兩點：
首先，要對臭氧與焦油成分反應(yīng)的環(huán)境溫度進行控制：焦油主要成分萘和菲的沸點分別為218℃和340℃，要防止焦油阻塞管道需在氣態(tài)下將其去除，當溫度達到270℃高溫時，臭氧易轉(zhuǎn)為氧氣，達不到氧化去除的效果。
其次，要考慮去除對象的主要成分，生物質(zhì)氣化有效產(chǎn)物主要是H2 和CO，臭氧的氧化性可能將主要產(chǎn)品CO 氧化，而且臭氧分解后產(chǎn)生的氧氣和H2 和CO 混合達到爆炸極限后可能引發(fā)爆炸。
2、靜電旋風(fēng)除焦油法
靜電旋風(fēng)除焦器是在“旋風(fēng)加靜電”的設(shè)想上，將結(jié)構(gòu)簡單、體積小、應(yīng)用廣泛的旋風(fēng)除塵器改造成小型電收塵器。它利用慣性力和靜電力的作用提高收塵效率。靜電除塵器能將粉塵荷電的性質(zhì)完全利用到除焦問題上來，以旋風(fēng)除塵器外筒體作為集塵極，并在筒體內(nèi)布置電極。在對旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)不作根本性改動的前提下可顯著改善其除塵性能。其優(yōu)點如下：
-除焦效率和電除塵器相仿，對于去除少量的焦油效果更為明顯；
-靜電旋風(fēng)除塵器技術(shù)成熟，與前幾種除焦方法相比，造價較低；
-靜電旋風(fēng)除塵器結(jié)構(gòu)簡單、占地面積小、維修方便且沒有二次污染。
-靜電旋風(fēng)除塵器是集靜電除塵器的高性能及旋風(fēng)除塵器的結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉為一身的新型設(shè)備。
以上就是脫除煤氣化過程中燃氣脫焦油的幾種常見方法，僅供參考！同時因以上除焦方法各有其優(yōu)缺點，企業(yè)可根據(jù)具體的工藝狀況和自身經(jīng)濟條件選擇合適的除焦方法。
推薦新聞
RECOMMEND NEWS
聯(lián)系我們?
地址：武漢市東湖新技術(shù)開發(fā)區(qū)高新大道北斗路6號—武漢國家地球空間信息產(chǎn)業(yè)化基地A1棟19樓。絡(luò)合鐵脫硫催化劑、濕法脫硫。
傳 真： 027-84694491 郵 編：430206
關(guān)注官方公眾號
