5 焦油裂解技术和工艺的研究
生物质气化过程中产生的焦油,是阻止生物质气化技术大型化应用的关键,所以研究能耗低、效率高的焦油裂解技术和工艺成为研究的重点。下面介绍三种方法:
①具有内部裂解气预烧的下吸式气化炉,原理如图1所示。在气化炉中心有一个独立的燃烧室,裂解气进入烧烧室烧烧,出来的富含C02和水蒸汽的热气化介质进入气化炉发生气化反应。在温度900—1000度时,通过调整裂解气循环流量与空气流量之比,焦油差不多可完全转化。

②BTG利用一项新颖的技术,将逆流操作反应器(reverse flow reactor)用于燃气净化,如图2所示。焦油裂解反应器采用绝热的填充床,上、下充满惰性铝土矿,中间为燃烧后的白云石。开始,反应床被预热到理想的温度。随后,从气化炉出来的含焦油燃气进入裂解器。燃气的流向每隔一段时间切换一次,利用裂解器本身的蓄热特性把燃气加热。同时,由于气体出口温度降低,提高了系统的热效率。由于裂解是吸热反应,消耗部分热,所以通入少量空气与部分可燃气燃烧放热。通过控制空气流量,床温可得到控制。与传统的通过部分裂解气氧化燃烧的气体净化相比,该工艺系统简单、裂解温度高、能量需求低(是其他裂解器的1/4—1/5),而焦油转化率高。这种工艺的缺点是需要精密、密封好、能耐高温的切换阀门。

③两段气体净化系统是:从气化炉出来的气体先进入一个装有白云石的固定床焦油裂解器,接着进入含镍基催化剂的催化床,通过两次净化,焦油含量最终达到l--100mg/Nm3。
6生物质液化研究
6.1 生物质快速裂解浪化
生物质在极高的加热速率(1000-10000℃/s)下裂解,可最大限度得到液体产物(70%--80%),且其中基本不含灰分及硫等对环境有害的物质,可直接作为燃料使用,且经过深加工,可得到优质液体燃料和重要化工原料。图3所示为荷兰TweMte大学研究开发的旋转锥反应器,生物质颗粒与惰性热载体一起加入旋转锥底部,当沿着锥壁螺旋上升时,发生快速热分解。这种技术能达到较高的油产串。与流化床快速热解相比,因不需要载气,整个系统效率提高。

6.2 HTU
传统的裂解技术不适合湿生物质的热转化。下面介绍一种新的技术,欧洲很多国家己开始研究,这就是Hydro Thermal Upgrading(HTU)。
湿木片或生物质溶于水中,在一个高压容器中,经过15min(200℃,300bar)软化,成为糊状,然后进入另一反应器(330℃,200bar)液化5—15min。经脱羧作用,移去氧,产生30%CO2、50%生物油,仅含10%-15%的氧。荷兰shell公司证明:通过催化,可获得高质量的汽油和粗汽油。这项技术可产生优质油(氧含量比裂解油低),且生物质不需干燥,直接使用。