本發(fā)明涉及生物質(zhì)焦油處理技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種生物質(zhì)焦油預(yù)處理凈化方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

我國生物質(zhì)資源豐富，據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)可開發(fā)的生物質(zhì)資源達(dá)到4.5億噸標(biāo)煤，但是由于缺乏有效的利用手段，這些生物質(zhì)資源大多就地燃燒，不僅浪費(fèi)能源，而且還導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。利用秸稈、木屑、稻殼等生物質(zhì)資源作為原料，通過高溫?zé)峤獾姆椒梢缘玫蕉喾N不同高附加值的產(chǎn)品，如熱解后形成的固定碳是優(yōu)良的土壤肥料，氣化得到的可燃?xì)怏w可作為清潔燃料，實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)資源的高效清潔綜合利用，具有十分廣闊的產(chǎn)業(yè)潛力和發(fā)展前景。

生物質(zhì)焦油是秸稈、木屑、稻殼等生物質(zhì)資源高溫?zé)峤膺^程中形成的焦油副產(chǎn)物，主要成分是烴類、酚類和酸類等，未經(jīng)加工的生物質(zhì)焦油任意處置和堆放，會對大氣和水環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，如果無法對生物質(zhì)焦油進(jìn)行有效的處理和利用，將會成為生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要制約因素。生物質(zhì)焦油經(jīng)加工后可提取出雜酚油、抗聚劑、抗氧化劑、浮選氣泡劑等，是重要的化工醫(yī)藥原料，同時(shí)生物質(zhì)焦油經(jīng)加氫處理后制成汽柴油等輕質(zhì)清潔燃料油。因此，發(fā)展生物質(zhì)焦油的綜合利用，不僅可有效利用廢棄資源，而且產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

生物質(zhì)焦油的特點(diǎn)是水份含量高(10～30％wt)、粘度大(40℃,1500mm2/s)、固含量高(7～10％wt)、灰分高(2～5％wt)，直接進(jìn)行加工處理的難度很大，會造成系統(tǒng)能耗增加，設(shè)備管道堵塞，催化劑中毒、失活等問題。

因此，本申請人致力于提供一種新型的生物質(zhì)焦油預(yù)處理凈化方法和系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種生物質(zhì)焦油預(yù)處理凈化方法和系統(tǒng)，該技術(shù)可同時(shí)去除木焦油中的固體雜質(zhì)、水雜質(zhì)，同時(shí)將輕質(zhì)和重質(zhì)木焦油餾分切分開來。其處理工藝簡單，能耗低，且運(yùn)行安全穩(wěn)定。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

一種生物質(zhì)焦油預(yù)處理凈化方法，包括步驟：

s10：將生物質(zhì)焦油與稀釋劑混合攪拌均勻制得混合油；

s20：過濾所述混合油，脫除所述混合油中的固體顆粒雜質(zhì)，得到潔凈的濾后混合油；

s30：向所述濾后混合油中加入萃取劑，所述萃取劑用于溶解稀釋劑、輕質(zhì)焦油及水，得到萃取相和與所述萃取劑不相溶的重質(zhì)焦油；

s40：對所述萃取相進(jìn)行閃蒸；

s50：將閃蒸后的萃取相進(jìn)行分餾，得到輕質(zhì)焦油、萃取劑、稀釋劑和水；

s60：將所述輕質(zhì)焦油進(jìn)行酚類產(chǎn)品回收或?qū)⑺鲚p質(zhì)焦油直接與所述重質(zhì)焦油一起進(jìn)行脫金屬處理和脫水處理后作為加氫原料。

優(yōu)選地，在所述步驟s10中，所用稀釋劑選自醇類、酮類、烷烴類、芳烴類，所述醇類包括不高于c4的一元醇或二元醇，所述酮類包括丙酮，所述烷烴類包括戊烷、己烷、正庚烷或汽油，所述芳烴類包括甲苯或二甲苯。

優(yōu)選地，在所述步驟s10中，所述生物質(zhì)焦油與稀釋劑的重量比例為1：2～1:0.5。

優(yōu)選地，在所述步驟s20中，過濾所述混合油的過濾溫度為50～150℃，過濾壓力為0.3-1.5mpag。

優(yōu)選地，在所述步驟s20中，所述濾后混合油的固含量小于0.005％wt。

優(yōu)選地，在所述步驟s30中，所述萃取劑的加入量為所述濾后混合油的10～100％wt。

優(yōu)選地，在所述步驟s40后還包括步驟s70：冷卻步驟s40中的閃蒸氣得到稀釋劑，并循環(huán)使用冷卻得到的稀釋劑。

優(yōu)選地，在所述步驟s20中，過濾所述混合油時(shí)所用的過濾裝置包括一過濾元件，所述過濾元件上設(shè)有一預(yù)涂層，所述預(yù)涂層用于對所述混合油進(jìn)行預(yù)過濾處理。

優(yōu)選地，在所述步驟s20中，所述過濾裝置在過濾混合油之前先過濾含有固定碳或草木灰的懸浮液，所述固定碳或草木灰在所述過濾元件上形成所述預(yù)涂層，所述懸浮液中的液體為稀釋劑。

優(yōu)選地，所述含有固定碳或草木灰的懸浮液的濃度為1～5％wt。

優(yōu)選地，所述過濾裝置采用的過濾元件為多層金屬絲網(wǎng)或金屬纖維氈。

優(yōu)選地，所述過濾裝置采用的過濾元件的精度為1～20μm。

本發(fā)明還公開了一種生物質(zhì)焦油預(yù)處理凈化系統(tǒng)，包括：混合攪拌器，分別與生物質(zhì)焦油添加器、稀釋劑添加器連通，用于混合攪拌生物質(zhì)焦油與稀釋劑；過濾裝置，與所述混合攪拌器連通，用于過濾所述混合攪拌器攪拌得到的混合油；萃取裝置，分別與所述過濾裝置和萃取劑添加器連通，用于萃取濾后混合油；閃蒸罐，與所述萃取裝置連通，用于對所述萃取裝置得到的萃取相進(jìn)行閃蒸；分餾塔，與所述閃蒸罐連通，用于對閃蒸后的萃取相進(jìn)行分餾得到輕質(zhì)焦油、萃取劑、稀釋劑和水。

優(yōu)選地，所述的生物質(zhì)焦油預(yù)處理凈化系統(tǒng)還包括：脫金屬裝置，分別與所述分餾塔和萃取裝置連通，用于對分餾后得到的輕質(zhì)焦油和萃取后得到的重質(zhì)焦油進(jìn)行脫金屬處理；脫水裝置，與所述脫金屬裝置連通，用于對進(jìn)行脫金屬處理后的輕質(zhì)焦油和重質(zhì)焦油進(jìn)行脫水處理。

優(yōu)選地，所述混合攪拌器包括混合攪拌室和浮渣收集室，所述混合攪拌室和浮渣收集室共用同一側(cè)壁，且該側(cè)壁的頂部與所述混合攪拌室的頂壁、所述浮渣收集室的頂壁之間均具有間距，且所述側(cè)壁的頂部上設(shè)有一導(dǎo)流板，所述導(dǎo)流板位于所述浮渣收集室中，且所述導(dǎo)流板切斜向下設(shè)置。

優(yōu)選地，所述過濾裝置包括過濾元件，所述過濾元件上設(shè)有一預(yù)涂層，所述預(yù)涂層可移除地設(shè)置在所述過濾元件上。

優(yōu)選地，所述預(yù)涂層為固定碳層或草木灰層。

本發(fā)明提供的一種生物質(zhì)焦油預(yù)處理凈化方法和系統(tǒng)，能夠帶來以下至少一種有益效果：

1、本發(fā)明提供的生物質(zhì)焦油預(yù)處理凈化方法通過稀釋步驟能有效降低生物質(zhì)焦油的粘度，降低了過濾阻力，從而提高過濾效率。

2、本發(fā)明提供的生物質(zhì)焦油預(yù)處理凈化方法在過濾時(shí)在過濾裝置中設(shè)有預(yù)涂層，這樣設(shè)置不僅可以提高過濾精度，有效避免了過濾元件的損耗和堵塞，過濾后的殘?jiān)愿稍欧?，產(chǎn)品的回收率高，且干渣經(jīng)過摻混后回?zé)峤鉅t，實(shí)現(xiàn)了固廢的回收利用。

3、本發(fā)明提供的生物質(zhì)焦油預(yù)處理凈化方法通過萃取步驟將重質(zhì)焦油從濾后混合油中分離出來，操作條件溫和，處理時(shí)間短，避免了重質(zhì)焦油中烯烴、含氧化合物等組分在高溫蒸餾下產(chǎn)生結(jié)焦變質(zhì)的問題。

4、本發(fā)明提供的生物質(zhì)焦油預(yù)處理凈化方法將萃取相先進(jìn)行閃蒸再進(jìn)一步冷卻，從而回收萃取相中的大部分稀釋劑，這可以有效降低直接蒸餾萃取相的能耗，還可以回收利用萃取相中的稀釋劑。

5、本發(fā)明提供的生物質(zhì)焦油預(yù)處理凈化方法中的萃取相經(jīng)過分餾進(jìn)一步分離出稀釋劑、萃取劑、輕質(zhì)焦油和水，輕質(zhì)焦油可進(jìn)行高附加值酚類產(chǎn)品回收，或者與重質(zhì)焦油進(jìn)行脫金屬后加氫制燃料油。

6、本發(fā)明提供的生物質(zhì)焦油預(yù)處理凈化方法和系統(tǒng)處理工藝簡單、能耗低、且運(yùn)行安全穩(wěn)定。

7、本發(fā)明提供的生物質(zhì)焦油預(yù)處理凈化系統(tǒng)中混合攪拌器包括混合攪拌室和浮渣收集室，這樣設(shè)置可以初步過濾掉混合油中的浮渣，從而進(jìn)一步降低生物質(zhì)焦油的粘度及過濾阻力。

8、本發(fā)明提供的生物質(zhì)焦油預(yù)處理凈化系統(tǒng)通過在過濾元件上設(shè)置預(yù)涂層，不僅可以提高過濾元件的過濾精度，還可以避免過濾元件的損耗和堵塞，且該預(yù)涂層為可移除的結(jié)構(gòu)，便于更換。

附圖說明

下面將以明確易懂的方式，結(jié)合附圖說明優(yōu)選實(shí)施方式，對本發(fā)明的生物質(zhì)焦油預(yù)處理凈化方法和系統(tǒng)的上述特性、技術(shù)特征、優(yōu)點(diǎn)及其實(shí)現(xiàn)方式予以進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明的生物質(zhì)焦油處理凈化方法的一種具體實(shí)施例示意圖；

圖2是本發(fā)明的生物質(zhì)焦油處理凈化方法的另一種具體實(shí)施例示意圖；

圖3是本發(fā)明的生物質(zhì)焦油處理凈化系統(tǒng)的一種具體實(shí)施例示意圖。

附圖標(biāo)號說明：

混合攪拌器10，混合攪拌室11，浮渣收集室12，側(cè)壁13，導(dǎo)流板14，過濾裝置20，萃取裝置30，閃蒸罐40，分餾塔50。

具體實(shí)施方式

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對照附圖說明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖，并獲得其他的實(shí)施方式。為使圖面簡潔，各圖中的只示意性地表示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分，它們并不代表其作為產(chǎn)品的實(shí)際結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例一

如圖1所示，本具體實(shí)施例公開了一種優(yōu)選的生物質(zhì)焦油預(yù)處理凈化方法，包括步驟：

s10：將生物質(zhì)焦油與稀釋劑混合攪拌均勻制得混合油；

s20：過濾混合油，脫除混合油中的固體顆粒雜質(zhì)，得到潔凈的濾后混合油；

s30：向?yàn)V后混合油中加入萃取劑，萃取劑用于溶解稀釋劑、輕質(zhì)焦油及水，得到萃取相和與萃取劑不相溶的重質(zhì)焦油；

s40：對萃取相進(jìn)行閃蒸；

s50：將閃蒸后的萃取相進(jìn)行分餾，得到輕質(zhì)焦油、萃取劑、稀釋劑和水；

s60：將輕質(zhì)焦油進(jìn)行酚類產(chǎn)品回收或?qū)⑤p質(zhì)焦油直接與重質(zhì)焦油一起進(jìn)行脫金屬處理和脫水處理后作為加氫原料。

具體的，在步驟s40后還包括步驟s70：冷卻步驟s40中的閃蒸氣得到稀釋劑，并循環(huán)使用冷卻得到的稀釋劑。

在本實(shí)施例中，在步驟s10中，所用稀釋劑選自醇類、酮類、烷烴類、芳烴類，醇類包括不高于c4的一元醇或二元醇，酮類包括丙酮，烷烴類包括戊烷、己烷、正庚烷或汽油，芳烴類包括甲苯或二甲苯。并且，生物質(zhì)焦油與稀釋劑的重量比例為1：2～1:0.5。

在本實(shí)施例中，在步驟s20中，過濾混合油的過濾溫度為50～150℃，過濾壓力為0.3-1.5mpag，且濾后混合油的固含量小于0.005％wt，這樣處理后得到的濾后混合油方便后續(xù)的萃取和閃蒸處理。過濾脫除下來的濾餅從過濾器底部排出并收集，與秸稈、木屑、稻殼等生物質(zhì)燃料摻混后送至熱解裝置循環(huán)利用。

在本實(shí)施例中，在步驟s30中，萃取劑的加入量為濾后混合油的10～100％wt。

在本實(shí)施例中，在步驟s20中，過濾混合油時(shí)所用的過濾裝置包括一過濾元件，過濾元件上設(shè)有預(yù)涂層，預(yù)涂層用于對混合油進(jìn)行預(yù)過濾處理。過濾裝置在過濾混合油之前先過濾含有固定碳或草木灰的懸浮液，固定碳或草木灰在過濾元件上形成預(yù)涂層，懸浮液中的液體為稀釋劑。固定碳和草木灰為生物質(zhì)熱解后的主要產(chǎn)品，原料易得，且由于懸浮液的液體為稀釋劑，所以過濾后的懸浮液可重復(fù)回收利用，另外，懸浮液中需定期補(bǔ)充固定碳或草木灰，從而保證預(yù)涂層的過濾效果。

具體的，含有固定碳或草木灰的懸浮液的濃度為1～5％wt，過濾裝置采用的過濾元件為多層金屬絲網(wǎng)或金屬纖維氈，過濾裝置采用的過濾元件的精度為1～20μm。

當(dāng)然了，在本發(fā)明的生物質(zhì)焦油預(yù)處理凈化方法的其他具體實(shí)施例中，步驟s70可以選擇性進(jìn)行；稀釋劑的組分及其與生物質(zhì)焦油的配比均可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)置；過濾時(shí)需要的溫度和壓力機(jī)及濾后混合油的固含量也可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整；萃取劑的組分及其加入量也可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整；過濾裝置中是否設(shè)置預(yù)涂層及預(yù)涂層的具體結(jié)構(gòu)及形成方式也可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整。

實(shí)施例二

如圖2所示，實(shí)施例二公開了本發(fā)明的生物質(zhì)焦油預(yù)處理凈化方法的另一種具體實(shí)施例，其步驟與實(shí)施例一基本相同，不同之處僅在于，s60中輕質(zhì)焦油的處理方式不同。在本實(shí)施例中，步驟s60具體為：將輕質(zhì)焦油直接與重質(zhì)焦油一起進(jìn)行脫金屬處理和脫水處理后作為加氫原料。

實(shí)施例三

如圖3所示，本具體實(shí)施例公開了一種較為優(yōu)選的生物質(zhì)焦油預(yù)處理凈化系統(tǒng)，包括：混合攪拌器10，分別與生物質(zhì)焦油添加器、稀釋劑添加器連通，用于混合攪拌生物質(zhì)焦油與稀釋劑；過濾裝置20，與混合攪拌器10連通，用于過濾混合攪拌器10攪拌得到的混合油；萃取裝置30，分別與過濾裝置20和萃取劑添加器連通，用于萃取濾后混合油；閃蒸罐40，與萃取裝置30連通，用于對萃取裝置30得到的萃取相進(jìn)行閃蒸；分餾塔50，與閃蒸罐40連通，用于對閃蒸后的萃取相進(jìn)行分餾得到輕質(zhì)焦油、萃取劑、稀釋劑和水。

具體的，混合攪拌器10包括混合攪拌室11和浮渣收集室12，混合攪拌室11和浮渣收集室12共用同一側(cè)壁13，且該側(cè)壁13的頂部與混合攪拌室11的頂壁、浮渣收集室12的頂壁之間均具有間距，且側(cè)壁13的頂部上設(shè)有一導(dǎo)流板14，導(dǎo)流板14位于浮渣收集室12中，且導(dǎo)流板14切斜向下設(shè)置。混合攪拌室中的浮渣漫過側(cè)壁，并沿著導(dǎo)流板流到浮渣收集室中，導(dǎo)流板的設(shè)置可以避免了浮渣流到并粘附在側(cè)壁上。

具體的，過濾裝置包括過濾元件，過濾元件上設(shè)有一預(yù)涂層，預(yù)涂層可移除地設(shè)置在過濾元件上。具體的，預(yù)涂層為固定碳層或草木灰層。過濾裝置在過濾混合油前，先過濾含有固定碳或草木灰的懸浮液，從而在過濾元件上形成固定碳層或草木灰層。

當(dāng)然了，在其他具體實(shí)施例中，混合攪拌器還可以只設(shè)置混合攪拌室；過濾裝置中的預(yù)涂層是否設(shè)置及預(yù)涂層的結(jié)構(gòu)、設(shè)置方式均可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。

實(shí)施例四

實(shí)施例四公開了本發(fā)明的生物質(zhì)焦油預(yù)處理凈化系統(tǒng)的另一種具體實(shí)施例，其組成與實(shí)施例三基本相同，不同之處僅在于，在本實(shí)施例中，生物質(zhì)焦油預(yù)處理凈化系統(tǒng)還包括：脫金屬裝置，分別與分餾塔和萃取裝置連通，用于對分餾后得到的輕質(zhì)焦油和萃取后得到的重質(zhì)焦油進(jìn)行脫金屬處理；脫水裝置，與脫金屬裝置連通，用于對進(jìn)行脫金屬處理后的輕質(zhì)焦油和重質(zhì)焦油進(jìn)行脫水處理。

上述實(shí)施例二和實(shí)施例四中公開的生物質(zhì)焦油預(yù)處理凈化方法和系統(tǒng)的一種具體應(yīng)用情況如下所述：

生物質(zhì)焦油的密度為0.992g/cm3(20℃)，固含量為7.536％wt，灰分為2.532％wt，水分為12％wt。

將上述生物質(zhì)焦油與稀釋劑在常溫常壓下混合攪拌得到混合油，稀釋劑的組成為乙醇60％wt，戊烷20％wt，己烷20％wt，生物質(zhì)焦油與稀釋劑的混合質(zhì)量比例為1:1。

將混合油加熱至80℃，加壓至0.5mpag，然后經(jīng)過過濾裝置(過濾元件上已建立預(yù)涂層)，固體含量降為0.002％wt。

在上述濾后混合油中加入萃取劑，萃取劑的加入比例為濾后混合油的15％wt，靜置10min，上層萃取相進(jìn)入閃蒸罐，閃蒸罐罐頂氣相冷凝后得到戊烷和己烷，戊烷和己烷可以作為稀釋劑再次使用。

閃蒸罐罐底液體進(jìn)入分餾塔，分離出乙醇、萃取劑、輕質(zhì)油各組分及水，取輕質(zhì)焦油和萃取時(shí)得到的下層重質(zhì)焦油進(jìn)行脫金屬處理和脫水處理后作為加氫原料。

應(yīng)當(dāng)說明的是，上述實(shí)施例均可根據(jù)需要自由組合。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。