專利名稱：生物焦油的收集和綜合轉(zhuǎn)換利用的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種農(nóng)業(yè)廢棄物綜合轉(zhuǎn)換利用技術(shù)，特別是一種農(nóng)業(yè)廢棄物熱解轉(zhuǎn)換利用過程中，產(chǎn)生而被廢棄的生物焦油的收集和綜合轉(zhuǎn)換利用的方法。
背景技術(shù)：
農(nóng)業(yè)廢棄物在熱解過程中產(chǎn)生大量焦油，其成分非常復雜，可以分析出的成分有 200多種，主要有48種，已定性的48種化合物的相對含量為78. 27%。這48種化合物中相對含量較高的組分為九種，多為苯的羥基衍生物及多環(huán)芳烴(PAH)，分別為4-乙基苯酚 (10. 70% )，間-甲酚(10. 56% )，苯酚(10. 54% )，鄰-甲酚(4. 75% )，萘(4. 17% )，甲苯 (3. 21% )，乙酸酐(2.64% )，4_乙基-2甲氧基苯酚(2. 50% )，苯并呋喃(2.05% )，共占總量的65. 31%。生物焦油在低溫時(< 200°C )凝結(jié)成液體，隨著溫度的升高呈氣態(tài)，在 > 800°C高溫條件下能將大分子生物焦油氣體分解成小分子生物焦油永久性氣體，即不可逆氣體。因此，可生物燃氣中生物焦油在>800°C高溫條件下的含量隨溫度的升高而生物焦油可逆性氣體減少。生物焦油在常、低溫情況下凝結(jié)成液體容易和炭粉等粘結(jié)在一起，堵塞輸氣管道，卡住閥門、抽風機轉(zhuǎn)子、腐蝕金屬。生物焦油氣燃點高與生物燃氣一起難以完全燃燒，燃燒時產(chǎn)生炭黑等顆粒，對燃氣利用設備如內(nèi)燃機、燃氣輪機等損害嚴重。生物焦油中含有非常重要的有機化工原料，例如苯的羥基衍生物和萘，它們都是非常重要的有機化工原料，廣泛用于香料，塑料，染料和藥物等合成的重要中間體.間一甲酚可用于合成抗氧劑，粘合劑，炸藥等；苯酚可用于合成酚醛樹脂，合成纖維等；萘可用于合成鄰苯二甲酸酐等；甲苯是重要的有機溶劑和汽油的摻和組分；4 一甲氧基一 2 —硝基苯胺，是一種精細化工原料；6 —二甲氧基苯酚是目前廣泛應用的有機合成和香料中間體；苯酚的羥基衍生物中2 —乙基苯酚和2 —甲氧基一 4 一甲基苯酚是國家批準的食品用香料， 還有其它一些化合物也是較重要的有機化工原料。生物焦油含硫量極少，品質(zhì)高于煤焦油。 按常壓收集的生物焦油蒸餾餾分中，110°C以下為酸水餾分，110 190°C時為輕油餾分， 190°C以上時為雜酚餾分，還有發(fā)熱量較高的殘留。其中生物焦油蒸餾得到的酸水餾分可以和生物醋酸一道加工；輕油餾分可用作燃料或有色金屬選礦用的浮選起泡劑；其余餾分及其殘留物可進一步轉(zhuǎn)換成生物阻聚劑、生物抗氧化劑、工業(yè)雜酚和液體燃料等?，F(xiàn)有農(nóng)業(yè)廢棄物熱解轉(zhuǎn)換利用過程采用的熱解炭、氣化工藝對生物燃氣中的生物焦油的去除方法可分為濕法、干法和裂解法三種，濕法是目前最為普通的應用方法。它包括水洗法和水濾法，水洗法又分為噴淋法和吹泡法。濕法凈化系統(tǒng)一般采用多級濕法聯(lián)合除生物焦油，系統(tǒng)成本較低，操作簡單，適合鄉(xiāng)村生物質(zhì)熱解氣化的使用。但這種方式有以下缺點①含生物焦油的廢水的排出易造成二次環(huán)境污染；②大量生物焦油不能利用，造成能源損失；③實際凈化效果不好。干法凈化是為避免濕法凈化帶來的水污染問題，采用過濾技術(shù)凈化燃氣的方法。將燃氣通過吸附材料，把生物焦油過濾出來。但其凈化效果不好，焦油沉積嚴重且粘附生物焦油的濾料難以處理，多與其他凈化裝置聯(lián)合使用。裂解法除生物焦油是在很高溫度下，進行生物質(zhì)氣化，并加入裂解催化劑，能得到高的轉(zhuǎn)化效率，裂解后的產(chǎn)物與燃氣成分相似。催化裂解法減少了燃氣中生物焦油的含量，是目前最有效、最先進的方法，在大、中型氣化爐中逐漸被采用，而對于現(xiàn)行廣大農(nóng)村使用的鄉(xiāng)村級的農(nóng)業(yè)廢棄物熱解轉(zhuǎn)換利用設備投資夠大，較難推廣。現(xiàn)行農(nóng)業(yè)廢棄物熱解轉(zhuǎn)換利用過程中產(chǎn)生所產(chǎn)生的副產(chǎn)品中，生物焦油所占比例較高，是副產(chǎn)品的主要組成部分。不同方法和類型的農(nóng)業(yè)廢棄物熱解轉(zhuǎn)換利用技術(shù)中生物焦油的產(chǎn)率不同。例如農(nóng)業(yè)廢棄物干餾熱解中小型聯(lián)產(chǎn)技術(shù)中，生物焦油的產(chǎn)率約占 13% -37% ；農(nóng)業(yè)廢棄物自熱解中小型聯(lián)產(chǎn)技術(shù)中，生物焦油產(chǎn)率約占3%-5% ；在農(nóng)業(yè)廢棄物固定床中熱解小型氣化技術(shù)中，生物焦油的產(chǎn)率約占5%-15%。在同一農(nóng)業(yè)廢棄物熱解轉(zhuǎn)換利用技術(shù)類型條件下，采用不同的氣化工藝，生物焦油的產(chǎn)率差別也較大。例如農(nóng)業(yè)廢棄物干餾熱解村級聯(lián)產(chǎn)技術(shù)中，生物焦油產(chǎn)率約占 13 37% ；農(nóng)業(yè)廢棄物自熱解村級聯(lián)產(chǎn)技術(shù)中，生物焦油產(chǎn)率約占3 5% ；在農(nóng)業(yè)廢棄物固定床村級氣化技術(shù)中，生物焦油產(chǎn)率約占5 15%。生物焦油所含量占生成物總量比例較高，是氣化副產(chǎn)品的主要組成部分。如上所述，在現(xiàn)行的鄉(xiāng)村級農(nóng)業(yè)廢棄物熱解轉(zhuǎn)換利用系統(tǒng)中，燃氣分離、凈化采用水洗除焦的方法，將混有大量含生物焦油和木醋酸的廢水排入農(nóng)田，嚴重污染土壤和水源， 對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境造成危害。沒有有效收集和利用，廢之可惜。因此，如何將生物焦油進行收集并綜合轉(zhuǎn)換利用，解決現(xiàn)行農(nóng)業(yè)廢棄物熱解轉(zhuǎn)換利用過程中的二次污染的問題，對農(nóng)業(yè)廢棄物熱解轉(zhuǎn)換利用技術(shù)推廣應用，促進農(nóng)業(yè)廢棄物資源轉(zhuǎn)換利用技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于，克服現(xiàn)有農(nóng)業(yè)廢棄物熱解轉(zhuǎn)換利用過程中，高溫混合燃氣的分離、凈化采用水洗方法，將混有大量含生物焦油和木醋酸的廢水排入農(nóng)田，嚴重污染土壤和水源，對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境造成危害，沒有有效收集和利用的缺陷，而提供一種生物焦油的收集和綜合轉(zhuǎn)換利用的方法，將生物焦油收集并轉(zhuǎn)換成生物醋酸、生物汽油、生物柴油、 生物阻聚劑、生物抗氧化劑、生物雜酚、生物防水膏、生物改性浙青、生物絕緣膠、生物膠黏劑等產(chǎn)品，以達到變廢為寶，減少環(huán)境污染。所要解決的技術(shù)問題是使現(xiàn)行生物焦油的收集和綜合轉(zhuǎn)換利用的方法過程中所產(chǎn)生的副產(chǎn)品中的生物焦油得到有效利用。本發(fā)明所提供的生物焦油的收集和綜合轉(zhuǎn)換利用的方法是由如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。一種生物焦油的收集和綜合轉(zhuǎn)換利用的方法，包括以下步驟步驟1、采用冷卻、靜置分層的方法將含有生物焦油氣和生物醋酸氣的高溫混合燃氣進行凈化、分離，收集燃氣中的生物焦油和生物醋酸；步驟2、將所收集的生物焦油進行提純分離，分離出生物醋酸；步驟3、將提純的生物焦油直接用于制造生物焦油防水膏、生物膠黏劑；或?qū)⑺鎏峒兊纳锝褂瓦M行常壓蒸餾分離、收集不同溫度范圍內(nèi)的餾份和殘留物進行再轉(zhuǎn)換利用。本發(fā)明的目的以及解決其技術(shù)問題還可以采用以下的技術(shù)措施來進一步實現(xiàn)。
前述的生物焦油的收集和綜合轉(zhuǎn)換利用的方法，其中步驟一所述收集高溫混合燃氣中的生物焦油和生物醋酸包括1-1、是將含有生物焦油氣和生物醋酸氣的高溫混合燃氣在冷凝器中進行冷卻，使燃氣中的生物焦油氣、生物醋酸氣及水蒸氣冷凝成液態(tài)生物焦油、水和溶于水的生物醋酸，1-2、所述液態(tài)生物焦油、水和溶于水的生物醋酸一起由冷凝器底部流入靜置分離罐，靜置分層，上層為比重小于1的輕生物焦油，中層為比重近似1的生物醋酸溶液，下層為比重大于1的重生物焦油、收集上下層的輕重生物焦油。前述的生物焦油的收集和綜合轉(zhuǎn)換利用的方法其中步驟二所述生物質(zhì)焦油進行提純分離，是采用常壓蒸餾或直接加熱生物質(zhì)焦油，溫度為120°C并保持，生物醋酸變成生物醋酸蒸汽，其蒸汽再經(jīng)冷卻成生物醋酸，待生物質(zhì)焦油無汽泡產(chǎn)，即提純分離完成。前述的生物焦油的收集和綜合轉(zhuǎn)換利用的方法其中步驟三所述對提純的生物焦油進行常壓蒸餾分離、收集不同溫度范圍內(nèi)的餾份和殘留物進行再轉(zhuǎn)換利用。前述的生物焦油的收集和綜合轉(zhuǎn)換利用的方法其中所述對不同溫度范圍內(nèi)的餾份和殘留包括在200 280°C范圍內(nèi)的餾份，作為生物阻聚劑原料和生物抗氧化劑原料；在190 230°C范圍內(nèi)的餾份，作為生物工業(yè)雜酚原料；在120 190°C，190 260°C范圍內(nèi)的餾份，作為調(diào)和生物燃油的原料；在220°C以下的殘留為生物改性浙青的原料。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明生物焦油的收集和綜合轉(zhuǎn)換利用的方法可達到相當?shù)募夹g(shù)進步性及實用性，并具有產(chǎn)業(yè)上的廣泛利用價值，其至少具有下列優(yōu)點1、本發(fā)明生物焦油的收集和綜合轉(zhuǎn)換利用的方法，在水洗除焦的方法中增加了冷卻、靜置分層的步驟，將含有生物焦油氣和生物醋酸氣的高溫混合生物燃氣進行凈化、分離，收集生物燃氣中的生物焦油，進一步將所收集的生物焦油進行提純分離，進行有效的綜合轉(zhuǎn)換利用，解決了現(xiàn)行的農(nóng)業(yè)廢棄物氣化、炭化過程中含有生物焦油和生物醋酸的廢水排入農(nóng)田，產(chǎn)生二次污染對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境造成危害的問題，同時將廢棄的生物焦油收集轉(zhuǎn)換利用，做到無廢物排放，提高農(nóng)業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)換利用效率。進一步提高了農(nóng)業(yè)廢棄物利用的經(jīng)濟效益，在實用性及成本、環(huán)境效益上，確實完全符合農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展所需，相當具有產(chǎn)業(yè)利用價值。2、本發(fā)明生物焦油的收集和綜合轉(zhuǎn)換利用的方法利用，將廢棄的生物焦油收集并轉(zhuǎn)換為生物醋酸、生物汽油、生物柴油、生物阻聚劑、生物抗氧化劑、生物雜酚、生物防水膏、 生物改性浙青、生物絕緣膠、生物膠黏劑等，達到變廢為寶，有效利用廢棄資源。3、本發(fā)明特別適合于農(nóng)村以鄉(xiāng)村為基礎(chǔ)建立生物焦油的收集和綜合轉(zhuǎn)換利用系統(tǒng)。綜上所述，生物焦油具有較高的利用價值。對生物焦油的綜合轉(zhuǎn)換利用，解決了現(xiàn)行的農(nóng)業(yè)廢棄物氣化、炭化過程中含有生物焦油和生物醋酸的廢水排入農(nóng)田，產(chǎn)生二次污染對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境造成危害的問題，解決了農(nóng)業(yè)廢棄物熱解轉(zhuǎn)換利用技術(shù)推廣應用的瓶頸問題，同時又促進了農(nóng)業(yè)廢棄物資源利用技術(shù)的發(fā)展，對農(nóng)業(yè)廢棄物資源產(chǎn)業(yè)化利用技術(shù)具有至關(guān)重要的推動作用。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。


圖1是本發(fā)明生物焦油的收集和綜合轉(zhuǎn)換利用的方法的流程圖。
具體實施例方式為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的生物焦油的收集和綜合轉(zhuǎn)換利用的方法其具體實施方式
、方法、步驟、特征及其功效，詳細說明如后。請參閱圖1所示，本發(fā)明較佳實施例的生物焦油的收集和綜合轉(zhuǎn)換利用的方法其主要包括以下步驟步驟1、采用冷卻、靜置分層的方法將含有生物焦油氣和生物醋酸氣的高溫混合燃氣進行凈化、分離，收集燃氣中的生物焦油和生物醋酸；步驟2、將所收集的生物焦油進行提純分離，分離出生物醋酸；步驟3、將提純的生物焦油直接用于制造生物焦油防水膏、生物膠黏劑；或?qū)⑺鎏峒兊纳锝褂瓦M行常壓蒸餾分離、收集不同溫度范圍內(nèi)的餾份和殘留物進行再轉(zhuǎn)換利用。本發(fā)明的目的以及解決其技術(shù)問題還可以采用以下的技術(shù)措施來進一步實現(xiàn)。前述的生物焦油的收集和綜合轉(zhuǎn)換利用的方法，其中步驟一所述收集高溫混合燃氣中的生物焦油和生物醋酸包括1-1、是將含有生物焦油氣和生物醋酸氣的高溫混合燃氣在冷凝器中進行冷卻，使燃氣中的生物焦油氣、生物醋酸氣及水蒸氣冷凝成液態(tài)生物焦油、水和溶于水的生物醋酸，1-2、所述液態(tài)生物焦油、水和溶于水的生物醋酸一起由冷凝器底部流入靜置分離罐，靜置分層，上層為比重小于1的輕生物焦油，中層為比重近似1的生物醋酸溶液，下層為比重大于1的重生物焦油、收集上下層的輕重生物焦油。前述的生物焦油的收集和綜合轉(zhuǎn)換利用的方法其中步驟二所述生物質(zhì)焦油進行提純分離，是采用常壓蒸餾或直接加熱生物質(zhì)焦油，溫度為120°C并保持，生物醋酸變成生物醋酸蒸汽，其蒸汽再經(jīng)冷卻成生物醋酸，待生物質(zhì)焦油無汽泡產(chǎn)，即提純分離完成。前述的生物焦油的收集和綜合轉(zhuǎn)換利用的方法其中步驟三所述對提純的生物焦油進行常壓蒸餾分離、收集不同溫度范圍內(nèi)的餾份和殘留物進行再轉(zhuǎn)換利用。前述的生物焦油的收集和綜合轉(zhuǎn)換利用的方法其中所述對不同溫度范圍內(nèi)的餾份和殘留包括在200 280°C范圍內(nèi)的餾份，作為生物阻聚劑原料和生物抗氧化劑原料；在190 230°C范圍內(nèi)的餾份，作為生物工業(yè)雜酚原料；在120 190°C，190 260°C范圍內(nèi)的餾份，作為調(diào)和生物燃油的原料；在220°C以下的殘留為生物改性浙青的原料。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種被廢棄的生物焦油的收集和綜合轉(zhuǎn)換利用的方法，其特征在于包括以下步驟 步驟1、采用冷卻、靜置分層的方法將含有生物焦油氣和生物醋酸氣的高溫混合燃氣進行凈化、分離，收集燃氣中的生物焦油和生物醋酸；步驟2、將所收集的生物焦油進行提純分離，分離出生物醋酸； 步驟3、將提純的生物焦油直接用于制造生物焦油防水膏、生物膠黏劑；或?qū)⑺鎏峒兊纳锝褂瓦M行常壓蒸餾分離、收集不同溫度范圍內(nèi)的餾份和殘留物進行再轉(zhuǎn)換利用。本發(fā)明解決了現(xiàn)行的農(nóng)業(yè)廢棄物氣化、炭化過程中含有生物焦油和生物醋酸的廢水排入農(nóng)田，產(chǎn)生二次污染的問題，同時將廢棄的生物焦油收集轉(zhuǎn)換利用，提高農(nóng)業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)換利用效率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物焦油的收集和綜合轉(zhuǎn)換利用的方法，其特征在于步驟一所述收集高溫混合燃氣中的生物焦油和生物醋酸包括1-1、是將含有生物焦油氣和生物醋酸氣的高溫混合燃氣在冷凝器中進行冷卻，使燃氣中的生物焦油氣、生物醋酸氣及水蒸氣冷凝成液態(tài)生物焦油、水和溶于水的生物醋酸，1-2、所述液態(tài)生物焦油、水和溶于水的生物醋酸一起由冷凝器底部流入靜置分離罐，靜置分層，上層為比重小于1的輕生物焦油，中層為比重近似1的生物醋酸溶液，下層為比重大于1的重生物焦油、收集上下層的輕重生物焦油。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物焦油的收集和綜合轉(zhuǎn)換利用的方法，其特征在于所述生物質(zhì)焦油進行提純分離，是采用常壓蒸餾或直接加熱生物質(zhì)焦油，溫度為120°C并保持，生物醋酸變成生物醋酸蒸汽，其蒸汽再經(jīng)冷卻成生物醋酸，待生物質(zhì)焦油無汽泡產(chǎn)，即提純分 1 完成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物焦油的收集和綜合轉(zhuǎn)換利用的方法，其特征在于所述對提純的生物焦油進行常壓蒸餾分離、收集不同溫度范圍內(nèi)的餾份和殘留物進行再轉(zhuǎn)換利用。不同溫度范圍內(nèi)的餾份和殘留包括在200 280°C范圍內(nèi)的餾份，作為生物阻聚劑原料和生物抗氧化劑原料； 在190 230°C范圍內(nèi)的餾份，作為生物工業(yè)雜酚原料；在120 190°C，190 ^(TC范圍內(nèi)的餾份，作為調(diào)和生物燃油的原料；在220°C以下的殘留為生物改性浙青的原料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種農(nóng)業(yè)廢棄物綜合轉(zhuǎn)換利用技術(shù)，特別是一種被廢棄的生物焦油的收集和綜合轉(zhuǎn)換利用的方法，包括1、采用冷卻、靜置分層的方法將含有生物焦油氣和生物醋酸氣的高溫混合燃氣進行凈化、分離，收集燃氣中的生物焦油和生物醋酸；2、將所收集的生物焦油進行提純分離，分離出生物醋酸；3、將提純的生物焦油直接用于制造生物焦油防水膏、生物膠黏劑；或?qū)⑺鎏峒兊纳锝褂瓦M行常壓蒸餾分離、收集不同溫度范圍內(nèi)的餾份和殘留物進行再轉(zhuǎn)換利用。本發(fā)明解決了現(xiàn)行的農(nóng)業(yè)廢棄物氣化、炭化過程中含有生物焦油和生物醋酸的廢水排入農(nóng)田，產(chǎn)生二次污染的問題，同時將廢棄的生物焦油收集轉(zhuǎn)換利用，提高農(nóng)業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)換利用效率。
文檔編號C10C1/00GK102485834SQ20101057608
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者周仁福, 周強, 王韻涵 申請人:周仁福, 周強, 王韻涵