一种生物质热解气体高效冷凝收集分离方法与流程

本发明属于可再生能源利用
技术领域：
，具体涉及一种生物质热解气体高效冷凝收集分离方法。
背景技术：
：生物质热解制备生物炭是废弃生物质或加工剩余物高值化应用的一种重要方式，具有显著的经济、社会和生态效益。然而，除炭之外，热解过程还会产生很多气体，这些热解气体中富含焦油、醋液等有机物和大量的水，如果不能有效冷凝收集和分离将会导致环境污染和资源浪费。尤其是冷凝得到的木醋液，因为含有多种有机物，包括有机酸、酚和醛等，可以作为有机肥添加剂、畜禽饲料、防腐剂、燃料、保健药，具有极高的应用价值。然而，目前的生物质热解气冷凝、收集和分离工艺十分落后，尤其是木醋液的高效分离提纯技术缺乏，导致热解气难以充分和高值利用。技术实现要素：针对现有技术中存在的问题，本发明要解决的技术问题在于提供了一种生物质热解气体高效冷凝收集分离技术工艺，可以实现木醋液的定向高效冷凝、提纯。为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：一种生物质热解气体高效冷凝收集分离方法，包括以下步骤：(1)采用生物质热解气体高效冷凝收集分离装置，生物质热解气体经过管式冷凝装置进行充分冷凝；(2)冷凝得到的液体转移至收集罐中进行静置分层，取上层清液即为粗木醋液；(3)粗木醋液加入分离提纯装置，对粗木醋液进行分离提纯，得到精制木醋液。所述生物质热解气体高效冷凝收集分离方法，所述管式冷凝装置为u型，其中填充物有铁丝网或玻璃纤维，填充量为管式冷凝装置体积的80％～90％。所述生物质热解气体高效冷凝收集分离方法，所述的分离提纯装置中精馏温度为100～120℃。所述生物质热解气体高效冷凝收集分离方法，所述的分离提纯装置中填充物为的玻璃珠；玻璃珠的填充高度为分馏柱高度的4/5。所述生物质热解气体高效冷凝收集分离方法，所述的分离提纯过程中重组分与轻组分的回流比为4:1～3:2。所述生物质热解气体高效冷凝收集分离方法，所述玻璃珠的直径有5mm、3mm和1mm，三种尺寸玻璃珠的装填体积比为4:2:1。所述生物质热解气体高效冷凝收集分离方法，分馏柱从下到下按照不同尺寸玻璃珠的装填体积分别填充5mm玻璃珠、3mm玻璃珠、1mm玻璃珠。所述生物质热解气体高效冷凝收集分离方法，生物质热解气体高效冷凝收集分离装置包括冷凝段、收集段和分离提纯段；所述冷凝段包括一个u型的管式冷凝装置，所述管式冷凝装置上设有热解气体进口；所述收集段包括一个收集罐；所述分离提纯段包括分离提纯装置、分馏柱、产物收集罐、产物气体管道、冷凝水回流管道和冷凝水进水口，所述分离提纯装置上方设有分馏柱，所述分馏柱的上部设有温度计和产物气体管道，产物气体管道的另一端与产物收集罐连接，所述产物气体管道外面设有冷凝水管道，所述冷凝水管道上设有冷凝水进水口，冷凝水回流管道的两端与冷凝水管道和冷凝水进水口连通，形成冷凝水的回水通路。所述生物质热解气体高效冷凝收集分离方法，所述产物气体管道为夹角大于90°的弯管。有益效果：与现有的技术相比，本发明的优点包括：(1)本发明以廉价的铁丝网或玻璃纤维为u型的管式冷凝装置的填充物，可以增加换热面积，提高换热效率，实现高效冷凝。(2)本发明分离提纯装置中的填充物为玻璃珠，廉价易得，通过调控不同尺寸玻璃珠的体积比就可实现不同类型木醋液的定向提纯与分离，获得多种类高品质的木醋液，实现热解气体的高效冷凝收集和分离；方法简单，易推广。附图说明图1为生物质热解气体高效冷凝收集分离装置结构示意图。具体实施方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。生物质热解气体高效冷凝收集分离装置包括冷凝段、收集段和分离提纯段；冷凝段包括一个u型的管式冷凝装置2，管式冷凝装置2上设有热解气体进口1；收集段包括收集罐3；分离提纯段包括分离提纯装置4、分馏柱5、产物收集罐7、产物气体管道8、冷凝水回流管道9和冷凝水进水口10，分离提纯装置4上方设有分馏柱5，分馏柱5的上部设有温度计6和产物气体管道8，产物气体管道8为夹角大于90°的弯管，产物气体管道8的设计使其分为两端，靠近分馏柱5的一段，在冷凝水的作用下，一部分气体冷凝之后再次进入分馏柱开始蒸馏过程，相当于对物质进行了又一次的分离提纯，提高分离提纯效果；产物气体管道8的另一端与产物收集罐7连接，产物气体管道8外面设有冷凝水管道，冷凝水管道上设有冷凝水进水口10，冷凝水回流管道9的两端与冷凝水管道和冷凝水进水口10连通，形成冷凝水的回水通路。下面实施例1～3均采用该装置进行杉木屑热解气体的高效冷凝收集分离过程。实施例1一种生物质热解气体高效冷凝收集分离方法，包括以下步骤：(1)氮气吹扫下，杉木屑100g在450℃条件下热解0.5h，收集热解气体；(2)将热解气体通入装填有铁丝网的u型的管式冷凝装置2中，收集所得冷凝液体转移至收集罐3中；(3)将冷凝液体静置1天后，分层，上层清液转移至分离提纯装置，开始分离提纯；(4)控制精馏温度为105℃，分馏柱5长45cm，直径10cm，填充玻璃球高度36cm，5mm玻璃球：3mm玻璃球：1mm玻璃球的体积比为4:2:1，回流比为4:1，收集下层重相木醋液。实施例2一种生物质热解气体高效冷凝收集分离方法，包括以下步骤：(1)氮气吹扫下，杉木屑100g在450℃条件下热解0.5h，收集热解气体；(2)将热解气体通入装填有铁丝网的u型的管式冷凝装置2中，收集所得冷凝液体转移至收集罐3中；(3)将冷凝液体静置1天后，分层，将上层清液转移至分离提纯装置，开始分离提纯；(4)控制精馏温度为110℃，分馏柱5长45cm，直径10cm，填充玻璃球高度36cm，5mm玻璃球：3mm玻璃球：1mm玻璃球的体积比为2:1:1，回流比为4:1，收集下层重相木醋液。实施例3一种生物质热解气体高效冷凝收集分离方法，包括以下步骤：(1)氮气吹扫下，杉木屑100g在450℃条件下热解0.5h，收集热解气体；(2)将热解气体通入装填有铁丝网的u型的管式冷凝装置2中，收集所得冷凝液体转移至收集罐3中；(3)将冷凝液体静置1天后，分层，将上层清液转移至分离提纯装置，开始分离提纯；(4)控制精馏温度为105℃，分馏柱5长45cm，直径10cm，填充玻璃球高度36cm，5mm玻璃球：3mm玻璃球：1mm玻璃球的体积比为4:2:1，回流比为3:2，收集下层重相木醋液。对实施例1～3收集的重相木醋液的有机组分及ph进行测定，结果如表1所示。由表1可知，本发明很高效的实现了杉木屑热解气体的冷凝收集分离。表1实施例1～3中精制木醋液有机组分含量及ph值结果实施例ph有机酸含量(％)酚含量(％)12.58.50.622.010.01.033.16.50.3当前第1页12