生物质干馏技术
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生物质干馏技术范文第1篇
经过十年的努力，他终于发明了第三代垃圾干馏焚烧炉，实现不产生二f英、消灭废气排放的彻底无害化；变废为宝、节能减排的真正减量化和经济效益显著的充分资源化。从垃圾焚烧看，这是焚烧技术的技术革新；从垃圾综合利用看，也是垃圾综合利用技术的革新：即采用干馏的“热分选法”代替过去的风选法或水选法，实现了垃圾焚烧和垃圾综合利用的殊途同归，过去的争论也有了结果，同时也为生物质新能源提供了一条发展的新路（专利号201410393458.8和ZL 201420451889.0）。
一、垃圾危机是挑战、也是历史机遇
哪里有人居住，哪里就有垃圾。垃圾不断产生，日积月累，造成垃圾围城，酿成全球的垃圾危机。为了破解垃圾危机，余式正先生长期致力于探索破解垃圾处理的创新之路。从2005年首次把干馏技术用于垃圾处理，发明高温干馏垃圾焚烧炉开始，不断探索，先后又发明了无二f英和废气排放的第二代垃圾干馏气化炉和第三代垃圾干馏焚烧炉。
二、实现垃圾焚烧的三项技术革新
1.杜绝二f英的产生。
垃圾焚烧不可避免会产生二f英，受到群众的强烈反对。余式正分析认为：二f英是由一个或两个氧原子结合两个被氯取代的苯环（下图），可见它的产生必须具备两个必要的条件：有氯存在和发生氧化反应。垃圾成分复杂，混合垃圾不能没有氯存在；焚烧是氧化反应，刚好满足二f英产生的两个条件，据此可以判断，垃圾焚烧不可避免会产生二f英。但同时也告诉我们，为杜绝二f英的产生就不能同时满足产生二f英的两个条件，对有氯存在的混合垃圾应该先让垃圾干馏。所谓干馏就是固体的有机物在隔绝空气的状态下加热分解的化学反应过程。垃圾干馏因为不发生氧化反应就不产生二f英；干馏的结果垃圾中的有机物分解生成干馏煤气和碳化物残渣，再燃烧干馏煤气或碳化物，因为没有氯的存在也不会产生二f英。这是垃圾焚烧杜绝二f英产生的利器，也是杜绝二f英产生的理论根据。
2.消灭废气排放实现彻底的无害化。
垃圾焚烧生成大量温室气体，消灭废气排放就成为垃圾焚烧的第二次技术革新。垃圾干馏以后留下碳化物残渣，燃烧碳化物为垃圾干馏和干燥提供热量，同时也把碳化物加热到高温，高温的碳化物把燃烧产生的CO2还原生成CO收集利用，于是，就消灭废气排放，实现垃圾焚烧既不产生二f英、又没有废气排放的彻底的无害化。
3.变废为宝、节能减排实现真正的减量化。
减量化的含义包括变废为宝、节能减排和不增加新的污染。第三代垃圾干馏焚烧炉把废弃的垃圾变成清洁燃气，变废为宝；可以替代化石燃料，实现节能减排；没有饱含二f英的飞灰，垃圾日产日清，不产生臭气和渗滤液，才是真正的减量化。
4.垃圾无需分类，利润丰厚实现充分的资源化。
其实，垃圾中隐藏着丰富的热力资源，利用热力资源何需垃圾分类和分选！ 垃圾通过干馏就把有机物和无机物完全分开，既减少显热损失、简化处理工艺、节省许多成本；又能够多发电，经济效益明显；也不产生二f英，于是，垃圾处理将告别政府补贴，成为利润丰厚的新能源产业，垃圾成为名副其实的城市矿藏，获得良好的社会效益和经济效益。
三、垃圾干馏焚烧炉的技术创新
第三代垃圾干馏焚烧炉克服炉排炉的不足，采取以下的技术创新措施：
1.打破常规实现垃圾焚烧技术的革命、走杜绝二f英产生的治本之路。
2.消灭废气排放，实现垃圾处理彻底的无害化和真正的减量化。
3.通过垃圾处理的效率革新，大大降低成本，提高经济效益，无需政府补贴，仍有丰厚的利润。
4.创建垃圾自上而下、热流自下而上合理的立式干馏焚烧炉的结构，垃圾彻底燃尽。
5.为了防止偏烧，独创燃烧温度分区闭环控制和最佳控制。
6.独创负压燃烧、设备简化、防止臭气泄漏、便于引入富氧燃烧独树一帜。
7.独创单元组合，设备标准化生产，灵活组合实现产品系列化、大型化。
8.独创自动拨火提高燃烧效率事半功倍。
9.可以封炉，实现垃圾日产日清，无需渗滤液处理、无需臭气治理。
10.突破过去垃圾处理被认为是公益事业的观点，今后将告别政府补贴，成为有厚利可图的新能源产业，破解垃圾危机指日可待。
四、垃圾焚烧和垃圾综合利用殊途同归
垃圾进行综合利用首先需要分选，分选不仅成本高，还仅仅是垃圾处理的开始，然后还要分类处理，门类多、工艺复杂、效益低，真正成功的案例不多，所以未被认可。
第三代垃圾干馏炉先让垃圾干馏就是垃圾分选方法的革新，可称之为“热分选法”，垃圾通过干馏就把垃圾中的有机物和无机物分得一清二楚，既是垃圾处理的开始，也是垃圾处理的结束，并且同样不产生二f英，既克服缺点，又保留了垃圾综合利用的优点，也就是垃圾综合利用重大的技术革新。
于是，垃圾焚烧与垃圾综合利用技术革新的结果都使用第三代垃圾干馏焚烧炉，相同的设备和相同的工艺，最终实现殊途同归，垃圾焚烧和垃圾综合利用两种技术就统一起来了。
五、突破技术瓶颈、缓解能源危机
我国的能源资源匮乏，有希望成为替代化石燃料的新能源必须具备以下条件：
1.资源极大丰富。否则不能满足能源的需求；
2.生产工艺简单、生产成本低，才能有竞争能力；
3.能够大规模生产才能满足能源的需求；
4.可持续、可再生、没有污染。
据此，可替代化石燃料的新能源是非粮生物质能。过去国内因为没有找到把生物质转换为能源的适用技术而没有引起足够的重视。
生物质干馏技术范文第2篇
关键词：生物质热解；研究进展；发展现状；展望
0 引 言
通过生物质能转换技术可高效地利用生物质能源， 生产各种清洁能源和化工产品，从而减少人类对于化石能源的依赖，减轻化石能源消费给环境造成的污染。 目前，世界各国尤其是发达国家，都在致力于开发高效、无污染的生物质能利用技术，以保护本国的矿物能源资源，为实现国家经济的可持续发展提供根本保障。
生物质热解是指生物质在没有氧化剂（空气、氧气、水蒸气等）存在或只提供有限氧的条件下，加热到逾500℃，通过热化学反应将生物质大分子物质（木质素、纤维素和半纤维素）分解成较小分子的燃料物质（固态炭、可燃气、生物油）的热化学转化技术方法。生物质热解的燃料能源转化率可达95.5%，最大限度的将生物质能量转化为能源产品，物尽其用，而热解也是燃烧和气化必不可少的初始阶段[1]。
1 热解技术原理
1.1 热解原理
从化学反应的角度对其进行分析， 生物质在热解过程中发生了复杂的热化学反应，包括分子键断裂、异构化和小分子聚合等反应。木材、林业废弃物和农作物废弃物等的主要成分是纤维素、半纤维素和木质素。热重分析结果表明，纤维素在52℃时开始热解，随着温度的升高，热解反应速度加快，到350～370℃时，分解为低分子产物，其热解过程为：
(C6H10O5)nnC6H10O5
C6H10O5H2O+2CH3-CO-CHO
CH3-CO-CHO+H2CH3-CO-CH2OH
CH3-CO-CH2OH+H2CH3-CHOH-CH2+H2O
半纤维素结构上带有支链，是木材中最不稳定的组分，在225～325℃分解，比纤维素更易热分解，其热解机理与纤维素相似[2]。
从物质迁移、能量传递的角度对其进行分析，在生物质热解过程中，热量首先传递到颗粒表面，再由表面传到颗粒内部。热解过程由外至内逐层进行，生物质颗粒被加热的成分迅速裂解成木炭和挥发分。其中，挥发分由可冷凝气体和不可冷凝气体组成，可冷凝气体经过快速冷凝可以得到生物油。一次裂解反应生成生物质炭、一次生物油和不可冷凝气体。在多孔隙生物质颗粒内部的挥发分将进一步裂解，形成不可冷凝气体和热稳定的二次生物油。同时，当挥发分气体离开生物颗粒时，还将穿越周围的气相组分，在这里进一步裂化分解，称为二次裂解反应。生物质热解过程最终形成生物油、不可冷凝气体和生物质[3，4]。
1.2 热解反应基本过程
根据热解过程的温度变化和生成产物的情况等， 可以分为干燥阶段、预热解阶段、固体分解阶段和煅烧阶段。
1.2.1 干燥阶段（温度为120～150℃），生物质中的水分进行蒸发，物料的化学组成几乎不变。
1.2.2 预热解阶段（温度为150～275℃），物料的热反应比较明显，化学组成开始变化，生物质中的不稳定成分如半纤维素分解成二氧化碳、一氧化碳和少量醋酸等物质。上述两个阶段均为吸热反应阶段。
1.2.3 固体分解阶段（温度为275～475℃），热解的主要阶段，物料发生了各种复杂的物理、化学反应，产生大量的分解产物。生成的液体产物中含有醋酸、木焦油和甲醇（冷却时析出来）；气体产物中有CO2、CO、CH4、H2等，可燃成分含量增加。这个阶段要放出大量的热。
1.2.4 煅烧阶段（温度为450～500℃），生物质依靠外部供给的热量进行木炭的燃烧，使木炭中的挥发物质减少，固定碳含量增加，为放热阶段。实际上，上述四个阶段的界限难以明确划分，各阶段的反应过程会相互交叉进[5，6]。
2 热解工艺及影响因素
2.1 热解工艺类型
从对生物质的加热速率和完成反应所用时间的角度来看，生物质热解工艺基本上可以分为两种类型：一种是慢速热解，一种是快速热解。在快速热解中，当完成反应时间甚短（＜0.5s）时，又称为闪速热解。根据工艺操作条件，生物质热解工艺又可分为慢速、快速和反应性热解三种。在慢速热解工艺中又可以分为炭化和常规热解[5]。
慢速热解（又称干馏工艺、传统热解）工艺具有几千年的历史，是一种以生成木炭为目的的炭化过程，低温干馏的加热温度为500～580℃，中温干馏温度为660～750℃， 高温干馏的温度为900～1100℃。将木材放在窑内，在隔绝空气的情况下加热，可以得到占原料质量30%～35%的木炭产量。
快速热解是将磨细的生物质原料放在快速热解装置中，严格控制加热速率（一般大致为10～200℃/s）和反应温度（控制在500℃左右）， 生物质原料在缺氧的情况下，被快速加热到较高温度，从而引发大分子的分解，产生了小分子气体和可凝性挥发分以及少量焦炭产物。可凝性挥发分被快速冷却成可流动的液体，成为生物油或焦油，其比例一般可达原料质量的40%～60%。
与慢速热解相比，快速热解的传热反应过程发生在极短的时间内，强烈的热效应直接产生热解产物，再迅速淬冷，通常在0.5s内急冷至350℃以下，最大限度地增加了液态产物（油）。
常规热解是将生物质原料放在常规的热解装置中，在低于600℃的中等温度及中等反应速率（0.1～1℃/s）条件下，经过几个小时的热解，得到占原料质量的20%～25%的生物质炭及10%～20%的生物油[7～9]。
2.2 热解影响因素
总的来讲，影响热解的主要因素包括化学和物理两大方面。化学因素包括一系列复杂的一次反应和二次反应；物理因素主要是反应过程中的传热、传质以及原料的物理特性等。具体的操作条件表现为：温度、物料特性、催化剂、滞留时间、压力和升温速率[10]。
2.2.1 温度
在生物质热解过程中，温度是一个很重要的影响因素， 它对热解产物分布、组分、产率和热解气热值都有很大的影响。生物质热解最终产物中气、油、炭各占比例的多少，随反应温度的高低和加热速度的快慢有很大差异。一般地说，低温、长期滞留的慢速热解主要用于最大限度地增加炭的产量，其质量产率和能量产率分别达到30%和50%（质量分数）[11～13]。
温度小于600℃的常规热解时，采用中等反应速率，生物油、不可凝气体和炭的产率基本相等；闪速热解温度在500～650℃范围内，主要用来增加生物油的产量，生物油产率可达80%（质量分数）；同样的闪速热解，若温度高于700℃，在非常高的反应速率和极短的气相滞留期下，主要用于生产气体产物，其产率可达80%（质量分数）。当升温速率极快时，半纤维素和纤维素几乎不生成炭[5]。
2.2.2 生物质材料的影响
生物质种类、分子结构、粒径及形状等特性对生物质热解行为和产物组成等有着重要的影响[3]。这种影响相当复杂，与热解温度、压力、升温速率等外部特性共同作用，在不同水平和程度上影响着热解过程。 由于木质素较纤维素和半纤维素难分解，因而通常含木质素多者焦炭产量较大；而半纤维素多者，焦炭产量较小。在生物质构成中，以木质素热解所得到的液态产物热值为最大；气体产物中以木聚糖热解所得到的气体热值最大[5]。
生物质粒径的大小是影响热解速率的决定性因素。粒径在1mm以下时，热解过程受反应动力学速率控制，而当粒径大于1mm时，热解过程中还同时受到传热和传质现象的控制。大颗粒物料比小颗粒传热能力差，颗粒内部升温要迟缓，即大颗粒物料在低温区的停留时间要长，从而对热解产物的分布造成了影响。 随着颗粒的粒径的增大，热解产物中固相炭的产量增大。从获得更多生物油角度看，生物质颗粒的尺寸以小为宜，但这无疑会导致破碎和筛选有难度，实际上只要选用小于1mm的生物质颗粒就可以了。
2.2.3 催化剂的影响
有关研究人员用不同的催化剂掺入生物质热解试验中，不同的催化剂起到不同的效果。如：碱金属碳酸盐能提高气体、碳的产量，降低生物油的产量，而且能促进原料中氢释放，使空气产物中的H2/CO增大；K+能促进CO、CO2的生成，但几乎不影响H2O的生成；NaCl能促进纤维素反应中H2O、CO、CO2的生成；加氢裂化能增加生物油的产量，并使油的分子量变小。
另外，原料反应得到的产物在反应器内停留时间、反应产出气体的冷却速度、原料颗粒尺寸等，对产出的炭、可燃性气体、生物油（降温由气体析出）的产量比例也有一定影响[5]。
2.2.4 滞留时间
滞留时间在生物质热解反应中有固相滞留时间和气相滞留时间之分。固相滞留时间越短，热解的固态产物所占的比例就越小，总的产物量越大，热解越完全。在给定的温度和升温速率的条件下，固相滞留时间越短，反应的转化产物中的固相产物就越少，气相产物的量就越大。气相滞留期时间一般并不影响生物质的一次裂解反应过程，而只影响到液态产物中的生物油发生的二次裂解反应的进程。当生物质热解产物中的一次产物进入围绕生物质颗粒的气相中，生物油就会发生进一步的裂化反应，在炽热的反应器中，气相滞留时间越长，生物油的二次裂解发生的就越严重，二次裂解反应增多，放出H2、CH4、CO等，导致液态产物迅速减少，气体产物增加。所以，为获得最大生物油产量，应缩短气相滞留期，使挥发产物迅速离开反应器，减少焦油二次裂解的时间[3～5]。
2.2.5 压力
压力的大小将影响气相滞留期，从而影响二次裂解，最终影响热解产物产量的分布。随着压力的提高，生物质的活化能减小，且减小的趋势渐缓。在较高的压力下，生物质的热解速率有明显的提高，反应也更激烈，而且挥发产物的滞留期增加，二次裂解较大；而在低的压力下，挥发物可以迅速从颗粒表面离开，从而限制了二次裂解的发生，增加了生物油产量[14，15]。
2.2.6 升温速率
升温速率对热解的影响很大。一般对热解有正反两方面的影响。升温速率增加，物料颗粒达到热解所需温度的相应时间变短，有利于热解；但同时颗粒内外的温差变大，由于传热滞后效应会影响内部热解的进行。随着升温速率的增大，温度滞后就越严重，热重曲线和差热曲线的分辨力就会越低，物料失重和失重速率曲线均向高温区移动。热解速率和热解特征温度（热解起始温度、热解速率最快的温度、热解终止温度）均随升温速率的提高呈线形增长。在一定热解时间内，慢加热速率会延长热解物料在低温区的停留时间，促进纤维素和木质素的脱水和炭化反应，导致炭产率增加。气体和生物油的产率在很大程度上取决于挥发物生成的一次反应和生物油的二次裂解反应的竞争结果，较快的加热方式使得挥发分在高温环境下的滞留时间增加，促进了二次裂解的进行，使得生物油产率下降、燃气产率提高[16～18]。
3 热解技术研究现状
3.1 国内研究现状
与欧美一些国家相比，亚洲及我国对生物质热解的研究起步较晚。近十几年来，广州能源研究所生物质能研究中心、浙江大学、东北林业大学等单位做了一些这方面的工作。
广州能源研究所生物质能研究中心，目前研究方向重点为生物质热化学转化过程的机理及热化学利用技术。其研究内容为：（1）高能环境下的热解机理研究：等离子体热解气化、超临界热解等；（2）气化新工艺研究：高温气化、富氧气化、水蒸汽气化等；（3）气化技术系统集成及应用：新型气化装置、气化发电系统等；（4）生物质气化燃烧与直接燃烧：气化燃烧技术、热解燃烧技术、直接燃烧等。
浙江大学着眼于流化床技术在生物质清洁能源规模化利用上显示出的巨大潜在优势，在上世纪末成功开发了以流化床技术为基础的生物质热裂解液化反应器，并在先期成功试验的基础上，针对已有的生物质热裂解液化工艺中能源利用率不高以及液体产物不分级等缺点，采用独特的设计方案研发了生物质整合式热裂解分级制取液体燃料装置，得出了各运行参数对生物质热解产物的得率及组成的影响程度，适合规模化制取代用液体燃料。目前正在开展深层技术和扩展应用的研究。
东北林业大学生物质能研究中心研究方向： 转锥式生物质闪速热解液化装置。经过一系列的调试、实验和改进后，现已经探索出了一些基本的设计规则和经验。现阶段设备制造已完成，即将进入实验阶段，为今后设备改进及技术推广打好坚实的基础。
另外在快速热裂解研究上，沈阳农业大学在联合国粮农组织（FTO）的协助下，从荷兰的BTG集团引入一套50 kg/h旋转锥闪速热解装置并进行了相关实验研究；上海理工大学、华东理工大学、浙江大学、中国科学院广州能源研究所、清华大学、哈尔滨工业大学和山东理工大学等单位也开展了相关实验研究，目前正在开展深层技术和扩展应用的研究。在现在技术的支持下，用于商业运行的只有输运床和循环流化床系统[19，20]。
河南农业大学农业部可再生能源重点开放实验室也长期进行了生物质热解方面的研究。“YNO4型生物质燃气脱焦机”的诞生解决了现有生物质热解气化机组净化装置复杂、脱焦效率低且焦油难收集等问题，结构简单，操作方便，避免了二次污染，系统运行可靠，维护费用低，经济效益显著，适用于各类生物质热解气化机组的配套及其商业化应用，已于2001年11月通过省科技厅技术鉴定，并已在许昌机电厂投入批量生产。
同时，该实验室与河南商丘三利新能源有限公司对生物质热解产物进行了综合利用的研究，并形成了配套设备。根据农作物秸秆资源存在着季节性、分散性的特点和运输、储存难的矛盾，采取了分散和集中的模式，即在农作物秸秆易收集的范围内建造小型生物质热解装置，就地使用生物质燃气， 然后将便于运输的生物质炭、焦油、木醋液收集，建设若干集中加工厂，生产多种产品以供各种用途，较适合我国的国情。
3.2 国外研究现状
生物质热解技术最初的研究主要集中在欧洲和北美。20世纪90年开始蓬勃发展，随着试验规模大小的反应装置逐步完善，示范性和商业化运行的热解装置也被不断地开发和建造。欧洲一些著名的实验室和研究所开发出了许多重要的热解技术，20世纪90年代欧共体JOULE计划中生物质生产能源项目内很多课题的启动就显示了欧盟对于生物质热解技术的重视程度。
但较有影响力的成果多在北美涌现，如加拿大的Castle Capital有限公司将BBC公司开发的10Kg/h～25Kg/h的橡胶热烧蚀反应器放大后，建造了1500Kg/h～2000 kg/h规模的固体废物热烧蚀裂解反应器，之后，英国Aston大学、美国可再生能源实验室、法国的Nancy大学及荷兰的Twente大学也相继开发了这种装置。
荷兰Twente大学反应器工程组及生物质技术（BTG）集团研制开发了旋转锥热裂解反应器，由于工艺先进、设备体积小、结构紧凑，得到了广泛的研究和应用；Hamberg木材化学研究所对混合式反应器鼓泡床技术进行了改进和发展，成功地采用静电扑捉和冷凝器联用的方式，非常有效地分离了气体中的可凝性烟雾。ENSYN基于循环流化床的原理在意大利开发和建造了闪速热解装置（RTP），还有一些小型的实验装置也相继在各研究所安装调试。
传统的热解技术不适合湿生物质的热转化。针对这个问题，欧洲很多国家己开始研究新的热解技术，这就是Hydro Thermal Upgrading（HTU）。将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[21，22]。
4 前景与展望
面对化石能源的枯竭和环境污染的加剧，寻找一种洁净的新能源成了迫在眉睫的问题。现在全世界都把目光凝聚在生物质能的开发和利用上。生物质能利用前景十分广阔，但真正实际应用还取决于生物质的各种转化利用技术能否有所突破。
随着技术的不断完善，研究的方向和重点也在拓宽，以前侧重热解反应器类型及反应参数，以寻求产物最大化，而现在整体利用生物质资源的联合工艺以及优化系统整体效率被认为是最大化热解经济效益、具有相当大潜力的发展方向；除此之外，提高产物品质，开发新的应用领域，也是当前研究的迫切要求。
我国生物质热解技术方面的研究进展缓慢，主要是因为研究以单项技术为主，缺乏系统性，与欧美等国相比还有较大差距。 特别是在高效反应器研发、工艺参数优化、液化产物精制以及生物燃油对发动机性能的影响等方面存在明显差距。同时，热解技术还存在如下一些问题：生物油成本通常比矿物油高，生物油同传统液体燃料不相容，需要专用的燃料处理设备；生物油是高含氧量碳氢化合物，在物理、化学性质上存在不稳定因素，长时间贮存会发生相分离、沉淀等现象，并具有腐蚀性；由于物理、化学性质的不稳定，生物油不能直接用于现有的动力设备，必须经过改性和精制后才可使用；不同生物油品质相差很大，生物油的使用和销售缺少统一标准，影响其广泛应用。以上问题也是阻碍生物质高效、规模化利用的瓶颈所在[6]。
针对以上存在的差距和问题，今后的研究应主要集中在如何提高液化产物收率，寻求高效精制技术，提高生物油品质，降低运行成本，实现产物的综合利用和工业化生产等方面。同时加强生物质液化反应机理的研究，特别是原料种类及原料中各种成分对热化学反应过程及产物的影响。在理论研究的基础上，将现有设备放大，降低生物油生产成本，逐渐向大规模生产过渡，完善生物油成分和物理特性的测定方法，制定统一的规范和标准，开发生物油精制与品位提升新工艺，开发出用于热化学催化反应过程中的低污染高效催化剂，使其能够参与化石燃料市场的竞争[23]。?
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生物质干馏技术范文第3篇
[关键词]工艺原理 、 煤气、危害 、 预防措施
中图分类号：TF055 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）45-0309-01
一、 煤气的种类及性质
我国居民生活用的燃气最常见的有三种：
第一种是人工煤气，一般用管道输送。它是用煤炼制而成，主要成分是氢、甲烷和一氧化碳。为了安全，人工煤气中加入一种臭味，以便泄漏时发现。
第二种是天然气，一般用管道输送。它是蕴藏在地层中天然生成的可燃气体。本身三色三味。主要成分是甲烷，送往用户时也加入特殊臭味。
第三种是液化石油气，一般不瓶装。它是石油炼制过程中的一种产品，在常温下施加一定的压力，变成液体，它的主要成分为丙烷和丁烷。
除以上三种外，还有水煤气、矿井气、沼气和液化气混空气等，这些燃气供应量比较少。
在通常状况下，一氧化碳是无色、无臭、无味、有毒的气体，熔点―199℃，沸点―191.5℃。燃烧时发出蓝色的火焰，放出大量的热。因此一氧化碳可以作为气体燃料。
二、 发生炉煤气制造原理
工作原理是以煤为原料生产煤气，供燃气设备使用的装置。固体原料煤从炉顶部加入，随煤气炉的运行向下移动，在与从炉底进入的气化剂逆流相遇的同时，受炉底燃料层高温气体加热，发生物理、化学反应，产生粗煤气。这样在煤气发生炉中形成了几个区域，一般我们称为“层”。
按照煤气发生炉内气化过程进行的程序，可以将发生炉内部分为六层：1灰渣层；2氧化层；3还原层；4干馏层；5干燥层；6空层；其中氧化层和还原层又统称为反应层，干馏层和干燥层又统称为煤料准备层。
1、灰渣层：煤燃烧后产生灰渣，形成灰渣层，它在发生炉的最下部，覆盖在炉篦子之上。其主要作用为：
a、保护炉篦和风帽，使它们不被氧化层的高温烧坏；
b、预热气化剂，气化剂从炉底进入后，首先经过灰渣层进行热交换，使灰渣层温度降低，气化剂温度升高。
c、灰渣层还起了布风作用，使进入的气化剂在炉膛内尽量均匀分布。
2、氧化层：也称为燃烧层。从灰渣中升上来的气化剂中的氧与碳发生剧烈的燃烧而生成二氧化碳，并放出大量的热量。
3、还原层：在氧化层的上面是还原层。赤热的碳具有很强的夺取氧化物中的氧而与之化合的本领，所以在还原层中，二氧化碳和水蒸气被碳还原成一氧化碳和氢气。这一层也因此而得名，称为还原层，其主要反应为：CO C2CO
H2O CH2 CO
2H2O CCO2 2H2
4、干馏层： 就是把煤中的挥发份，焦油等物质经过加热后所产生的CmHm化合物分离出来，然后再进入还原进行化学反应，其高度为200厚
5、干燥层：干燥层位于干馏层上面，也即是燃料的面层，主要是把煤中的水发蒸发即可。
6、空层：空层即燃料层上部，炉体内的自由区，其主要作用是汇集煤气。然后出去2COCO2 C以及2H2O COCO2 H2
从上面六层简单叙述，我们可以看出煤气发生炉内进行的气化过程是比较复杂的，既有气化反应，也有干馏和干燥过程。而且在实际生产的发生炉中，分层也不是很严格的，相邻两层往往是相互交错的，各层的温度也是逐步过渡的，很难具体划分，即使在专门的研究中，看法也是分歧的。
煤气发生炉可以分为五层：灰渣层、氧化层、还原层、干馏层、干燥层。
鼓入的气化剂，首先经过渣层，并在层中得到预热。当上升进入高温的燃料层时，碳和氧发生下列反应：2C+02=2CO+Q 2C+02=CO2+Q
由于这个层的反应都是放热的所以温度很高，这一层称为氧化层。氧化层的热气体继续上升，与上层燃料接触，产生了还原反应。
主还原层的主要反应是：CO2+C=2CO-Q C+2H2O=CO2+2H2-Q C+H2O=CO+H2-Q；次还原层主要生成的一氧化碳与过剩的水蒸汽反应：CO+H2O=CO2+H2+Q；此外还有生成甲烷的副反应：C+2H2=CH4+Q。
三、 还原层中产生的热气体再往上升时，加热了上面的煤层，形成了干馏层和干燥层。
1、煤气的用途
水蒸气通过炽热的焦炭而生成的气体，主要成份是一氧化碳、氢气，燃烧后排放水和二氧化碳，有微量CO、HC和NOX。燃烧速度是汽油的7.5倍，抗爆性好，据国外研究和专利的报导：压缩比可达12.5。热效率提高20-40%、功率提高15%、燃耗降低30%，尾气净化近欧IV标准，还可用微量的铂催化剂净化。比醇、醚简化制造和减少设备，成本和投资更低。压缩或液化与氢气相近，但不用脱除CO，建站投资较低。
将水蒸气通过炽热的煤层可制得较洁净的水煤气，现象为火焰腾起更高，而且变为淡蓝色。化学方程式为C+H2O（高温）CO+H2。这就是湿煤比干煤燃烧更旺的原因。
气体燃料的一种。主要成分是氢和一氧化碳。由水蒸气和赤热的无烟煤或焦炭作用而得。工业上大多用蒸气和空气轮流吹风的间歇法，或用蒸气和氧一起吹风的连续法。热值约为10500千焦/标准立方米。此外，尚有用蒸气和空气一起吹风所得的“半水煤气”。可作为燃料，或用作合成氨、合成石油、有机合成、氢气制造等的原料。
另外一种低热值煤气。由蒸汽与灼热的无烟煤或焦炭作用而得。主要成分为氢气和一氧化碳，也含有少量二氧化碳、氮气和甲烷等组分，各组分的含量取决于所用原料及气化条件。主要用作台成氨、合成液体燃料等的原料，或作为工业燃料气的补充来源。
工业上，水煤气的生产一般采用间歇周期式固定床生产技术。炉子结构采用UGI气化炉的型式。在气化炉中，碳与蒸汽主要发生如下的水煤气反应：
C+H2OCO+H2 （高温）
C+2H2OCO2+2H2 （高温）
以上反应均为吸热反应，因此必须向气化炉内供热。通常，先送空气入炉，烧掉部分燃料，将热量蓄存在燃料层和蓄热室里，然后将蒸汽通入灼热的燃料层进行反应。
2、煤气的危害
（1）煤气中毒即一氧化碳中毒，是由于人本吸入高浓度一氧化气体而导致中毒、缺氧引起的神经系统严重受损的疾患，
（2）煤气中毒的原因是吸入工业生产煤气、矿井炮烟，内燃机废气以及家庭中门窗紧闭，火炉不安烟窗，或烟窗不通、漏气、倒风等 。一氧化碳吸入后，与血中血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，使血液失去携带氧气的能力，并能加重组织缺氧。
（3）轻度中毒者，感头痛、眩晕、耳鸣、恶心、呕吐、心悸、无力等。脱离中毒环境，吸入新鲜空气，数小时后即可恢复，中度中毒者除以上症状加重外，尚有面色潮红、口唇樱桃红色、脉快、多汗、烦燥、步态不稳、嗜睡甚至昏迷。一般治疗1-2天即可恢复，无明显后遗症。
四、 煤气制造、输送安全预防措施。
1、停用的煤气管道一定要用蒸汽吹净管道内的剩余煤气。操作人员万万不能麻痹大意而疏忽这一步骤，必须严肃认真执行煤气操作规程。
2、在加热炉煤气烧嘴前的总煤气管道上，必须设置切断水封，以在煤气停用后，切断火源与煤气管道的连通，防止煤气管道因吹扫不净或其他使用中的煤气管道因阀门渗漏而可能发生煤气延烧而造成的爆炸事故。
3、煤气管道上的设备要定期进行检查。煤气管道系统内的设备实行经常性维护和定期检修制度，以保证阀门无渗漏和使用系统内的一切设备处于完好状态。
参考文献：
生物质干馏技术范文第4篇
关键词：焦化废水 生物处理 工业研究
中图分类号：S961文献标识码： A
1绪论
1.1焦化废水的来源、组成及危害
1.1.1来源与组成
焦化废水是在煤的高温干馏、煤气净化以及化工产品精制过程中所产生的，其主要来源有三个：一是剩余氨水，它是在煤干馏及煤气冷却过程中产生的污水，其水量占焦化废水总量的一半以上，是焦化废水的主要来源；二是在煤气净化过程中产生的污水，如煤气终冷水和粗苯分离水等；三是在焦油、粗苯等精制过程及其它场合产生的污水。焦化废水的组成十分复杂，浓度高、毒性大。
1.1.2危害
焦化废水含有许多高毒性难降解的有机污染物，对生态环境危害极大，如酚类化合物可使蛋白质凝固，对人类、水产及农作物都有极大危害[5]。另外大量含氮污水排入自然水体会导致水体中溶解氧急剧降低，使水质发臭；氨氮进入氯消毒的饮用水体，易生成氯胺等致癌物质，危害公众健康；水中氨氮含量达到0.3mg/L以上时，会引发鱼类死亡，藻类过度繁殖，导致水体富营养化等危害。
1.2焦化废水的进水水质
表1.1 进出水水质
指标 pH CODcr
（mg/L） NH4＋－N（mg/L） 氰化物（mg/L） 酚
（mg/L） 石油类（mg/L） 色度
（倍）
焦化废水 6.8－7.3 3500－5000 200－450 40－50 400－600 60－80 200
出水 7.3－7.8 80－100 0－8 0－0.1 0.2－0.5 2－6 20－50
1.3现场工艺流程图
宏奥工贸有限公司废水处理站污水处理包括前处理、生化处理、后混凝处理三个单元，处理后出水直接回用于厂区熄焦。具体工艺流程如图1.1：
图1.1工艺流程图
2污水各处理单元的功能介绍及异常情况调整
2.1预处理单元
预处理采用除油系统去除油类，减小废水中污染物对生化系统的冲击，为后续处理打下基础。生产废水通过预处理后，可有效去除大部分油类物质，保证生化系统的稳定运行，CODCr去除率可达10%以上。
2.1.1隔油池
经蒸氨工段处理后蒸氨废水通过提升泵送至重力隔油池，进行除油处理。分子量大，粘度较高的重油通过重力沉降进入重油收集区，通过重油提升泵进入重油罐。轻油通过轻油收集管进入轻油罐，重轻油罐的油类物质满罐后送至厂区油罐区进行集中处理。
现场异常状况：水中含有大量油泥类物质，废水有机物浓度明显提高。见图2.1
图2.1含油较高的隔油池进水
异常情况原因分析：化产回收车间除油处理效果不好，其中包括机械化澄清槽油水分离不彻底以及陶瓷膜过滤器阻塞，排油不及时，影响污水处理站焦化废水中油含量，导致大量油类物质出现。
解决措施：及时通知蒸氨工段操作人员及时调整，将含油高的废水切至事故池，重复进行多次除油处理，保证油的去处效率。同时在污水处理工段，加强重油、轻油的排出，缩短排油时间，尽量减少后续生化处理的油的负荷。
2.1.2吸附池
经重力除油后废水自流进入吸附池，吸附池内吸附介质采用焦化厂产品焦炭，焦炭通过筛分后采用直径为3~5cm进行吸附，较大的孔径率及比表面积能吸附未处理完全的油滴及其他油类物质，保证生化处理的水质的稳定。
2.1.3调节池及事故池
除油处理后出水与作为配水的工业水同时进入调节池，调节池主要调节水质水量的均衡，为生化进水创造稳定的条件，同时调节池内设蒸汽加温措施，保证冬季生化处理所需温度。事故池与调节池合建，用于储存生产事故水。事故池水通过泵打入调节池，通过调整工业配水水量，降低有机物污染浓度波动大对系统的影响和冲击。
出现异常情况：调节池水面出现大量SS,此类物质经水力冲击作用容易解体进入生化系统，影响处理效果及出水色度。如图2.2
图2.2调节池油泥混合物
异常情况原因分析：前段除油处理不彻底，而焦化废水中含有大量的煤灰等悬浮物， 在调节池的水面形成厚厚的一层以油膜为载体的悬浮物层。
解决措施：加强前段管理，同时水面出现此类物质，及时清捞，必须水力冲击进入生化处理系统，以及部分在调节池内部的长时间停留。
2.2生化处理单元
生化处理工艺是本套系统的核心，主要目的是通过微生物新陈代谢来降低污水中的有毒有害物质，降低污水中的有机物、氨氮等污染物的含量，使其达到处理要求。
在生化反应池内挂有组合填料，填料上附着的大量微生物形成生物膜，当污水与生物膜接触过程中，通过微生物的生化反应，有效地降解污水中的有机物和氨氮，从而使水质得到净化。O/A/O工艺处理焦化废水过程中，无需外加碳源，节省药剂耗量，避免药剂的二次污染，且脱氮率不受C/N比的限制，大大地提高了脱氮率。同时取消了硝化液的回流，节省了动力消耗，减小了构筑物的容积，大大地缩短了处理时间，提高了处理效率，降低运行成本。
2.2.1O池
经水质水量调节后废水通过泵进入一段好氧池，通过好氧微生物的新陈代谢作用，进行有机污染物向无机物的转化。氨氮在好氧条件下，通过好氧菌(亚硝化毛杆菌属和硝化杆菌属)的作用被氧化为亚硝酸盐和硝酸盐。
出现异常情况：
（1）好氧池有臭味
（2）污泥未成熟，絮粒瘦小；出水混浊，水质差；游动性小型鞭毛虫多
（3）好氧池中泡沫过多，颜色发白
（4）好氧池泡沫不易破碎，发粘如图2.3
（5）好氧池泡沫茶色或灰色如图2.4
（6）好氧池生物膜过厚，生物膜结球严重，如图2.5、图2.6
图2.3好氧池发粘泡沫 图2.4好氧池茶色泡沫
图2.5好氧池过厚生物膜 图2.6好氧池过厚生物膜
异常情况原因分析：
（1）好氧池供O2不足，出水氨氮偏高
（2）水质成分浓度变化过大；废水中营养不平衡或不足；废水中含毒物或pH不足
（3）进水中所含表面活性剂或洗涤剂过量
（4）进水负荷过高，有机物分解不全
（5）污泥老化，泥龄过长解絮污泥附于泡沫上
（6）污泥增长过快，排泥不及时，营养盐类物质添加过量
解决措施：
（1）提高风机压力，增加供氧量。
（2）使废水成分、浓度和营养物均衡化，并适当补充所缺营养。
（3）增加喷淋水或消泡剂
（4）降低进水负荷，适当补充营养盐
（5）增加进水负荷，增加排泥
（6）间歇停止好氧池曝气，创造厌氧条件，通过厌氧发酵进行脱膜，发酵脱膜结束后采用高压水进行冲刷，维持生物膜适宜厚度。
2.2.1A池
A池水解酸化废水中所含的大链，环状等复杂有机物，使之转化为简单有机物，通过二段好氧池进一步的降解去除。脱氮采用的是反硝化与厌氧氨氧化并行的工艺，此段利用好氧池硝化反应产生的亚硝酸盐和硝酸盐及未反应完全的氨氮作为厌氧反应阶段的底物，在兼氧厌氧菌以及厌氧氨氧化菌的作用下，生成氮气，达到氮素的完全去除。
图2.7厌氧池表面形成的氮气泡
出现异常情况：
（1）污泥生长过慢，有机物水解酸化不完全。
（2）污泥流失
异常情况原因分析：
（1）营养物不足，微量元素不足；接种污泥不足
（2）气体（氮气）集于污泥中，污泥上浮
解决措施：
（1）增加营养物和微量元素；增加接种污泥含量
（2）增加污泥负荷，增加内部水循环；
2.3后处理单元
2.3.1二沉池、混凝沉淀池
生化处理后出水经 二沉池进行一级沉淀后进入混凝沉淀池，混凝沉淀处理工艺主要是通过混凝药剂（PAC和PAM）对废水中污染物质的吸附聚集作用进一步降低出水中的悬浮物和有机物。
出现异常情况：
（1）沉淀池有大快黑色污泥上浮
（2）二沉池表面积累一层解絮污泥
（3）二沉池有细小污泥不断外漂
（4）二沉池上清液混浊，出水水质差
异常情况原因分析：
（1）沉淀池局部积泥厌氧，产生CH4、CO2，气泡附于泥粒使之上浮
（2）微型动物死亡，污泥絮解，出水水质恶化，COD上升，进水中有毒物浓度过高，或pH值异常。
（3）污泥缺乏营养，进水中氨氮浓度高，C／N比不合适；池温超过40˚ C；
（4）污泥负荷过高，有机物氧化不完全
解决措施：
（1）防止沉淀池有死角，排泥后在死角处用压缩空气冲或高压水清洗。
（2）停止进水，排泥后投加营养物，或引进生活污水，使污泥恢复，或引进新污泥菌种
（3）投加营养物质或引进高浓度BOD水，如生活污水
（4）减少进水流量，减少排泥
2.3.2清水池
后处理后废水自流进入清水池，通过泵提升至熄焦水池进行回用。
图2.7 处理后清水池水
3结论
焦化废水是污染物浓度高，较难处理的工业废水之一，通过对现场调试过程中出现问题的总结及问题分析，得到适宜的解决问题的方法，并通过不断的调整及控制手段的强化，使现场的运行逐渐平稳，为焦化行业处理废水提供可行的参考及借鉴。
参考文献
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[3] 国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会编,水和废水监测分
生物质干馏技术范文第5篇
关键词：印刷电路板；金属；回收
引言
随着电子产品更新速度的加快，电子垃圾主要组成部分的印刷电路板（PCB）的废弃数量也越来越庞大。废旧PCB对环境造成的污染也引起了各国的关注。在废旧PCB中[1]，含有铅、汞、六价铬等重金属，以及作为阻燃剂成分的多溴联苯（PBB）、多溴二苯醚（PBDE）等有毒化学物质，这些物质在自然环境中，将对地下水、土壤造成巨大污染，给人们的生活和身心健康带来极大的危害。在废旧PCB上，包含有色金属和稀有金属近20种，具有很高的回收价值和经济价值，是一座真正的等待开采的矿藏。
1 物理法
物理方法是利用机械的手段和PCB物理性能的不同而实现回收的方法。
1.1 破碎
破碎的目的是使废电路板中的金属尽可能的和有机质解离，以提高分选效率。研究发现[2]当破碎在0.6 mm 时，金属基本上可以达到 100%的解离，但破碎方式和级数的选择还要看后续工艺而定。
1.2 分选
分选是利用材料的密度、粒度、导电性、导磁性及表面特性等物理性质的差异实现分离。目前应用较广的有风力摇床技术、浮选分离技术、旋风分离技术、浮沉法分离及涡流分选技术等。
2.超临界技术处理法
超临界流体萃取技术是指在不改变化学组成的条件下，利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行萃取分离的提纯方法。与传统萃取方法相比较，超临界CO2萃取过程具有与环境友好、分离方便、低毒、少甚至无残留、可在常温下操作等优点。
关于利用超临界流体处理废旧PCB主要研究方向集中在两个方面：一、由于超临界CO2流体具有对印刷线路板中树脂及溴化阻燃剂成分的萃取能力[3]。当印刷线路板中的树脂粘结材料被超临界CO2流体去除之后，印刷线路板中的铜箔层和玻璃纤维层即可很容易地分离开，从而为印刷线路板中材料的高效回收提供可能。二、直接利用超临界流体萃取废旧PCB中的金属。Wai 等[4]报道了以氟化二乙基二硫代氨基甲酸锂（LiFDDC）为络合剂，从模拟样品纤维素滤纸或沙子中萃取 Cd2+、Cu2+、Zn2+、Pb2+、Pd2+、As3+、Au3+、Ga3+和 Sb3+的研究结果，萃取效率均在 90%以上。
超临界处理技术也有很大的缺陷如：萃取的选择性高需加入夹带剂，对环境产生危害；萃取压力比较高对设备要求高；萃取过程中要用到高温因此能耗大等。
3 化学法
化学处理技术是利用PCB中各种成分的化学稳定性的不同进行提取的工艺。
3.1 热处理法
热处理法主要是通过高温的手段使有机物和金属分离的方法。它主要包括焚化法、真空裂解法、微波法等。
3.1.1 焚化法
焚化法是将电子废弃物破碎至一定粒径，送入一次焚化炉中焚烧，将其中的有机成分分解，使气体与固体分离。焚烧后的残渣即为的金属或其氧化物及玻璃纤维，经粉碎后可由物理和化学方法分别回收。含有机成分的气体则进入二次焚化炉燃烧处理后排放。该法的缺点是产生大量的废气和有毒物质。
3.1.2 裂解法
裂解在工业上也叫干馏，是将电子废弃物置于容器中在隔绝空气的条件下加热，控制温度和压力，使其中的有机物质被分解转化成油气，经冷凝收集后可回收。与电子废料的焚烧处理不同，真空热解过程是在无氧的条件下进行的，因此可以抑止二英、呋喃的产生，废气产生量少，对环境污染小[5]。
3.1.3 微波处理技术
微波回收法是先将电子废弃物破碎，然后用微波加热，使有机物受热分解。加热到1400 ℃左右使玻璃纤维和金属熔化形成玻璃化物质，这种物质冷却后金、银和其他金属就以小珠的形式分离出来，回收利用剩余的玻璃物质可回收用作建筑材料[6]。该方法与传统加热方法有显著差异，具有高效、快速、资源回收利用率高、能耗低等显著优点。
3.2 湿法冶金
湿法冶金技术主要是利用金属能够溶解在硝酸、硫酸和王水等酸液中的特点，将金属从电子废物中脱除并从液相中予以回收。它是目前应用较广泛的处理电子废弃物的方法。湿法冶金与火法冶金相比具有废气排放少，提取金属后残留物易于处理，经济效益显著，工艺流程简单等优点。
4 生物技术
生物技术是利用微生物在矿物表面的吸附作用及微生物的氧化作用来解决金属的回收问题。微生物吸附可以分为利用微生物的代谢产物来固定金属离子和利用微生物直接固定金属离子两种类型[7]。前者是利用细菌产生的硫化氢固定，当菌体表面吸附了离子达到饱和状态时，能形成絮凝体沉降下来；后者是利用三价铁离子的氧化性使金等贵金属合金中的其他金属氧化成可溶物而进入溶液，使贵金属出来便于回收。生物技术提取金等贵金属具有工艺简单、费用低、操作方便的优点，但是浸取时间较长，浸取率较低，目前未真正投入使用。
结语
电子废弃物是宝贵的资源，加强电子废弃物的金属回收技术的研究和应用，无论从经济还是环境的角度出发，均具有重大意义。由于电子废弃物具有复杂、多样的特点，单凭任一技术很难回收其中的金属，未来处理电子废弃物技术的发展趋势应该是：处理形式产业化，资源回收最大化，处理技术科学化。综上所述，研究废弃PCB的资源化，既可以保护环境、防止污染，又有利于资源的循环利用，节约了大量的能源，促进了经济社会的可持续发展。
参考文献：
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