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生物质燃气热解气吸附脱除焦油

关键词：生物质燃气；生物质热解气；除焦油；焦油净化；吸附脱除焦油；焦油

烟气脱除工艺

生物质资源是绿色的可再生资源，经过适当的热化学或生物化学过程，可转

化为生物质燃气，或进一步深加工获得化学品，为社会提供基础化工原料或能

源。

生物质热化学转化过程是在高温(或辅助催化剂)条件下，生物质原料经过干

燥、热分解、氧化和还原阶段，大分子经历断裂和重组，转化为小分子燃料油或

燃气的过程。目前，该技术已成为生物质资源利用的主要方式之一，而气化是该

技术的主要形式。但是，该技术在气化过程的稳定性、气化过程的经济性及后续

产品使用过程的安全性上尚存在一些关键障碍，没有取得大规模推广应用。

在生物质原料热化学转化过程中，伴随着气态产物的出现，会产生焦油大分

子。焦油常温下是一种黑褐色黏稠液体，其成分非常复杂。焦油的主要成分不少

于20种，大部分是苯的衍生物及多环芳烃，其中含量大于5％的有萘、甲苯、

二甲苯、苯乙烯和酚等。生物质焦油在200℃以下为液态，300℃以上呈气态，

在高温下能分解成小分子永久性气体。焦油的存在阻碍生物质气化技术大规模应

用的主要问题如下：①焦油在低温下凝结成液体，易和水、碳粒等粉尘结合为粘

稠物，堵塞输气管道和阀门，腐蚀金属，影响系统运行和安全；②焦油难以完全

燃烧，并产生碳黑等颗粒，对用于发电的燃气设备(如内燃机、燃气轮机等)的叶

轮损害严重；③焦油及其燃烧后产生的毒气会污染环境；④焦油占可燃气能量

的5％～10％，在后续使用过程难以与燃气一起被利用，会降低热化学转化过程

效率。由此可见，可燃气中的焦油具有相当大的危害性，是生物质气化过程应用

的主要障碍之一，必须对其进行有效处理。

生物质燃气焦油处理方法主要包括物理法、热化学方法和等离子除焦法等。

物理除焦方法包括湿法和干法两大类。湿式除焦法主要为水洗法，是用水将可燃

气中的部分焦油冷却为液体，被水冲洗带走，该方法主要缺点是燃气中易夹带焦

油雾滴，而且会带来洗焦废水的二次污染问题；干式除焦法即采用过滤技术净化

燃气，可避免对水体和土壤的二次污染，但是在工程应用中，去除焦油的效果不

理想，系统设备复杂，运行寿命短，常与其它除焦方法联用。等离子除焦法是利

用电晕放电可分解有机物的特点进行焦油的脱除，但是该方法设备造价和运行费

用高，对操作管理的要求也比其它方法高。热化学转化法是在一定的温度条件下

将焦油转化成燃气小分子，提高生物质的转化率和利用率，可分为热裂解法和催

化裂解法，其中热裂解法能耗高，而催化裂解法催化剂易积炭和烧结，机械强度

也较差，因而仅存在小规模示范应用。

采用液体吸收剂用吸收的方法降低燃气中焦油的含量，并通过解吸作用达到

吸收剂循环利用，是基于溶剂的湿法除焦过程。荷兰能源中心开发的“OLGA”除

焦方法就是以溶剂吸收焦油为基础的新型除焦工艺，研究结果表明：重质焦油可

被完全脱除，焦油露点温度降低至25℃，焦油不会在气化炉下游凝结；99％酚

类和97％杂环类焦油可被脱除，可节省因处理被酚类或其它水溶性焦油混合物

污染的废水的成本。生物质燃气的溶剂法脱焦工艺，通过溶剂的冷却吸收作用，

将焦油中的重组分脱除，轻组分选择性脱除，将经过处理后的燃气中焦油的露

点降低到使用温度之下，从而解决由焦油的凝结而产生的管道堵塞等问题。但

是，这两种方法第一级脱焦油冷却塔采用外加溶剂冷却焦油，由于这部分焦油成

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分复杂，固体颗粒多，会形成难以分离的混合粉尘粘稠、恒沸混合物，分离回用

难度大，操作成本高。

另一方面，吸附是利用固体介质的多微孔特性，对组分进行选择性吸着的单

元操作。吸附分离过程已广泛地用于化工等诸多行业，成为重要的分离手段之

一。相对吸收作用，吸附过程能更有效地捕集浓度很低的有害物质，因此，当

常规的吸收方法脱除液体或气体中的有害物质特别困难时，吸附可能成为较为满

意的解决方法。近年来，吸附广泛用于苯、甲苯和甲醛等低浓度挥发性有机物

(VOC)的深度脱除和回收。一般来说，相对吸收作用，吸附作用具有如下优点：

(1)吸附床为固体，不存在腐蚀；(2)可控性强，可实现全自动运行；(3)能将污

染物深度脱除和回收。但是，吸附过程在生物质燃气焦油脱除过程的应用不多

见。

鉴于以上原因，盐城市海韵环境工程技术有限公司通过其它企业沥青焦油

烟气焦粉吸附及焦化