一种利用富氢高炉制取高品质生物油的方法技术

本发明专利技术公开一种利用富氢高炉制取高品质生物油的方法，属于冶金节能减技术领域。本发明专利技术包括以下步骤：将生物质原料通入生物质热解炉进行热解反应，得到生物质焦、热解气和粗生物油；将生物质焦与热解气通入富氢高炉炼铁，得到温度低于300℃的高温高炉煤气；将高温煤气通入换热器中得到低温高炉煤气再将其通入低温分离装置分离出氢气，氢气与粗生物油发生催化反应，最终得到高品质生物油。本发明专利技术克服现有技术中难以将生物质热解与高炉炼铁工艺进行有效结合而导致能源利用有限的不足，将高温煤气通入换热器中换热后得到低温煤气并对其进行氢气分离，充分回收利用高温煤气余热，高纯度氢气与粗生物油发生化学催化反应，实现高品质生物油的精制。

A method of producing high quality bio oil by hydrogen rich blast furnace

【技术实现步骤摘要】
一种利用富氢高炉制取高品质生物油的方法
本专利技术属于冶金节能减排
，更具体地说，涉及一种利用富氢高炉制取高品质生物油的方法。
技术介绍
现代高炉富氧喷煤炼铁新技术的发展不仅可使高炉焦比降低，产量提高，而且煤粉喷吹量也已超过230kg/t，即高炉日气化煤粉量超过2300t(如宝钢4000m3级高炉)。尤其全氧高炉中煤气还原势大幅增加，加快了高炉块状带间接还原效率和间接还原度，使全氧高炉的生产率达到传统高炉的两倍之多；全氧高炉喷煤过程中煤粉燃烧效率大幅提高，可以采用大喷煤技术以节约更多的焦炭，降低炼铁焦比；而且全氧高炉炼铁系统可以对外提供高热值的高炉气。生物质能源作为可再生能源的重要组成部分，其综合高效利用在能源替代与补充，保护生态环境方面具有重要意义。生物油是生物质通过热裂解技术获得的唯一的液体产物，具有能量密度较高、环境友好、可再生及可直接输送等优点，可替代传统化石燃料推广使用，解决日益严重的能源紧缺与环境污染等问题。生物油应用前景广阔，不仅具有作为锅炉燃料直接燃烧的潜力，未来也可与其他燃油乳化或者进一步精制而取代化石能源用于内燃机；另一方面生物油中高附加值的有机组分还有被用于生产化工用品的可行性。现有技术中公开了利用生物油熔炼钢铁的技术方案，如专利申请号：2016102580161，申请日：2016年4月25日，专利技术创造名称为：一种高炉喷吹生物柴油炼铁的方法，该方案将生物柴油作为还原剂及燃料取代部分焦炭或煤粉用于高炉喷吹还原炼铁，生物柴油喷吹进入高炉后，在风口回旋区，气化产生H2和CO，并且H2/CO比值大于等量的煤粉，随热风上升的过程中，将铁矿石中铁氧化物还原成铁水。同时，生物柴油在高温裂解后产生的CO和H2会燃烧，为高炉提供大量的热能。该方案可以有效降低焦比，减少高炉渣量，降低生产成本，提高高炉的生产效率，提高铁水质量；但是该方案并没有很好地高效利用高炉炼铁过程中煤粉燃烧的物料，且炼铁效率仍可进一步提高。再如专利申请号：2013103492249，申请日：2013年8月12日，专利技术创造名称为：一种利用高炉粒化渣余热制取生物质油的装置和方法，该申请案中高炉熔渣经粒化器粒化成高炉粒化渣，并作为制取生物质油的热载体颗粒输送到旋转锥反应器内与生物质颗粒混合，混合颗粒在反应器旋转带动下进行传热传质反应，生物质颗粒被快速的裂解气化，产生的可凝性气体经冷却后得到生物油。该方案利用高温粒化渣富含的大量余热制取生物质油，为生物质能的生产提供“免费”能源，并可以提供充足的热能，余热的回收利用也降低了生物质液化的生产成本。但是该方案针对高炉余热进行利用，对于生物质油的制取工艺并未带来进一步地改善和优化，得到的生物油品质不高，且该装置结构复杂、成本较高，工艺难以控制。综上所述，如何将上述两种工艺进行有效的结合，以使高炉炼铁效率得到提高的同时得到高品质的生物油，并且减少能量损耗，是现有技术中亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题为了克服现有技术中难以将生物质热解工艺与高炉炼铁工艺进行有效的结合而导致能源利用有限的不足，本专利技术提供了一种利用富氢高炉制取高品质生物油的方法，通过将高温高炉煤气通入换热器中进行换热，并对低温高炉煤气进行氢气分离，充分回收利用高温煤气余热，同时高纯度氢气通入粗生物油中发生化学催化反应，实现高品质生物油的精制，从而达到节能减排的目的。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的一种利用富氢高炉制取高品质生物油的方法，包括以下步骤：步骤一：将生物质原料通入生物质热解炉进行热解反应，得到生物质焦、热解气和粗生物油；步骤二：将步骤一中的生物质焦与热解气通入富氢高炉炼铁，得到温度低于300℃的高温高炉煤气；步骤三：将高温高炉煤气通入换热器中换热得到低温高炉煤气，将低温高炉煤气通入低温分离装置分离出氢气，氢气通入粗生物油中以发生催化反应，最终得到高品质生物油。作为本专利技术更进一步的改进，步骤三中换热器包括相互连通的第一换热器和第二换热器，第一换热器和第二换热器均为套管式换热器。作为本专利技术更进一步的改进，分别向第一换热器的内套管和外套管中通入高温高炉煤气和循环工质，循环工质用以冷却高温高炉煤气以得到低温高炉煤气。作为本专利技术更进一步的改进，第二换热器内通入低温介质，第一换热器内的循环工质进入第二换热器以实现对低温介质的换热，换热后的低温介质用于加热粗生物油。作为本专利技术更进一步的改进，低温介质为水和导热油的混合物或者为步骤三中分离出的氢气。作为本专利技术更进一步的改进，氢气与粗生物油于加氢反应釜中发生催化反应，反应条件为：温度300～400℃，压强7～14MPa。作为本专利技术更进一步的改进，根据粗生物油的含量调节进入加氢反应釜中的氢气含量，粗生物油与氢气的质量比为25～30。作为本专利技术更进一步的改进，生物质热解炉的出料口与分离器连接，分离器用于分离生物质热解反应产生的生物质焦和气液混合物，气液混合物经冷凝后得到热解气和粗生物油。作为本专利技术更进一步的改进，生物质焦与煤焦、铁矿石混合后通入富氢高炉中进行燃烧。作为本专利技术更进一步的改进，热解气与煤粉、天然气在全氧条件下共同喷吹到富氢高炉中以助燃富氢高炉燃烧反应。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：(1)本专利技术的一种利用富氢高炉制取高品质生物油的方法，高温高炉煤气在换热过程中发生物理反应以实现除尘净化，同时实现高温煤气余热的回收利用，高温高炉煤气经两级换热所损失的热量被“分割”成两部分分别利用，最终有利于得到高纯度的氢气，高纯度氢气通入粗生物油中发生化学催化反应，实现高品质生物油的精制，从而达到节能减排的目的。(2)本专利技术的一种利用富氢高炉制取高品质生物油的方法，换热器包括相互连通的第一换热器和第二换热器，向第二换热器内通入低温介质，第一换热器内的循环工质进入第二换热器以实现对低温介质的换热，低温介质吸热后温度升高，可用于预加热粗生物油，以减少外热源能量供应，实现了高温煤气余热的进一步回收利用。(3)本专利技术的一种利用富氢高炉制取高品质生物油的方法，根据粗生物油的含量调节进入加氢反应釜中的氢气含量，粗生物油与氢气的质量比为25～30，以促进粗生物油的催化加氢反应，提高氢气的利用率。(4)本专利技术的一种利用富氢高炉制取高品质生物油的方法，生物质热解反应产生的生物质焦与煤焦、铁矿石混合后通入富氢高炉中进行燃烧，生物质焦作为燃烧催化剂可作为高炉反应活性焦，提高高炉燃烧性能，从而提高高炉炼铁的效率，达到降低炼铁成本、增加高炉炼铁产量的目的。(5)本专利技术的一种利用富氢高炉制取高品质生物油的方法，生物质热解反应产生的热解气与煤粉、天然气在全氧条件下共同喷吹到富氢高炉中以助燃富氢高炉燃烧反应，可以充分将生物油制备过程与高炉炼铁过程有效结合，两个独立的工艺通过协同作用促进物尽其用，大大节约了生产成本，为企业节约能源，提高了经济效益。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用富氢高炉制取高品质生物油的方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤一：将生物质原料通入生物质热解炉进行热解反应，得到生物质焦、热解气和粗生物油；/n步骤二：将步骤一中的生物质焦与热解气通入富氢高炉炼铁，得到温度低于300℃的高温高炉煤气；/n步骤三：将所述高温高炉煤气通入换热器中换热得到低温高炉煤气，将所述低温高炉煤气通入低温分离装置分离出氢气，所述氢气通入所述粗生物油中以发生催化反应，最终得到高品质生物油。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用富氢高炉制取高品质生物油的方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：将生物质原料通入生物质热解炉进行热解反应，得到生物质焦、热解气和粗生物油；
步骤二：将步骤一中的生物质焦与热解气通入富氢高炉炼铁，得到温度低于300℃的高温高炉煤气；
步骤三：将所述高温高炉煤气通入换热器中换热得到低温高炉煤气，将所述低温高炉煤气通入低温分离装置分离出氢气，所述氢气通入所述粗生物油中以发生催化反应，最终得到高品质生物油。


2.根据权利要求1所述的一种利用富氢高炉制取高品质生物油的方法，其特征在于：步骤三中所述换热器(100)包括相互连通的第一换热器(110)和第二换热器(120)，所述第一换热器(110)和所述第二换热器(120)均为套管式换热器。


3.根据权利要求2所述的一种利用富氢高炉制取高品质生物油的方法，其特征在于：分别向所述第一换热器(110)的内套管和外套管中通入高温高炉煤气和循环工质，所述循环工质用以冷却高温高炉煤气以得到低温高炉煤气。


4.根据权利要求3所述的一种利用富氢高炉制取高品质生物油的方法，其特征在于：所述第二换热器(120)内通入低温介质，所述第一换热器(110)内的循环工质进入所述第二换热器(120)以实现对所述低温介质的换热，换热后的低温介质用于加热所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：林郁郁，汪嘉伦，何自龙，顾明言，黄庠永，徐中文，蒋成璐，彭冰，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34