[发明专利]一种利用KMnO4

说明书

本发明公开了一种利用KMnO₄改性生物质焦炭去除气化焦油的系统及方法，第一焦油去除装置设置在生物质气化炉的炉膛外，生物质气化炉的气体输出口与第一焦油去除装置的第一输入口连接，第一焦油去除装置的输出口与焦油冷凝管的输入口连接，第二焦油去除装置设置在生物质气化炉的炉膛内，焦油冷凝管的焦油输出口与第二焦油去除装置的第一输入口连接；生物质气化炉的灰渣输出口与生物质焦炭改性装置的第一输入口连接，生物质焦炭改性装置的第二输入口用于输入用于改性生物质焦炭的KMnO₄溶液，生物质焦炭改性装置的输出口分别与第一焦油去除装置和第二焦油去除装置的第二输入口连接。本发明能有效的实现对焦油的催化裂解反应，同时实现生物质焦炭的回收利用。

技术领域

本发明属于小型气化炉焦油去除及固态产物回收利用技术领域，具体涉及一种利用KMnO₄改性生物质焦炭去除气化焦油的系统及方法。

背景技术

生物质气化在化工合成、金属冶炼、电力供应和热能生产等领域均有广泛应用。但是，在过程中会不可避免地产生一些副产物，例如焦油和焦炭。这些副产物可能会破坏气化系统并污染自然环境，尤其是焦油带来的不利影响更严重。焦油产量大约在0.5～100g·m^-3，主要受气化炉、操作条件和生物质种类的影响。焦油的危害如下：在200℃以下凝结成粘稠状的液体，长期积累会腐蚀和堵塞下游管道；所含能量占生物质总能量的5％～10％，若不能得到有效利用，会造成能量上的浪费和降低气化效率；成分中含有大量的PAH(多环芳烃)，这种物质有致癌的危险性，酚类化合物有刺激性气味，若得不到有效去除，会污染环境，给人和动物带来危害；燃烧比较困难，很容易产生炭黑等。因此，焦油的危害性严重限制了生物质气化的大规模应用，如何有效地去除气化产生的焦油引发了广泛的关注。

由于活性炭或焦炭(源自生物质或煤)具有多孔结构的特性，被广泛用作焦油裂解的催化剂载体，其大孔和中孔的结构能极大地改善碳纳米管的分散性。然而目前关于利用焦炭去除焦油的研究主要集中在选取热解焦炭为催化剂。专利“一种新型的生物炭基焦油裂解催化剂的制备方法及其应用”(申请公布号：CN 113426448 A)和“生物质炭负载镍铜纳米合金催化剂的制备方法及其在催化裂解焦油中的应用”(申请公布号：CN 112536037 A)中均单独利用生物质原料制备热解焦炭作为催化剂载体对焦油进行去除，都是选取热解焦炭为催化剂，这将会导致焦油去除系统的复杂化和额外的生物质原料及催化剂的消耗，不利于生物质气化产生的生物质焦炭的回收利用和资源化管理。另外，焦炭本身的催化活性有限，导致焦油的催化裂解反应效率低下。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种利用KMnO₄改性生物质焦炭去除气化焦油的系统及方法，能够有效的实现对焦油的催化裂解反应，同时实现生物质焦炭的回收利用。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种利用KMnO₄改性生物质焦炭去除气化焦油的系统，包括生物质气化炉、第一焦油去除装置、第二焦油去除装置、焦油冷凝管和生物质焦炭改性装置，所述第一焦油去除装置设置在所述生物质气化炉的炉膛外，所述生物质气化炉的气体输出口与所述第一焦油去除装置的第一输入口连接，所述第一焦油去除装置的输出口与所述焦油冷凝管的输入口连接，所述第二焦油去除装置设置在所述生物质气化炉的炉膛内，所述焦油冷凝管的焦油输出口与所述第二焦油去除装置的第一输入口连接；所述生物质气化炉的灰渣输出口与所述生物质焦炭改性装置的第一输入口连接，所述生物质焦炭改性装置的第二输入口用于输入用于改性生物质焦炭的KMnO₄溶液，所述生物质焦炭改性装置用于制备KMnO₄改性生物质焦炭，所述生物质焦炭改性装置的输出口分别与所述第一焦油去除装置和所述第二焦油去除装置的第二输入口连接，所述第一焦油去除装置和所述第二焦油去除装置内设置有所述KMnO₄改性生物质焦炭。