[發明專利]一種清潔合成氣及其制備方法

有效

• 申請號: 201010500769.1
• 申請日: 2010-09-30
• 公開（公告）號: CN101962574A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發明（設計）人: 陳雪莉;龔欣;郭曉鐳;代正華;梁欽鋒;于廣鎖;周志杰;王亦飛;李偉鋒;許建良;郭慶華;王興軍;劉霞;王輔臣;劉海峰
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C10J3/46
• 分類號: C10J3/46
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 薛琦;鐘華

技術領域

本發明涉及一種清潔合成氣及其制備方法。

背景技術

在各種可再生能源中，生物質能是唯一可再生、可替代化石能源轉換成氣態、液態和固態燃料以及其他化工原料或產品的碳資源。生物質能的轉換利用技術主要包括熱化學轉換技術和生物化學轉換技術，而熱化學轉換技術中的生物質氣化是生物質能高品位利用發展最迅速最實用的技術之一，也是最早實現商業化應用的生物質能轉換技術之一。

但生物質單獨氣化存在一些缺點：①生物質的季節性及其分布的分散性，限制了生物質氣化的連續性和規模化；②由于生物質粉碎后形成的顆粒具有不規則性，使得當采用流化床氣化時，在流化床氣化爐內不易形成穩定的料層，需要添加一定量的惰性重組分床料如河砂、石英砂等，增加了能耗；③生物質高的揮發分和氧含量，使生物質無論采用固定床或流化床單獨氣化時易生成較多的焦油，不僅降低了生物質的氣化效率和合成氣的品質，而且對氣化過程的穩定運行也造成不利影響。

煤炭氣化工藝中，常用的氣化方法有三種：移動床(固定床)、流化床和氣流床。開發生物質與煤共氣化技術，若采用固定床和流化床的方式，雖然與單純生物質固定床和流化床氣化相比在利用規模、氣化效率上有很大提高，但與煤的大規模利用方向相悖。煤氣流床氣化具有較大的煤種與粒度適應性和更優良的技術性能，是煤基大容量、高效潔凈的燃氣與合成氣制備的首選技術，是煤基多聯產技術的核心、龍頭和關鍵。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于克服了現有的生物質氣化方法中由于生物質揮發分含量高、能量密度低，致使氣化生成的合成氣中焦油含量高而進行脫焦易造成二次污染等缺陷，提供了一種新清潔合成氣及其制備方法。該方法能夠提高生物質的利用率和煤的轉化率，有助于CO₂減排，并可實現生物質的大規模、高效、清潔和經濟利用。

本發明的目的之一是提供一種清潔合成氣的制備方法，其包括下述步驟：將干燥的生物質顆粒與干燥的煤粉均勻混合得混合顆粒；通過密相氣力輸送的方式將該混合顆粒給入氣流床中，將該混合顆粒與氣化劑共氣化生成清潔合成氣。

其中，所述的生物質為一切直接或間接利用綠色植物光合作用形成的有機物質，包括除化石燃料外的植物、動物和微生物及其排泄與代謝物等。本發明中的生物質較佳的為農林廢棄物，更佳地包括秸稈、木屑、薪柴、雜草、谷殼、果殼、蔗渣和玉米芯中的一種或多種。

其中，所述的干燥可采用本領域常規方法實現，本發明中較佳的由150～250℃的熱載惰性氣體實現。

其中，本發明中對所述生物質顆粒的粒徑進行了優選，較佳的為3mm以下。所述干燥的生物質顆粒的含水率可根據本領域常識進行選擇，較佳的為10wt％以下，更佳的為4wt％以下。

其中，所述煤粉的平均粒度可選用氣流床氣化的常規粒度，較佳的為0.1mm以下。所述干燥的煤粉的含水率可根據本領域常識進行選擇，較佳的為10wt％以下，更佳的為4wt％以下。

其中，在所述的混合顆粒中，干燥的生物質顆粒的含量優選為0.1～40wt％。

其中，所述干燥的生物質顆粒與干燥的煤粉的均勻混合可通過惰性氣體在運輸管道中實現。

其中，所述密相氣力輸送的壓力可根據本領域常識進行選擇，較佳的為0.05～6.0MPa。所述密相氣力輸送的載氣可選用本領域的常規載氣，較佳的為氮氣和/或二氧化碳。在所述密相氣力輸送中，所述混合顆粒與所述載氣的比例可根據本領域常規方法選擇，本發明優選為2～10kg混合顆粒/kg載氣。

其中，所述氣化劑優選包括含氧氣體，所述含氧氣體較佳地以氧氣、氧含量在50％以上的富氧空氣或空氣的形式作為本發明的氣化劑。其中，所述混合顆粒與所述含氧氣體的比例較佳的為0.002～3.5kg混合顆粒/Nm³含氧氣體，更佳的為0.3～3.5kg混合顆粒/Nm³含氧氣體。較佳的，所述的氣化劑中還可包括水蒸汽，此時，所述水蒸汽與所述混合顆粒的比例較佳的為0.5kg水蒸汽/kg混合顆粒以下，但不包括0kg水蒸汽/kg混合顆粒。

其中，所述共氣化的壓力可根據本領域常識進行選擇，本發明優選0.01～5.0MPa。所述共氣化的溫度可根據本領域常識進行選擇，本發明優選1000～1700℃。所述共氣化的時間以使共氣化完全為止，較佳的為0.1～100秒，更佳的為2～10秒。

在本發明一較佳的實施方式中，所述的制備方法采用下述具體步驟進行：