[發(fā)明專利]煙草秸稈廢棄物與煤共轉(zhuǎn)化催化氣化的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110067029.8
• 申請(qǐng)日: 2011-03-20
• 公開（公告）號(hào): CN102154034A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱文魁;李斌;陳良元;劉朝賢;陳孚
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國煙草總公司鄭州煙草研究院
• 主分類號(hào): C10J3/60
• 分類號(hào): C10J3/60;C10J3/46;C10J3/54;C10J3/72
• 代理公司: 鄭州中民專利代理有限公司 41110
• 代理人: 姜振東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煙草廢棄物的利用，尤其涉及一種煙草秸稈廢棄物與煤共轉(zhuǎn)化催化氣化的方法。

背景技術(shù)

作為CO2零排放的生物質(zhì)能是中國最重要的可再生能源之一，約占可再生能源總量的67%?（《中國可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告(2006)》）。由于生物質(zhì)的組成是碳?xì)浠衔铮c煤、石油等常規(guī)的化石燃料組成類似，其特性和利用方式和礦物燃料有很大的相似性，用生物質(zhì)部分替代礦物燃料，是減少CO2排放的理想方式（吳創(chuàng)之，陰秀麗.?歐洲生物質(zhì)能利用的研究現(xiàn)狀及特點(diǎn).?生物能技術(shù)，1999（21））。我國每年產(chǎn)出的可利用的煙草生物質(zhì)資源豐富，每年產(chǎn)出煙葉近300萬t的同時(shí)，會(huì)伴隨產(chǎn)出與煙葉產(chǎn)量相當(dāng)?shù)臒煵萁斩捹Y源。目前，煙草秸稈資源大都直接作為固體廢棄物被棄置在田間地頭，或焚燒、填埋，造成了極大的資源浪費(fèi)，也容易污染環(huán)境。將廢棄煙草生物質(zhì)資源能源化利用，不僅可產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益，也可對(duì)我國的CO2減排作出一定貢獻(xiàn)。然而，資源的分散性及其低的能量密度一定程度上限制了生物質(zhì)作為單一或主要燃料的規(guī)模化利用。利用現(xiàn)已發(fā)展的煤炭轉(zhuǎn)化利用技術(shù)與設(shè)備，將生物質(zhì)與煤共轉(zhuǎn)化，是解決廢棄生物質(zhì)資源低成本規(guī)模化利用的有效途徑。

作為喜鉀作物，煙草生物質(zhì)中鉀等堿（土）金屬含量尤為豐富，是典型的富鉀生物質(zhì)。烤煙秸稈中灰分中K2O達(dá)到了45％，CaO的含量也近17％，灰分中的K2O、CaO合計(jì)占干基生物質(zhì)的7％-8％，含量極為可觀。堿（土）金屬，尤其是鉀，是煤氣化反應(yīng)最有效的催化劑（Mochida?I,?Sakanishi?K.?Catalysts?for?coal?conversions?of?the?next?generation.?Fuel,?2000,?79(3-4):221-228）。催化氣化由于可顯著提高氣化速率、降低氣化溫度、定向調(diào)節(jié)產(chǎn)品氣的組成，是潔凈煤利用關(guān)鍵技術(shù)－煤氣化技術(shù)的重要發(fā)展方向，但催化劑的添加成本、貴金屬催化劑的回收以及灰處理可能帶來的二次污染等因素一直制約著煤炭催化氣化技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用（廖洪強(qiáng),?鄧德敏，李保慶.?煤催化氣化研究進(jìn)展與煤-紙漿黑液共氣化.?煤炭轉(zhuǎn)化，2000，23(3)：1-5）。基于煙草生物質(zhì)富鉀的特點(diǎn)，將煙草秸稈與煤共轉(zhuǎn)化，不僅可以使生物質(zhì)資源能夠部分替代化石燃料的使用以減少CO2排放，同時(shí)若在共利用過程中利用煙草秸稈中富含的鉀催化煤焦氣化反應(yīng)，則使得煙草生物質(zhì)成為煤氣化高效、廉價(jià)而無需回收的催化劑來源。將煙草秸稈與煤共轉(zhuǎn)化利用來催化煤焦氣化反應(yīng)的方法，目前尚未見公開文獻(xiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的正是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種煙草秸稈廢棄物與煤共轉(zhuǎn)化的利用方法與工藝。該方法基于煙草秸稈廢棄物富鉀及生物質(zhì)高揮發(fā)分、低炭的特點(diǎn)，先將煙草秸稈中具有高催化活性的鉀富集于生物質(zhì)焦中，進(jìn)而將富集鉀的固相與煤充分混合后進(jìn)行共氣化，利用鉀催化煤氣化反應(yīng)。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

煙草秸稈廢棄物與煤共轉(zhuǎn)化催化氣化的方法，包括以下工藝步驟：

1）首先將收集的煙草秸稈進(jìn)行晾干、粉碎處理；

2）將處理后的煙草秸稈定量送入一熱解裝置，秸稈顆粒經(jīng)低溫?zé)峤廪D(zhuǎn)化為熱解氣、焦油和固相生物質(zhì)焦；

3）將固相生物質(zhì)焦進(jìn)行粉碎；

4）將粉碎后的生物質(zhì)焦和煤送入混合裝置，該裝置中通過加入定量的水將生物質(zhì)焦與煤進(jìn)行濕法混合；

5）濕法混合后的物料送入一干燥裝置，物料經(jīng)干燥至含水率低于10％；

6）干燥后的物料送入氣化爐中進(jìn)行氣化，氣化產(chǎn)物可作為燃料氣或合成氣使用。

步驟1）中的煙草秸稈經(jīng)自然晾干，并初步破碎為小于5cm的秸稈顆粒。

步驟2）中所述的熱解裝置是移動(dòng)床熱解裝置或流化床熱解裝置，熱解溫度在450-750^oC。

步驟3）中粉碎處理是將固相生物質(zhì)焦送入一粉碎裝置，粉碎至粒度小于40目。

步驟4）中的生物質(zhì)焦、煤的重量比為1:5～1:10，加水比例為固相的30％－80％。

步驟5）中所述干燥裝置是帶式、廂式或滾筒干燥裝置，干燥溫度低于200^?oC。

步驟6）中所述的氣化爐是流化床氣化裝置或氣流床氣化裝置，以空氣（或氧氣）、蒸汽為氣化劑，氣化溫度700-1200^?oC。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、???????????將煙草秸稈與煤共轉(zhuǎn)化的同時(shí)，利用煙草秸稈中富含的鉀催化煤焦氣化反應(yīng)，則使得煙草生物質(zhì)成為煤氣化高效、廉價(jià)而無需回收的催化劑。