[發(fā)明專利]一種生物質(zhì)的多聯(lián)產(chǎn)綜合利用方法及裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110105628.4
• 申請(qǐng)日: 2011-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN102206515A
• 公開（公告）日: 2011-10-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬春元;宋占龍;李龍之;趙希強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): C10J3/66
• 分類號(hào): C10J3/66;C10J3/62;C10J3/84;C10J3/72;C10L5/44;C10B53/02;C10B23/00;B01J20/20;C05D9/00;C05G1/00
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 王立曉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種生物質(zhì)的多聯(lián)產(chǎn)綜合利用方法及裝置，不僅實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)到合成氣的定向轉(zhuǎn)化，還綜合利用了微波熱解生成的半焦以及微波重整制取的合成氣，提出了一種資源化利用生物質(zhì)的新思路。

背景技術(shù)

生物質(zhì)能一直是人類賴以生存的重要能源，極有可能成為未來(lái)可持續(xù)能源的重要組成部分。熱解是生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化的一種方式，是制取生物質(zhì)替代燃料的重要途徑之一，可以將生物質(zhì)能量全部轉(zhuǎn)化氣液固能源產(chǎn)品，因而受到了全世界的廣泛關(guān)注。富含氫氣和一氧化碳的合成氣在化學(xué)工業(yè)中具有極為重要的地位，應(yīng)用非常廣泛，如制氨及其衍生品(如尿素、硝酸等)、甲醇及其產(chǎn)品(如醋酸、甲醛等)、費(fèi)托合成產(chǎn)品、氫甲酰化產(chǎn)品以及制氫等；同時(shí)合成氣本身也是一種較好的燃料。

微波加熱具有即時(shí)性、整體性、選擇性和高效性的特點(diǎn)，是替代常規(guī)加熱的很好的選擇。近年來(lái)，國(guó)外對(duì)于生物質(zhì)微波熱解制取合成氣的研究逐漸升溫。A.Domín-guez等開展了常規(guī)和微波熱解生物質(zhì)制取合成氣的試驗(yàn)研究。研究發(fā)現(xiàn)，微波熱解所得氣體產(chǎn)物中合成氣比例明顯高于常規(guī)熱解。Fei?Yu等研究發(fā)現(xiàn)，添加NaOH作為催化劑，會(huì)大幅度提高微波熱解玉米秸稈的合成氣產(chǎn)率。國(guó)內(nèi)對(duì)生物質(zhì)微波熱解制取合成氣的研究處于起步階段。王同華等和方琳等對(duì)微波熱解污泥氣相產(chǎn)物成分的分析表明，氣相產(chǎn)物中合成氣可作為潔凈燃?xì)馐褂没蚝铣蓺獾脑稀?/p>

然而，生物質(zhì)初級(jí)熱解生成的組分中含有較多的焦油以及CO₂、CH₄和水蒸氣，若上述產(chǎn)物最大限度地轉(zhuǎn)化為合成氣不僅可以大大提高合成氣產(chǎn)率，而且利于減少溫室氣體排放。目前，生物質(zhì)初級(jí)熱解后的固體產(chǎn)物半焦未能實(shí)現(xiàn)充分利用。如果生物質(zhì)初級(jí)熱解的全部產(chǎn)物都能用作轉(zhuǎn)化合成氣，不僅能大幅提高生物質(zhì)的整體利用效率，而且節(jié)省能源，同時(shí)將生物質(zhì)的資源化多聯(lián)產(chǎn)利用技術(shù)引向深入，對(duì)生物質(zhì)利用技術(shù)的推廣帶來(lái)廣闊的前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種生物質(zhì)的多聯(lián)產(chǎn)綜合利用方法及裝置，該種方法不僅大大提高合成氣的產(chǎn)率，而且有效利用生物質(zhì)初級(jí)裂解產(chǎn)物半焦，提高了生物質(zhì)的綜合利用效率，同時(shí)節(jié)約了能源，保護(hù)了環(huán)境。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種生物質(zhì)的多聯(lián)產(chǎn)綜合利用方法，步驟如下：

(1)將生物質(zhì)原料先經(jīng)過(guò)自然干燥、粗破碎，然后送料至微波熱解室，通惰性氣體置換空氣后進(jìn)行微波加熱裂解；

(2)微波加熱裂解產(chǎn)生的熱解氣(包括焦油)和固體半焦導(dǎo)入到微波重整室，在微波輻射和半焦催化作用下，對(duì)熱解氣(包括焦油)進(jìn)一步微波加熱重整轉(zhuǎn)化為合成氣；

(3)催化重整后的半焦經(jīng)活化再生后送到微波重整室繼續(xù)催化反應(yīng)，或者不經(jīng)活化再生而直接用作燃料或肥料；生成的合成氣用作燃料或經(jīng)脫碳、H₂/CO比值調(diào)節(jié)處理后用于合成化工原料。

所述的生物質(zhì)主要是農(nóng)作物秸稈，粗破碎平均粒徑1-10cm。

所述的微波加熱裂解和微波加熱重整的反應(yīng)溫度均控制在600-800℃。

所述的微波加熱裂解過(guò)程中物料的停留時(shí)間約為20-30s，微波加熱重整過(guò)程的停留時(shí)間約為2-5s，微波再生過(guò)程中物料的停留時(shí)間約為2-5s。

所述的微波加熱裂解過(guò)程中微波加熱功率為0.2-0.4kW/kg生物質(zhì)原料。

所述的微波加熱重整，若是微波加熱裂解生成的半焦不滿足重整反應(yīng)需要，可以由外界補(bǔ)給部分半焦或其他碳基材料，如活性炭，補(bǔ)給量不超過(guò)20％。若是微波加熱裂解生成的半焦量超過(guò)重整反應(yīng)需要，可以排出一部分。

所述的微波加熱重整，若是微波加熱裂解生成的水蒸氣不滿足重整反應(yīng)需要，可以由外界補(bǔ)給，補(bǔ)給量根據(jù)生物質(zhì)的成分和反應(yīng)條件確定。一般情況下，微波加熱裂解生成的水蒸氣量不會(huì)過(guò)剩。

所述的微波加熱重整，若是氣體含氧量不滿足重整反應(yīng)需要，可以由外界補(bǔ)給，補(bǔ)給量根據(jù)生物質(zhì)的成分和反應(yīng)條件確定。一般情況下，微波加熱裂解生成的氧氣量不會(huì)過(guò)剩。

生物質(zhì)的多聯(lián)產(chǎn)綜合利用裝置，包括螺旋進(jìn)料器，螺旋進(jìn)料器連接微波熱解室，微波熱解室分別通過(guò)氣體管道和固體管道與微波重整室相連，微波重整室上端連有合成氣儲(chǔ)罐，下端連有半焦收集室和再生室。

所述的微波重整室上設(shè)有半焦補(bǔ)充口。

所述的微波重整室上設(shè)有水蒸氣補(bǔ)充口。

所述的微波重整室上設(shè)有氧氣補(bǔ)充口。