[發(fā)明專利]一種生物質(zhì)高溫水蒸氣氣化制取富氫燃?xì)獾姆椒捌溲b置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110195643.2
• 申請日: 2011-07-13
• 公開（公告）號: CN102268295A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 應(yīng)浩;李琳娜;蔣劍春;涂軍令;李翔宇;吳歡
• 申請（專利權(quán)）人: 中國林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所
• 主分類號: C10J3/06
• 分類號: C10J3/06;C10J3/20;C10J3/80;C10J3/72;C10J3/84
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 馮慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物質(zhì)氣化技術(shù)，尤其涉及一種生物質(zhì)高溫水蒸氣氣化制取富氫燃?xì)獾姆椒捌溲b置。

背景技術(shù)

氫燃燒產(chǎn)物對環(huán)境無污染；熱值高（143?MJ/kg，約為汽油的3倍，焦炭的4.5倍）；用做低溫燃料電池不會產(chǎn)生NO_X和CO₂；可以經(jīng)濟(jì)有效地貯存和輸送；是一種安全能源，不存在長期的未知范圍的后續(xù)傷害。目前96?%的氫氣來自于化石燃料的高溫水蒸氣重整反應(yīng)，其中天然氣是最主要的原料占48?%，重油和石腦油次之占30?%，煤占18?%。由化石燃料制氫，不但消耗大量的不可再生資源，生產(chǎn)過程還會對環(huán)境造成污染。電解水制氫也是一種非常成熟的技術(shù)，但因電解時要耗用大量電力，比燃燒氫氣本身所產(chǎn)生的熱量還要多。若直接利用火電廠供應(yīng)的電力來電解水，在經(jīng)濟(jì)上是不可取的。

生物質(zhì)由碳、氫、氧、氮、硫等元素組成，與化石燃料相比，揮發(fā)分高，灰分小，硫、氮含量低，燃燒時對環(huán)境污染小，并且可具有再生性，資源分布廣，儲量大，有“綠色煤炭”之稱。同時它自身還是氫的載體，其中氫元素的重量組分為6％，占生物質(zhì)總能量的40?％以上。在反應(yīng)過程中，生成的CO₂?與生物質(zhì)生長過程中吸收的CO_?2在總量上實(shí)現(xiàn)平衡，不會造成溫室效應(yīng)，可以達(dá)到真正意義上的“零排放”。以生物質(zhì)為原料制氫具有清潔、節(jié)能和不消耗礦物資源等突出優(yōu)點(diǎn)。利用具有可再生性的生物質(zhì)能源來制取氫氣是極具吸引力和發(fā)展前途的。

生物質(zhì)的熱化學(xué)法制氫被認(rèn)為在近中期內(nèi)最具有經(jīng)濟(jì)性與技術(shù)生命力。在超臨界水條件下氣化生物質(zhì)制氫對于反應(yīng)器和反應(yīng)條件較為苛刻，系統(tǒng)控制較為復(fù)雜。目前國內(nèi)外生物質(zhì)氣化制氫技術(shù)主要采用催化氣化法，但是此技術(shù)對催化劑的活性、耐溫性能、機(jī)械強(qiáng)度及使用壽命等提出了比較高的要求，并導(dǎo)致氣化爐結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。此外若將生物質(zhì)氣化和催化裂解設(shè)為兩段式反應(yīng)器，則既增加了系統(tǒng)阻力，又增加了投資成本。傳統(tǒng)的生物質(zhì)氣化技術(shù)通常采用空氣、氧氣、水蒸氣-空氣、水蒸氣-氧氣為氣化介質(zhì)。以空氣為氣化劑時，N₂對可燃組份的有稀釋作用，降低了燃?xì)鉄嶂担灰匝鯕鉃闅饣橘|(zhì)則需要氧氣發(fā)生裝置，使氣化工藝復(fù)雜并增加了設(shè)備投資。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的使用空氣、氧氣等為氣化介質(zhì)時，氣化工藝復(fù)雜、設(shè)備投資大的問題，本發(fā)明提供了一種生物質(zhì)高溫水蒸氣氣化制取富氫燃?xì)獾姆椒捌溲b置，制得的富氫燃?xì)鈿錃夂扛撸褂秃康停瑹嶂蹈咔覞崈簟?/p>

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種生物質(zhì)高溫水蒸氣氣化制取富氫燃?xì)獾姆椒ǎ约兯魵庾鳛闅饣橘|(zhì)，將水蒸氣過熱升溫至≥900℃，控制水蒸氣流量為1~600?g/h，恒流注入到高溫固定床氣化反應(yīng)器內(nèi)與生物質(zhì)在900～1050℃的高溫下進(jìn)行水蒸氣氣化反應(yīng)得到富氫燃?xì)猓镔|(zhì)的粒徑為40～80目，反應(yīng)時間為30min，制取的富氫燃?xì)庵械臍錃怏w積分?jǐn)?shù)在45~51%，燃?xì)鉄嶂翟?1～14MJ/Nm³。

所述生物質(zhì)為木屑或稻殼。

當(dāng)所述的生物質(zhì)為木屑，控制水蒸氣流量為1.05g/min時，不同溫度下得到的富氫燃?xì)庵蠬₂/CO的體積比為0.92<H₂/CO<2.61；當(dāng)控制溫度為850℃，不同水蒸氣流量下則0.46<H₂/CO<2.53；

當(dāng)所述的生物質(zhì)為稻殼，控制水蒸氣流量為1.05g/min，則不同反應(yīng)溫度下0.52<H₂/CO<1.99，若控制溫度為850℃，則不同水蒸氣流量下0.39<H₂/CO<2.47。

用于所述的生物質(zhì)高溫水蒸氣氣化制取富氫燃?xì)獾姆椒ㄖ械难b置，由水蒸氣發(fā)生裝置、管式爐、冷凝裝置組成，管式爐內(nèi)設(shè)有高溫固定床氣化反應(yīng)器，高溫固定床氣化反應(yīng)器的入口端與水蒸氣發(fā)生裝置連接，高溫固定床氣化反應(yīng)器的出口端與冷凝裝置連接。

所述的水蒸氣發(fā)生裝置由恒流計量泵和水蒸氣發(fā)生器串聯(lián)組成，水蒸氣發(fā)生裝置和高溫固定床氣化反應(yīng)器的連接通過帶有電加熱帶的保溫管路連接。

所述的冷凝裝置由冷凝管和冰鹽水浴冷凝器串聯(lián)組成。

水蒸氣的加入量以進(jìn)入水蒸氣發(fā)生器前的液態(tài)的水進(jìn)行計量和控制調(diào)節(jié)，與采用水蒸氣計量相比，更為準(zhǔn)確和方便，使水蒸氣氣化反應(yīng)易于操控，實(shí)現(xiàn)制取富氫燃?xì)獾哪繕?biāo)。

有益效果：