[發(fā)明專利]生物炭微波氣化制合成氣的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310339434.X
• 申請(qǐng)日: 2013-08-06
• 公開（公告）號(hào): CN103387853A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王小泉;羅虎;孫予罕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海中科高等研究院;無(wú)錫寶禾生物科技有限公司
• 主分類號(hào): C10J3/66
• 分類號(hào): C10J3/66;C10J3/46
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀(jì)鐵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物領(lǐng)域，特別是涉及一種生物炭微波氣化制備合成氣的方法。

背景技術(shù)

生物炭（Biochar），一般指生物質(zhì)如木材、農(nóng)作物廢棄物等植物組織在缺氧和相對(duì)溫度較低條件下熱解而形成的產(chǎn)物。常見的生物炭包括木炭、竹炭、秸稈炭與稻殼炭等。它們主要由芳香烴和單質(zhì)碳或具有石墨結(jié)構(gòu)的碳組成，含有60%以上的碳元素，還包括H、O、N、S及少量的微量元素。

合成氣主要含有CO與H₂，是C1化工的基礎(chǔ)原料，主要以煤、焦炭與石油殘?jiān)裙腆w為原料，與氣化劑CO₂、H₂O與空氣等在高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而制得。該反應(yīng)過程強(qiáng)吸熱，一般操作溫度在1100℃，壓力在3MPa左右，對(duì)工藝操作與設(shè)備要求較高；而降低氣化溫度，氣化反應(yīng)的平衡常數(shù)與反應(yīng)速率減少，從而影響氣化過程的效率與設(shè)備產(chǎn)能。

隨著化石能源的枯竭及日益嚴(yán)重的環(huán)境問題，清潔、高效、靈活的新能源加工逐漸受到重視，生物炭不僅能夠固碳減排，解決農(nóng)林廢棄物污染與CO₂排放等問題，同時(shí)也是地球上唯一可再生的碳源，在環(huán)境保護(hù)資源利用等方面具有特殊優(yōu)勢(shì)，是人類未來(lái)能源和化學(xué)燃料的重要來(lái)源。

微波加熱是一種新的加熱方式，具有加熱速度快、熱量損失小、操作方便等特點(diǎn)，而碳材料是一種良好的微波吸收劑，能夠被選擇性加熱，且碳層表面在微波照射下能夠生成穩(wěn)定微波等離子體區(qū)，形成局部熱點(diǎn)，從而強(qiáng)化整體反應(yīng)的加熱過程。

美國(guó)發(fā)明專利US6455011B1以含碳有機(jī)廢物為原料，以氧氣與CO₂為氣化劑在翻轉(zhuǎn)式流化床中進(jìn)行氣化反應(yīng)生成合成氣，溫度大于1200℃。該反應(yīng)擴(kuò)大了固體原料的范圍，但是對(duì)設(shè)備及操作工藝要求較高。

中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)CN102226112A采用氣流床兩段式生物質(zhì)氣化工藝制取合成氣，采用微波熱解生物質(zhì)得到熱解氣與熱解炭，熱解氣與氧化劑在高溫氣化爐中充分燃燒生成氣化劑后，再與熱解炭進(jìn)行還原反應(yīng)，得到CO與H₂的混合氣，高溫氣化爐溫度控制在1100～1600℃之間。該方法溫度較高，工藝復(fù)雜，同時(shí)熱解氣體未經(jīng)凈化而攜帶少量焦油，使得氣體產(chǎn)品的H₂/CO比難以控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種生物炭微波氣化制合成氣的方法，它清潔、高效，并可以降低能耗和生產(chǎn)成本。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的生物炭微波氣化制合成氣的方法，步驟包括：

1）將生物質(zhì)原料完全熱解得到生物炭，與催化劑機(jī)械混合并粉碎后，填充至氣化反應(yīng)器；

2）以微波為熱源，在惰性氣體氛圍下，將步驟1）的混合物加熱至所需氣化溫度，充分脫除生物炭中的揮發(fā)分；

3）將惰性氣體切換為氣化劑，進(jìn)行氣化反應(yīng)，生成氣體冷卻后得到合成氣產(chǎn)品。

與合成氣的現(xiàn)有制備方法相比，本發(fā)明的方法具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

1．原料生物炭來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉，可以降低生產(chǎn)成本，生物炭的再生利用還能實(shí)現(xiàn)碳資源的循環(huán)，大大減少CO₂排放。

2．生物質(zhì)熱解生成的灰分與催化劑成分相近，可以經(jīng)適當(dāng)處理與調(diào)配組合后替代催化劑，實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)原料的最大利用，降低生產(chǎn)成本。

3．原料生物炭的轉(zhuǎn)化率高，生物質(zhì)熱解氣可以用作氣化劑，因此無(wú)需使用氧氣或空分裝置，H₂/CO比可根據(jù)需求調(diào)節(jié)。

4．以微波為熱源，微波等離子區(qū)的存在能夠降低氣化反應(yīng)溫度，從而使能耗降低，同時(shí)還能減少氣體產(chǎn)物中CH₄與CO₂的含量，減輕后續(xù)分離難度，提高合成氣品質(zhì)。

5．由于工藝簡(jiǎn)單，流程短，因此操作便捷，生產(chǎn)周期短，加工效率高。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的方法所采用的裝置示意圖。

圖中附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：

1：微波反應(yīng)器

2：冷凝器

3：氣體收集袋。

具體實(shí)施方式

為對(duì)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效有更具體的了解，現(xiàn)結(jié)合圖示的實(shí)施方式，詳述如下：

實(shí)施例1