[發明專利]一種提高生物質產氣過程中氫氣產率裝置

無效

• 申請號: 201310510031.7
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN103569963A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 雷春生;石雅琴
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C01B3/26
• 分類號: C01B3/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種提高生物質產氣過程中氫氣產率裝置，屬于生物質能開發的技術領域。?

背景技術

由于化石燃料的日益衰竭，由生物質生產氫氣、乙醇等清潔燃料備受關注，尤其是氫氣，作為清潔可再生能源的載體、重要的化工燃料，熱值高、來源廣泛、可實現“零排放”，因此，探索先進的制氫技術、提高氫氣產率具有重要意義。

目前，制氫方法很多，其中，生物質由于揮發組分含量高、碳活性高、硫、氮的含量低，是氣化的良好的原料，不僅保證“生物質產品”的物質性生產，提供氫燃料，改善燃料利用結構，還可以循環利用，減少污染。

生物質制氫是以生物質作為制氫原料，利用亞臨界或超臨界水強大的溶解力，將低能量密度的生物質能轉化為儲運方便的高品質氫能。中國專利CN?101100621A“生物質富氫燃氣制備方法及裝置”，該方法對生物質熱解后的氣相產物在800~950℃下，與水蒸氣在白云石的催化作用下實現裂解、重整，提高氣體中氫含量和產量，制備氫氣的體積含量為30%~55%的富氫含量，該反應裝置各部分反應條件較為苛刻，系統控制較為復雜；采用固體催化劑雖然能提高生物質的氣化率，但氣化后甲烷的產率得到提高，而氫氣的產生卻受到抑制；同時，催化劑的存在增加了反應的成本，回收再利用存在著一定的局限性。中國專利CN?101759148A“一種熔融堿裂解生物質制備氫氣工藝”，該法以熔融堿作為加熱、催化、反應介質，通入保護氣，生物質在溫度為320~900℃反應器內解聚。堿熔融溫度低，可在低溫下操作，制氫工藝條件溫和、裝置簡單、熔融堿回收簡單，但獲得的氫氣的體積分數為70.6~79.0%。中國專利CN?102092681A公開了一種超臨界水中生物質氣化制氫的CO₂脫除工藝，該方法中催化劑和生物質料液經換熱器換熱后，置于高壓反應釜中，溫度控制為350~600℃，壓力控制為20~50Mpa，催化劑為過氧化氫，制備得到的氫氣含量為60.8%。該方法超臨界水具有極強的腐蝕性，對生物質制氫設備的材質提出了很高的要求；超臨界水氣化又必須在高溫高壓的反應條件下進行，對裂解材料的要求嚴格，能耗大，產氣過程中氫氣產率依然比較低。

發明內容

本發明的目的在于針對已有技術方案的不足，提供了一種提高生物質產氣過程中氫氣產率裝置，制備工藝簡單、能耗小、氫氣產率高。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：一種提高生物質產氣過程中氫氣產率裝置由鼓風機（1）、進料管（2）、溫度表（3）、水蒸氣噴頭（4）、床層（5）、過濾管（6）、流量計（7）、氣體收集器（8）和出料口（9）構成；所述的整個裝置最上方為氣體收集器（8），氣體收集器（8）與整個裝置通過過濾管（6）相連；過濾管（6）頸部設有流量計（7）；裝置底部為出料口（9），裝置共有四層，由下至上分別為一層，二層，三層，四層；其中，一層左下部有進料管（2）并連接著鼓風機（1），右邊設有溫度壓力表（3）；二層底部設有水蒸氣噴頭（4）和上部設有床層（5）以及溫度壓力表（3）；三層上下部均設有床層（5）以及溫度表（3）；四層底部設有床層（5），上部為過濾管（6）。

所述的水蒸氣噴頭（4）流量為180~200Kg/h。

所述的溫度表（3）在裝置一層的溫度為450~600℃，二層溫度表（3）的溫度為680~750℃，三層的溫度表（3）的溫度為800~850℃。

所述的床層（5）呈交叉漁網狀，長度為1.5-3m，厚度為0.3-0.6m，涂有催化劑甲酸-鋅鋁硅藻土，甲酸-鋅鋁硅藻土催化劑受熱后，甲酸可分解為氫氣，提高氫氣的含量，此裝置的發明從以往的氫氣可提取產率60.3~70.9%提高到了?89.0~92.5%。

本發明的工作原理是：將生物質原料由鼓風機通過進料管輸送到裝置一層，隔絕空氣，控制溫度為450~600℃，生物質在受熱下，發生熱分解熱解產物為氣相產品、殘碳，從裝置底部出料口將殘碳移出反應體系；一層的氣相產物逐級進入二層，與裝置中的中水蒸氣噴頭相遇，發生水蒸氣催化裂解反應，將焦油等重烴類組分裂解為氫、甲烷、合成氣等輕烴類組分，水蒸氣的流量為180~200Kg/h，裂解溫度為680~750℃；裂解的粗氣及未裂解的氣相產物逐級進入三層，在床層催化劑甲酸-鋅鋁硅藻土作用下，裂解產物繼續被裂化，甲烷等輕烴類轉化，裂解溫度為800~850℃；富含氫氣的裂解氣到達四層后從過濾管排出過濾，經流量計計量后，進入氣體收集器。

本發明的有益效果是：