[發明專利]一種連續式生物質原料原位催化裂解氣、炭聯產的方法與設備

有效

• 申請號: 201510903500.0
• 申請日: 2015-12-09
• 公開（公告）號: CN105623685B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 吳正舜;田江;吳海波;彭喬;姜曉敏;張如月;汪俊時
• 申請（專利權）人: 華中師范大學;中鋼集團武漢安全環保研究院有限公司
• 主分類號: C10B53/02
• 分類號: C10B53/02;C10B47/20;C10B57/18
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 喬宇

本發明公開了一種連續新型外熱式生物質原位催化裂解氣、炭聯產的方法與設備。該方法將裂解重整催化劑與生物質原料混合后加入到移動床反應器中，在外部反應器提供熱源的情況下，將生物質無氧熱解產生生物質氣，生物質氣化過程中伴隨產生的焦油在催化劑的作用下被原位催化裂解產生小分子氣體，此外，部分CO也被催化重整為H₂，發生催化作用后的催化劑與生物質炭一起從移動床反應器排出，經磁力分離獲得催化劑與生物質炭，催化劑循環使用，生物質炭作為催化劑的載體或吸附劑或作為土壤的改良劑使用。本發明解決目前生物質氣化過程中氣體有效氣體成分低、焦油的存在影響過程連續穩定運行、生物質炭品質不高以及生物質能利用效率低等缺點。

技術領域

本發明屬于生物質能技術領域，具體涉及一種連續式生物質原料原位催化裂解氣、炭聯產的方法與設備。

背景技術

生物質原料是指通過光合作用將太陽能轉化為化學能儲存在植物中的一種能量，生物質能的利用過程中因對大氣中CO₂的凈排放為零，得到人們的廣泛關注。

目前，生物質能大規模的利用大多采用空氣氣化的方式加以利用，由于空氣中氮氣的稀釋作用(N₂在出口氣體中的體積百分比濃度60％左右)導致生物質氣化產生出的氣體熱值低，有效氣體的體積比濃度不高(H₂：10％左右；CO：18％左右)，限制了它的利用，再加上生物質氣化后的生物質灰中殘炭量質量百分比含量在20％左右，以及生物質氣化過程中產生的焦油，與飛灰粘附在一起堵塞運輸管道，影響其連續穩定運行的同時，生物質能利用效率低。

本發明所提供的一種連續外熱式生物質原位催化裂解氣、炭聯產的方法與設備正是在這一背景下產生的。盡管目前關于生物質氣、炭聯產的技術已有研究，如CN101967386A、CN1721503A等技術均涉及利用生物質生產生物質炭產品，但這些技術存在以下問題：大多采用間歇式生產方法；對生物質氣化過程中產生的焦油并沒有加以處理；產生的氣體中有效氣體成份有待進一步提高。CN2723837Y利用氣化出來的燃氣所帶的顯熱為后序的生物質熱解炭化供熱，因氣化出來的燃氣溫度低(380-420℃)，生物質熱解炭的產量與質量難以保證；CN103614151A雖然解決了連續性問題，但氣化過程中伴隨產生的焦油卻又沒有到很好的解決。

發明內容

本發明的目的是為了解決目前生物質氣化過程中氣體有效成分低、焦油的存在影響過程的連續穩定運行、生物質炭品質不高以及生物質能利用效率低等缺點，開發了一種連續外熱式生物質原位催化裂解氣、炭聯產的方法與設備，該方法將具有催化裂解活性的裂解重整催化劑與生物質原料均勻地加入到移動床反應器中進行氣化，并將生物質氣化過程與外部燃燒供熱過程集成在一起，通過外部燃料的燃燒為生物質無氧熱解氣化與氣化過程中伴隨產生的焦油的催化裂解提供熱能，由于生物質是在隔絕外界環境無氧條件下的熱解氣化，氣化過程中伴隨產生的焦油在裂解重整催化劑的作用下，焦油可被原位催化裂解為小分子有效氣體成份，同時CO也可經催化重整發生變換反應生成H₂，由此可使產生的氣體有效成分中的H₂含量得到明顯提高。

為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

提供一種連續外熱式生物質原位催化裂解氣、炭聯產的設備，其包括用于生物質原位催化裂解的移動床反應器2與外部燃燒反應器6，移動床反應器設于外部燃燒反應器中，移動床反應器一端的上方設有料倉1，另一端的上方設有生物質熱解氣出口4，下方設有生物質炭與裂解重整催化劑出口5，移動床反應器的內部設有旋轉抄板3，旋轉抄板在外力作用下將經料倉送入的生物質原料與裂解重整催化劑的混合物持續送入移動床反應器中進行生物質的無氧熱解以及伴隨產生焦油的催化裂解、CO的變換重整過程。

按上述方案，外部燃燒反應器上設有燃料進口7和供應燃料燃燒助劑的風室9，外部燃燒反應器的上部還設有燃燒反應器煙氣出口8。