[發明專利]生物質微波熱解定向氣化的方法和系統

有效

• 申請號: 201611065781.8
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN108117891B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 王鑫;張彪;蔡海樂;趙麗萍;劉繼華;喬凱;宋永一;張長安
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院
• 主分類號: C10J3/66
• 分類號: C10J3/66;B01J31/28;B01J31/40
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1.生物質微波熱解定向氣化的方法，包括以生物質為原料的微波熱解反應工序、微波氣化反應工序和催化劑循環再生工序，其中微波氣化反應工序中使用的催化劑為包括生物半焦、生物焦油、氧化鎳和IA族金屬氫氧化物的催化劑，以催化劑的總重量為基準，生物半焦為65%~95%，生物焦油1%~10%，氧化鎳為0.5%~10%，IA族金屬氫氧化物為2.5%~15%；所述催化劑循環再生工序包括氧化處理工序、脫灰處理工序和分散處理工序，所述氧化處理工序為在200~400℃，通入含氧氣體進行氧化；所述脫灰處理工序為在60~100℃，將催化劑與水混合攪拌進行處理；所述分散處理工序是將催化劑與含氧化鎳和氨的溶液混合，升溫至80~100℃反應。

2.根據權利要求1所述的方法，包括以下步驟：預熱處理的生物質和催化劑混合進行微波熱解，熱解產物全部進入微波氣化工序進行定向氣化，產物經氣固分離后對合成氣進行收集，分離得到的固體產物包括生物半焦和催化劑，進入催化劑循環再生工序，先進行氧化處理，再加水后進行脫灰處理和分散處理，得到的再生催化劑進行循環利用。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述催化劑通過以下方法制備：按約定的比例取生物半焦、生物焦油、氧化鎳和IA族金屬氫氧化物，加水混合，固液比為1：0.5~5，擠出機擠出造粒，焙燒，得到催化劑。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，所述生物質微波熱解反應工序中，熱解溫度為400~600℃，熱解時間為2~10分鐘，微波功率密度1×10⁵~10×10⁵W/m³。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在微波氣化反應工序中，定向氣化溫度為300~500℃，反應時間2~5分鐘，微波功率密度1×10⁵~5×10⁵W/m³，原料中生物質與催化劑的質量比為1：0.1~1。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，催化劑氧化處理工序中，壓力為0.2~0.6MPa，時間為1~5分鐘，在含氧氣氛中進行，其中所述的含氧氣氛為空氣、氧氣與氮氣的混合物、氧氣與煙氣的混合物或氧氣與惰性氣體的混合物中的一種，氧氣在氣相中的體積分數為1%~5%。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述脫灰處理工序是：將催化劑與適量水進行混合，在60~100℃，轉速100~160轉/分，攪拌4~6h，混合物的固液比為1：1~10。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述分散處理工序是：按照氧化鎳和氨的摩爾比為1：6~8例配制氨水溶液，氨的濃度為1~10%，將氨水溶液緩慢添加到催化劑中并持續攪拌0.5~1h，然后升溫至90℃繼續攪拌0.5~1h；在這個升溫過程中，沉淀物逐漸形成，再將沉淀分離、成型和焙燒。

9.生物質微波熱解定向氣化的系統，包括順次連接的進料組件、微波熱解組件、微波氣化組件和催化劑再生組件，所述催化劑再生組件包括氧化處理器（401）、脫灰罐（403）、分散處理器（405）、沉淀處理器（406）、擠出機（408）、焙燒室（409）和必要的固液分離設備。

10.根據權利要求9所述的系統，其特征在于，進料組件中添加催化劑，所述催化劑是包括生物半焦、生物焦油、氧化鎳和IA族金屬氫氧化物的催化劑，以催化劑的總重量為基準，生物半焦為65%~95%，生物焦油1%~10%，氧化鎳為0.5%~10%，IA族金屬氫氧化物為2.5%~15%。

11.根據權利要求10所述的系統，其特征在于，所述催化劑通過以下方法制備：按約定的比例取生物半焦、生物焦油、氧化鎳和IA族金屬氫氧化物，加水混合，固液比為1：0.5~1：5，擠出機擠出造粒，焙燒，得到催化劑。