[發(fā)明專利]生物質微波熱解定向氣化的方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611065781.8
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN108117891B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)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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• 代理人: 暫無信息

生物質微波熱解定向氣化的方法和系統(tǒng)，包括微波熱解反應工序、微波氣化反應工序和催化劑循環(huán)再生工序，使用的催化劑為包括生物半焦、生物焦油、氧化鎳和I族金屬氫氧化物的催化劑；本發(fā)明的系統(tǒng)包括進料組件、微波熱解組件、微波氣化組件和催化劑再生組件，催化劑再生組件包括氧化處理器、脫灰罐、分散處理器、沉淀處理器、擠出機、焙燒室和必要的固液分離設備。本發(fā)明的方法和系統(tǒng)可催化生物質定向轉化合成氣實現氣體收率達到90%以上，合成氣含量達到90%以上，H₂/CO可控制在2.0~3.0之間；本發(fā)明的系統(tǒng)能夠有效耦合和集成生產過程的產物和能量，實現整個過程連續(xù)化和流程化。

技術領域

本發(fā)明涉及微波輔助生物質熱解定向氣化方法和系統(tǒng)。

背景技術

生物質能資源豐富，是一種可再生、環(huán)境友好的綠色能源，利用生物質進行熱解氣化制取合成氣是一種很有發(fā)展前景的能源開發(fā)方式。但是生物質熱解氣化技術的不成熟，氣化效率較低，生物質合成氣純度以及攜帶焦油雜質等直接制約了生物質合成氣生物轉化技術的發(fā)展。因此，開發(fā)新型低耗高效生物質快速氣化制合成氣技術，從根源上系統(tǒng)研究合成氣原料高焦油、低轉化等關鍵問題，對于解決生物技術推廣中的瓶頸問題，引領未來生物質轉化技術的發(fā)展具有重要的作用。

與傳統(tǒng)加熱方式相比，微波加熱具有穿透性強、選擇性加熱、易于控制和加熱清潔環(huán)保無污染等優(yōu)點。利用微波加熱的特殊加熱機制，可開發(fā)出在常規(guī)加熱條件下難以實現的新技術和新工藝，實現過程的高效、節(jié)能。微波加熱的特殊性使其熱解產物與傳統(tǒng)氣化技術相比有很大區(qū)別。微波熱解氣中CO和H₂總含量高達62%，遠高于傳統(tǒng)熱解的25%，尤其是添加微波吸收劑和催化劑效果更加明顯，最高可達94%（體積百分含量）。另外，副產的生物焦油幾乎沒有兩環(huán)以上的稠環(huán)芳烴；半焦比非微波熱解半焦具有更高的反應性，非常適于用作合成氣原料。

CN201210401809.6公開了一種微波場下生物質和焦炭在氯化鋅作為催化劑作用下進行熱解氣化的方法，熱解氣化率大于80%，氣體產物中氫氣含量可達到70%。CN201310339434.X將金屬氧化物及其鹽與炭化生物質混合進行微波熱解氣化，然后通過水蒸氣重整獲得富含99%以上（H₂+CO）的合成氣產品，H₂/CO最高達1.12，生物碳轉化率達到93%以上。但上述方法都存在催化劑難以回收循環(huán)使用的問題。CN201210506452.8將生物質與催化劑濕混干燥后送入流化床并在水蒸氣的作用下進行熱解，然后產生的高溫生物油蒸汽通過微波催化床進一步轉變?yōu)楹铣蓺猓瑫r微波床通入少量氧氣抑制催化劑表面結焦生成，氣體產物得率在54.86%~68.4%，H₂/CO比在2.07~4.93。但該專利使用的催化劑以凹凸棒土為載體，存在微波吸收效率不高的問題，而且氧化抑焦處理并不能解決微波場引起的催化劑結構性失活問題。另外，為了提高H₂/CO，消耗了大量的水蒸氣，增加能耗和氣耗，工藝經濟性不高。

發(fā)明內容

為解決現有技術中以生物質為原料制備合成氣的工藝存在合成氣得率低，催化劑易結焦等問題，本發(fā)明擬提供一種生物質微波熱解制合成氣的方法和系統(tǒng)，使用催化劑活性高、制備方法簡單，可循環(huán)使用，利用該催化劑制備合成氣，熱解速度快、氣體收率高，得到氣體產品品質高，能夠滿足合成液體燃料的要求，具有良好應用前景。

為實現上述技術目的，第一方面，本發(fā)明提供一種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(huán)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I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%，I族金屬氫氧化物為2.5%~15%；所述催化劑循環(huán)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。