[發(fā)明專利]一種利用生物質(zhì)燃燒富氫氣體制取NH3的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710300764.6
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN108793191A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙蕓;張洪濤;張慧青
• 申請（專利權(quán)）人: 張洪濤
• 主分類號: C01C1/04
• 分類號: C01C1/04;C01B3/02
• 代理公司: 北京慧誠智道知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11539
• 代理人: 殷炳蕾

本發(fā)明提供了一種利用生物質(zhì)燃燒富氫氣體制取NH3的方法，即以生物質(zhì)代替煤，先將其部分炭化，然后在貧氧環(huán)境中不完全燃燒制取富氫氣體。之后再利用當(dāng)前成熟的合成氨技術(shù)合成NH₃。炭化所得餾分通過催化裂解，得到的裂解氣可以一并進(jìn)行氨合成。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種結(jié)合生物質(zhì)干餾制富氫氣體及合成氨工藝制造NH₃技術(shù)。

背景技術(shù)

我國是農(nóng)業(yè)大國，而我國的農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)決定了我國農(nóng)業(yè)廢棄物中生物質(zhì)占絕大部分。從古至今，生物質(zhì)的處理方式都是在田間地頭直接燃燒肥田。這樣，造成能源浪費和大氣污染。因而，生物質(zhì)這種可再生能源的合理利用成為當(dāng)前能源優(yōu)化的一個重要方向。目前，生物質(zhì)的利用，主要有五大方向：一、直接燃燒發(fā)電；二、利用熱化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)炭化或氣化，進(jìn)而得到生物柴油及進(jìn)行燃燒發(fā)電；三、利用液化技術(shù)，轉(zhuǎn)化為甲醇、乙醇及生物柴油；四、致密成型后燃燒發(fā)電；五、利用發(fā)酵技術(shù)，轉(zhuǎn)化為肥料肥田。

目前，我國氮肥的合成，主要還是利用煤炭氣化合成氨。但是，煤炭作為礦石燃料具有不可再生且有粉塵污染及大氣污染等缺點。我國生物質(zhì)資源儲量龐大，形式繁多，如森林植物、農(nóng)作物秸稈、禽畜糞便、生活污泥等。而生物質(zhì)作為生物質(zhì)能源，具有可再生性，含硫量低，對大氣的污染相對較低等優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述的缺點和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)合生物質(zhì)干餾制富氫氣體及合成氨工藝制造NH₃技術(shù)。即利用生物質(zhì)的炭化技術(shù)，先將其炭化，之后再利用當(dāng)前成熟的煤炭氣化合成氨技術(shù)合成NH₃。炭化所得干餾氣通過催化裂解，得到的裂解氣含有H₂可以一并進(jìn)行氨合成。

本發(fā)明提供一種結(jié)合生物質(zhì)干餾制富氫氣體及合成氨工藝制造NH₃技術(shù)。其中，該方法包括以下步驟：

步驟1，生物質(zhì)在外層燃燒室中燃燒，提供內(nèi)層生物質(zhì)炭化所需的熱量；同時產(chǎn)生燃燒廢氣；

步驟2，在內(nèi)層生物質(zhì)燃燒室中，生物質(zhì)先在高溫缺氧狀態(tài)下部分炭化，同時產(chǎn)生干餾氣體；

步驟3，干餾氣體在催化劑的作用下二次裂解，將木焦油類物質(zhì)催化裂解為甲烷、乙烷等可燃?xì)怏w、烴類及H2等；

步驟4，上述氣體與N2反應(yīng)，合成NH3。

根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，外層生物質(zhì)的含水量控制在10％-20％。

根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，收集步驟(1)產(chǎn)生的廢氣，主要包括以CO₂、H₂O、N₂、CO、H₂、CH₄和少量O₂，CmHn為主的混合氣體，并入水蒸氣后，導(dǎo)入內(nèi)層生物質(zhì)燃燒室中，作為氣化介質(zhì)，使生物質(zhì)燃料在貧氧氣氛中發(fā)生不完全燃燒，從而得到富氫氣體，富氫氣體與N₂反應(yīng)，合成NH₃。

根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，內(nèi)層生物質(zhì)燃料需事先粉碎擠壓成型。

根據(jù)本發(fā)明所述的方法，優(yōu)選地，內(nèi)層生物質(zhì)燃燒室的溫度為500-1000℃。

氣化過程的主要反應(yīng)如下：

CO+H₂O→CO₂+H₂ (1)

CnHm+2nH₂O→(2n+m/2)H₂+nCO₂ (2)

C+CO₂→2CO (3)

C+2H₂O→2H₂+CO₂ (4)