[發明專利]一種自農林廢棄物生產合成氨粗原料氣的方法

有效

• 申請號: 201810443047.3
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號: CN108439334B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 鄭冀魯
• 申請（專利權）人: 西北農林科技大學
• 主分類號: C01B3/02
• 分類號: C01B3/02;C10G1/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明專利涉及一種自農林廢棄物生產合成氨粗原料氣的方法。該方法依次遵循下列關鍵步驟：關鍵步驟①，農林廢棄物干燥、粉碎為顆粒；關鍵步驟②，將農林廢棄物顆粒通過快速熱解反應轉化為生物油；關鍵步驟③，生物油連同一定量的空氣、甲烷共同發生氣化反應，生成初級產品氣；關鍵步驟④，初級產品氣連同一定量的水蒸氣共同發生水煤氣變換反應，獲得合成氨粗原料氣。本專利提出的技術路線能夠較好的實現農林廢棄物的資源化利用，符合循環經濟與社會可持續發展的理念。

技術領域

本發明屬于三廢處理與綜合利用技術領域。

背景技術

氨是一種重要的化工產品，氨自身不但能夠用做制冷劑，而且從氨出發，可以合成各種氮肥、胺基化合物和其它含氮化合物(如硝酸、氨基酸)。氨能燃燒，可以作為飛機或者汽車的燃料。美國航空航天局的X-15空天飛機以氨作為其發動機燃料，創下了人類航空史上的最高時速記錄；氨燃料汽車在1972年的美國汽車都市大賽中創下總分第二名的好成績。氨易液化，易儲運，可以作為優良的氫載體。以氨作為原料的氨燃料電池，可以有效的避免含碳燃料電池的積碳弊端。

眾所周知，工業上生產氨的方法是將合成氨原料氣(氫氣與氮氣的摩爾比為3:1，其它雜質氣體如甲烷、一氧化碳等的摩爾分數介于0.1％～0.3％的氣體)在高溫高壓和催化劑存在條件下直接合成為氨。制備合成氨原料氣的原料通常是煤、重油、石腦油、天然氣等化石燃料資源。

考慮到環境保護和人類社會可持續發展的目標，本發明專利提供一種以農林廢棄物(如秸稈、木屑和廢棄的樹枝等生物質資源)為原料制備合成氨粗原料氣的方法。所謂合成氨粗原料氣，系指氫氣與氮氣的摩爾比為3:1，其它雜質氣體如甲烷、一氧化碳的摩爾分數介于1％～5％的氣體。由于業已存在各種成熟的化工技術實現粗原料氣的進一步凈化，脫除雜質，最終達到合成氨反應要求。因此，制備得到的合成氨粗原料氣的進一步凈化除雜不在本發明專利的敘述范圍內。

發明內容

一種自農林廢棄物生產合成氨粗原料氣的方法包含以下步驟：

首先，將農林廢棄物干燥，粉碎為直徑3-6mm的顆粒。

然后，將獲得的農林廢棄物顆粒快速熱解為液體產品——生物油。快速熱解溫度為450-550℃。

其次，使得生物油同一定量的空氣、甲烷發生氣化反應，制備出初級產品氣。

最后，使得初級產品氣同一定量的水蒸氣發生水煤氣變換反應，制得合成氨粗原料氣。

上述步驟的工藝條件可取下列工藝條件組之一：

條件組1：氣化反應溫度866℃、甲烷與生物油的質量流量比0.11、氣化反應過程的空氣當量比0.11、水蒸氣與生物油的質量流量比2.90。

條件組2：氣化反應溫度767℃、甲烷與生物油的質量流量比0.18、氣化反應過程的空氣當量比0.07、水蒸氣與生物油的質量流量比2.68。

條件組3：氣化反應溫度835℃、甲烷與生物油的質量流量比0.13、氣化反應過程的空氣當量比0.09、水蒸氣與生物油的質量流量比2.23。

條件組4：氣化反應溫度746℃、甲烷與生物油的質量流量比0.20、氣化反應過程的空氣當量比0.06、水蒸氣與生物油的質量流量比2.00。

條件組5：氣化反應溫度1005℃、甲烷與生物油的質量流量比0.08、氣化反應過程的空氣當量比0.12、水蒸氣與生物油的質量流量比1.78。

條件組6：氣化反應溫度821℃、甲烷與生物油的質量流量比0.15、氣化反應過程的空氣當量比0.08、水蒸氣與生物油的質量流量比1.55。

其中氣化反應過程的空氣當量比系指輸入氣化反應器的實際空氣量與理論上完全燃燒同時輸入氣化系統的生物油和甲烷所需空氣量之比。

具體實施方式