[發明專利]一種生物質氣化制備氫氣的方法及系統

有效

• 申請號: 201810724142.0
• 申請日: 2018-07-04
• 公開（公告）號: CN108946661B
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 毛燕東;李克忠;劉雷
• 申請（專利權）人: 新奧科技發展有限公司
• 主分類號: C01B3/16
• 分類號: C01B3/16;C10J3/00;C10J3/72
• 代理公司: 北京中博世達專利商標代理有限公司 11274
• 代理人: 申健

本發明提供一種生物質氣化制備氫氣的方法及系統，涉及生物質制氫技術領域，采用該系統及方法可顯著提高生物質制氫的產率。該方法包括：使生物質與氣化劑發生氣化反應，得到生物質灰渣和含塵的含氫粗煤氣；對所述含塵的含氫粗煤氣進行氣固分離，得到生物質飛灰和含氫粗煤氣；對所述生物質灰渣和/或所述生物質飛灰進行處理，得到催化劑；其中，所述生物質灰渣和/或所述生物質飛灰含有殘炭；使所述含氫粗煤氣在所述催化劑作用下與水蒸氣進行反應，得到氣體產物；所述氣體產物包括：氫氣、水蒸氣和酸性氣體；對所述氣體產物進行分離處理，得到氫氣。用于生物質氣化制備氫氣。

技術領域

本發明涉及生物質制氫技術領域，尤其涉及一種生物質氣化制備氫氣的方法及系統。

背景技術

每單位質量的氫氣釋放出的熱量是每單位質量汽油的三倍，且氫氣燃燒的最終產物只有水，可被認為是一種絕對清潔的燃料，因此，長期以來被認為是一種有潛力取代化石燃料的清潔能源。其中，制氫技術是氫能利用最重要的技術環節。

生物質資源分布廣、儲量大，地球上每年生長的生物質總量約1400億～1800億t(噸)，相當于目前世界總能耗的10倍。生物質自身是氫的載體，其中包含的氫元素的重量組分約為6％，相當于每千克生物質可產生約0.672m³的氣態氫，占生物質總能量的40％以上。與其他能源相比，生物質具有揮發分高、炭活性強、硫、氮含量低、灰分小、燃燒時對環境污染小等特點，被喻為綠色煤炭。因此，無論從能源角度還是環境角度，發展生物質制氫技術都具有積極和重要的意義。

如圖1所示，現有生物質氣化制備氫氣技術流程如下，生物質進入氣化爐內進行氣化反應，得到含氫氣的含塵粗煤氣；含氫氣的含塵粗煤氣在氣固分離系統中進行分離，排出飛灰；在冷卻分離系統中進行冷卻分離，分離出粗煤氣中的產物之一，即焦油；粗煤氣在氣體變換系統中進行合成氣變化反應，產物依次經過氣體凈化系統、PSA(Pressure SwingAbsorption，變壓吸附法)氫分離系統，最終得到的包括有氫氣的產品。

上述制備過程存在產品氣中氫氣含量較低的問題，產品氣中氫氣含量僅在50％以下。

發明內容

有鑒于此，為解決現有技術的問題，本發明的實施例提供一種生物質氣化制備氫氣的方法及系統，采用該系統及方法可顯著提高生物質制氫的產率。

為達到上述目的，本發明的實施例采用如下技術方案：

一方面、提供一種生物質氣化制備氫氣的方法，所述方法包括：使生物質與氣化劑發生氣化反應，得到生物質灰渣和含塵的含氫粗煤氣；對所述含塵的含氫粗煤氣進行氣固分離，得到生物質飛灰和含氫粗煤氣；對所述生物質灰渣和/或所述生物質飛灰進行處理，得到催化劑；其中，所述生物質灰渣和/或所述生物質飛灰含有殘炭；使所述含氫粗煤氣在所述催化劑作用下與水蒸氣進行反應，得到氣體產物；所述氣體產物包括：氫氣、水蒸氣和酸性氣體；對所述氣體產物進行分離處理，得到氫氣。

可選的，所述對所述生物質灰渣和/或所述生物質飛灰進行處理，得到催化劑的步驟包括：對所述生物質灰渣和/或所述生物質飛灰進行成型處理，得到成型載體；對所述成型載體進行處理，得到催化劑。

可選的，所述對所述成型載體進行處理，得到催化劑的步驟包括：使所述成型載體與催化劑活性組分進行混合，得到預催化劑；對所述預催化劑依次進行干燥處理、焙燒處理，得到催化劑。

可選的，所述使所述成型載體與催化劑活性組分進行混合，得到預催化劑的步驟包括：將催化劑活性組分制備成水溶液負載到所述成型載體上，得到預催化劑；或者，將催化劑活性組分通過共沉淀的制備方法負載到所述成型載體上，得到預催化劑。

可選的，所述催化劑活性組分包括：堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物、可溶性鹽、過渡金屬氧化物中的至少一種；其中，當所述催化劑活性組分包括多種時，所述催化劑活性組分為多種的混合組分和/或多種的熔融鹽。