[發(fā)明專利]一種生物質(zhì)能逐級(jí)轉(zhuǎn)化制氫協(xié)同CO2

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811024282.3
• 申請(qǐng)日: 2018-09-03
• 公開（公告）號(hào): CN108840325B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫朝;向文國(guó);陳時(shí)熠;段倫博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B32/184
• 分類號(hào): C01B32/184;C01B3/06;C01B3/10;C01B32/50;C10J3/56;C10J3/72
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種生物質(zhì)能逐級(jí)轉(zhuǎn)化制氫協(xié)同CO₂減排方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

1）CO₂光熱還原裝置（1）利用塔式定日鏡聚光產(chǎn)生800-900 ℃高溫?zé)崮埽贑O₂作為氣化介質(zhì)條件下進(jìn)行生物質(zhì)氣化，得到合成氣與生物炭；

2）將合成氣依次通入一級(jí)燃料反應(yīng)器（3）與二級(jí)燃料反應(yīng)器（4）并逐級(jí)被載氧體氧化，溫度控制在850-950 ℃，所述載氧體為Ca₂Fe₂O₅，載氧體還原后的價(jià)態(tài)介于Fe⁰與Fe²⁺之間；

3）被合成氣還原的載氧體通過(guò)U閥送入蒸汽反應(yīng)器（5），在800-900 ℃下被水蒸氣一步氧化，得到的高價(jià)態(tài)載氧體Fe³⁺再返回二級(jí)燃料反應(yīng)器（4）中，實(shí)現(xiàn)載氧體的循環(huán)利用，同時(shí)生成高純度H₂；

4）利用改進(jìn)的Hummers 法將步驟1）中得到的生物炭的10%-30%轉(zhuǎn)化為氧化石墨烯，然后在石墨烯光熱還原爐（2）中以650-850 ℃及氫氣條件下光熱還原，最終得到還原氧化石墨烯；

5）將剩余的生物炭輸送入燃燒爐輔助供熱裝置（6）進(jìn)行燃燒，用高溫?zé)煔獗P管回收熱量并傳遞至一級(jí)燃料反應(yīng)器和二級(jí)燃料反應(yīng)器，同時(shí)捕集CO₂氣體，將捕集到的CO₂氣體中的4%-10%通入CO₂光熱還原裝置作為生物質(zhì)轉(zhuǎn)化的氣化介質(zhì)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物質(zhì)能逐級(jí)轉(zhuǎn)化制氫協(xié)同CO₂減排方法，其特征在于，所述步驟1）中，合成氣成分包括H₂、CO、CH₄及未完全轉(zhuǎn)化的CO₂。

3.一種生物質(zhì)能逐級(jí)轉(zhuǎn)化制氫協(xié)同CO₂減排系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括CO₂光熱還原裝置（1）、燃燒爐輔助供熱裝置（6）、與所述CO₂光熱還原裝置（1）的旋風(fēng)分離器固體出口連接的石墨烯光熱還原爐（2）、與CO₂光熱還原裝置（1）的旋風(fēng)分離器氣體出口連接的化學(xué)鏈制氫裝置，所述化學(xué)鏈制氫裝置包括一級(jí)燃料反應(yīng)器（3）、二級(jí)燃料反應(yīng)器（4）和蒸汽反應(yīng)器（5），所述一級(jí)燃料反應(yīng)器（3）的氣體入口與CO₂光熱還原裝置（1）的旋風(fēng)分離器氣體出口連接，二級(jí)燃料反應(yīng)器（4）的氣體入口與一級(jí)燃料反應(yīng)器（3）的氣體出口通道連接，所述蒸汽反應(yīng)器（5）的旋風(fēng)分離器固體物料出口與二級(jí)燃料反應(yīng)器（4）固體物料進(jìn)口連接、所述燃燒爐輔助供熱裝置（6）與CO₂光熱還原裝置（1）的旋風(fēng)分離器固體出口和二級(jí)燃料反應(yīng)器（4）旋風(fēng)分離器固體出口均連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物質(zhì)能逐級(jí)轉(zhuǎn)化制氫協(xié)同CO₂減排系統(tǒng)，其特征在于，所述燃燒爐輔助供熱裝置（6）中設(shè)置有高溫?zé)煔獗P管，所述高溫?zé)煔獗P管同時(shí)與二級(jí)燃料反應(yīng)器（4）和一級(jí)燃料反應(yīng)器（3）連接并將燃燒爐輔助供熱裝置（6）燃燒產(chǎn)生的熱量傳遞給它們。