[發明專利]利用秸稈氣化耦合CO2

有效

• 申請號: 201811286974.5
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109320401B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 撒海靖;黃嘉鑫;李佳媛;郭亞飛;趙傳文
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: C07C31/08
• 分類號: C07C31/08;C07C29/151;C10J3/72;C10K1/26
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 黃欣

本發明公開了一種利用秸稈氣化耦合CO₂催化氫化合成乙醇的系統和方法，該系統包括依次連接的粉碎機、氣化反應爐、第一旋風分離器、除塵器、吸收反應爐、第二旋風分離器、再生反應爐和合成反應爐。具體方法是將粉碎的秸稈催化裂解，產生的混合氣體（主要成分為CO₂、H₂和CO）經分離后制成主要成分為CO₂和H₂的混合氣體，然后在復合催化劑Pd?Cu作用下生成乙醇。本發明通過對秸稈進行高效利用生產生物燃料，既可解決我國的農林廢棄物焚燒引發的環境問題，同時可產生增值產品，真正實現了廢棄物的資源化利用，極具社會和經濟效益。

技術領域

本發明屬于生物質液體燃料生產技術，具體涉及一種利用秸稈氣化耦合CO₂催化氫化合成乙醇的系統和方法。

背景技術

我國能源結構中化石燃料仍然是主要部分，化石燃料的使用帶來巨大的污染問題和社會問題，能源結構的改造已是刻不容緩，是影響國家發展和長治久安的關鍵因素之一。此外，我國當前正面臨能源消費總量持續增加，能源利用效率低下，生態環境壓力大和碳排放問題突出等矛盾。如何改變我國重度依賴化石燃料的能源結構現狀是解決上述矛盾的根本之道。生物質能源的高效利用是能源結構改革的重點之一。

自《關于擴大生物燃料乙醇生產和推廣使用車用乙醇汽油的實施方案》下發以來，推廣車用乙醇汽油的使用極具優勢。乙醇及其他大分子醇類可用作單一燃料、燃料添加劑和化學品，其應用范圍較甲醇較廣；將燃料乙醇以一定比例添加至汽油，形成車用乙醇汽油，燃燒產物更環保，有效降低碳排放、細顆粒物排放；汽車怠速情況下，乙醇含氧量高，有利于燃料充分燃燒，降低污染物排放；乙醇及其他大分子醇類是CO₂催化加氫催化更理想期待的增值產品。

我國作為農業大國，農作物秸稈的數量非常可觀。秸稈作為典型的農作物副產品，無法像農產品一樣通過市場產生其經濟價值。秸稈直接焚燒處理方式簡單，但其對環境產生巨大危害。研究表明，秸稈焚燒會對土壤結構造成破壞，對生產產生不利影響。秸稈作為生物質材料，其具有一定的熱值，直接焚燒易導致其熱值流失，無法充分回收熱值利用，造成資源浪費。如何高效處理農業廢棄秸稈已成為當前的研究重點。

在秸稈能源化利用中，目前主要有固化成型技術、熱解氣化技術、沼氣生產技術、秸稈碳化技術、乙醇生產技術、生物柴油技術和直接發電技術。其中，乙醇生產技術在歐美和巴西較為發達，其主要利用生物酶對生物質原料進行發酵處理生產乙醇。但是，研制高效的生物酶需要大量的資金投入，且生物酶催化作用會釋放大量CO₂，其工藝成本相對較高，周期較長且資源化利用效率有待提高。

生物質氣化主要產物為CO、CO₂和H₂，其可通過催化途徑轉化為醇類或烴類燃料高效利用。因此，生物質高效轉化為醇類或烴類燃料極具應用前景。但是，生物質秸稈氣化耦合CO₂催化氫化直接制乙醇的系統和方法在現有技術中罕見報導。

發明內容

針對上述現有技術，本發明的目的是提供一種利用秸稈氣化耦合CO₂催化氫化合成乙醇的系統和方法。通過對秸稈進行高效利用生產生物燃料，既可解決我國的農林廢棄物焚燒引發的環境問題，同時可產生增值產品，真正實現了廢棄物的資源化利用，極具社會和經濟效益。

本發明提供的技術方案如下：

一種利用秸稈氣化耦合CO₂催化氫化合成乙醇的系統，包括依次連接的粉碎機、氣化反應爐、第一旋風分離器、除塵器、吸收反應爐、第二旋風分離器、再生反應爐和合成反應爐；

在氣化反應爐內裝有載氧體氧化鐵，在吸收反應爐內裝有雙功能吸收劑MgO-Mg₂Ni；在合成反應爐中裝有復合催化劑Pd-Cu。