[發明專利]利用包含海藻的生物質制備合成氣的方法及其所采用的設備

有效

• 申請號: 201811293765.3
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109181781B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 吳爽;馮婭婷;李政;秦智榛;朱家樂
• 申請（專利權）人: 大連海洋大學
• 主分類號: C10J3/60
• 分類號: C10J3/60
• 代理公司: 沈陽亞泰專利商標代理有限公司 21107
• 代理人: 郭元藝

本發明屬海藻生物質綜合利用領域，尤其涉及一種利用包含海藻的生物質制備合成氣的方法及其所采用的設備，海藻及農林生物質原料依次分別在微波熱解反應段Ⅰ及微波熱解反應段Ⅱ進行熱解；海藻焦Ⅰ接續進入微波定向氣化段；氣態揮發份Ⅰ及氣態揮發份Ⅱ經合流后與工作氣體一起進入微波定向氣化段進行氣化反應后，即得目標產物合成氣。合成氣所采用設備包括微波熱解反應段Ⅰ（2）、微波熱解反應段Ⅱ（8）及微波定向氣化段（15）；微波熱解反應段Ⅰ（2）底部海藻焦出料口與微波定向氣化段（15）頂部的海藻焦入料口相通。本發明合成氣收率高，品質好，焦油含量低，同時可聯產高品質生物炭。

技術領域

本發明屬海藻生物質綜合利用領域，尤其涉及一種利用包含海藻的生物質制備合成氣的方法及其所采用的設備。

背景技術

生物質能具有儲量豐富、可再生、清潔綠色等諸多優點，合理高效的開發和利用生物質能已成為國內外新能源研制和開發的熱點。在眾多的生物質中，藻類具有光合作用效率高、生物量大、生長周期短、易培養等特點，其中，海藻分布廣產量大且易收集，是制備生物質能的潛力資源。與常規的農林生物質資源相比，海藻具有多揮發分、高灰分、低固定碳以及富氫多氧的組成特征，而且灰分中含有豐富的鉀鈉等催化活性元素，因此，將海藻采用熱解的方法來制備油氣資源極具發展前景。

目前有關海藻的熱解研究主要包括以下三個方面：一是海藻的直接熱解，通常采用流化床等快速熱解工藝制備油氣資源（CN201310418786.4、CN200610046015.7）；二是海藻的摻混共熱解，通常將海藻與水生外來入侵植或者陸上生物質通過協同熱解提高油氣收率（CN201410485977.7、CN200810041468.X）；三是海藻熱解與化學鏈燃燒技術的結合，利用海藻熱解焦的催化作用提高載氧體的反應活性（CN201610413362 .2）。由上可知，海藻的熱解研究更多關注油氣產品的收率，而對于產物品質的提升卻鮮有報道。如何發揮海藻熱解的優勢并應用于包括生物質合成氣技術在內的高值化和綜合利用研究就顯得非常重要。

發明內容

本發明旨在克服現有技術的不足之處而提供一種合成氣收率高，品質好，焦油含量低，同時可聯產高品質生物炭的利用包含海藻的生物質制備合成氣的方法及其所采用的設備。

為解決上述技術問題，本發明是這樣實現的：

利用包含海藻的生物質制備合成氣的方法，可按如下步驟實施：

（1）經預處理的海藻及農林生物質原料依次分別在微波熱解反應段Ⅰ及微波熱解反應段Ⅱ進行熱解；其中海藻熱解產生氣態揮發份Ⅰ及海藻焦Ⅰ；農林生物質原料產生氣態揮發份Ⅱ及生物炭；

（2）海藻焦Ⅰ接續進入微波定向氣化段；

（3）氣態揮發份Ⅰ及氣態揮發份Ⅱ經合流后與工作氣體一起進入步驟（2）所述微波定向氣化段進行氣化反應后，即得目標產物合成氣。

作為一種優選方案，本發明步驟（3）所述工作氣體為二氧化碳、水蒸氣、氧氣和空氣中的一種或兩種以上的混合物；流量控制在0.2～2m³/h。

進一步地，本發明所述微波熱解反應段Ⅰ的反應溫度為400～800℃；反應時間5～10分鐘；微波功率密度0.5×10⁵～5×10⁵W/m³。

進一步地，本發明所述微波熱解反應段Ⅱ的反應溫度為400～800℃；反應時間5～10分鐘；微波功率密度1×10⁵～5×10⁵W/m³。

進一步地，本發明步驟（3）所述氣化反應條件為：氣化溫度為800～1000℃；氣化時間5～20分鐘；微波功率密度1×10⁵～5×10⁵W/m³。