[發明專利]一種生物質微波熱解氣化方法及系統

有效

• 申請號: 201811618216.9
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN111378509B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 王鑫;宋永一;張彪;趙麗萍;吳斯侃;劉繼華
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司大連石油化工研究院
• 主分類號: C10J3/64
• 分類號: C10J3/64;C10J3/84
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種生物質微波熱解氣化方法及系統，所述方法為生物質原料經預熱后進入微波熱解反應器進行氧化熱解反應，熱解產物進入微波裂解反應器進行裂解反應，反應后得到裂解粗合成氣和固相物料，固相物料進入生物焦微波氣化反應器進行反應，得到氣化粗合成氣和活性炭，裂解粗合成氣和氣化粗合成氣進入原料預熱罐對生物質原料進行預熱，經過換熱后的粗合成氣進一步進行氣固分離，氣固分離后得到的氣相物料進入凈化反應器，經過凈化反應器內的膜過濾器處理后得到凈化合成氣。所述生物質微波熱解氣化方法及系統可以提高合成氣收率，且得到的合成氣產品中焦油含量低，同時聯產高品質活性炭產品。

技術領域

本發明屬于生物質利用技術領域，涉及一種生物質微波熱解氣化方法及系統。

背景技術

我國生物質資源豐富但利用方式落后，能量利用效率低下，造成生物質資源的嚴重浪費。研究開發清潔、高效的生物質間接液化技術已成為解決當前石油資源短缺、發展生物質能經濟以及減少環境污染的重要內容之一。生物質間接液化技術實質上是將生物質分解成以合成氣為主的小分子物質，然后經過進一步的化學轉化成為高品質燃料及高附加值化學品。但是生物質熱解、氣化技術的不成熟，氣化效率較低，生物質合成氣純度以及攜帶焦油雜質等直接制約了生物質合成氣的化學轉化技術發展。因此，開發新型低耗高效生物質快速氣化制合成氣技術，從根源上系統研究合成氣原料高焦油、低轉化等關鍵問題，對于解決生物質能利用技術推廣中的瓶頸問題，引領未來生物質轉化技術的發展具有重要的作用。

與傳統加熱方式相比，微波加熱具有穿透性強、選擇性加熱、易于控制和加熱清潔環保無污染等優點。利用微波加熱的特殊加熱機制，可開發出在常規加熱條件下難以實現的新技術和新工藝，實現過程的高效、節能。微波加熱的特殊性使其熱解產物與傳統氣化技術相比有很大區別。微波熱解氣中CO和H₂總含量高達62%，遠高于傳統熱解的25%，尤其是添加微波吸收劑效果更加明顯，最高可達94%（體積百分含量）。另外，副產的生物焦油幾乎沒有兩環以上的稠環芳烴；半焦比非微波熱解半焦具有更高的反應性，非常適于用作合成氣原料。

CN201210401809.6公開了一種微波場下生物質和焦炭在氯化鋅作為催化劑作用下進行熱解氣化的方法，熱解氣化率大于80%，氣體產物中氫氣含量可達到70%。CN201310339434.X將金屬氧化物及其鹽與炭化生物質混合進行微波熱解氣化，然后通過水蒸氣重整獲得富含99%以上（H₂+CO）的合成氣產品，H₂/CO最高達1.12，生物碳轉化率達到93%以上。CN201810140282.3在生物質中混入不超過5%的碳化硅吸波介質（粒徑0.1-1mm），使用堿性金屬鹽作為催化劑進行熱解，然后依次通過水蒸氣和空氣的聯合重整，獲得了更高的氣體產率。但上述方法都存在催化劑難以回收循環使用的問題。

CN201210506452.8將生物質干燥后送入流化床并在水蒸氣的作用下進行熱解，然后產生的高溫生物油蒸汽通過微波催化床進一步轉變為合成氣，同時微波床通入少量氧氣抑制催化劑表面結焦生成，氣體產物得率在54.86%～68.4%，H₂/CO比在2.07～4.93。但該專利使用的催化劑以凹凸棒土為載體，存在微波吸收效率不高的問題，而且氧化抑焦處理并不能解決微波場引起的催化劑結構性失活問題。CN201711077375 .8在熱解和催化層間增加了高熱的球形碳化硅床層，提高了催化層的進口溫度，提高了熱解產氣效率和品質。但這樣的操作增加了工藝流程和能耗，而且該專利采用的氣體冷凝分離凈化手段進一步加大了熱能損耗。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種生物質微波熱解氣化方法及系統，所述生物質微波熱解氣化方法及系統可以提高合成氣收率，且得到的合成氣產品中焦油含量低，同時聯產高品質活性炭產品，工藝經濟性高，具有良好應用前景。解決了現有以生物質為原料制備合成氣工藝中合成氣收率低和品質差的問題。

本發明第一方面提供一種生物質微波熱解氣化方法，所述方法包括如下內容：