[發(fā)明專利]一種具備跨季節(jié)儲(chǔ)能功能的生物質(zhì)熱解-水熱甲烷化多聯(lián)產(chǎn)工藝及其裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010649825.1
• 申請(qǐng)日: 2020-07-08
• 公開（公告）號(hào): CN111808624B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋國輝;張思文;顧海明;王紅艷;郭淑青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類號(hào): C10B53/02
• 分類號(hào): C10B53/02;C10B57/08;C10B57/10;C01B32/50;C01B32/336;C01B32/324
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 馮慧

本發(fā)明公開了一種具備跨季節(jié)儲(chǔ)能功能的生物質(zhì)熱解?水熱甲烷化多聯(lián)產(chǎn)工藝及其裝置，包括固體生物質(zhì)快速熱解及產(chǎn)物分離單元、水熱甲烷化單元、CO₂分離及壓力能回收單元、油氣儲(chǔ)能單元、生物炭改性單元、余熱回收利用單元。生物質(zhì)經(jīng)過破碎干燥后進(jìn)行快速熱解和產(chǎn)物分離，獲得氣?固?液三相產(chǎn)物。主要產(chǎn)物熱解油增壓后進(jìn)入水熱式甲烷化反應(yīng)器，生成以CH₂和CO₂為主要成分的粗天然氣，再經(jīng)過調(diào)壓后脫除CO₂，獲得含高濃度CH₄的SNG。熱解氣相產(chǎn)物，配合部分SNG為快速熱解、生物炭改性提供熱量。熱解固相產(chǎn)物使用物理方法改性。本發(fā)明工藝緊湊，運(yùn)行模式靈活，具備更好的儲(chǔ)能能力，適合城鄉(xiāng)農(nóng)林廢棄物、生活垃圾等資源的綜合利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供了一種具備儲(chǔ)能功能的生物質(zhì)熱解-水熱甲烷化制取合成天然氣、生產(chǎn)熱、電和生物碳的方法，屬于生物燃?xì)馍a(chǎn)和生物質(zhì)綜合利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

我國天然氣資源匱乏，但需求逐年增大，造成了供需矛盾大、對(duì)外依存度大、冬夏耗量峰谷差值大、城鄉(xiāng)使用量差異大的現(xiàn)狀。廣大農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)迫切需要清潔燃?xì)飧纳拼妒潞投竟┡袩熝鹆堑木骄场?/p>

生物質(zhì)是資源量巨大、分布廣泛的可再生資源。利用生物質(zhì)氣化合成燃料替代化石燃料是促進(jìn)節(jié)能減排、分布式能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的重要途徑之一。以水蒸氣為氣化介質(zhì)，生物質(zhì)氣化產(chǎn)生的合成氣主要成分是CO、H₂和CO₂，還有少量CH₄等烷烴類物質(zhì)。但由于CO和H₂含量高，根據(jù)燃?xì)獍踩螅镔|(zhì)氣化合成氣不能直接用于城鎮(zhèn)燃?xì)狻?/p>

生物質(zhì)合成天然氣(SNG)是滿足燃?xì)獍踩蟮囊环N合成燃?xì)狻；跓峄瘜W(xué)的生物質(zhì)合成天然氣工藝包含水蒸氣氣化、合成氣凈化、合成氣升壓、甲烷化、粗天然氣壓縮、CO₂分離等步驟。該工藝存在以下不足：工藝步驟多；水蒸氣氣化反應(yīng)器一般使用雙流化床，設(shè)計(jì)和運(yùn)行比較困難；工藝多處需要使用風(fēng)機(jī)或壓縮機(jī)，能耗高；產(chǎn)物單一；由于工藝中主要物流是氣態(tài)，且為常壓和低壓，因此設(shè)備體積和占地面積大；流程長(zhǎng)，潛在故障率高。

另外，傳統(tǒng)生物質(zhì)氣化制取SNG工藝中各個(gè)單元的容量一一匹配，并連續(xù)運(yùn)行，缺少大規(guī)模的儲(chǔ)能功能。這難以解決“冬季亟需燃?xì)獾蠀T乏、夏季燃?xì)馐褂昧康投县S富”的矛盾，即生物質(zhì)原料供應(yīng)與燃?xì)庑枨蟮母叻宕嬖谳^大的時(shí)差。因此，需要解決跨季節(jié)大規(guī)模儲(chǔ)能的問題。在傳統(tǒng)的生物質(zhì)堆放倉儲(chǔ)中，由于生物質(zhì)原料的堆積密度很小，所需的存儲(chǔ)體積巨大，且大量固體的輸送需要一整套的輸送設(shè)施，占地面積大，故障率高。而熱解油的能量密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于生物質(zhì)原料；SNG的臨界壓力較低，超過臨界點(diǎn)后的壓縮能耗小，高壓燃?xì)獾哪芰棵芏入S壓力的提高呈指數(shù)增大，兩者都是更為理想的儲(chǔ)能載體。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所于提供一種具備儲(chǔ)能功能的生物質(zhì)熱解-水熱甲烷化制取合成天然氣及生物碳的方法，以解決上述背景技術(shù)中的問題。

本發(fā)明所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種具備跨季節(jié)儲(chǔ)能功能的生物質(zhì)熱解-水熱甲烷化多聯(lián)產(chǎn)工藝，由固體生物質(zhì)快速熱解及產(chǎn)物分離單元、水熱甲烷化單元、CO₂分離及壓力能回收單元、油氣儲(chǔ)能單元、生物炭改性單元、余熱回收利用單元組成，上述單元能夠同時(shí)運(yùn)行或者部分運(yùn)行；

固體生物質(zhì)快速熱解及產(chǎn)物分離單元將固體原料熱解分離得到氣固產(chǎn)物，固態(tài)產(chǎn)物進(jìn)入生物炭改性單元脫灰處理后，再與體系中產(chǎn)生的水蒸氣或CO₂進(jìn)行改性反應(yīng)；高溫氣態(tài)產(chǎn)物冷凝分離及過濾后，得到的合成氣直接作為體系中熱解或加熱用能源，或者供應(yīng)就近用戶或摻入氣網(wǎng)；熱解油視情況進(jìn)入熱解油存儲(chǔ)箱或者直接進(jìn)入水熱甲烷化單元中進(jìn)行反應(yīng)；