[發明專利]一種生物秸稈制備合成氣的方法

在審

• 申請號: 202010723134.1
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111676066A
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 朱冬祥
• 申請（專利權）人: 浙江奚態生物科技有限公司
• 主分類號: C10J3/64
• 分類號: C10J3/64;C10J3/72;C10J3/84;C10K1/00;C10K1/02;C10K1/12;C10K1/32
• 代理公司: 杭州研基專利代理事務所(普通合伙) 33389
• 代理人: 謝東

一種生物秸稈制備合成氣的方法，包括以下步驟：(1)生物秸稈預處理；(2)碳化；(3)氣化；(4)凈化；和(5)純化。本發明公開的方法，在碳化過程中通入空氣可使得生物秸稈中的S元素形成SO₂，而加入氧化鈣可在高溫的條件中與O₂和SO₂反應生成硫酸鈣，在氣化之前直接去除了氣化過程中形成的雜質；在凈化過程中去除氣化過程所產生的二氧化碳，也能夠沉降氣體中所帶的灰分，起到除雜的作用，提高產物合成氣的純度。本發明使用生物秸稈為原料，原料來源廣泛易得，并且所制備的合成氣純度高、用途廣泛，是重要的基礎化工原料，進一步擴展了生物質的用途和價值。

技術領域

本發明屬于合成氣的制備方法，具體涉及一種生物秸稈制備合成氣的方法。

背景技術

隨著我們嚴重依賴的化石資源和化學品的需求增加，導致現在全球面臨兩大重要挑戰：燃料供應下降和溫室氣體排放的大幅增加。生物質資源轉化為燃料和化學品可成為解決能源危機和低碳排放的重要組成部分。生物質作為一種儲量豐富，可再生能源，其主要由碳，氫，氧元素組成，硫，氮和灰分可以忽略不計，具有廣泛的研究價值。隨著人們對生物質資源的不斷研究和探索。目前，對生物質資源的轉化利用以及研究主要集中在以下四個領域，主要包括生物轉化技術(厭氧菌發酵)，直接燃燒技術(生物質燃燒發電)，生物質超臨界流體轉化技術，生物質熱化學轉化技術(生物質熱裂解，熱氣化)等。然而現在的生物質熱化學轉化技術是利用生物質組元木質素、纖維素以及半纖維素具有不同的組成結構以及化學性質，通過改變其特性從而形成的新的生物質能源的技術，對于利用生物質制備合成氣很少有人研究。

合成氣主要是由天然氣蒸汽轉化法、輕質油蒸汽轉化法、天然氣部分氧化法、重油部分氧化法、新型煤化工等方法制備而成，利用生物質制備合成氣的研究還較為熱門。然而以上方法在生產過程中極易產生大量的硫化氫、煤焦油和酚水等污染物，對環境和人體存在較大損害。

發明內容

針對上述技術問題，本發明的目的在于提供一種生物秸稈制備水煤氣的方法。

為達到上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種生物秸稈制備合成氣的方法，包括以下步驟：

(1)生物秸稈預處理：將生物秸稈洗凈，并將洗凈后的生物秸稈投入到酸池中浸泡降解，使得生物秸稈中的鎂、鉀和鈣等元素形成可溶性鹽溶解，而后將生物秸稈取出，并用水淋洗、晾干后粉碎；

(2)碳化：將粉碎后的生物秸稈加入到氣化爐中，然后加入生物秸稈質量0.2倍的氧化鈣，攪拌使其混合均勻，通入氮氣和空氣的混合氣體，控制溫度在200-300℃，進行碳化；其中氮氣和空氣按氣體流速的速率比為100:1；

(3)氣化：碳化后，將氣化爐升溫到1000-1500℃，并通入水蒸氣和0.02bar的氧氣，得到粗合成氣和殘留固體；

(4)凈化：將步驟(3)中得到的合成氣通過凈化室中噴淋溶液進行凈化，得到較純的合成氣；

(5)純化：將步驟(4)得到的水煤氣通過干燥室的干燥劑進一步純化，得到CO和H₂總含量在95％的合成氣。

優選地，所述步驟(1)中，生物秸稈包括玉米秸稈、小麥秸稈、油菜秸稈、水稻秸稈、甘蔗秸稈中的一種或多種；酸池中為稀硫酸溶液。

優選地，所述步驟(1)中，生物秸稈粉碎到100-200目。

優選地，所述步驟(2)中，氮氣的速率為500-700mL/min。

優選地，所述步驟(3)中，保持爐內水蒸氣的壓力為0.1～0.2MPa。

優選地，所述步驟(4)中，凈化室中噴淋溶液為碳酸鈉或碳酸鉀飽和溶液。