[發明專利]利用生物質制備氫氣的方法和系統

有效

• 申請號: 202010936960.4
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112158805B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 白秀軍;馬正民;孔德柱;馬政峰;于力;王建偉
• 申請（專利權）人: 新奧生物質能（天津）有限公司
• 主分類號: C01B3/56
• 分類號: C01B3/56;C01B3/50;C10J3/46;C10J3/72
• 代理公司: 濟南信達專利事務所有限公司 37100
• 代理人: 李世喆

1.利用生物質制備氫氣的方法，其特征在于，包括：

獲取用于制備氫氣的生物質；

對所述生物質進行破碎處理，獲得生物質顆粒；

將所述生物質顆粒與經加熱的熱載體進行混合，以使所述生物質顆粒發生熱解而產生熱解氣；

對所述熱解氣進行凈化處理以去除其中的固體顆粒，獲得凈化熱解氣；

對所述凈化熱解氣進行氣體分離處理以獲得氫氣；

所述生物質顆粒與經加熱的熱載體進行混合，以使所述生物質顆粒發生熱解而產生熱解氣，包括：

將所述熱載體循環預熱至700℃-1300℃，其中，所述熱載體包括金屬氧化物小球；

按預設的生物質顆粒和熱載體的混合比例，將所述生物質顆粒和預熱后的所述熱載體進行混合，產生熱解氣；其中，所述生物質顆粒和所述熱載體的混合比例不大于1:10，所述熱解氣包括：氫氣、甲烷、水蒸氣和二氧化碳；

所述獲取用于制備氫氣的生物質，包括：

確定至少一個催化金屬元素以及每一個所述催化金屬元素的催化濃度，其中，所述催化金屬元素用于對生物質熱解過程進行催化，所述催化濃度為相應所述催化金屬元素可對所述生物質熱解過程起到催化作用的濃度；

確定至少兩種備選的生物質原料；

分別確定每一個所述生物質原料中每種所述催化金屬元素的濃度；

根據各所述催化金屬元素的所述催化濃度以及各所述生物質原料中每種所述催化金屬元素的濃度，確定各所述生物質原料的原料配比；

根據原料配比對各所述生物質原料進行混合，作為用于制備氫氣的生物質；

所述生物質原料為新鮮生物質原料；

所述生物質顆粒不大于30mm；

對所述熱解氣進行凈化處理以去除其中的固體顆粒，獲得凈化熱解氣，包括依次進行如下處理：

利用熱解設備產生熱解氣的余熱進行回收，以去除熱解氣中的部分固體顆粒；

對回收后的熱解氣進行降溫，使熱解氣發生液體分離；

利用電捕焦操作對所述液體分離后的熱解氣進行雜質分離，以去除其中的固體顆粒雜質，獲得凈化熱解氣，其中，所述雜質包括：焦油和粉塵中的至少一個。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對所述凈化熱解氣進行氣體分離處理以獲得氫氣，包括：

利用變壓吸附法、低溫分離法、金屬氫化物分離法和薄膜擴散法中的至少一個對所述凈化熱解氣進行氣體分離處理以獲得氫氣。

3.利用權利要求1-2任意一項所述生物質制備氫氣方法的系統，其特征在于，包括：篩選裝置、破碎裝置、熱解裝置、凈化裝置和分離純化裝置；

所述篩選裝置，用于根據各催化金屬元素對生物質熱解過程進行催化的催化濃度以及各生物質原料中每種所述催化金屬元素的濃度，確定各所述生物質原料的原料配比，并根據該原料配比對所需的生物質原料進行混合，作為用于制備氫氣的生物質；

所述破碎裝置，用于將所述篩選裝置篩選過后的生物質進行破碎處理，獲得生物質顆粒；

所述熱解裝置，用于將所述破碎裝置得到的所述生物質顆粒與經加熱的熱載體進行混合，以產生熱解氣；

所述凈化裝置，用于將所述熱解裝置得到的所述熱解氣進行凈化處理，以除去所述熱解氣中的固體顆粒和/或液體雜質；

所述分離純化裝置，用于將所述凈化裝置凈化后的熱解氣進行分離處理得到氫氣。

4.根據權利要求3所述的系統，其特征在于，所述凈化裝置包括：降溫分離單元；

所述降溫分離單元與所述熱解裝置連通；

所述降溫分離單元，用于對所述熱解氣進行液化處理，以將部分粉塵和焦油從所述熱解氣中析出。

5.根據權利要求4所述的系統，其特征在于，

所述篩選裝置包括：原料篩分單元和原料收集單元；

所述原料篩分單元和所述原料收集單元相連通；

所述原料篩分單元，用于根據生物質原料中催化金屬元素的種類和濃度，對生物質原料進行篩分；

所述原料收集單元，用于將所述原料篩分單元篩分出的生物質原料進行收集，獲得用于制備氫氣的生物質，并加入到所述熱解裝置中；

和/或，

所述熱解裝置包括：加熱單元；

所述加熱單元，用于根據預設溫度對所述熱載體循環加熱。