[發明專利]利用廢棄物自供氫氣和溶劑的生物質煉制方法及系統

有效

• 申請號: 202210249582.1
• 申請日: 2022-03-14
• 公開（公告）號: CN114477083B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 肖睿;劉超;徐維聰;孔祥琛;李培君;范宇陽;李明
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C01B3/02
• 分類號: C01B3/02;C01B3/32;C01B3/50
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 郝雅潔

本發明涉及一種利用廢棄物自供氫氣和溶劑的生物質煉制方法及系統，方法包括：對生物質煉制，將煉制后的混合漿料分離，獲得目標產品和有機廢棄物；將有機廢棄物氣化，獲得氫氣和二氧化碳的混合氣；將氫氣和二氧化碳的混合氣通入電化學反應裝置，二氧化碳經電還原轉化為溶劑同時獲得純化后的氫氣；將溶劑及純化后的氫氣回用于生物質煉制，形成循環。本發明利用生物質煉制產生的有機廢棄物自供煉制過程所需的氫氣和溶劑，實現了生物質全組分利用，原子利用率高，避免了傳統的生物質氣化和氣化產生的二氧化碳熱轉化存在的諸多問題，適用于任何能產生有機廢棄物的生物質煉制過程，運行成本低、經濟效益好。

技術領域

本發明涉及生物質資源化利用技術領域，尤其是一種利用廢棄物自供氫氣和溶劑的生物質煉制方法及系統。

背景技術

近年來，隨著全球能源供應體系的不斷調整，生物質已成為繼石油、煤和天然氣之后的第四大主要資源，提供了全球每年約10％的一次能源。相比于太陽能、風能、潮汐能、核能等可再生能源，生物質是唯一含碳的可再生資源，其可再生有機碳源屬性使得生物質不僅能用于燃燒發電，還能用于制備適用于發動機燃燒的替代燃料及適用于大化工生產的精細平臺化學品。生物質是唯一可全面替代石化資源的綠色資源，因此發展生物質能對進一步推動能源結構轉型、減少石化能源消耗、緩解由此引發的環境問題具有重要意義。

然而，生物質組成復雜(如木質纖維類生物質主要含有木質素、纖維素、半纖維素三大有機組分；藻類生物質主要含有蛋白質、多糖、脂肪等有機組分)，以特定目標產物為導向的生物質煉制往往只能利用生物質中的某一特定組分，其他組分則作為廢棄物產生。因此，在生物質煉制過程中廢棄物產量較大，這造成了生物質的總體利用率不高，且產生的廢棄物需要投入額外成本進行處置。此外，絕大多數生物質煉制過程需要氫氣和溶劑參與其中，而所需的氫氣和溶劑通常只能外購，成本高，進一步降低了生物質煉制的經濟性。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種利用廢棄物自供氫氣和溶劑的生物質煉制方法及系統，目的是提高生物質利用率同時降低成本。

本發明采用的技術方案如下：

一方面，提供一種利用廢棄物自供氫氣和溶劑的生物質煉制方法，包括：

對生物質煉制，將煉制后的混合漿料分離，獲得目標產品和有機廢棄物；

將所述有機廢棄物氣化，獲得氫氣和二氧化碳的混合氣；

將所述氫氣和二氧化碳的混合氣通入電化學反應裝置，二氧化碳經電還原轉化為溶劑，同時獲得純化后的氫氣；

將所述溶劑及純化后的氫氣回用于所述生物質煉制，形成循環。

進一步技術方案為：

將所述有機廢棄物氣化時采用催化水熱氣化法。

還包括：通過改變所述電化學反應裝置的陰極上催化劑的類型，獲得不同的溶劑。

還包括：對生物質煉制，將煉制后的混合漿料分離，獲得目標產品和有機廢棄物、以及未反應的溶劑，將未反應的溶劑再次回收用于所述生物質煉制。

所述溶劑為甲醇、甲酸、乙醇、乙酸、丙醇中的一種或多種。

另一方面，提供一種利用廢棄物自供氫氣和溶劑的生物質煉制系統，包括：

生物質煉制裝置，設有進料口、進氣口A、溶劑進口和出料口；

產物分離裝置，設有進樣口B、目標產品出口和廢棄物出口；

水熱氣化裝置，設有進樣口C、進水口和出氣口C；

電化學反應裝置，設有進氣口D、出氣口D和出樣口；

所述出料口與所述進樣口B連接，所述廢棄物出口與所述進樣口C連接；