[發明專利]一種生物質化學鏈氣化制清潔合成氣的方法及裝置

有效

• 申請號: 202210388499.2
• 申請日: 2022-04-14
• 公開（公告）號: CN114574250B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 肖亞輝;劉勇;張屹巍;李西營;陳威;毛立群
• 申請（專利權）人: 河南大學
• 主分類號: C10J3/48
• 分類號: C10J3/48;C10J3/60;C10J3/84;C10L3/08
• 代理公司: 北京中知法苑知識產權代理有限公司 11226
• 代理人: 李明;趙吉陽

1.一種生物質化學鏈氣化制清潔合成氣的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

在移動床燃料反應器（1）中，生物質在來自載氧體料倉（5）的氧化態載氧體的加熱和氧化作用下進行熱解反應和氣化反應，生成氣態產物、半焦和還原態載氧體；

所述氣態產物經第一百葉窗（1a）進入移動床重整反應器（2）中，所述氣態產物中的焦油和二氧化碳在來自再生器（8）的催化劑的加熱和催化作用下進行焦油二氧化碳重整反應，同時利用所述催化劑形成的移動顆粒床層捕集所述氣態產物中的粉塵，得到的清潔合成氣由設置在所述移動床重整反應器（2）內的第二百葉窗（2a）和氣體通道（2b）引出；

其中，

移動床燃料反應器（1）中的半焦和還原態載氧體進入提升管空氣反應器（3）下部的燃燒段（3a），所述燃燒段（3a）為密相流化床燃燒段，以為氣體和固體提供足夠的停留時間以使半焦充分燃燒及氧化態載氧體加熱至所需的溫度，所述還原態載氧體被通入的熱空氣氧化為氧化態載氧體，半焦被熱空氣燃盡生成灰分和熱煙氣，燃燒放出的熱量加熱氧化態載氧體，然后氧化態載氧體和灰分進入提升管空氣反應器（3）上部的提升段（3b）被熱煙氣和通入的熱空氣提升至第一氣固分離器（4）；含塵煙氣和氧化態載氧體在第一氣固分離器（4）中被分離，其中含塵煙氣經除塵和回收熱量后排空，氧化態載氧體進入載氧體料倉（5），然后再返回移動床燃料反應器（1），形成第一循環回路；

移動床重整反應器（2）中的捕集了粉塵的積炭催化劑進入提升器（6）中被空氣提升至第二氣固分離器（7）；含塵尾氣和積炭催化劑在第二氣固分離器（7）中被分離，其中含塵尾氣經除塵后排空，積炭催化劑進入再生器（8），與通入的熱空氣和輔助燃料燃燒再生，燃燒放出的熱量加熱再生后的催化劑，然后再返回移動床重整反應器（2）的反應室，形成第二循環回路；

所述方法還包括通過控制進入所述移動床燃料反應器（1）的氧化態載氧體的溫度及氧化態氧載體循環速率與生物質進料速率的比以控制移動床燃料反應器（1）的溫度。

2.根據權利要求1所述的生物質化學鏈氣化制清潔合成氣的方法，其特征在于，所述生物質為能源作物。

3.根據權利要求2所述的生物質化學鏈氣化制清潔合成氣的方法，其特征在于，所述生物質為農業廢棄物或林業廢棄物。

4.根據權利要求1所述的生物質化學鏈氣化制清潔合成氣的方法，其特征在于，所述生物質的顆粒粒度為0.1-3mm。

5.根據權利要求1所述的生物質化學鏈氣化制清潔合成氣的方法，其特征在于，所述載氧體是銅基載氧體、鐵基載氧體、鎳基載氧體中的一種或其中兩種的復合載氧體；和/或所述催化劑為焦油二氧化碳重整催化劑。

6.根據權利要求5所述的生物質化學鏈氣化制清潔合成氣的方法，其特征在于，所述催化劑是鎳鈣基復合氧化物催化劑或鎳鎂基復合氧化物催化劑或鎳鈰基復合氧化物催化劑。

7.根據權利要求5所述的生物質化學鏈氣化制清潔合成氣的方法，其特征在于，所述載氧體的顆粒粒度為0.1-0.8mm；所述焦油二氧化碳重整催化劑的顆粒粒度為0.4-0.8mm。

8.根據權利要求1所述的生物質化學鏈氣化制清潔合成氣的方法，其特征在于，

其中進入移動床燃料反應器（1）的氧化態載氧體的溫度為900-950℃，進入移動床燃料反應器（1）的氧化態載氧體循環速率與生物質進料速率比為（15-50）：1。

9.根據權利要求1所述的生物質化學鏈氣化制清潔合成氣的方法，其特征在于，還包括：

當所述提升管空氣反應器（3）中的燃燒不足以將氧化態載氧體加熱到進入移動床燃料反應器（1）的溫度時，通過在提升管空氣反應器（3）底部的燃燒段（3a）中添加輔助燃料，利用輔助燃料的燃燒來補充熱量。