[發明專利]一種煤與松木共熱解氣化制備合成氣的方法

在審

• 申請號: 202210630858.0
• 申請日: 2022-06-06
• 公開（公告）號: CN114933918A
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 聶華;羅丹;李紫龍;劉清才;劉志華;范振興
• 申請（專利權）人: 重慶大學;重慶遠達煙氣治理特許經營有限公司科技分公司
• 主分類號: C10J3/02
• 分類號: C10J3/02;C10J3/20;C10B53/02
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廉世坤

本發明公開了一種煤與松木共熱解氣化制備合成氣的方法，該方法包括如下步驟：(1)將松木、煤分別破碎至顆粒粒徑70目以下，得松木粉和煤粉；(2)將松木粉和煤粉混合均勻，其中松木粉占比為1～25wt％；得混合料；(3)將混合料送入熱解氣化爐中，先通入惰性氣體，在室溫下保溫10～15min，排出空氣后，升溫至800～1000℃，恒溫保持10～15min，將惰性氣體切換為CO₂，繼續恒溫進行氣化反應，制備合成氣。本發明方法充分利用松木和煤的優點，不僅可以有效的解決煤燃燒及氣化所帶來的環境問題和煤資源日益匱乏對經濟發展的限制，還可以實現生物質能源的高效合理利用，避免大量生物質資源的浪費。

技術領域

本發明涉及氣化技術領域，具體地，本發明涉及一種煤與松木共熱解氣化制備合成氣的方法，本發明方法為松木類生物質的綜合利用及碳減排等領域提供了有效的技術利用途徑。

背景技術

生物質能源資源占世界一次能源14％，是繼化石能源、石油和天然氣之后的第四大能源，屬于CO₂中性燃料，生物質能的轉化技術主要包括生物質氣化、液化、固化及生物質發酵技術，其中生物質氣化是其中重要的生物質轉化技術之一。生物質具有揮發分高，灰分低，氮硫含量低，熱值低和活性組分高的特點。生物質的單獨熱解氣化存在一定局限性，一方面生物質水分高，能量密度較低；另一方面生物質氣化溫度較低增加了焦油產量，對生物質能量利用效率具有消極作用，同時，焦油產生還會對氣化設備的安全穩定運行造成不利影響，凈化氣化氣中的焦油還會引起水污染等問題。

相關技術中，獲得氣化燃料及化工原料的方式較多，以煤為原料的煤氣化工藝是目前比較成熟的氣化工藝，原料適用范圍較廣。但是由于煤炭的過度利用開發，導致煤炭資源嚴重缺乏，同時煤氣化對環境的污染也較嚴重，煤炭分為褐煤、煙煤和無煙煤三大類，其中煙煤又分為低變質煙煤和中變質煙煤，低變質煙煤又稱作次煙煤，其與褐煤一起統稱為低階煤。低階煤作為煤化作用初期的產物，具有揮發分含量高、水分高、含氧多、易自燃、熱值低等特點，限制了低階煤的直接開發利用，因此，低階煤的綜合利用也成為當前能源研究與開發的重點。

將煤與生物質摻混后共氣化，是化石能源和可再生能源的綜合利用技術，兩者的優缺點互補，對于節約化石能源消耗、實現煤的高效清潔利用，以及避免生物質資源的浪費具有重要的意義。對于煤與生物質摻混后共氣化技術來說，受多種因素影響，如何提高煤與生物質摻混后共熱解氣化的氣化反應性，是本領域急需解決的技術問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種煤與松木共熱解氣化制備合成氣的方法。不僅可以有效的解決煤燃燒及氣化所帶來的環境問題和煤資源日益匱乏對經濟發展的限制，還可以實現生物質能源的高效合理利用。

本發明實施例的一種煤與松木共熱解氣化制備合成氣的方法，包括如下步驟：

(1)將松木、煤分別破碎至顆粒粒徑70目以下，得松木粉和煤粉；

(2)將所述松木粉和所述煤粉混合均勻，其中所述松木粉占比為：1～25wt％；得混合料；

(3)將所述混合料送入熱解氣化爐中，先通入惰性氣體，在室溫下保溫10～15min，排出空氣后，升溫至800～1000℃，恒溫保持10～15min后，再將惰性氣體切換為CO₂，繼續恒溫進行氣化反應，制備合成氣。

本發明實施例方法一方面解決松木單獨熱解氣化時氣化溫度較低，增加焦油產量的局限性的問題；另一方面松木中含有堿金屬含量較高，有利于促進煤與松木共氣化反應的進行；再一方面，本發明實施例方法通過控制參數條件，包括但不限于摻混比例、反應氣氛的選擇、氣化反應終溫等，提高氣化反應性，有效控制合成氣氣體中的H₂、CO的比例。

在一些實施例中，所述松木的含水量小于等于40％。

本發明實施例方法中的煤適用于所有的低階煤、中階煤或高階煤。