[发明专利]一种利用生物质产气过程中减少CO2产率的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用生物质产气过程中减少CO₂产率的装置，属于生物质能开发的技术领域。 

背景技术

生物质作为清洁可再生资源，分布广泛，且生物质挥发含量高、炭活性高、低硫、低氮，是气化的理想原料，当前，主要通过生物质气化技术实现生物质能源的深层次利用。生物质在高温高压的条件下气化裂解为氢气、一氧化碳、甲烷、二氧化碳等气体。其中，二氧化碳来源于焦油等大分子重烃类组分的裂解、一氧化碳的变换反应、残炭的燃烧等。一般地，生物质产气过程存在5~6%CO₂，降低了氢气、甲烷的含量；其次，CO₂作为温室效应主要气体，应严格限排，就增加了CO₂的后续净化处理费用。

中国专利CN101525118A公开了一种垃圾、生物质原料生产合成气的气化工艺，该工艺采用氧化钙吸收气化炉内CO₂的放热反应来提供炉内气化反应需要的热量，还将水蒸气送入等离子喷枪加热到大于3100℃，生成合成气后再喷入气化炉，与生物质炭进行反应并提供能量。不仅大大降低了等离子体喷枪的电能消耗，而且合成气的品质和产量都得到提高，但多余的CO₂还需净化处理。中国专利CN 102092681A 公开了一种超临界水中生物质气化制氢的CO₂脱除工艺，该工艺以超临界水作为反应介质制氢，生物质气化率达100%，收率高，氢气产率为60.8%；无焦油、无焦炭，不会造成二次污染；在高压反应器中加入CO₂脱除剂氧化钙，使得气体组分中的CO₂被完全脱除；但超临界水腐蚀性极强，对生物质制氢设备的材质要求很高；且超临界水气化须在高温高压的反应条件下进行，能耗也大。因此，减少利用生物质产气过程中CO₂产率的根本方法就是在产气过程中获得高品质合成气的同时，将产生的CO₂在裂解过程中直接被截留脱除，不需要后续处理，减少能耗。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用生物质产气过程中减少CO₂产率的装置，以提高生物质产气过程中氢气的纯度，最大限度减少CO₂产率。

本发明采用的技术方案是：一种利用生物质产气过程中减少CO₂产率的装置，包括依次连接的粉碎机（1）、水热反应釜（2）、高压裂解反应釜（3）、管式加热炉（4）和沙粒床层径向反应器（5），所述的水热反应釜（2）上方设有加药箱（6），与高压裂解反应釜（3）之间通过风机（7）连接，高压裂解反应釜（3）外围夹套（8）连接蒸汽管（9），底部设有物料出口（10），管式加热炉（4）内的带嵌装热电偶的钢球（11）通过控制仪（12）控制受热，连接管式加热炉（4）和沙粒床层径向反应器（5）管路（13）上设有控制阀（14），沙粒床层径向反应器（5）内设有催化颗粒层（15）、传感器（16）和分离器（17），外侧还连接有转子流量计（18）；水热反应釜（2）的罐体与内胆之间设有耐高温磁铁（19），内胆底部设有一圆槽（20），槽内附有催化剂K₂CO₃；高压裂解反应釜（3）内设有与夹套（8）相连的喷射头（21），喷射头（21）的另一侧连接有增压器（22）。

所述的加药箱（6）向水热反应釜（2）中依次添加浓度为12~15% Zn(NO₃)₂溶液、浓度为5~10% 甲醇溶液、浓度为0.5~1mol/L盐酸至pH=4~6，形成生物质浆液，控制温度为35~50℃，静置2~4h，溶液总体积与生物质原料体积比为1:15~25，Zn(NO₃)₂溶液与甲醇溶液体积之比为2:3~5。

所述的高压裂解反应釜（3）内反应温度为450~520℃，釜内压力为6~9Mpa，裂解时间20~30min，夹套（8）内蒸汽流量为40~60L/h。

所述的催化颗粒层（15）为CaTiO₃.CaBaO₃，颗粒粒径为2~6mm。