[发明专利]一种连续式生物质原料原位催化裂解气、炭联产的方法与设备

说明书

本发明公开了一种连续新型外热式生物质原位催化裂解气、炭联产的方法与设备。该方法将裂解重整催化剂与生物质原料混合后加入到移动床反应器中，在外部反应器提供热源的情况下，将生物质无氧热解产生生物质气，生物质气化过程中伴随产生的焦油在催化剂的作用下被原位催化裂解产生小分子气体，此外，部分CO也被催化重整为H₂，发生催化作用后的催化剂与生物质炭一起从移动床反应器排出，经磁力分离获得催化剂与生物质炭，催化剂循环使用，生物质炭作为催化剂的载体或吸附剂或作为土壤的改良剂使用。本发明解决目前生物质气化过程中气体有效气体成分低、焦油的存在影响过程连续稳定运行、生物质炭品质不高以及生物质能利用效率低等缺点。

技术领域

本发明属于生物质能技术领域，具体涉及一种连续式生物质原料原位催化裂解气、炭联产的方法与设备。

背景技术

生物质原料是指通过光合作用将太阳能转化为化学能储存在植物中的一种能量，生物质能的利用过程中因对大气中CO₂的净排放为零，得到人们的广泛关注。

目前，生物质能大规模的利用大多采用空气气化的方式加以利用，由于空气中氮气的稀释作用(N₂在出口气体中的体积百分比浓度60％左右)导致生物质气化产生出的气体热值低，有效气体的体积比浓度不高(H₂：10％左右；CO：18％左右)，限制了它的利用，再加上生物质气化后的生物质灰中残炭量质量百分比含量在20％左右，以及生物质气化过程中产生的焦油，与飞灰粘附在一起堵塞运输管道，影响其连续稳定运行的同时，生物质能利用效率低。

本发明所提供的一种连续外热式生物质原位催化裂解气、炭联产的方法与设备正是在这一背景下产生的。尽管目前关于生物质气、炭联产的技术已有研究，如CN101967386A、CN1721503A等技术均涉及利用生物质生产生物质炭产品，但这些技术存在以下问题：大多采用间歇式生产方法；对生物质气化过程中产生的焦油并没有加以处理；产生的气体中有效气体成份有待进一步提高。CN2723837Y利用气化出来的燃气所带的显热为后序的生物质热解炭化供热，因气化出来的燃气温度低(380-420℃)，生物质热解炭的产量与质量难以保证；CN103614151A虽然解决了连续性问题，但气化过程中伴随产生的焦油却又没有到很好的解决。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前生物质气化过程中气体有效成分低、焦油的存在影响过程的连续稳定运行、生物质炭品质不高以及生物质能利用效率低等缺点，开发了一种连续外热式生物质原位催化裂解气、炭联产的方法与设备，该方法将具有催化裂解活性的裂解重整催化剂与生物质原料均匀地加入到移动床反应器中进行气化，并将生物质气化过程与外部燃烧供热过程集成在一起，通过外部燃料的燃烧为生物质无氧热解气化与气化过程中伴随产生的焦油的催化裂解提供热能，由于生物质是在隔绝外界环境无氧条件下的热解气化，气化过程中伴随产生的焦油在裂解重整催化剂的作用下，焦油可被原位催化裂解为小分子有效气体成份，同时CO也可经催化重整发生变换反应生成H₂，由此可使产生的气体有效成分中的H₂含量得到明显提高。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

提供一种连续外热式生物质原位催化裂解气、炭联产的设备，其包括用于生物质原位催化裂解的移动床反应器2与外部燃烧反应器6，移动床反应器设于外部燃烧反应器中，移动床反应器一端的上方设有料仓1，另一端的上方设有生物质热解气出口4，下方设有生物质炭与裂解重整催化剂出口5，移动床反应器的内部设有旋转抄板3，旋转抄板在外力作用下将经料仓送入的生物质原料与裂解重整催化剂的混合物持续送入移动床反应器中进行生物质的无氧热解以及伴随产生焦油的催化裂解、CO的变换重整过程。

按上述方案，外部燃烧反应器上设有燃料进口7和供应燃料燃烧助剂的风室9，外部燃烧反应器的上部还设有燃烧反应器烟气出口8。