[发明专利]生物质微波热解制合成气的方法和系统

说明书

生物质微波热解制合成气的方法和系统，包括以生物质为原料的微波热解反应工序、微波气化反应工序和催化剂循环再生工序，使用的催化剂为包括氨化改性生物质半焦和氧化镍组分的催化剂，催化剂循环再生工序包括氧化处理工序和氨化处理工序；本发明的系统包括进料组件、微波热解组件、微波气化组件和催化剂再生组件，催化剂再生组件包括氧化处理器和氨化处理器，氨化处理器连接至微波气化组件。本发明的方法和系统中使用的催化剂进行了氨化改性，催化定向气化能够提高酸性组分在碱性催化剂表面的吸附量，降低体系酸性并抑制焦炭的副反应，提高合成气收率；本发明的系统能够有效耦合和集成生产过程的产物和能量，实现整个过程连续化和流程化。

技术领域

本发明涉及微波辅助生物质热解制合成气方法和系统。

背景技术

生物质能资源丰富，是一种可再生、环境友好的绿色能源，利用生物质进行热解气化制取合成气是一种很有发展前景的能源开发方式。但是生物质热解气化技术的不成熟，气化效率较低，生物质合成气纯度以及携带焦油杂质等直接制约了生物质合成气生物转化技术的发展。因此，开发新型低耗高效生物质快速气化制合成气技术，从根源上系统研究合成气原料高焦油、低转化等关键问题，对于解决生物技术推广中的瓶颈问题，引领未来生物质转化技术的发展具有重要的作用。

与传统加热方式相比，微波加热具有穿透性强、选择性加热、易于控制和加热清洁环保无污染等优点。利用微波加热的特殊加热机制，可开发出在常规加热条件下难以实现的新技术和新工艺，实现过程的高效、节能。微波加热的特殊性使其热解产物与传统气化技术相比有很大区别。微波热解气中CO和H₂总含量高达62%，远高于传统热解的25%，尤其是添加微波吸收剂和催化剂效果更加明显，最高可达94%（体积百分含量）。另外，副产的生物焦油几乎没有两环以上的稠环芳烃；半焦比非微波热解半焦具有更高的反应性，非常适于用作合成气原料。

CN201210401809.6公开了一种微波场下生物质和焦炭在氯化锌作为催化剂作用下进行热解气化的方法，热解气化率大于80%，气体产物中氢气含量可达到70%。CN201310339434.X将金属氧化物及其盐与炭化生物质混合进行微波热解气化，然后通过水蒸气重整获得富含99%以上（H₂+CO）的合成气产品，H₂/CO最高达1.12，生物碳转化率达到93%以上。但上述方法都存在催化剂难以回收循环使用的问题。CN201210506452.8将生物质与催化剂湿混干燥后送入流化床并在水蒸气的作用下进行热解，然后产生的高温生物油蒸汽通过微波催化床进一步转变为合成气，同时微波床通入少量氧气抑制催化剂表面结焦生成，气体产物得率在54.86%~68.4%，H₂/CO比在2.07~4.93。但该专利使用的催化剂以凹凸棒土为载体，存在微波吸收效率不高的问题，而且氧化抑焦处理并不能解决微波场引起的催化剂结构性失活问题。另外，为了提高H₂/CO，消耗了大量的水蒸气，增加能耗和气耗，工艺经济性不高。

发明内容

为解决现有技术中以生物质为原料制备合成气的工艺存在合成气得率低，催化剂易结焦等问题，本发明拟提供一种生物质微波热解制合成气的方法和系统，使用催化剂活性高、制备方法简单，可循环使用，利用该催化剂制备合成气，热解速度快、气体收率高，得到气体产品品质高，能够满足合成液体燃料的要求，具有良好应用前景。